Vật lý - Chương IV: Chu trình nhiệt động của một số thiết bị nhiệt

CHƯƠNG IVCHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ NHIỆTA. Chu trình thuận chiềuIV.1. Chu trình của khí lý tưởngIV.2. Chu trình của khí thựcB. Chu trình ngược chiềuIV.3. Chu trình của khí lý tưởngIV.4. Chu trình của khí thựcA. Chu trình thuận chiềuIV.1. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG - XÉT CỤ THỂ CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONGIV.1.1. Khái niệmXy lanhPiston- Theo loại nhiên liệu: xăng và diezen- Theo cách cháy nhiên liệu: cháy cưỡng bức (buzi), động cơ tự cháy- Theo hành trình làm việc của piston: 2 kỳ, 4 kỳ - Theo tính chất quá trình cháy: động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích, động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng áp, cấp nhiệt hỗn hợp.IV.1.2. Phân loạiIV.1.3. Các giả thiết Ta giả thiết có 1 kg chất môi giới là khí lý tưởng Quá trình nén và giãn nở là đoạn nhiệt thuận nghịch. Ta lý tưởng hoá quá trình cháy của nhiên liệu thành quá trình cấp nhiệt Lý tưởng hoá quá trình thải sản phẩm cháy của nhiên liệu thành quá trình thải nhiệt đẳng tíchIV.1.4. Các đại lượng đặc trưng Tỷ số nén: Tỷ số tăng áp: Hệ số giãn nở sớm: IV.1.5. Các chu trình động cơ đốt trongIV.1.5.1. Động cơ cấp nhiệt đẳng tích a. Khái niệm1-2: Nén đoạn nhiệt 2-3: Cấp nhiệt đẳng tích3-4: Giãn nở đoạn nhiệt4-1:Thải nhiệt đẳng tíchb. Chu trình nhiệt động14vp32sT1234q1 = q23 = Cv(T3 – T2)q2 = q41= Cv(T1 – T4) IV.1.5.2. Động cơ cấp nhiệt đẳng áp 1-2: Nén đoạn nhiệt2-3: Cấp nhiệt đẳng áp3-4: Giãn nở đoạn nhiệt4-1:Thải nhiệt đẳng tíchq1 = q23 = Cp(T3 – T2)q2 = q41= Cv(T1 – T4) IV.1.5.3. Động cơ cấp nhiệt hỗn hợp 1-2: Nén đoạn nhiệt2-2’: Cấp nhiệt đẳng tích2’-3: Cấp nhiệt đẳng áp3-4: Giãn nở đoạn nhiệt4-1:Thải nhiệt đẳng tích 14p322’vsT12342’12tqq1-=hq1 = q22’ + q2’3 q1= Cv(T2’ – T2) + Cp(T3 – T2’)q2 = q41= Cv(T1 – T4) Xác định hiệu suất nhiệt theo T1 và , ,  Quá trình 1-2: nén đoạn nhiệt Quá trình 2-2’: cấp nhiệt đẳng tích Quá trình 2’-3: cấp nhiệt đẳng áp Quá trình 3- 4: giãn nở đoạn nhiệt- Nếu 32’ thì  =1- Nếu 2  2’ thì =1IV. 2. CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚCIV.2.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị123456Nước vàoNước ra1- Lò hơi2- Bộ quá nhiệt3- Tuabin4- Bình ngưng5- Bơm cấp6- Máy phát điện123456Nước vàoNước raIV.2. Chu trình Rankine1-2: Quá trình giãn nở đoạn nhiệt sinh công trong tuabin 2-3: Quá trình ngưng hơi đẳng áp, đẳng nhiệt trong bình ngưng 3-4: Quá trình bơm nước ngưng về lò hơi 4-5-6-7-1: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp trong lò hơi4 s7 5 2 3 1 k T 6 q1 = q45671 = i = i1 – i4 = i1 – i3 (do i3 = i4) q2= q23 = i3 – i2 Nhận xétCông của chu trình là:123456Nước vàoNước raQuá nhiệt trung gianIV.3. CHU TRÌNH THIẾT BỊ LÀM LẠNH DÙNG MÁY NÉN KHÍ B. Chu trình ngược chiều4IV.3.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị q1q21 321- Máy nén2- Dàn làm mát3- Xylanh giãn nở4- Buồng lạnh2. Chu trình nhiệt động1-2: Nén đoạn nhiệt2-3: Thải nhiệt đẳng áp3-4: Giãn nở đoạn nhiệt4-1: Nhận nhiệt đẳng ápp1234vsT4321Xác định hệ số làm lạnh:q2 = q41 = Cp(T1 – T4) q1= q23 = Cp(T3 – T2) IV.4. CHU TRÌNH THIẾT BỊ LÀM LẠNH DÙNG HƠI1. Môi chất lạnhMôi chất lạnh là môi chất được dùng trong chu trình ngược chiều, nó làm nhiệm vụ nhận nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ cao. Môi chất duy trì được trong chu trình là nhờ máy nén.2. Năng suất lạnhNăng suất lạnh là lượng nhiệt mà 1(kg) môi chất lạnh nhận được trong buồng lạnh trên một đơn vị thời gian.MNDLTLDNDL: Dàn lạnh MN: Máy nénDN: Dàn nóng TL: Van tiết lưu.3. Sơ đồ nguyên lý thiết bịTLDNMNDLNguyên lý hoạt động của máy lạnhω1ω2i1i2p1p2Tcb = 6,75TkT1>Tcb thì T2>T1T1<Tcb thì T2<T14. Giới thiệu chu trình1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt2-3: Quá trình thải nhiệt đẳng áp3-4: Quá trình tiết lưu i3 = i44 -1: Quá trình nhận nhiệt hoá hơi đẳng ápTskTkT0pkpo12345. Hệ số làm lạnh của chu trìnhq2 = q41 = i1 – i4q1= q23 = i3 – i2