Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 3: Không khí ẩm, hơi nước và các quá trình nhiệt động thực tế - Ngô Phi Mạnh

CHѬѪNG 3 
KHÔNG KHÍ ҬM, HѪI 
NѬӞC VÀ CÁC QUÁ 
TRÌNH NHIỆT ĐỘNG 
THỰC TẾ 
3.1. HѪI NѬӞC 
3.1.1. Hѫi nѭӟc và các ứng dөng. 
 James Watt Máy hơi nước 
3.1.1. Hѫi nѭӟc và các ứng dөng. 
Quá trình chuyển pha và đӗ thӏ pha cӫa hѫi nѭӟc 
Quá trình hóa hѫi: Lỏng thành hѫi (Bay hѫi và sôi) 
Quá trình ngѭng tө: Hѫi thành lỏng 
3.1.2. Quá trình hóa hѫi đẳng áp cӫa nѭӟc. 
Mô tả Quá trình hóa hѫi đẳng áp cӫa 
nѭӟc 
3.1.2. Quá trình hóa hѫi đẳng áp cӫa nѭӟc. 
Đӗ thӏ P-v cӫa nѭӟc, hѫi nѭӟc 
Độ khô, x 
3.2. KHÔNG KHÍ ҬM 
3.2.1. Đӏnh nghĩa, tính chất và phân loại. 
a. Định nghĩa: 
- Không khí ẩm: hỗn hợp không khí khô + hơi nước (1-3% khối lượng 
hỗn hợp). 
- Không khí khô: 21% (thể tích) O2 + 78% N2 + 1% các khí khác: 
CO2, H2, Argon... 
 b. Tính chất: 
 Hơi nước trong không khí ẩm được xem là khí lý tưởng vì phân áp suất 
và phân thể tích của hơi nước trong đó rất bé. 
=> Áp dụng các phương trình, định luật của khí lý tưởng: 
 - Các phương trình cân bằng: 
 V = Vk = Vh 
 T = Tk = Th 
G = Gk + Gh 
- Phương trình trạng thái khí lý tưởng: 
 Pk.V = Gk.Rk.T 
 Ph.V = Gh.Rh.T 
- Phương trình định luật Danton: B = pk + ph Trong đó 
 + G; Gk; Gh – Khối lượng KK ẩm, không khí khô (KKK) và 
hơi nước. 
 + V; Vk; Vh – Thể tích KK ẩm, KKK và hơi nước. 
 + T; Tk; Th - Nhiệt độ KK ẩm, KKK và hơi nước. 
 + B; pk; ph - Phân áp suất khí quyển, KKK và hơi nước. 
 c. Phân loại: 
 Không khí ẩm chưa bão hòa: là không khí mà có thể nhận thêm 
hơi nước vào. 
 Không khí ẩm bão hòa: là không khí mà lượng hơi nước trong đó 
đã đạt đến mức tối đa (tức là không thể nhận thêm hơi nước từ ngoài 
vào được nữa). 
 Không khí quá bão hòa: là không khí bão hòa mà có lẫn những 
giọt nước 
3.2.1. Đӏnh nghĩa, tính chất và phân loại. 
3.2.2. CÁC THÔNG SӔ ĐẶC TRѬNG CӪA KK ҬM. 
a. Độ ẩm tuyệt đối: 
b. Độ ẩm tương đối, φ: 
* Nhận xét: - Khi φ = 0 - trạng thái không khí khô. 
 - Khi 0<φ<100 - trạng thí không khí ẩm chưa bão hòa. 
 - Khi φ = 100 - không khí ẩm bảo hòa. 
3.1.2. CÁC THÔNG SӔ ĐẶC TRѬNG CӪA KK ҬM. 
c. Nhiệt độ đọng sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt: 
 * Nhiệt độ đọng sương, tđs: 
 Làm lạnh không khí ở điều kiện ph=const hoặc dung ẩm không đổi (d=const) đến 
một nhiệt độ tđs thì bắt đầu xuất hiện sự ngưng tụ hơi nước trong không khí. 
 Tđs - là nhiệt độ đọng sương. 
 * Nhiệt độ nhiệt kế ướt, tư:
 C:\Users\dell\Desktop\nhiet ke.docx 
 - tư phụ thuộc vào tốc độ bay hơi của nước vào không khí ẩm quanh bấc
3.2.2. CÁC THÔNG SӔ ĐẶC TRѬNG CӪA KK ҬM. 
d. Độ chứa hơi (dung ẩm): 
 [kg/kgKKK]
e. Entanpi của không khí ẩm 
 Entanpi không khí ҭm = entanpi KKK + entanpi hѫi nѭӟc 
 I = ik + d.ih 
 => I = Cpk.t + d.(r0 + Cph.t) 
I = 1,005.t + d(2500 + 1,84.t) 
3.2.3. ĐӖ THӎ I – d cӫa không khí ҭm. 
Ví dụ: KK ẩm ở 250C, φ = 60% 
Xác định: tư ; tđs; I; d 
Hướng dẫn 
Xác định bằng đồ thị I-d 
3.2.4. Các quá trình cӫa KK ҭm. 
a. Quá trình sấy: 
3.2.4. Các quá trình cӫa KK ҭm. 
b. Quá trình điều hòa không khí: 
3.2.4. Các quá trình cӫa KK ҭm. 
b. Quá trình điều hòa không khí: 
Daøn laïnh 
Daøn noùng 
3.3. CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT 
ĐӜNG KHÁC 
3.3.1. Quá trình tiết lѭu. 
a. Định nghĩa: 
Môi chất qua tiết diện bị 
giảm đột ngột, làm cho áp 
suất bị giảm xuống (nhѭng 
không sinh công) 
- Là quá trình không thuận nghịch với sự tĕng entropi: Δs > 0 
- Là quá trình giảm áp suất: Δp = f(ω, độ giảm tiết diện) = p1 – p2 
b. Tính chất: 
- Là quá trình đẳng entanpi: i1 = i2 
-Tốc độ của dòng không đổi: ω1 = ω2 
3.3.2. Quá trình nén khí. 
1. Các loại máy nén trong thực tế 
3.3.2. Quá trình nén khí. 
2. Các quá trình cӫa Máy nén piston 1 cấp lý tѭởng 
3.3.2. Quá trình nén khí. 
3. Tính công tiêu tӕn trong quá trình 
Công tiêu tốn cho toàn quá trình: 
22
2
1
1
.
1
.. vPdvpvPllll
xanénnap
a) Nén theo quá trình đẳng nhiệt, T = 0, P1.v1 = P2.v2 
2
1
.dvpl
1
2ln..
v
v
TRl 
b) Nén theo quá trình đoạn nhiệt: q = 0 
222
.
2111
.
1
.)..(
1
1
vPvPvP
k
vPl k 
)..(
1 2
.
211
vPvP
k
kl k 
)1(.
1
1
2
1 T
T
RT
k
kl k 
c) Nén theo quá trình đa biến: )1(.
1
1
2
1 T
T
RT
n
nl n 
3.3.2. Quá trình nén khí. 
4. Nhѭợc điểm cӫa máy nén mӝt cấp 
Khi P2 tĕng => λ càng giảm 
Khi P2 = Pmax nào đó thì V1-V4 = 0 
=> λ = 0 
3.3.2. Quá trình nén khí. 
4. Máy nén piston nhiều cấp 
b. Đặc điểm của máy nén đa cấp: 
P2 = P3 
T1 = T3 
T2 = T4 
p1, t1 p2, t2 p3, t3 p4, t4 
a. Nguyên lý làm việc: 
3.3.2. Quá trình nén khí. 
4. Máy nén piston nhiều cấp 
c. Xác định tỷ số nén: 
 
3
4
1
2
p
p
p
p β – tỉ số nén mỗi cấp 
1
4
p
p 
d. Xác định công tiêu tốn: 
cấp 1: 
1
1
1
2
.
1
..
11
n
n
P
P
TR
n
nl
Cấp 2: 
1
1
2
3
4
.
3
..
1
n
n
P
P
TR
n
nl
21
ll 
Công tiêu hao cӫa máy nén: 
 1...1.21
1
1
.2 n
n
TR
n
nll 
3.3.2. Quá trình nén khí. 
Bài tập ví dө: 
Máy nén lý tѭởng 2 cấp có làm mát trung gian, áp suất ban đầu p1 = 1 
bar, t1=20
0 C, áp suất cuối quá trình nén là p4 = 9bar. Xác định công tiêu hao của máy nén, nhiệt độ cuối quá trình nén nếu quá trình nén là đoạn 
nhiệt 
Hướng dẫn giải: 
- Quá trình nén là đoạn nhiệt => n = k = 1,4 (không khí) 
- Xác định tỉ số nén mỗi cấp: với m là số cấp nén m đp
c
p 
 1...1.2
1
1
n
n
TR
n
nl - Xác định công tiêu hao: , J/kg 
- Xác định nhiệt độ cuối quá trình nén: n
n
n
n
T
P
P
TTT
1
1
1
1
2
124
..
 