1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo trình Kỹ thuật lạnh (Nghề: Điện công nghiệp - Trung cấp): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Giáo trình Kỹ thuật lạnh (Nghề: Điện công nghiệp - Trung cấp): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Giáo trình Kỹ thuật lạnh (Nghề: Điện công nghiệp - Trung cấp) cung cấp các kiến thức cơ bản nhất về sử dụng môi chất lạnh, chất tải lạnh, dầu lạnh, vật liệu cách nhiệt, hút ẩm,... Giáo trình kết cấu gồm 10 bài và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: cơ sở nhiệt động kỹ thuật và truyền nhiệt; tổng quan về các loại máy lạnh thông dụng; máy nén lạnh; thiết bị ngưng tụ;... Mời các bạn cùng tham khảo! BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KH

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 61

Ngày tạo 4/9/2023 8:11:07 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 3.26 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Kỹ thuật lạnh (Nghề: Điện công nghiệp -... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TĐH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành theo quyết định số: 1045/QĐ – TrCĐ – ĐT ngày 12 tháng 09 năm 2017 của Hiệu trưởng Ninh Bình, năm 2019 1
  2. TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Cùng với công cuộc đổi mới công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, kỹ thuật lạnh đang phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam. Tủ lạnh, máy lạnh thương nghiệp, công nghiệp, điều hòa nhiệt độ đã trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Các hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí phục vụ trong đời sống và sản xuất như: chế biến, bảo quản thực phẩm, bia, rượu, in ấn, điện tử, thông tin, y tế, thể dục thể thao, du lịch... đang phát huy tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ nền kinh tế, đời sống đi lên. Cùng với sự phát triển kỹ thuật lạnh, việc đào tạo phát triển đội ngũ kỹ thuật viên lành nghề được Đảng, Nhà nước, Nhà trường và mỗi công dân quan tâm sâu sắc để có thể làm chủ được máy móc, trang thiết bị của nghề. Giáo trình “Kỹ thuật lạnh’’ được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề Điện công nghiệp đáp ứng cho hệ Cao đẳng và trung cấp . Nội dung của giáo trình cung cấp các kiến thức cơ bản nhất về sử dụng môi chất lạnh, chất tải lạnh, dầu lạnh, vật liệu cách nhiệt, hút ẩm, cung cấp các kiến thức về kết nối, lắp ráp, vận hành mô hình các hệ thống lạnh điển hình; Cung cấp các kiến thức về thử nghiệm các thiết bị và mô hình các hệ thống lạnh như máy nén, hệ thống máy lạnh, hệ thống điều hòa không khí một, nhiều dàn bay hơi, bơm nhiệt... Hình thành và rèn luyện các kỹ năng gia công đường ống dùng trong kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí, nhận biết, kiểm tra, đánh giá tình trạng các thiết bị, phụ kiện của hệ thống lạnh, lắp đặt, kết nối, vận hành các thiết bị và mô hình các hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí có một, nhiều dàn bay hơi, bơm nhiệt... Kỹ năng thử nghiệm máy nén, kết nối, lắp ráp, thử nghiệm mô hình các hệ thống máy lạnh, hệ thống điều hòa không khí một, nhiều dàn bay hơi, bơm nhiệt... Cấu trúc của giáo trình gồm 10 bài trong thời gian 90 giờ qui chuẩn. Chắc chắn giáo trình không tránh khỏi thiếu sót. Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp để giáo trình được chỉnh sửa và ngày càng hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cám ơn! Tham gia biên soạn Chủ biên: Kỹ sư Phạm Tiến Dũng 2
  3. MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN .................................................................................. 2 LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................. 2 Các bài trong mô đun ......................................................................................... 6 Thời gian (giờ) ..................................................................................................... 6 Kiểm tra ............................................................................................................... 6 BÀI 1 ................................................................................................................... 10 1.3.1. Quá trình đẳng tích ................................................................................ 14 1.3.2. Quá trình đẳng áp .................................................................................. 16 a. Định nghĩa ................................................................................................... 16 b. Quan hệ giữa các thông số .......................................................................... 16 2.3. Quá trình đẳng nhiệt ................................................................................ 17 BÀI 2 ................................................................................................................... 21 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY LẠNH THÔNG DỤNG ......................... 21 1. Máy lạnh hấp thụ......................................................................................... 21 1.1.Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý. .................................................................... 21 1.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng. ............................................................ 22 2. Máy lạnh nén hơi. ....................................................................................... 22 2.1.Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý. .................................................................... 22 3. Các loại máy lạnh khác. .............................................................................. 23 3.1. Máy lạnh nén khí...................................................................................... 23 3.2. Máy lạnh Ejecto. ...................................................................................... 24 3.3. Máy lạnh nhiệt điện.................................................................................. 25 BÀI 3. .................................................................................................................. 27 MÁY NÉN LẠNH .............................................................................................. 27 1. Máy nén piston. ........................................................................................... 27 1.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 27 1.2. Các dạng cấu tạo của máy nén Piston. ..................................................... 27 1.3.1. Thân máy. .............................................................................................. 32 1.3.2. Xy lanh. ................................................................................................. 33 1.3.3. Piston – xéc măng. ................................................................................ 34 1.3.4.Tay biên. ................................................................................................. 35 1.3.5. Trục khuỷu. ........................................................................................... 36 1.3.6. Van hút – van đẩy ................................................................................. 37 1.3.7. Cơ cấu giảm tải khi khởi động (Van khởi động): ................................. 38 1.3.8. Cơ cấu bôi trơn máy nén ....................................................................... 39 1.3.9. Cụm bịt kín cổ trục................................................................................ 40 1.3.10. Van an toàn ......................................................................................... 40 2. Máy nén Roto. ............................................................................................. 41 2.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 41 2.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc. .................................................................... 42 3. Máy nén trục vít. ......................................................................................... 44 3.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 44 3
  4. 3.2.Cấu tạo, nguyên lý làm việc. ..................................................................... 45 4. Máy nén xoắn ốc. ........................................................................................ 46 4.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 46 4.2.Cấu tạo, nguyên lý làm việc. ..................................................................... 46 BÀI 4 ................................................................................................................... 48 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ...................................................................................... 48 1. Vai trò và phân loại. .................................................................................... 48 1.1.Vai trò........................................................................................................ 48 2.1. Bình ngưng ống – vỏ:............................................................................... 49 2.2. Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng: ................................... 54 2.3. Thiết bị ngưng tụ kiểu panen tấm bản: .................................................... 55 3. TBNT làm mát bằng nước và không khí. ................................................... 56 3.1. Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi (tháp ngưng tụ): ...................................... 56 3.2. Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới: ..................................................................... 58 4. TBNT làm mát bằng không khí. ................................................................. 59 4.1. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí đối lưu tự nhiên. .................. 59 4.2. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí đối lưu cưỡng bức. .............. 60 BÀI 5 ................................................................................................................... 62 THIẾT BỊ BAY HƠI ........................................................................................... 62 1.Vai trò và phân loại. ..................................................................................... 62 2. TBBH làm lạnh chất lỏng. .......................................................................... 63 2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động................................................................... 63 3. TBBH làm lạnh không khí. ......................................................................... 70 3.1. Cấu tao, nguyên lý hoạt động................................................................... 70 3.2. Ứng dụng. ................................................................................................. 71 BÀI 6 ................................................................................................................... 72 THIẾT BỊ TIẾT LƯU ......................................................................................... 72 1. Vai trò và phân loại. .................................................................................... 72 2.Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong. ................................................................ 72 2.1. Cấu tạo nguyên lý hoạt động.................................................................... 72 2.2.Ứng dụng. .................................................................................................. 73 3.Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài. ............................................................... 73 3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động................................................................... 73 3.2. Ứng dụng. ................................................................................................. 75 BÀI 7 ................................................................................................................... 76 THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH ................................................... 76 1. Tháp giải nhiệt............................................................................................. 76 1.1.Cấu tạo. ..................................................................................................... 76 1.2.Nguyên lý làm việc. .................................................................................. 77 2. Các thiết bị phụ của hệ thống lạnh. ............................................................. 78 2.1. Bình tách dầu............................................................................................ 78 2.2. Các loại bình chứa. ................................................................................... 82 3.Dụng cụ trong hệ thống lạnh ........................................................................ 99 4
  5. 3.1.Van chặn: .................................................................................................. 99 3.2. Van 1 chiều: ............................................................................................. 99 3.3. Van an toàn: ........................................................................................... 100 3.4. Van nạp ga: ............................................................................................ 101 BÀI 8 ................................................................................................................. 104 CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HOÁ HỆ THỐNG LẠNH................................... 104 1. Rơ le hiệu áp suất dầu. .............................................................................. 104 1.1. Cấu tạo. .................................................................................................. 104 1.2. Hoạt động. .............................................................................................. 105 2. Rơ le áp suất thấp. ..................................................................................... 106 2.1.Cấu tạo. ................................................................................................... 106 2.2.Hoạt động. ............................................................................................... 107 3. Rơ le áp suất cao. ...................................................................................... 108 3.1.Cấu tạo. ................................................................................................... 108 3.2. Hoạt động. .............................................................................................. 108 4. Rơ le áp suất kép. ...................................................................................... 109 4.1 Cấu tạo. ................................................................................................... 109 4.2 Hoạt động. ............................................................................................... 110 5. Các bộ biến đổi nhiệt độ. .......................................................................... 110 6. Van điện từ. ............................................................................................... 113 BÀI 9 ................................................................................................................. 116 KỸ THUẬT GIA CÔNG ĐƯỜNG ỐNG......................................................... 116 1.Nong – loe ống. .......................................................................................... 116 2. Uốn ống. .................................................................................................... 119 3. Hàn ống. .................................................................................................... 122 BÀI 10 ............................................................................................................... 125 KẾT NỐ MÔ HÌNH HỆ THỐNG MÁY LẠNH .............................................. 125 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh.................................................................. 125 2. Kết nối mô hình hệ thống lạnh. ................................................................. 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 127 5
  6. MÔ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH Mã mô đun: MĐ 23 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: là mô đun sau khi đã học xong các môn kỹ thuật cơ sở, kỹ thuật đo lường, các mô đun về điện; - Tính chất: là mô đun chuyên môn nghề Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: Trình bày được vai trò, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vị trí lắp đặt của các thiết bị chính và phụ trong hệ thống lạnh nén hơi; - Về kỹ năng: Gia công được đường ống dùng trong kỹ thuật lạnh, nhận biết, kiểm tra, đánh giá tình trạng các thiết bị, phụ kiện của hệ thống lạnh, lắp đặt, kết nối, vận hành các thiết bị và mô hình các hệ thống lạnh điển hình; - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Cẩn thận, chính xác, an toàn cho người và thiết bị. Nội dung của mô đun: Thời gian (giờ) Thực Tổng Lý hành, Kiể Số số thuy thí m Các bài trong mô đun TT ết nghiệm tra , thảo luận, bài tập 1 Bài 1. Cơ sở nhiệt động kỹ thuật và 4 4 truyền nhiệt 1. Cơ sở nhiệt động kỹ thuật 3 3 1.1. Các khái niệm về nhiệt động 0,5 0,5 1.2. Chất môi giới và các thông số trạng 1 1 thái của chất môi giới 1.3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của 1,5 1,5 khí lý tưởng 2. Truyền nhiệt 1 1 2.1. Các khái niệm mở đầu 0,5 0,5 2.2. Các phương thức truyền nhiệt 0,5 0,5 2 Bài 2. Tổng quan về các loại máy lạnh 4 3 1 thông dụng 1. Máy lạnh hấp thụ. 1 1 1.1. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý 1.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng. 2. Máy lạnh nén hơi. 2 1 1 2.1. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý 2.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng. 3. Các loại máy lạnh khác. 1 1 6
  7. Thời gian (giờ) Thực Tổng Lý hành, Kiể Số số thuy thí m Các bài trong mô đun TT ết nghiệm tra , thảo luận, bài tập 3.1. Máy lạnh nén khí. 3.2. Máy lạnh Ejecto. 3.3. Máy lạnh nhiệt điện. 3 Bài 3. Máy nén lạnh 18 3 13 2 1. Máy nén piston. 11 1 10 1.1. Định nghĩa và phân loại. 1.2. Các dạng cấu tạo của máy nén Piston. 1.3. Các chi tiết của máy nén piston. 2. Máy nén Roto. 2 1 1 2.1. Định nghĩa và phân loại. 2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc. 3. Máy nén trục vít. 1.5 0.5 1 3.1. Định nghĩa và phân loại. 3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc. 4. Máy nén xoắn ốc (Scroll). 1.5 0.5 1 4.1. Định nghĩa và phân loại. 4.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc. 5. Kiểm tra. 2 2 4 Bài 4. Thiết bị ngưng tụ 4 3 1 1. Vai trò và phận loại. 0,5 0,5 2. TBNT làm mát bằng nước. 2 1 1 2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. 2.2. Ứng dụng. 3. TBNT làm mát bằng nước và không khí. 1 1 3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. 3.2. Ứng dụng. 4. TBNT làm mát bằng không khí. 0,5 0,5 4.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. 4.2. Ứng dụng. 5 Bài 5. Thiết bị bay hơi 4 3 1 1. Vai trò và phân loại. 0,5 0,5 2. TBBH làm lạnh chất lỏng. 2,5 1,5 1 2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. 2.2. Ứng dụng. 3. TBBH làm lạnh không khí. 1 1 7
  8. Thời gian (giờ) Thực Tổng Lý hành, Kiể Số số thuy thí m Các bài trong mô đun TT ết nghiệm tra , thảo luận, bài tập 3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. 3.2. Ứng dụng. 6 Bài 6. Thiết bị tiết lưu 6 3 1 2 1. Vai trò và phân loại. 0,5 0,5 2. Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong. 2,5 1,5 1 2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. 2.2. Ứng dụng. 3. Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài. 1 1 3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. 3.2. Ứng dụng. 4. Kiểm tra. 2 2 7 Bài 7: Thiết bị phụ trong hệ thống lạnh 5 4 1 1. Tháp giải nhiệt. 1 1 1.1. Cấu tạo. 1.2. Nguyên lý làm việc. 2. Các thiết bị phụ của hệ thống lạnh. 3 2 1 2.1. Bình tách dầu. 2.2. Các loại bình chứa. 2.3. Bình tách lỏng. 2.4. Bình trung gian. 2.5. Bình tách khí không ngưng. 2.6. Thiết bị quá lạnh. 2.7. Thiết bị hồi nhiệt. 2.8. Phin lọc và phin sấy. 2.9. Bơm – quạt – đường ống. 3. Dụng cụ trong hệ thống lạnh. 1 1 8 Bài 8. Các thiết bị điện hệ thống lạnh 8 3 5 1. Rơ le khởi động kiểu dòng điện 1,5 0,5 1 1.1. Cấu tạo 1.2. Hoạt động 2. Rơ le khởi động kiểu điện áp 1,5 0,5 1 2.1. Cấu tạo 2.2. Hoạt động 3. Rơ le nhiệt độ (thermostat) 1,5 0,5 1 3.1. Cấu tạo 8
  9. Thời gian (giờ) Thực Tổng Lý hành, Kiể Số số thuy thí m Các bài trong mô đun TT ết nghiệm tra , thảo luận, bài tập 3.2. Hoạt động 4. Rơ le thời gian 1 0,5 0.5 4.1. Cấu tạo 4.2. Hoạt động 5. Rơ le bảo vệ 1 0,5 0.5 5.1. Cấu tạo 5.2. Hoạt động 6. Tụ điện 1,5 0,5 1 6.1. Cấu tạo 6.2. Hoạt động 9 Bài 9. Kỹ thuật gia công đường ống. 24 2 20 2 1. Nong - loe ống 8,5 0,5 8 1.1. Kỹ thuật cơ bản 1.2. Ứng dụng 2. Uốn ống 5 1 4 2.1. Kỹ thuật cơ bản 2.2. Ứng dụng 3. Hàn ống 8,5 0,5 8 3.1. Kỹ thuật cơ bản. 3.2. Ứng dụng. 4. Kiểm tra. 2 2 10 Bài 10. Kết nối mô hình hệ thống máy 13 2 9 2 lạnh. 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh. 2 1 1 1.1. Sơ đồ nguyên lý. 1.2. Hoạt động. 2. Kết nối mô hình hệ thống lạnh 6,5 0,5 6 2.1. Kết nối hệ thống lạnh. 2.2. Kiểm tra hệ thống. 3. Hút chân không, nạp gas – chạy thử. 2,5 0,5 2 4. Kiểm tra. 2 2 Cộng 90 30 52 8 9
  10. BÀI 1 CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT VÀ TRUYỀN NHIỆT Mã bài: MĐ 23_01 Giới thiệu: Bài này cung cấp cho sinh viên học sinh những kiến thức cơ bản ban đầu về cơ sở nhiệt động và truyền nhiệt: các khái niệm nhiệt động cơ bản, thông số của hơi, các chu trình nhiệt động cũng như quy luật của các hình thức truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt. Mục tiêu: - Trình bày được các kiến thức chung nhất về kỹ thuật Nhiệt - Lạnh. - Phân tích được các khái niệm về nhiệt động lực học. - Trình bày được các kiến thức về hơi và thông số trạng thái hơi. - Trình bày được các quá trình nhiệt động của hơi. - Trình bày được các chu trình nhiệt động. - Trình bày được các quá trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt và các thiết bị trao đổi nhiệt. - Phân tích được các quá trình, nguyên lý làm việc của máy lạnh và các quy luật truyền nhiệt nói chung; - Rèn luyện tính tập trung, tỉ mỉ, tư duy logic, ứng dụng thực tiễn sản xuất áp dụng vào môn học cho HSSV. Nội dung chính: 1. Cơ sở nhiệt động kỹ thuật. 1.1. Các khái niệm về nhiệt động. - Thiết bị nhiệt: Là loại thiết bị có chức năng chuyển đổi giữa nhiệt năng và cơ năng. Thiết bị nhiệt được chia thành 2 nhóm: động cơ nhiệt và máy lạnh. + Động cơ nhiệt: Có chức năng chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng như động cơ hơi nước, turbine khí, động cơ xăng, động cơ phản lực, v.v. + Máy lạnh: Có chức năng chuyển nhiệt năng từ nguồn lạnh đến nguồn nóng. - Hệ nhiệt động (HNĐ): Là hệ gồm một hoặc nhiều vật được tách riêng ra khỏi các vật khác để nghiên cứu các tính chất nhiệt động của chúng. Tất cả những vật ngoài HNĐ được gọi là môi trường xung quanh. 10
  11. Hình 1.1.Nguyên lý làm việc của động cơ nhiệt và máy lạnh, bơm nhiệt Vật thực hoặc tưởng tượng ngăn cách hệ nhiệt động với môi trường xung quanh được gọi là ranh giới của HNĐ. Hệ nhiệt động được phân loại như sau : Hình 1.2. Hệ nhiệt động a) HNĐ kín với thể tích không đổi b) HNĐ kín với thể tích thay đổi c) HNĐ hở * Hệ nhiệt động kín: HNĐ trong đó không có sự trao đổi vật chất giữa hệ và môi trường xung quanh. * Hệ nhiệt động hở: HNĐ trong đó có sự trao đổi vật chất giữa hệ và môi trường xung quanh. * Hệ nhiệt động cô lập: HNĐ được cách ly hoàn toàn với môi trường xung quanh. 11
  12. 1.2. Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới. - Khái niệm chất môi giới (CMG): Chất môi giới hay môi chất công tác được sử dụng trong thiết bị nhiệt là chất có vai trò trung gian trong quá trình biến đổi giữa nhiệt năng và cơ năng. Các thông số trạng thái của chất môi giới: * Nhiệt độ: Nhiệt độ (T) - số đo trạng thái nhiệt của vật. Theo thuyết động học phân tử, nhiệt độ là số đo động năng trung bình của các phân tử . m . 2  kT 3 Trong đó: mμ - khối lượng phân tử ω - vận tốc trung bình của các phân tử 5 k - hằng số Bonzman , k = 1,3805.10 J/độ T - nhiệt độ tuyệt đối. Nhiệt kế: Nhiệt kế hoạt động dựa trên sự thay đổi một số tính chất vật lý của vật thay đổi theo nhiệt độ, ví dụ: chiều dài, thể tích, màu sắc, điện trở , v.v. Thang nhiệt độ: 0 1) Thang nhiệt độ Celsius ( C) 0 2) Thang nhiệt độ Fahrenheit ( F) 3) Thang nhiệt độ Kelvin (K) 0 4) Thang nhiệt độ Rankine ( R) Mối quan hệ giữa các đơn vị đo nhiệt độ: 5 o o C= ( F – 32) Hình 1.3. Nhiệt kế 9 o C = K – 273 5 o o C= . R – 273 9 * Áp suất: + Khái niệm: Áp suất của lưu chất (p) - lực tác dụng của các phân tử theo phương pháp tuyến lên một đơn vị diện tích thành chứa. F p= A Theo thuyết động học phân tử : m 2 p =  .n. 3 trong đó : p - áp suất ; F - lực tác dụng của các phân tử ; A - diện tích thành bình chứa ; n - số phân tử trong một đơn vị thể tích ; 12
  13. α - hệ số phụ thuộc vào kích thước và lực tương tác của các phân tử. + Đơn vị áp suất: 2 1) N/m ; 5) mm Hg (tor - Torricelli, 1068-1647) 2) Pa (Pascal) ; 6) mm H2O 3) at (Technical Atmosphere) ; 7) psi (Pound per Square Inch) 4) atm (Physical Atmosphere) ; 8) psf (Pound per Square Foot) Mối quan hệ giữa các đơn vị đo áp suất: 0 4 2 1 atm = 760 mm Hg (at 0 C) = 10,13 . 10 Pa = 2116 psf (lbf/ft ) 1 at = 2049 psf 1at = 0,981 bar = 9,81.104 N/m2 = 9,81.104 Pa = 10 mH20 = 735,5 mmHg = 14,7 psi + Phân loại áp suất: Áp suất khí quyển (p 0): Áp suất của không khí tác dụng lên bề mặt các vật trên trái đất. Áp suất dư (pd): Là phần áp suất tuyệt đối lớn hơn áp suất khí quyển p d= p - p 0 Áp suất tuyệt đối (p):Áp suất của lưu chất so với chân không tuyệt đối. p = p d+ p 0 Áp suất chân không (pck): Phần áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí quyển. pck = p0 - p Hình 1.4. Các loại áp suất * Thể tích riêng và khối lượng riêng: Thể tích riêng (v) - Thể tích riêng của một chất là thể tích ứng với một V 3 đơn vị khối lượng chất đó :   [m /kg] m Khối lượng riêng (ρ) - Khối lượng riêng - còn gọi là mật độ - của một chất là khối lượng ứng với một đơn vị thể tích của chất đó : 13
  14. m 3 ρ= [kg/m ] V *Nội năng: Nội nhiệt năng (u) - gọi tắt là nội năng - là năng lượng do chuyển động của các phân tử bên trong vật và lực tương tác giữa chúng. Nội năng gồm 2 thành phần: nội động năng (ud) và nội thế năng (up). - Nội động năng liên quan đến chuyển động của các phân tử nên nó phụ thuộc vào nhiệt độ của vật. - Nội thế năng liên quan đến lực tương tác giữa các phân tử nên nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. Như vậy, nội năng là một hàm của nhiệt độ và thể tích riêng: u = u (T, v) Đối với khí lý tưởng, lực tương tác giữa các phân tử bằng 0 nên nội năng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Lượng thay đổi nội năng của khí lý tưởng được xác định bằng các biểu thức: du = CvdT và Δu = Cv(T2 - T1) Đối với 1kg môi chất, nội năng kí hiệu là u, đơn vị là J/kg; Đối với Gkg môi chất, nội năng kí hiệu là U, đơn vị là J. Ngoài ra nội năng còn có một số đơn vị khác như: kCal; kWh; Btu… 1kJ = 0,239 kCal = 277,78.10-6 kWh = 0,948 Btu *Enthanpy: Enthalpy (i hoặc h) - là đại lượng được định nghĩa bằng biểu thức : i = h = u + p.v Như vậy, cũng tương tự như nội năng, enthalpy của khí thực là hàm của các thông số trạng thái. Đối với khí lý tưởng, enthalpy chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. *Entropy: Entropy (s) là một hàm trạng thái được định nghĩa bằng biểu thức : dq ds = [J/K] T 1.3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng. 1.3.1. Quá trình đẳng tích Quá trình đẳng tích là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện thể tích không đổi. v = const, dv = 0. Ví dụ: Làm lạnh hoặc đốt nóng khí trong bình kín có thể tích không thay đổi. Quan hệ giữa các thông số Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT, ta có: p R  T v 14
  15. mà R = const và v = const, do đó suy ra: p R   const T v p1 p 2  T1 T2 Công thức chứng tỏ trong quá trình đẳng tích, áp suất thay đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ hoặc có thể viết: p1 T1  p 2 T2 Công thay đổi thể tích Vì quá trình đẳng tích có v = const, nghĩa là dv = 0, do đó công thay đổi thể tích của quá trình: L = p(V2-V1) = 0 Nhiệt lượng trao đổi với môi trường Theo định luật nhiệt động I ta có: q = l + Δu, mà l = 0 nên: q = Δu = Cv (T2 - T1) Biến thiên entropi: Độ biến thiên entrôpi của quá trình được xác định bằng biểu thức: dq ds  T mà ta có q = Δu hay dq = du, do đó có thể viết: dq C v dT ds   T T Vậy T2 p s  C v ln  C v ln 2 T1 P1 Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình u  1 q Như vậy trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng tham gia vào quá trình chỉ để làm thay đổi nội năng của chất khí. Biểu diễn trên đồ thị Trạng thái nhiệt động của môi chất hoàn toàn xác định khi biết hai thông số độc lập bất kỳ của nó. Bởi vậy ta có thể chọn hai thông số độc lập nào đó để lập ra đồ thị biểu diễn trạng thái của môi chất, đồ thị đó được gọi là đồ thị trạng thái. Quá trình đẳng tích được biểu thị bằng đoạn thẳng đứng 1-2 trên đồ thị p-v 15
  16. và đường cong lôgarit trên đồ thị T-s. Diện tích 12p2p1 trên đồ thị p-v biểu diễn công kỹ thuật, còn diện tích 12s2s1 trên đồ thị T-s biểu diễn nhiệt lượng trao đổi trong quá trình đẳng tich. Hình 1.5. Quá trình đẳng tích 1.3.2. Quá trình đẳng áp a. Định nghĩa Quá trình đẳng áp là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện áp suất không đổi. p = const, dp = 0. b. Quan hệ giữa các thông số Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT, ta có: v R  T p Mà R = const và p = const, do đó suy ra: v R   const T p Nghĩa là trong quá trình đẳng áp, thể tích thay đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ hoặc: v1 v 2 v T  hay 1  1 T1 T2 v 2 T2 Công thay đổi thể tích của quá trình Vì quá trình đẳng áp có p = const, nên công thay đổi thể tích: L = p(V2-V1) = R(T2 – T1) Công kỹ thuật của quá trình lkt = - V(P2 – P1) = 0 Nhiệt lượng trao đổi với môi trường 16
  17. Theo định luật nhiệt động I ta có: q = Δi + lkt , mà lkt = 0 nên: q = Δi = Cp (T2 - T1) Biến thiên entropi Độ biến thiên entrôpi của quá trình được xác định bằng biểu thức: dq = di - vdp = di (vì dp = 0), do đó ta có dq di ds   T T Vậy: T V s  C p ln 2  C p ln 2 T1 V1 Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình u C v T2  T1  1    q C p (T2  T1 ) k Biểu diễnquá trình trên đồ thị Quá trình đẳng áp được biểu thị bằng đoạn thẳng nằm ngang 1-2 trên đồ thị p-v và đường cong lôgarit 1-2 trên đồ thị T-s. Diện tích 12v2v1 trên đồ thị p-v biểu diễn công thay đổi thể tích, còn diện tích 12s2s1 trên đồ thị T-s biểu diễn nhiệt lượng trao đổi trong quá trình đẳng áp. Hình 1.6. Quá trình đẳng áp 2.3. Quá trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng nhiệt là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ không đổi. T = const, dt = 0. Quan hệ giữa các thông số Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT, mà R = const và T = const, do đó suy ra: pv = RT = const Hay: p1v1 = p2v2 17
  18. Nghĩa là trong quá trình đẳng nhiệt, thể tích thay đổi tỉ lệ nghịch với áp suất, suy ra: p1 v 2  p 2 v1 Công thay đổi thể tich của quá trình Vì quá trình đẳng nhiệt có T = const, nên công thay đổi thể tích: v v v l  RT ln 2  p1 v1 ln 2  p 2 v 2 ln 2 v1 v1 v1 Hay: p1 p p l  RT ln  p1 v1 ln 1  p 2 v 2 ln 1 p2 p2 p2 Công kỹ thuật của quá trình P1 V l kt  RT ln  RT ln 2  1 P2 V1 Trong quá trình đẳng nhiệt công thay đổi thể tích bằng công kỹ thuật. Nhiệt lượng trao đổi với môi trường Lượng nhiệt tham gia vào quá trình được xác định theo định luật nhiệt động I là: dq = du + dl = di + dlkt , mà trong quá trình đẳng nhiệt dT = 0 nên du = 0 và di = 0, do đó có thể viết: p v q  RT ln 1  RT ln 2 p2 v1 hoặc có thể tính: dq = Tds hay: q= T(s2 - s1) (3-29) Biến thiên entropi của quá trình Độ biến thiên entrôpi của quá trình được xác định bằng biểu thức: v p s  R ln 2  R ln 1 v1 p2 Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình Vì T1 = T2 nên Δu = 0, do đó: u  0 q Biểu diễn quá trình trên đồ thị Quá trình đẳng nhiệt được biểu thị bằng đường cong hypecbol cân 1-2 trên đồ thị p-v và đường thẳng năm ngang 1-2 trên đồ thị T-s. Trên đồ thị p-v, diện tích 12p2p1 biểu diễn công kỹ thuật, còn diện tích 12v2v1 biểu diễn công 18
  19. thay đổi thể tích. Trên đồ thị T-s diện tích 12s2s1 biểu diễn nhiệt lượng trao đổi trong quá trình đẳng nhiệt. 2. Truyền nhiệt. 2.1. Các khái niệm mở đầu. - Mặt đẳng nhiệt: Tại một thời điểm nào đó, tập hợp tất cả các điểm của vật có nhiệt độ như nhau ta được những mặt gọi là mặt đẳng nhiệt, hay nói cách khác mặt đẳng nhiệt chính là quỹ tích của các điểm có nhiệt độ như nhau tại một thời điểm nào đó. Bởi vì một điểm trong vật không thể tồn hai nhiệt độ do đó các mặt nhiệt độ không cắt nhau, nó chỉ cắt bề mặt vật hoặc khép kín bên trong vật. - Gradient nhiệt độ:Nhiệt độ trong vật chỉ thay đổi theo phương cắt các mặt đẳng nhiệt, đồng thời sự biến thiên nhiệt độ trên một đơn vị độ dài theo phương pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt là lớn nhất. - Mật độ dòng nhiệt (q - W/m2): là lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt vuông góc với hướng truyền nhiệt trong một đơn vị thời gian. - Dòng nhiệt (Q – W): là lượng nhiệt truyền qua toàn bộ diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian. - Hệ số dẫn nhiệt: Là nhiệt lượng truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian khi grad(t) = 1  q t W/mK  n Hệ số dẫn nhiệt  đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của vật. Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Phụ thuộc vào bản chất của các chất rắn > lỏng > khí - Phụ thuộc vào nhiệt độ  = o(1 + bt) o - hệ số dẫn nhiệt ở 0oC b - hệ số thực nghiệm * Tính chất của hệ số dẫn nhiệt:  của kim loại nguyên chất và hầu hết chất lỏng (trừ nước và Glyxerin) giảm khi t tăng Chất cách nhiệt và chất khí có  tăng khi t tăng  của vật liệu xây dựng còn phụ thuộc vào độ xốp và độ ẩm.  ≤ 0,2 W/mK có thể làm chất cách nhiệt 19
  20. 2.2. Các phương thức truyền nhiệt. - Dẫn nhiệt: là việc truyền năng lượng nhiệt giữa các phân tử lân cận trong một chất khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Nó luôn luôn diễn ra từ vùng nhiệt độ cao hơn tới vùng nhiệt độ thấp hơn. - Trao đổi nhiệt đối lưu: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa bề mặt vật rắn với chất lỏng hoặc chất khí chuyển động khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Trao đổi nhiệt đối lưu luôn kèm theo dẫn nhiệt (nhưng không đáng kể) vì luôn có sự tiếp xúc giữa các phần tử có nhiệt độ khác nhau. - Trao đổi nhiệt bức xạ: là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện bằng sóng điện từ. Tia nhiệt là tia bức xạ được các vật hấp thụ và biến thành nhiệt. Quá trình phát sinh và truyền những tia nhiệt được gọi là quá trình bức xạ nhiệt. - Truyền nhiệt tổng hợp: Trong các phần trước chúng ta đã nghiên cứu riêng lẻ qui luật của các phương thức truyền nhiệt như dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Thực tế có một số quá trình là sự kết hợp của hai hay cả ba phương thức truyền nhiệt ở trên và có sự ảnh hưởng tác động qua lại lẫn nhau. Trong tính toán thực tế thường tính theo dạng ảnh hưởng chính đối với quá trình, còn ảnh hưởng của các dạng phụ khác có thể đưa thêm vào hệ số hiệu chỉnh nào đó. 20
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học