Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật: Chương 8 - TS. Nguyễn Minh Phú

Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 8: KHOÂNG KHÍ AÅM CHÖÔNG 8 KHOÂNG KHÍ AÅM 1. TOÅNG QUAÙT 1.1. KHAÙI NIEÄM Khoâng khí aåm laø hoån hôïp cuûa khoâng khí khoâ (oxi, nitô, …) vaø hôi nöôùc. Löôïng hôi nöôùc trong khoâng khí aåm raát nhoû nhöng coù aûnh höôûng quan troïng ñoái vôùi sinh hoaït con ngöôøi cuõng nhö caùc quaù trình coâng ngheä. Hôi nöôùc trong khoâng khí aåm coù phaân aùp suaát raát nhoû (khoaûng 0,020,027bar) ôû nhieät ñoä bình thöôøng hôi nöôùc ôû traïng thaùi hôi quaù nhieät. p 0,04241bar ph=0,027bar Hôi quaù nhieät Ví duï minh hoïa hôi nöôùc trong khoâng khí aåm ôû traïng thaùi hôi quaù nhieät. v KHOÂNG KHÍ AÅM = KHOÂNG KHÍ KHOÂ + HÔI NÖÔÙC Theå tích V = Vk = Vh Aùp suaát p = pk + ph Nhieät ñoä t = tk = th Khoái löôïng G = Gk + Gh CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -1- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 8: KHOÂNG KHÍ AÅM 1.2. CAÙC LOAÏI KHOÂNG KHÍ AÅM p Quaù baõo hoøa Baõo hoøa D B A C Chöa baõo hoøa v 1. Khoâng khí aåm chöa baõo hoøa (traïng thaùi A) Neáu hôi nöôùc trong KKA ôû traïng thaùi hôi quaù nhieät (A) thì KKA ñöôïc goïi laø KKA chöa baõo hoøa, phaân aùp suaát cuûa hôi nöôùc ph nhoû hôn phaân aùp suaát baõo hoaø ôû cuøng nhieät ñoä cuûa KKA phbh. Ñoái vôùi KKA chöa baõo hoaø thì nöôùc coù theå boác hôi vaøo noù ñöôïc vì chöa bò ngöng tuï. 2. Khoâng khí aåm baõo hoøa (traïng thaùi B, C) Laø KKA maø hôi nöôùc chöùa trong noù ôû traïng thaùi hôi baõo hoøa khoâ (B, C), neáu cho theâm hôi nöôùc vaøo KKA baõo hoaø thì noù seõ ngöng tuï thaønh nhöõng gioït li ti Coù 2 caùch bieán KKA chöa baõo hoaø thaønh khoâng khí aåm baõo hoaø: - Giöõ nhieät ñoä KKA khoâng ñoåi (t = const), taêng theâm löôïng hôi nöôùc (cho nöôùc bay hôi vaøo khoâng gian chöùa KKA), töùc taêng phaân aùp suaát cuûa hôi nöôùc ñeán khi ñaït ñeán traïng thaùi baõo hoaø. Quaù trình naøy bieåu dieån treân ñoà thò baèng ñoaïn AB. - Giöõ phaân aùp suaát cuûa hôi nöôùc trong KKA khoâng ñoåi (ph = const), haï nhieät ñoä KKA (laøm laïnh khoái KKA) ñeán nhieät ñoä baõo hoøa töông öùng vôùi phaân aùp suaát cuûa hôi nöôùc ph trong KKA. Quaù trình naøy ñöôïc theå hieän CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -2- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 8: KHOÂNG KHÍ AÅM treân ñoà thò baèng ñöôøng AC, nhieät ñoä tc ñöôïc goïi laø nhieät ñoä ñieåm söông (tc = tñs) t  phbh = phmax ph  tñs tñs  t (baèng khi KKA ôû traïng thaùi baõo hoøa) 3. Khoâng khí aåm quaù baõo hoøa (traïng thaùi D) Laø KKA maø hôi nöôùc chöùa trong noù ôû traïng thaùi hôi baõo hoøa aåm (D). KKA quaù baõo hoøa khoâng beàn vöõng vì moät löôïng hôi nöôùc seõ bò ngöng tuï laïi vaø taùch khoûi KKA, nhö vaäy KKA quaù baõo hoøa seõ daàn daàn trôû laïi traïng thaùi KKA baõo hoøa. 2. CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA KHOÂNG KHÍ AÅM 2.1. ÑOÄ AÅM TUYEÄT ÑOÁI Laø khoái löôïng hôi nöôùc chöùa trong 1m3 KKA h = Gh , kg/m3 2.2. ÑOÄ AÅM TÖÔNG ÑOÁI Ñoä aåm töông ñoái ñöôïc bieåu thò baèng tyû soá giöõa ñoä aåm tuyeät ñoái cuûa KKA h vaø ñoä aåm tuyeät ñoái cuûa KKA baõo hoøa coù cuøng nhieät ñoä laø hbh  = h hbh Do ñoù ñoä aåm töông ñoái theå hieän khaû naêng chöùa theâm löôïng hôi nöôùc cuûa KKA lôùn hay nhoû. Neáu ñoä aåm töông ñoái nhoû, noù bieåu thò khoâng khí naøy coù khaû naêng nhaän theâm hôi nöôùc lôùn vaø ngöôïc laïi. Vì hôi nöôùc trong KKA xem nhö laø khí lyù töôûng neân: ph = hRhT phbh = phmax = hbhRhT Do ñoù CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -3- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 8: KHOÂNG KHÍ AÅM  = h = ph hbh hmax Trong ñoù phmax laø aùp suaát baõo hoøa cuûa hôi nöôùc öùng vôùi nhieät ñoä KKA. 2.3. ÑOÄ CHÖÙA HÔI d (DUNG AÅM) Laø löôïng hôi nöôùc coù trong KKA öùng vôùi 1kg khoâng khí khoâ: d = Gh , kghơinước/kgkkkhô k Ta coù G = Gk + Gh  Gk = 1+ d Gh = 1+ d Vì hôi nöôùc trong KKA xem nhö laø khí lyù töôûng neân: Gh = RhT Gk = RkT Do ñoù d = ph . Rk k h Thay Rh = 8314 J /kg.K; Rk = 8314 J /kg.K vaø pk = p – ph vaøo ta ñöôïc: d = 0,622 ph = 0,622 .phmax h hmax 2.4. ENTANPI CUÛA KHOÂNG KHÍ AÅM Goïi I laø entanpi cuûa KKA, ik laø entanpi cuûa khoâng khí khoâ, ih laø entanpi cuûa hôi nöôùc. Entanpi cuûa KKA ñöôïc tính öùng vôùi 1kg khoâng khí khoâ. I = ik + d.ih kJ/kgkkk ik = cp,kt = t, kJ/kgkkk cp,k 1kJ/kg: nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa khoâng khí khoâ ih = r + cp,ht = 2500 + 1,84t, kJ/kghôinöôùc CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -4- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 8: KHOÂNG KHÍ AÅM r- aån nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc cp,h- nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa hôi nöôùc ôû 0oC Vaäy I = t + d(2500 + 1,84t), kJ/kgkkk 2.5. NHIEÄT ÑOÄ ÑOÏNG SÖÔNG Nhö ñaõ trình baøy trong phaàn 1.2. Khi laøm laïnh khoái KKA chöa baõo hoøa thaønh KKA baõo hoøa trong ñieàu kieän phaân aùp suaát cuûa hôi nöôùc khoâng ñoåi ph = const (d =const). Ñaây cuõng chính laø nhieät ñoä hôi nöôùc trong KKA ngöng tuï thaønh nöôùc. 2.6. NHIEÄT ÑOÄ NHIEÄT KEÁ ÖÔÙT Nhieät ñoä nhieät keá tö laø nhieät ñoä öùng vôùi traïng thaùi KKA baõo hoøa coù cuøng entanpi vôùi KKA ñang khaûo saùt. tö  t, baèng khi  =100% Vaûi cotton saïch Nhieät keá khoâ Nöôùc caát Nhieät keá öôùt CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -5- ... - tailieumienphi.vn