Giáo trình 'Nhiệt động lực học '

Nhiệt động lực học là một môn học thuộc khối kiến thức kỹ thuật cơ sở; môn học trang bị cho sinh viên ngành năng lượng nhiệt, ngành kỹ thuật cơ khí, ngành động lực... những kiến thức sâu hơn về nhiệt động lực học trên cơ sở đã nắm được kiến thức về vật lý phổ thông, vật lý đại cương, kỹ thuật nhiệt... Nhiệt động lực học là môn học nghiên cứu những qui luật biến đổi năng lượng có liên quan đến nhiệt năng trong các quá trình nhiệt động, nhằm tìm ra những phương pháp biến...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Nhiệt động lực học Giáo trình Nhiệt động lực học LỜI NÓI ĐẦU Nhiệt động lực học là một môn học thuộc khối kiến thức kỹ thuật cơ sở; môn học trang bị cho sinh viên ngành năng lượng nhiệt, ngành kỹ thuật cơ khí, ngành động lực... những kiến thức sâu hơn về nhiệt động lực học trên cơ sở đã nắm được kiến thức về vật lý phổ thông, vật lý đại cương, kỹ thuật nhiệt... Nhiệt động lực học là môn học nghiên cứu những qui luật biến đổi năng lượng có liên quan đến nhiệt năng trong các quá trình nhiệt động, nhằm tìm ra những phương pháp biến đổi có lợi nhất giữa nhiệt năng và các dạng năng lượng khác. Cơ sở nhiệt động đã được xây dựng từ thế kỷ XIX, khi xuất hiện các động cơ nhiệt. Môn nhiệt động được xây dựng trên cơ sở hai định luật cơ bản: định luật nhiệt động thứ nhất và định luật nhiệt động thứ hai. Những kết quả đạt được trong lĩnh vực nhiệt động kĩ thuật cho phép ta xây dựng cơ sở lí thuyết cho các động cơ nhiệt và tìm ra phương pháp đạt được công có ích lớn nhất trong các thiết bị năng lượng nhiệt. Cuốn bài giảng đã được biên soạn với sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo Viện nhiệt - lạnh Trường Đại học Bách khoa Hà n ội và tham khảo một số tài liệu nước ngoài khác. Vì là biên so ạn lần đầu làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên h ệ đại học Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên nên không tránh khỏi những thiếu sót, nhầm lẫn tôi rất mong được bạn đọc tham khảo và đóng góp ý kiến. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Trường Đại học KTCN Thái nguyên, Đường 3-2, Thành phố Thái Nguyên. Các tác giả 1 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ TRẠNG THÁI VẬT CHẤT Ở THỂ KHÍ 1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1. Nguyên lý làm việc của thiết bị nhiệt Thiết bị nhiệt là những thiết bị dùng để tiến hành quá trình truyền tải, trao đổi và chuyển hóa nhiệt năng. Thiết bị nhiệt bao gồm chủ yếu: động cơ nhiệt làm việc theo chu trình thuận chiều, máy lạnh hoặc bơm nhiệt làm việc theo chu trình ngược chiều, ngoài ra còn có một số thiết bị khác chỉ làm việc theo một số quá trình như thiết bị khí nén, thiết bị sấy, điều hòa không khí .v.v… a. Động cơ nhiệt Động cơ nhiệt là thiết bị nhiệt có chức năng là biến nhiệt năng thành cơ năng sau đó có thể chuyển hóa nó thành các dạng năng lượng khác như điện năng hoặc thế năng. Nguyên lý của động có nhiệt là: môi chất nhận nhiệt lượng q1 từ nguồn nóng có nhiệt độ cao T1 chuyển hóa một phần thành cơ năng lo hoặc điện năng, rồi nhả phần nhiệt lượng còn lại q2 cho nguồn lạnh có nhiệt độ T2 thấp hơn thực hiện chu trình thuận. q1 = q2 + lo (1-1) Nguồn nóng có thể nhận nhiệt từ phản ứng cháy của T1 nhiên liệu trong các buồng đốt, từ phản ứng hạt nhân nguyên tử trong lò phản ứng, từ năng lượng bức xạ nhiệt của mặt trời hoặc nguồn địa nhiệt trong lòng đất. Nguồn lạnh thường là môi trường xung quanh: không khí và q1 nước trong khí quyển. Động cơ nhiệt có rất nhiều loại: máy hơi nước, động cơ đốt trong, tuabin hơi, tuabin khí, động cơ phản lực, tên lửa v.v…, ngày nay người ta đã lo chế tạo thành công một số động cơ nhiệt đặc biệt có thể chuyển đổi trực tiếp nhiệt năng thành điện năng như : pin nhiệt - điện, pin nhiệt - điện tử. q2 Phạm vi ứng dụng: động cơ nhiệt được sử dụng T2 < T1 rộng rãi trong các trung tâm năng lượng như nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy địa nhiệt điện hoặc nhà máy điện mặt trời; trong các thiết bị giao thông vận tải như ô tô, tàu hoả, tàu thủy, máy bay, tên Hình 1.1. Sơ đồ động cơ nhiệt lửa, tàu du hành vũ trụ v.v… 2 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com b. Máy lạnh và bơm nhiệt Máy lạnh và bơm nhiệt tuy có chức năng khác nhau nhưng nguyên lý làm ...