Giáo trình Nhiệt kỹ thuật - Công nghệ ô tô

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ X
TỔ
GIÁO TRÌNH
Môn họ
NGHỀ: CÔNG NGH
TRÌNH 
(Ban hành kèm theo Quy
1 
à HỘI 
NG CỤC DẠY NGHỀ 
c: Nhiệt kỹ thuật 
Ệ Ô TÔ 
ĐỘ: CAO ĐẲNG 
ết định số:...) 
HÀ NỘI 2012 
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. 
MÃ TÀI LIỆU: MH 14. 
3 
MỤC LỤC 
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN. ................... 10 
1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN. ---------------------------------------------------------- 10 
1.1.1 Nguồn nhiệt ---------------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.2 Môi chất -------------------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.3 Trạng thái ------------------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.4 Thông số trạng thái -------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.5 Máy nhiệt ------------------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.6 Động cơ nhiệt -------------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.7 Máy lạnh -------------------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.8 Bơm nhiệt------------------------------------------------------------------------------- 10 
1.1.9 Quá trình nhiệt động ------------------------------------------------------------------ 11 
1.1.10 Nước sôi ------------------------------------------------------------------------------- 11 
1.1.11 Hơi bão hòa khô ---------------------------------------------------------------------- 11 
1.1.12 Hơi bão hòa ẩm ---------------------------------------------------------------------- 11 
1.1.13 Nước chưa sôi ------------------------------------------------------------------------ 11 
1.1.14 Hơi quá nhiệt ------------------------------------------------------------------------- 11 
1.1.15 Công ----------------------------------------------------------------------------------- 11 
1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN. ----------------------------------------------------------- 13 
1.2.1 Thể tích riêng v ------------------------------------------------------------------------ 13 
1.2.2 Áp suất p -------------------------------------------------------------------------------- 13 
1.2.3 Nhiệt độ T ------------------------------------------------------------------------------ 13 
1.2.4 Entropy s -------------------------------------------------------------------------------- 13 
1.3 HỆ NHIỆT ĐỘNG VÀ CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI.----------------------- 14 
1.3.1 Hệ nhiệt động -------------------------------------------------------------------------- 14 
1.3.2 Các thông số trạng thái. --------------------------------------------------------------- 14 
1.4 PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT ĐỘNG. --------------------------------------------------- 15 
1.4.1 Phương trình nhiệt động I: ----------------------------------------------------------- 15 
1.4.2 Phương trình nhiệt động II: ---------------------------------------------------------- 16 
1.5 NHẬN DẠNG VÀ PHÂN BIỆT CÁC THÔNG SỐ VÀ TRẠNG THÁI. ------ 17 
1.5.1 Nhận dạng thông số trạng thái. ------------------------------------------------------ 17 
1.5.2 Nhận dạng trạng thái. ----------------------------------------------------------------- 18 
CHƯƠNG 2. MÔI CHẤT VÀ SỰ TRUYỀN NHIỆT. .............................. 19 
2.1 KHÁI NIỆM KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC. ...................................... 19 
2.1.1 Khái niệm khí lý tưởng ........................................................................ 19 
2.1.2 Khái niệm khí thực ............................................................................... 20 
2.2 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI SỰ TRUYỀN NHIỆT. ................................... 20 
2.2.1 Khái niệm sự truyền nhiệt. .................................................................. 20 
4 
2.2.2 Phân loại sự truyền nhiệt ..................................................................... 20 
2.3 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI SỰ CHUYỂN PHA CỦA CÁC ĐƠN CHẤT. ---- 22 
2.3.1 Khái niệm sự chuyển pha ------------------------------------------------------------ 22 
2.3.2 Phân loại sự chuyển pha -------------------------------------------------------------- 22 
2.4 NHẬN DẠNG VÀ PHÂN BIỆT SỰ CHUYỂN PHA, SỰ TRUYỀN NHIỆT 
CỦA MÔI CHẤT. --------------------------------------------------------------------------- 23 
2.4.1 Nhận dạng và phân biệt quá trình chuyển pha. ------------------------------------ 23 
2.4.1.1 Quá trình hóa hơi đẳng áp ---------------------------------------------------------- 23 
2.4.1.2 Bảng và đồ thị của hơi -------------------------------------------------------------- 25 
2.4.2 Nhận dạng và phân biệt sự truyền nhiệt. ------------------------------------------- 27 
CHƯƠNG 3. CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MÔI CHẤT ...... 30 
3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ KHẢO SÁT MỘT QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG. -- 30 
3.2 NỘI DUNG KHẢO SÁT. -------------------------------------------------------------- 31 
3.3 CÁC QUÁ TRÌNH CÓ MỘT THÔNG SỐ BẤT BIẾN.--------------------------- 31 
3.3.1 Quá trình đẳng nhiệt. ------------------------------------------------------------------ 31 
3.3.2 Quá trình đẳng áp. --------------------------------------------------------------------- 33 
3.3.3 Quá trình đẳng tích. ------------------------------------------------------------------- 34 
3.3.4 Quá trình đoạn nhiệt. ------------------------------------------------------------------ 35 
3.3.5 Quá trình đa biến. --------------------------------------------------------------------- 37 
3.4 CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA KHÍ THỰC. ---------------------------- 39 
3.4.1 Hơi nước là một khí thực. ------------------------------------------------------------ 39 
3.4.2 Quá trình hóa hơi và ngưng tụ của nước. ------------------------------------------ 40 
3.4.3 Các quá trình nhiệt động thực tế. ---------------------------------------------------- 41 
3.5 QUÁ TRÌNH HỖN HỢP CỦA KHÍ VÀ HƠI (KHÔNG KHÍ ẨM). ------------ 45 
3.5.1 Khái niệm, tính chất và phân loại. -------------------------------------------------- 45 
3.5.2 Các đại lượng đặc trưng. ------------------------------------------------------------- 47 
3.5.3 Các quá trình của không khí ẩm. ---------------------------------------------------- 48 
CHƯƠNG 4. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT. ........ 50 
4.1 KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU. ..................................................................... 50 
4.1.1 Khái niệm .............................................................................................. 50 
4.1.2 Yêu cầu. ................................................................................................. 51 
4.2 PHÂN LOẠI CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG. .............................................. 51 
4.2.1 Chu trình động cơ đốt trong. .............................................................. 51 
4.2.2 Chu trình tua-bin khí. .......................................................................... 55 
4.2.3 Chu trình động cơ phản lực. ............................................................... 58 
4.2.4 Chu trình nhà máy nhiệt điện. ............................................................ 60 
4.2.5 Chu trình thiết bị làm lạnh (chạy bằng Amoniac, Frêon). ............... 63 
5 
4.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ 
NHIỆT. ............................................................................................................ 66 
4.2.1 Sơ đồ cấu tạo của động cơ nhiệt. ---------------------------------------------------- 66 
4.2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt. ------------------------------------------- 66 
6 
Hình 2.1 Các phương thức trao đổi nhiệt. ....................................................... 21 
Hình 2.2 Quá trình hóa hơi đẳng áp. ............................................................... 24 
Hình 2.3 Đồ thị T - s của hơi nước. ................................................................. 26 
Hình 2.4 Đồ thị i - s của hơi nước. .................................................................. 26 
Hình 2.5 Các đại lượng đặc trưng cho bức xạ. ................................................ 29 
Hình 3.1 Đồ thị p -v và T - s của quá trình đẳng nhiệt.................................... 32 
Hình 3.2 Đồ thị p -v và T - s của quá trình đẳng áp. ....................................... 34 
Hình 3.3 Đồ thị p -v và T - s của quá trình đẳng tích...................................... 35 
Hình 3.4 Đồ thị p -v và T - s của quá trình đoạn nhiệt.................................... 37 
Hình 3.5 Đồ thị p -v và T - s của quá trình đa biến. ........................................ 39 
Hình 3.6 Quá trình tiết lưu. ............................................................................. 42 
Hình 3.7 Các quá trình trong máy nén khí một cấp lý tưởng. ......................... 44 
Hình 3.8 Đồ thị T-s của hơi nước. ................................................................... 46 
Hình 3.9 Quá trình sấy. ................................................................................... 48 
Hình 4.1 Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp trên đồ thị p-V và T-s. ........................ 52 
Hình 4.2 Chu trình cấp nhiệt đẳng tích ........................................................... 53 
Hình 4.3 Chu trình cấp nhiệt đẳng áp. ............................................................. 54 
Hình 4.4 So sánh các chu trình khi có cùng e và q1. ....................................... 55 
Hình 4.5 So sánh các chu trình khi có cùng cùng Tmax và pmax. ...................... 55 
Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý tua-bin khí. ............................................................ 56 
Hình 4.7 Đồ thị p-v và T-s của tua- bin khí cấp nhiệt đẳng áp. ...................... 57 
Hình 4.8 Sơ đồ cấu tạo. ................................................................................... 58 
Hình 4.9 Đồ thị T-s. ......................................................................................... 58 
Hình 4.10 Sơ đồ nguyên lý. ............................................................................. 59 
Hình 4.11 Đồ thị P-v. ...................................................................................... 59 
Hình 4.12 Đồ thị T-s chu trình Các -nô hơi nước. .......................................... 60 
Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý. ............................................................................. 61 
Hình 4.14 Đồ thị T-s. ....................................................................................... 61 
Hình 4.15 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị T-s. ....................................................... 62 
Hình 4.16 Sơ đồ nguyên lý. ............................................................................. 64 
Hình 4.17 Đồ thị T-s của chu trình. ................................................................. 64 
Hình 4.18 Sơ đồ máy lạnh-bơm nhiệt. ............................................................ 65 
Hình 4.19 Sơ đồ cấu tạo động cơ 4 kỳ. ........................................................... 66 
Hình 4.20 Sơ đồ cấu tạo động cơ 2 kỳ. ........................................................... 66 
Hình 4.21 Nguyên lý làm việc và các chu trình của động cơ đốt trong .......... 68 
7 
MÔN HỌC:NHIỆT KỸ THUẬT 
Vị trí, ý nghĩa, vai trò của môn học: 
- Vị trí: 
Môn học được bố trí giảng dạy sau các môn học: MH 07, MH 08, MH 
09, MH 10, MH 11, MH 12, MH13. 
- Ý nghĩa: 
Nhiệt kỹ thuật là tên một môn học trong Chương trình đào tạo, trong đó 
bao gồm các kiến thức về nhiệt động học (hoặc nhiệt động lực học). Sau khi 
học xong môn học này người học sẽ được cung cấp các kiến thức cơ bản 
về nhiệt và các động cơnhiệt (nhiệt động học cổ điển) và về các hệ 
thống ở trạng thái cân bằng (nhiệt động học cân bằng). 
 Các nguyên lý nhiệt động học có thể áp dụng cho nhiều hệ vật lý, chỉ 
cần biết sự trao đổi năng lượng với môi trường mà không phụ thuộc vào chi 
tiết tương tác trong các hệ ấy. Do đó, người học có khả năng phân tích và giải 
thích được một số nguyên lý trên động cơ đốt trong và một số hiện tượng xảy 
ra trong tự nhiên. 
- Vai trò: 
Là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc. 
Mục tiêu của môn học: 
+ Trình bày được các khái niệm, các thông số cơ bản, các quá trình nhiệt động 
của môi chất. 
+ Giải thích được nguyên lý hoạt động và kể tên được các bộ phận, chi tiết 
trên sơ đồ cấu tạo của động cơ đốt trong. 
+ Nhận dạng các chi tiết, bộ phận của động cơ nhiệt trên ô tô. 
+ Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về nhiệt kỹ thuật. 
+ Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận. 
Mã bài Tên chương, mục 
Loại 
bài 
dạy 
Địa 
điểm 
Thời lượng 
T.số LT TH KT 
MH14-01 Chương 1. Khái niệm và 
các thông số cơ bản. 
 11 11 
 1.1 Các khái niệm và thông 
số cơ bản. 
 2 2 
 1.2 Hệ nhiệt động và các 
thông số trạng thái. 
 3 3 
 1.3 Phương trình nhiệt động. 3 3 
 1.4 Nhận dạng phân biệt các 
thông số và trạng thái. 
 3 3 
8 
MH14-02 Chương 2. Môi chất và sự 
truyền nhiệt. 
 12 11 1 
 2.1 Khái niệm, phân loại khí 
lý tưởng và khí thực. 
 3 3 
 2.2 Khái niệm, phân loại sự 
truyền nhiệt. 
 3 2 1 
 2.3 Khái niệm về sự chuyển 
pha của các đơn chất. 
 3 3 
 2.4 Nhận dạng và phân biệt 
sự chuyển pha, sự truyền 
nhiệt của môi chất. 
 3 3 
MH14-03 Chương 3. Các quá trình 
nhiệt động của môi chất. 
 12 11 2 
 3.1 Các quá trình nhiệt động 
cơ bản: Quá trình đa biến, 
đoạn nhiệt, đẳng nhiệt, đẳng 
áp và đẳng tích. 
 4 4 
 3.2 Các quá trình nhiệt động 
của khí thực. 
 4 3 1 
 3.3 Quá trình hỗn hợp của 
khí và hơi. 
 4 4 
MH14-04 Chương 4. Chu trình nhiệt 
động của động cơ nhiệt. 
 10 9 
 4.1 Khái niệm, yêu cầu và 
phân loại chu trình nhiệt 
động. 
 4 4 
 4.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên 
lý hoạt động của động cơ 
nhiệt. 
 6 5 1 
 Cộng 45 42 3 
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔN HỌC 
1. Phương pháp kiểm tra, đánh giá khi thực hiện: 
 Được đánh giá qua bài viết, kiểm tra, vấn đáp hoặc trắc nghiệm, tự luận 
trong quá trình thực hiện các bài học có trong môn học về kiến thức, kỹ năng 
và thái độ. 
 Có đầy đủ bài kiểm tra và hồ sơ học tập đạt yêu cầu. 
2. Nội dung kiểm tra, đánh giá khi thực hiện: 
- Về kiến thức: 
9 
 + Trình bày được đầy đủ các khái niệm, các thông số cơ bản, các quá 
trình nhiệt động của môi chất. 
 + Giải thích được nguyên lý hoạt động và kể tên được các bộ phận, chi 
tiết trên sơ đồ cấu tạo của động cơ đốt trong. 
 + Qua các bài kiểm tra viết hoặc trắc nghiệm đạt yêu cầu 60%. 
- Về kỹ năng: 
 + Nhận dạng các chi tiết, bộ phận của động cơ nhiệt trên ô tô. 
- Về thái độ: 
 +Chấp hành nghiêm túc các quy định về giờ học, nội qui và làm đầy đủ 
các bài tập về nhà. 
 + Rèn luyện tính chính xác, chủ động và tác phong công nghiệp. 
10 
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN. 
Mã số chương: MH 14 - 01 
Mục tiêu: 
- Trình bày được các khái niệm và thông số cơ bản của quá trình nhiệt động. 
- Giải thích được ý nghĩa của các khái niệm và các thông số cơ bản. 
- Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về lĩnh vực nhiệt kỹ thuật. 
Nội dung chính: 
1.1 CÁC  ...  khí th
chu trình Các - nô và vẫn đ
vi nhiệt độ. Chu trình Các -
được biểu diễn trên hình 4.12.Tuy nhiên, 
việc thực hiện chu trình Các 
- Quá trình hơi nhả nhiệt đẳng áp, ng
hiện không hoàn toàn. Muố
phải có máy nén kích thước r
- Nhiệt độ tới hạn của nước th
nóng và nguồn lạnh của chu trình không l
nhỏ. 
- Các giọt ẩm của hơi sẽ va đ
ăn mòn và màimòn nhanh cánh 
Hình 4.12 Đồ
b. Chu trình Renkin (chu trình nhà máy 
 Như đã phân tích ở trên, tuy có hi
- nô có một số nhược điểm khi áp d
ta không áp dụng chu trình này mà áp d
trình này gọi là chu trình Renkin. Chu trình Renkin là chu trình thu
biến nhiệt thành công. 
60 
ủa quá trình giãn nở đoạn nhiệt 3-4 (bỏ
t điện. 
ận chiều là chu trình có hiệu suất nhiệt cao nh
ực trong phạm vi bão hòa có thể thực hi
ạt được hiệu suất nhiệt lớn nhất khi ở cùng ph
 nô áp dụng cho khí thực trong vùng hơi b
đối với khí thực và hơi nư
-nô rất khó khăn, vì những lý do sau đây:
ưng tụ thành nước (quá trình 2-
n nén đoạn nhiệt hơi ẩm theo qúa trình 3
ất lớn và tiêu hao công rất lớn. 
ấp (374,150C) nên độchênh nhiệt độ gi
ớn lắm, do đó công của chu trình 
ập vào cánh tua- bin gây tổn thất năng l
tua- bin. 
 thị T-s chu trình Các -nô hơi nước. 
điện). 
ệu suất nhiệt cao nhưng chu trình 
ụng cho khí thực, nên trong thự
ụng một chu trình cải tiến gầ
 qua công 
ất. 
ện được 
ạm 
ão hòa 
ớc thì 
3) sẽ thực 
-4, cần 
ữa nguồn 
ượng và 
Các 
c tế người 
n với chu 
ận chiều, 
Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý
 Chu trình Renkin là chu trình nhi
nhà máy nhiệt điện, môi ch
nhiệt điện đều giống nhau tr
nhận nhiệt để biến thành hơi.
 Đối với nhà máy nhi
nhận nhiệt từ quá trình đốt cháy nhiên 
hoặc địa nhiệt, nước nhận nhi
trong lòng đất. 
 Đối với nhà máy điện nguyên t
nhiệt, trong đó nước nhận nhi
Sơ đồ thiết bị của chu trình Renkin 
của chu trình được biểu diễn trên hình 
 Nước ngưng trong bình ng
số p2, t2, i2, được bơm V bơm vào thi
2’-3). Trong thiết bị sinh hơi, n
đến sôi (quá trình 3-4), hoá hơi (quá tr
quá nhiệt II (quá trình 5-1). Quá trình 3
áp suất p1 = const. Hơi ra kh
t1 đi vào tuốc bin III, ở đây hơi 
1-2) và sinh công trong tuố
vào bình ng-ng IV, ngưng t
bơm trở về lò. Quá trình nén 
nén đẳng tích vì nước không ch
c. Chu trình hỗn hợp tua- bin khí 
 Chu trình hỗn hợp là m
nước và chu trình Tua- bin khí. Sơ đ
được thể hiện trên hình 4.15. H
(buồng đốt); tua- bin hơi nư
nước 5; tua-bin khí 6 máy nén không khí 7.
61 
. Hình 4.14 Đồ thị T-s.
ệt được áp dụng trong tất c
ất là nước. Tất cả các thiết bị của các nhà máy 
ừ thiết bị sinh hơi I. Trong thiết bị sinh hơi, n
ệt điện thiết bị sinh hơi là lò hơi, trong đó n
liệu. Đối với nhà máy điện m
ệt từ năng lượng mặt trời hoặc từ nhi
ử, thiết bị sinh hơi là thiết b
ệt từ chất tải nhiệt trong lò phản ứng hạ
được trình bày trên hình 4.13. Đồ
4.14. 
ưng IV (ở trạng thái 2’ trên đồ thị) có thông 
ết bị sinh hơi I với áp suất p1 
ước trong các ống sinh hơi nhận nhiệ
ình 4-5) và thành hơi quá nhiệ
-4-5-1 là quá trình hóa hơi đ
ỏi bộ quá nhiệt II (ở trạng thái 1) có thông s
giãn nở đoạn nhiệt đến trạng thái 2 (quá trình 
c bin. Hơi ra khỏi tuốc bin có thông số
ụ thành nước (quá trình 2-2’), rồi lại đư
đoạn nhiệt trong bơm có thể xem là quá trình 
ịu nén (thể tích ít thay đổi). 
- hơi. 
ột chu trình ghép, gồm chu trình Renkin h
ồ thiết bị và đồ thị T-s của chu trình 
ệ thống thiết bị bao gồm: thiết bị sinh hơi 1 
ớc 2; bình ngưng hơi 3; bơm nước cấp 4; b
ả các lọai 
ước 
ước 
ặt trời 
ệt năng 
ị trao đổi 
t nhân ra. 
 thị T-s 
(quá trình 
t đẳng áp 
t trong bộ 
ẳng áp ở 
ố p1, 
 p2, t2, đi 
ợc bơm V 
ơi 
ộ hâm 
Hình 4.15 S
 Nguyên lý làm việc củ
đoạn nhiệt trong máy nén 7 đ
đốt 1 cùng với nhiên liệu và cháy trong bu
đổi. Sau khi nhả một phần nhi
phẩm cháy đi vào tuốc bin khí 6, 
phẩm cháy có nhiệt độ còn cao, ti
nước rồi thải ra ngoài. 
 Nước được bơm 4 bơm 
1.Ở đây nước nhận nhiệt và bi
tuốc bin hơi 2, giãn nở đoạn nhi
bình ngưng 3 nhả nhiệt đẳng áp, ng
về lò, lặp lại chu trình cũ. 
 Đồ thị T-s của chu trình nhi
lượng do nhiên liệu cháy tỏ
phần dùng để sản xuất hơi n
tuốc bin khí 6. 
 + a-b: quá trình nén đo
 + b-c: quá trình cấp nhi
 + c-d: quá trình giãn n
 + d-a: quá trình nhả nhi
 + 3-1’-1”-1: quá trình n
buồng đốt 1; 
 + 1-2; 2-2’; 2’-3 là các quá trình 
ngưng đẳng áp trong bình ng
Renkin. 
 Hiệu suất chu trình là:
 hct
Trong đó: 
 l: công của tua-bin hơi nư
62 
ơ đồ nguyên lý và đồ thị T-s. 
a chu trình thiết bị như sau: Không khí đ
ến áp suất và nhiệt độ cao, được đưa vào bu
ồng đốt dưới áp suất cao, không 
ệt cho nước trong dàn ống của buồng đ
giãn nở sinh công. Ra khỏi tuốc bin khí, s
ếp tục đi qua bộ hâm nước 5, gia nhi
qua bộ hâm nước 5, vào dàn ống của bu
ến thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhi
ệt và sinh công. Ra khỏi tuốc bin, hơi đi vào 
ưng tụ thành nước rồi được bơm 4 bơm tr
ệt được biểu diễn trên hình 4.
a ra trong quá trình b-e chia thành hai ph
ước trong thiết bị sinh hơi 1, một phầ
ạn nhiệt không khí trong máy nén khí 7;
ệt (cháy) đẳng áp trong buồng đốt 1; 
ở đoạn nhiệt sinh công trong tuốc bin khí 6; 
ệt đẳng áp trong bộ hâm nước 5; 
ước nhận nhiệt đẳng áp trong bộ 
giãn nở đoạn nhiệt trong tu
ưng, nén đoạn nhiệt trong bơm nh- ở
 = 
ớc và tua-bin khí, l = lh + lk. 
ược nén 
ồng 
ốt 1, sản 
ản 
ệt cho 
ồng đốt 
ệt đi vào 
ở 
15. Nhiệt 
ần: một 
n cấp cho 
hâm 5 và 
ốc bin, 
 chu trình 
(4-17) 
63 
 q1: nhiệt lượng nhiên liệu tỏa ra khi cháy trong buồng đốt 1. 
4.2.5 Chu trình thiết bị làm lạnh (chạy bằng Amoniac, Frêon). 
 Chu trình thiết bị lạnh chạy là chu trình ngược chiều, nhận nhiệt từ 
nguồn có nhiệt độ thấp, nhả nhiệt cho nguồn có nhiệt độ cao. Môi chất sử 
dụng trong các làm thiết bị lạnh thực tế thường là hơi của một số chất lỏng có 
nhiệt độ sôi thấp ở áp suất bình thường, hệ số toả nhiệt lớn, rẻ tiền, không độc 
hại. Tuỳ theo phương pháp tăng áp suất của môi chất ta chia ra hai loại: chu 
trình thiết bị lạnh có máy nén và chu trình thiết bị lạnh hấp thụ (không có máy 
nén). 
a. Chu trình thiết bị lạnh có máy nén. 
 Môi chất thường dùng trong máy lạnh có máy nén là Amoniac (NH3) 
hay Frêon F12, F22 (có công thức: CmHxFyClz). Amônian thường dùng trong 
máy lạnh công nghiệp để sản xuất nước đá hoặc làm lạnh thực phẩm, vì nhiệt 
ẩn hoá hơi lớn nên có thể chế tạo với công suất lớn.Frêon thường dùng trong 
máy lạnh gia đình như tủ kem, tủ lạnh gia đình vì không đòi hỏi công suất 
lớn, không mùi và không độc hại. 
 Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh có máy nén được thể hiện trên hình 4-
16.Hơi môi chất ở trạng thái bảo hoà khô từ buồng lạnh IV có áp suất p1 được 
máy nén hút vào và nén đoạn nhiệt đến áp suất p2, nhiệt độ t2.Sau đó đi vào 
bình ngưng II ngưng tụ đẳng áp ở áp suất p2, nhả lượng nhiệt q1 cho không khí 
hay nước làm mát.Chất lỏng ngưng tụ từ dàn ngưng II đi qua van tiết lưu III, 
giảm áp suất từ p2 xuống p1 và chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi ẩm. Hơi 
ẩm tiếp tục đi vào buồng lạnh IV nhận nhiệt lương q2 của vật cần làm lạnh ở 
áp suất p1 = const biến thành hơibão hoà khô và chu trình lặp lại như cũ. 
 Các quá trình của máy lạnh dùng hơi có máy nén được biểu thị trên đồ 
thị hình 4-17. 
 + 1-2 là quá trình nén đoạn nhiệt trong máy nén, ở quá trình này áp suất 
tăng từ p1 đến p2. 
 + 2-3 là quá trình ngưng tụ đẳng áp ở áp suất p2 = const, nhả lượng 
nhiệt q1cho không khí hay nước làm mát. 
 + 3-4 là quá trình tiết lưu trong van tiết lưu, ở quá trình này áp suất 
giảm từ p2xuống p1. 
 + 4-1 là quá trình bốc hơi ở dàn bốc hơi trong buồng lạnh, môi chất 
nhiệt lượng q2 ở áp suất p1 = const. 
64 
Hình 4.16 Sơ đồ nguyên lý. Hình 4.17 Đồ thị T-s của chu trình. 
- Hệ số làm lạnh: 
 hct = 
 = = | | = ( ) ( ) (4-36) 
 Vì trong quá trình tiết lưu i4 = i3, do đó: 
 Năng suất của máy lạnh: 
 Q0 = G.q2 (4-37) 
 Công suất của máy nén: 
 N = G.| | (4-38) 
 Ở đây: G là lưu lượng môi chất trong chu trình, kg/s. 
b. Bơm nhiệt. 
 Bơm nhiệt còn được gọi là máy điều hoà hai chiều.Bơm nhiệt có thể 
làm lạnh, hút ẩm và cũng có thể sưởi ấm, hiện được dùng khá phổ biến ở 
miền Bắcnước ta.Khi dùng với chức năng sưởi ấm, bơm nhiệt sẽ tiết kiệm 
được điện năng rất nhiều so với dùng lò sưởi điện trở. 
 Nguyên lý làm việc của bơm nhiệt như sau: Môi chất ở trạng thái bảo 
hoà khô từ buồng lạnh IV được máy nén hút vào và nén đoạn nhiệt từ áp suất 
p1 đếnáp suất p2, nhiệt độ t2. Sau đó đi vào dàn ngưng II ngưng tụ đẳng áp ở 
áp suất p2, nhả lượng nhiệt q1 biến thàng lỏng.Chất lỏng từ dàn ngưng II đi 
qua van tiết ưu III, giảm áp suất từ p2 xuống p1 và chuyển từ dạng lỏng sang 
dạng hơi ẩm, rồi vào dàn bay hơi để nhận nhiệt lương q2. Nếu sử dụng năng 
lượng hữu ích từ dàn bay hơi (dàn lạnh, được bố trí trong phòng) thì máy làm 
việc theo chế độ làm lạnh; Nếu sử dụng năng lượng hữu ích từ dàn ngưng 
(dàn nóng, được bố trí trong phòng) thì máy làm việc theo chế độ sưởi ấm 
(bơm nhiệt). Trong thực tế các dàn được bố trí cố định, chỉ cần đổi chiều 
chuyển động cuả dòng môi chất nhờ van đổi chiều. 
 Sơ đồ nguyên lý của bơm nhiệt được thể hiện trên hình 4-18.Chỉ cần 
thay đổi vai trò đóng, mở của các van, thiết bị có thể làm lạnh hoặc sưởi 
ấm.Thiết bị chính gồm máy nén C, hai dàn trao đ
thay nhau làm dàn lạnh (dàn b
lưu D và các van đóng mở 
Môi chất có thể là Frêon ho
bị, ta coi dàn A đặt trong phòng.
+ Máy làm việc với chức năng sư
 Mở các van 2, 4, 6, 8 và đóng các van 1, 3, 5, 7, môi ch
đi theo chiều C4A6D8B2C. Môi ch
suất và nhiệt độ cao, qua van 4 vào dàn ngưng A, nh
khí trong phòng. Bản thân môi ch
van tiết lưu D, biến thành hơi b
8 vào dàn bay hơi B để nh
được hút về máy nén, hoàn ch
Hình 4.18 S
+ Máy làm việc với chức năng làm mát.
 Đóng các van 2, 4, 6, 8 và m
đi theo chiều C1B7D5A3C. Môi ch
suất và nhiệt độ cao, qua van 1 vào dàn ngưng B, nh
trường xung quanh. Bản thân môi ch
van tiết lưu D, biến thành hơi b
5 vào dàn bay hơi A để nhậ
độ trong phòng giảm xuống, môi ch
chỉnh một chu trình ngược chi
65 
ổi nhiệt A và B, hai dàn này 
ốc hơi) hoặc dàn nóng (dàn ngưng tụ
từ 1-8 để thay đổi chức năng làm việc c
ặc Amôniac.Để xét nguyên lý vận hành c
ởi ấm: 
ất từ máy nén C 
ất được máy nén hút vào và nén đ
ả lượng nhiệt cho không 
ất mất nhiệt, sẽ ngưng tụ, đi qua van 6 và 
ảo hoà ẩm ở nhiệt độ và áp suất thấp, qua van 
ận nhiệt từ môi trường xung quanh, b
ỉnh một chu trình ngược chiều. 
ơ đồ máy lạnh-bơm nhiệt. 
ở các van 1, 3, 5, 7, môi chất từ máy nén C 
ất được máy nén hút vào và nén đ
ả lượng nhiệ
ất mất nhiệt, sẽ ngưng tụ, đi qua van 7 và 
ảo hoà ẩm ở nhiệt độ và áp suất thấp, qua van 
n nhiệt từ không khí trong phòng, làm cho nhi
ất bốc hơi và được hut về máy nén, hoàn 
ều để làm mát phòng. 
); van tiết 
ủa máy. 
ủa thiết 
ến áp 
ốc hơi và 
ến áp 
t cho môi 
ệt 
4.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HO
NHIỆT. 
4.2.1 Sơ đồ cấu tạo của động cơ nhi
a. Sơ đồ cấu tạo của động cơ 4 k
 1. Trục cơ (trục khuỷu).
 2. Thanh truyền (tay bi
 3. Píttông. 
 4. Xy lanh. 
 5. Đường hút. 
 6. Xupáp hút. 
 7. Bugi. 
 8. Xupáp xả. 
 9. Đường xả. 
 10. Các-te (đáy máy). 
Hình 4.19 S
b. Sơ đồ cấu tạo của động cơ 2 k
 1. Mặt máy. 
 2. Thân máy. 
 3. Cửa xả. 
 4. Chế hòa khí. 
 5. Buồng trục cơ. 
 6. Cửa thổi. 
 7. Piston. 
 8. Bugi. 
Hình 4.20
4.2.2 Nguyên lý hoạt động củ
 Do hạn chế về thời gian nên sau đây ta ch
động trong một chu trình làm vi
66 
ẠT ĐỘNG CỦA Đ
ệt. 
ỳ. 
ên). 
ơ đồ cấu tạo động cơ 4 kỳ. 
ỳ. 
 Sơ đồ cấu tạo động cơ 2 kỳ. 
a động cơ nhiệt. 
ỉ nghiên cứu nguyên lý ho
ệc của động cơ nhiệt 4 kỳ một xy lanh.
1 
2 
3 
4 
5 
6 7 8 
ỘNG CƠ 
ạt 
9 
10 
67 
 Để nghiên cứu nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt theo quan điểm 
nhiệt động kỹ thuật, trong phần này chúng ta xem xét môi chất trong các động 
cơ nhiệt trước hết là nhiên liệu và không khí. Nhiên liệu và ôxy trong không 
khí thực hiện quá trình cháy, sau đó là sản phẩm cháy thực hiện các quá trình 
nhiệt động để cuối cùng thải sản phẩm cháy vào môi trường. Để thiết lập 
được chu trình động cơ nhiệt ta giả thiết: 
- Coi nhiên liệu, không khí, hỗn hợp nhiên liệu với không khí và sản phẩm 
cháy đồng nhất với nhau và đồng nhất với chất khí lý tưởng hai nguyên tử (k 
= 1,4). 
- Coi chu trình là thuận nghịch, trong đó các quá trình giãn nở và nén là 
những quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch. 
- Thay quá trình cháy bằng quá trình cung cấp nhiệt và quá trình thải sản 
phẩm cháy vào môi trường là quá trình nhả nhiệt. 
- Coi quá trình nạp nhiên liệu và không khí (hoặc ôxy) và quá trình thải sản 
phẩm cháy triệt tiêu nhau về mặt công để biến hệ hở thành hệ kín. 
Do đó: 
 Khi pít tông từ điểm chết trên bắt đầu dịch chuyển xuống dưới thì van 
nạp mở, van xả vẫn đóng (kỳ 1). Khi đó, hỗn hợp nhiên liệu và không khí 
được đưa vào xi lanh theo quá trình a-b-1. Khi pít tông quay lại từ điểm chết 
dưới bắt đầu dịch chuyển lên trên thì cả van nạp và van xả đều đóng nên hỗn 
hợp nhiên liệu và không khí được nén đoạn nhiệt thuận nghịch theo đường 1-
2 (kỳ 2). Giả sử khi pít tông đến điểm chết trên ở trạng thái 2 thì hỗn hợp 
nhiên liệu và không khí bắt đầu bốc cháy. Quá trình cháy xảy ra một đoạn 
đẳng tích 2-3’ (vì pít tông chưa kịp dịch chuyển xuống dưới) và một đoạn 
đẳng áp 3’-3” (lúc này pít tông đã kịp dịch chuyển xuống dưới). Sản phẩm 
cháy ở trạng thái 3” có áp suất và nhiệt độ cao tiếp tục giãn nở đến điểm chết 
dưới theo đường đoạn nhiệt sinh công 3”-4 (kỳ 3). Khi pít tông đến điểm chết 
dưới tương ứng với trạng thái 4 thì van xả mở và áp suất giảm đột ngột. Khi 
đó pít tông chưa kịp dịch chuyển lên trên nên xem quá trình giảm áp đột ngột 
của sản phẩm cháy xảy ra theo quá trình đẳng tích 4-1. Sau đó, pít tông dịch 
chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, van nạp vẫn đóng nhưng van xả 
mở và sản phẩm cháy bị thải vào môi trường theo đường 1-c-a (kỳ 4). Đến 
đây van xả đóng, van nạp mở và pít tông lại tiếp tục dịch chuyển từ điểm chết 
trên xuống dưới, nhiên liệu và không khí được hút vào xi lanh và một chu 
trình mới lại bắt đầu. 
 Quá trình cháy có thể xảy ra nhanh khi pít tông chưa kịp dịch chuyển. 
Khi đó toàn bộ quá trình cháy chỉ xảy ra trong quá trình đẳng tích 2-3’. 
68 
Ngược lại, nếu quá trình cháy xảy ra rất chậm thì pít tông đủ thời gian để dịch 
chuyển và toàn bộ quá trình cháy xảy ra trong điều kiện đẳng áp 2-3”. 
a. b. c. 
Hình 4.21 Nguyên lý làm việc và các chu trình của động cơ đốt trong. 
a. Chu trình cấp nhiệt đẳng tích; b. Chu trình cấp nhiệt đẳng áp; 
c. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp. 
 Với giả thiết trên ta thấy quá trình hút nhiên liệu và không khí a-b-1 và 
quá trình thải sản phẩm cháy 1-c-a tự triệt tiêu nhau về mặt công. Do đó, động 
cơ đốt trong được xem như máy nhiệt làm việc với các chu trình thuận đi từ 
trạng thái 1 qua các trạng thái 2, 3’, 3”, 4 và khép kín ở trạng thái 1. 
Trong đó: 
 + Quá trình 1-2 là quá trình nén đoạn nhiệt thuận nghịch (mất công). 
 + Quá trình 2-3’ là quá trình cấp nhiệt đẳng tích q1v (cháy đẳng tích). 
 + Quá trình 3’-3” là quá trình cấp nhiệt đẳng áp q1p (cháy đẳng áp). 
 + Quá trình 3”-4 là quá trình giãn nở đoạn nhiệt thuận nghịch (đây là 
quá trình sinh công). 
 + Quá trình 4-1 là quá trình thải nhiệt lượng vào môi trường q2 (thải sản 
phẩm cháy).