- Trang Chủ
- Vật lý
- Bài giảng Nhiệt động lực học: Chương 5.1 - TS. Hà Anh Tùng
Xem mẫu
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Chương 4: Exergy (Tự tham khảo)
Chương 5: Chất thuần khiết (CTK)_Phần 1
- Nóng chảy (Đông đặc)
5.1 Pha của chất thuần khiết Quá trình: - Sôi (Ngưng tụ)
- Thăng hoa
5.2 Quá trình hóa hơi đẳng áp Đồ thị T-v, p-v, …
5.3 Cách xác định các thông số trạng thái của CTK
p.1
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
5.1 Pha của chất thuần khiết
¾ Định nghĩa: Chất thuần khiết là chất có tính đồng nhất
và ổn định về thành phần hóa học
- Nhóm 1: có v gia tăng khi đông đặc (H2O)
¾ Phân loại:
- Nhóm 2: có v suy giảm khi đông đặc (CO2, ..)
¾ Sự biến đổi pha của CTK:
p Điểm tới hạn p Điểm tới hạn
Lỏng
Lỏng
Rắn Điểm 3 thể Rắn Điểm 3 thể
Hơi Hơi
NHÓM 1 (H2O) T NHÓM 2 (CO2)
T
p.2
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Ví dụ: các quá trình biến đổi pha của NƯỚC
p
Lỏng
Điểm tới hạn
1 2 3 4 5
Rắn
Điểm 3 thể
1’ 2’ 3’
Hơi
T
Nóng chảy Sôi
RẮN Đông đặc LỎNG Ngưng tụ HƠI
Thăng hoa
p.3
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
p.4
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
5.2 Quá trình hóa hơi đẳng áp: đồ thị T-v
Vd: xét quá Lỏng sôi
trình gia nhiệt
đẳng áp cho 1
kg nước
Hơi quá nhiệt
Hơi bão hòa ẩm Hơi bão
Lỏng chưa sôi hòa khô
p.5
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Đồ thị p-v của quá trình hóa hơi đẳng áp
p Lỏng chưa sôi
Hơi bão hòa ẩm
Hơi quá nhiệt
1 at
1 2
Lỏng sôi Hơi bão hòa khô
v
p.6
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
p p K (Điểm tới hạn)
p3 T
3’ 3” =
co
p2 n st
2’ 2”
x=
x=0
p1
c on
x=
1’ 1”
st
1
v v
¾ Tại trạng thái hơi bão hòa ẩm : p và T không đổi
¾ Để xác định 1 trạng thái nhất định của hỗn hợp LỎNG-HƠI ở trạng
thái hơi bão hòa ẩm Æ khái niệm ĐỘ KHÔ x:
x = 0: trạng thái lỏng sôi
Gh Gh
x= = ; 0 ≤ x ≤1 (có v’, i’, s’)
G Gl + G h
x = 1: trạng thái hơi bão hòa khô
(có v”, i”, s”)
p.7
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
5.3 Cách xác định các thông số trạng thái của CTK
¾ Hơi nước là khí thực Æ phải dùng BẢNG hoặc đồ thị để tính
p
Trạng thái nước Bảng 3 (Phụ lục 2): nước
chưa sôi (Điểm 1): chưa sôi và hơi quá nhiệt
1 2 3 4 5
Trạng thái hơi bão Bảng 1&2 (Phụ lục 2):
x=
x=0
hòa ẩm nước và hơi nước bão hòa
c on
(Điểm 2, 3, 4):
x=
st
1
Trạng thái hơi quá Bảng 3 (Phụ lục 2): nước
v nhiệt (Điểm 5): chưa sôi và hơi quá nhiệt
p.8
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
a/ Trường hợp nước chưa sôi hoặc hơi quá nhiệt
p
Bảng 3 (Phụ lục 2): Nước chưa sôi và hơi quá nhiệt v, i, s
T
p T
20 40 60 80 100 120 …
bar oC
…. …
v (m3/kg) 0.001 0.001 0.001 0.001 1.695 1.795
1.0 i (kJ/kg) 83.7 167.5 251.1 334.9 2676 2717
s (kJ/kg.K) 0.296 0.572 0.831 1.075 7.361 7.465
…. …
Chú ý: nội năng u có thể tính từ: u = i - pv
p.9
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
b/ Trường hợp hơi bão hòa ẩm: vì p phụ thuộc vào T
Bảng 1 (Phụ lục 2): Nước và hơi nước bão hòa (theo nhiệt độ)
Hoặc Bảng 2 (Phụ lục 2): Nước và hơi nước bão hòa (theo áp suất)
Ví dụ:
Bảng 1 (Phụ lục 2): Nước và hơi nước bão hòa (theo nhiệt độ)
T p v’ v” ρ” i’ i” r s’ s”
oC bar m3/kg m3/kg kg/m3 kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg.K kJ/kg.K
0.01 0.006 0.001 206.3 0.005 0 2501 2501 0 9.154
… …
100 1.013 0.001 1.673 0.598 419.1 2676 2257 1.307 7.355
105 1.208 0.001 1.419 0.705 440.2 2683 2243 1.363 7.296
…
p.10
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Ví dụ: xác định trạng thái và các thông số trạng thái của H2O tại:
1) t = 45oC; v = 0.00101 m3/kg
Giải: t = 45oC Æ bảng hơi bão hòa theo nhiệt độ (Bảng 1)
Æ v’ = 0.0010099 m3/kg Æ v = v’ : trạng thái nước sôi
Æ i = i’ = 188.4 kJ/kg ; s = s’ = 0.6384 kJ/kg.K
2) p = 2 MPa; s = 7.366 kJ/kg.K
Giải: p = 2 Mpa = 20 bar Æ bảng hơi bão hòa theo áp suất (Bảng 2)
Æ s’ = 2.447 kJ/kg.K ; s” = 6.340 kJ/kg.K Æ s > s” : hơi quá nhiệt
Æ bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt: ( với p = 20 bar ; s = 7.366 kJ/kg.K)
Æ T nằm giữa 450oC và 500oC Æ dùng phép NỘI SUY đế tính T, v, i
u thì tính từ định nghĩa: u = i - pv
p.11
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
3) p = 0.7 MPa; i = 2600 kJ/kg
Giải: p = 0.7 Mpa = 7 bar Æ bảng hơi bão hòa theo áp suất (Bảng 2)
Æ nhiệt độ sôi ts = 164.96oC ; i’ = 697.2 kJ/kg ; i” = 2764 kJ/kg
Æ i’ < i < i” : trạng thái hơi bão hòa ẨM
Để tính các thông số còn lại (v, s) Æ phải tính thông qua độ khô x
p.12
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Phương pháp xác định các thông số
trạng thái của hơi bão hòa ẩm
p
* Ứng với áp suất p1 Æ T1 (sôi) tương ứng
p1 1’ 1 1” * Vì trạng thái 1 nằm giữa 1’ và 1”, ta luôn có:
v’ < v < v”
x=
x=0
i’ < i < i”
c on
x=
s’ < s < s”
st
1
v * Nếu đặt φ là 1 thông số nào đó trong 3
thông số (v, i, s), nội suy ta có:
φ” 1” φ −φ′
φ
1 x= φ = (1 − x ) φ ′ + x φ ′′
φ’ 1’ φ ′′ − φ ′
0 x 1 x
p.13
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
3) p = 0.7 MPa; i = 2600 kJ/kg
Giải: p = 0.7 Mpa = 7 bar Æ bảng hơi bão hòa theo áp suất (Bảng 2)
Æ nhiệt độ sôi ts = 164.96oC ; i’ = 697.2 kJ/kg ; i” = 2764 kJ/kg
Æ i’ < i < i” : trạng thái hơi bão hòa ẨM
Để tính các thông số còn lại (v, s) Æ phải tính thông qua độ khô x
i − i ′ 2600 − 697.2
x= = = 0.92
′′
i −i ′ 2764 − 697.2
v = (1 − x ) v ′ + x v ′′
s = (1 − x ) s ′ + x s ′′
p.14
nguon tai.lieu . vn