Bài giảng Nhiệt động lực học kĩ thuật - Chương 6: Chất thuần khiết - Nguyễn Minh Phú

Nội dung text: Bài giảng Nhiệt động lực học kĩ thuật - Chương 6: Chất thuần khiết - Nguyễn Minh Phú

1. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT CHÖÔNG 6 CHAÁÁT THUAÀÀN KHIEÁÁT 1. TOÅNG QUAÙT THAÊNG HOA NOÙNG CHAÛY BOÁC HÔI (SOÂI) RAÉN LOÛNG KHÍ (HÔI) ÑOÂNG ÑAËC NGÖNG TUÏ NGÖNG KEÁT CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -1-
2. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Chaát thuaàn khieát laø chaát coù tính ñoàng nhaát vaø oån ñònh veà thaønh phaàn hoùa hoïc. Chaát thuaàn khieát coù theå toàn taïi ôû nhieàu pha khaùc nhau, duø ôû pha naøo thì thaønh phaàn hoùa hoïc vaãn ñöôïc giöõ nhö cuõ. Ví duï nöôùc ôû theå raén, loûng hay hôi ñeàu coù coâng thöùc laø H2O Phaân bieät khí vaø hôi: khoâng coù moät ranh giôùi roõ raøng giöõa khí vaø hôi. Coù theå xem: - Moâi chaát ôû theå khí neáu nhö traïng thaùi cuûa noù caùch khaù xa traïng thaùi baõo hoøa, thöôøng caùc chaát naøy coù nhieät ñoä tôùi haïn thaáp. - Moâi chaát ôû theå hôi khi noù coù nhieät ñoä tôùi haïn khaù cao so vôùi traïng thaùi cuûa moâi chaát. 2. QUAÙ TRÌNH HOÙA HÔI ÑAÚNG AÙP Khaûo saùt heä thoáng xy lanh pittoâng beân trong chöùa 1kg chaát thuaàn khieát laø nöôùc ôû aùp suaát 1bar vaø nhieät ñoä 30oC. Ñeå giöõ aùp suaát trong xy lanh khoâng ñoåi ta taùc ñoäng leân treân pittoâng moät löïc laø P. Cung caáp nhieät Q cho xylanh ta thaáy nhieät ñoä nöôùc taêng leân ñoàng thôøi theå tích nöôùc cuõng taêng leân, ñeán traïng thaùi b thì nöôùc soâi ôû nhieät ñoä ts. Tieáp tuïc cung caáp nhieät, ta thaáy hôi nöôùc boác leân phía treân xylanh cho ñeán khi gioït loûng cuoái cuøng bieán thaønh hôi thì nhieät ñoä vaãn laø ts khoâng thay ñoåi. Tieáp tuïc caáp nhieät thì nhieät ñoä hôi taêng leân (te > ts) CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -2-
3. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT P P P P P Q Q Q Q Q (a) Lỏng chưa (b) Lỏng (c) Hơi baõo hoøa (d) Hôi baõo (e) Hôi quaù sôi, nhiệt độ t sôi, nhiệt độ + hoøa khoâ, nhiệt nhieät, nhieät ts > t Loûng baõo hoøa, đđđđộ ts > t ñoä te > ts nhiệt độ ts > t p LOÛNG SOÂI ts HÔI QUAÙ NHIEÄT LOÛNG HÔI BH HÔI BH AÅM LOÛNG SOÂI KHOÂ CHÖA HÔI QUAÙ HÔI BH KHOÂ NHIEÄT ÑOÄ NHIEÄT 1bar SOÂI NHIEÄT 1 HÔI BH 2 AÅM LOÛNG CHÖA SOÂI v' v'' v THÔØI GIAN Ñeå phaân bieät caùc traïng thaùi trong vuøng hôi baõo hoøa aåm ta ñöa ra khaùi nieäm ñoä khoâ x (khoâng coù khaùi nieäm ñoä khoâ trong vuøng loûng chöa soâi) G x h G l G h Trong ñoù: Gh – löôïng hôi baõo hoøa khoâ coù trong hôi baõo hoøa aåm Gl – löôïng loûng coù trong hôi hôi baõo hoøa aåm x = 0 : traïng thaùi loûng soâi x = 1 : traïng thaùi hôi baõo hoøa khoâ CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -3-
4. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Tieán haønh thí nghieäm töông töï nhö treân vôùi caùc aùp suaát p2, p3, lôùn hôn 1bar. Töông töï nhö treân ta tìm ñöôïc caùc ñieåm loûng soâi 1’, 1’’ vaø ñieåm hôi baõo hoøa khoâ 2’, 2’’ p 1'' 2'' p2 1' 2' p1 1bar 1 2 v Ta thaáy ñieåm 1’ dòch veà phía beân phaûi so vôùi ñieåm 1 vaø ñieåm 2’ xeâ dòch veà phía traùi so vôùi ñieåm 2. Giaûi thích: aùp suaát taêng thì nhieät ñoä soâi taêng do ñoù theå tích rieâng taêng, do 2 vaø 2’ laø hôi baûo hoøa khoâ, maø ñoái vôùi theå hôi hay khí thì aùp suaát taêng theå tích giaûm. p K t=const x=const x = 1 x = 0 v Taäp hôïp caùc ñieåm loûng soâi ôû aùp suaát khaùc nhau taïo thaønh ñöôøng loûng soâi x=0, taäp hôïp caùc ñieåm hôi baûo hoøa khoâ taïo thaønh ñöôøng hôi baõo hoøa khoâi x=1. CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -4-
5. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Hai ñöôøng naøy gaëp nhau taïi ñieåm K goïi laø ñieåm tôùi haïn. Ta thaáy ñöôøng loûng soâi nghieâng ít hôn ñöôøng hôi baõo hoøa khoâ vì hôi coù tính chòu neùn toát. Trong vuøng hôi baõo hoøa aåm, ta thaáy coøn coù caùc ñöôøng x=const, caùc ñöôøng naøy ñeàu xuaát phaùt töø ñieåm K. Nhieät ñoä tôùi haïn TK laø nhieät ñoä lôùn nhaát cuûa moät chaát thuaàn khieát naøo ñoù maø ôû ñoù pha loûng vaø pha hôi coøn coù theå toàn taïi ôû traïng thaùi caân baèng. Quaù trình bieán ñoåi töø loûng soâi sang hôi baûo hoøa khoâ laø quaù trình bay hôi, quaù trình bieán ñoåi töø hôi baõo hoøa khoâ sang loûng soâi goïi laø quaù trình ngöng tuï. Hai quaù trình naøy dieån ra ôû nhieät ñoä vaø aùp suaát khoâng ñoåi. * Quaù trình hoaù raén (ñoâng ñaëc): thoâng thöôøng quaù trình ñoâng ñaëc dieån ra ôû aùp suaát khí quyeån töø traïng thaùi loûng chöa soâi ñeán traïng thaùi raén ôû nhieät ñoä thích hôïp. VD nhö quaù trình laøm nöôùc ñaù, ñoâng laïnh thöïc phaåm Töông töï nhö quaù trình hoaù hôi, trong giai ñoaïn chuyeån pha töø raén sang loûng nhieät ñoä moâi chaát vaãn khoâng thay ñoåi. toC tñ NÖÔÙC NÖÔÙC ÑAÙ 0oC tc THÔØI GIAN Nhieät löôïng caàn laáy ñeå ñoâng ñaëc G (kg) nöôùc ñaù töø nhieät ñoä tñ (>0) ñeán nhieät ñoä tc (<0) laø Q = G[(cpl(tñ – 0) + r + cpr(0 – tc)], kJ Cpl = 4,18kJ/kg.K - nhieät dung rieâng cuûa nöôùc CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -5-
6. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT cpr = 2,09kJ/kg.K – nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ñaù r = 333,6kJ/kg – aån nhieät noùng chaûy Naêng suaát laïnh caàn thieát ñeà laøm ñoâng ñaëc trong thôøi gian t (s): Q Q , kW 0 t Naêng suaát laïnh naøy chæ laø ñieàu kieän caàn ñeå laøm ñoâng ñaëc töø nhieät ñoä tñ ñeán tc trong thôøi gian t vì coøn phuï thuoäc nhieät ñoä cuûa nguoàn cung caáp laïnh qua nhieät bò trao ñoåi nhieät. Do ñoù caàn phaûi thoaû maõn theâm phöông trình truyeàn nhieät Q = kF t . Moät caùch toång quaùt baøi toaùn truyeàn nhieät caàn phaûi thoaû maõn hai phöông trình: phöông trình caân baèng nhieät vaø phöông trình truyeàn nhieät: Q nhaû Qnhaän Q (hoïc trong moân Truyeàn nhieät) Q kF t 3. BIEÅU DIEÅN MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH TREÂN CAÙC ÑOÀ THÒ KHAÙC T lgp p=const T=const S i CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -6-
7. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT i lgp p=const K T=const s=const s i 4. CAÙCH XAÙC ÑÒNH THOÂNG SOÁ TRAÏNG THAÙI CUÛA CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Khoâng duøng phöông trình traïng thaùi khí lyù töôûng ñeå giaûi. Duøng caùc coâng cuï sau: - Ñoà thò - Baûng tra - Phöông trình hoùa (töø ñoà thò, baûng tra) 4.1. BAÛNG CAÙC TÍNH CHAÁT NHIEÄT ÑOÄNG CUÛA ÔÛ TRAÏNG THAÙI BAÕO HOØA Thoâng thöôøng baûng coù daïng: t p v’ v’’ i’ i’’ r s’ s’’ oC bar m3/kg m3/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg.K kJ/kg.K Trong ñoù caùc thoâng soá coù kyù hieäu ‘ laø caùc thoâng soá cuûa traïng thaùi loûng soâi, caùc thoâng soá coù kyù hieäu ‚ laø caùc thoâng soá cuûa traïng thaùi hôi baõo hoøa khoâ. Thoâng soá r: bieåu dieån aån nhieät hoùa hôi, laø nhieät löôïng caàn caáp ñeå laøm cho 1kg nöôùc töø traïng thaùi loûng soâi thaønh traïng thaùi baõo hoøa khoâ (hay nhieät löôïng caàn laáy ñi ñeå laøm cho 1kg nöôùc töø traïng thaùi hôi baõo hoaø khoâng thaønh loûng soâi). r = i’’ – i’ (kJ/kg) CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -7-
8. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Xaùc ñònh caùc thoâng soá traïng thaùi cuûa hôi baõo hoøa aåm: Töø baûng CAÙC TÍNH CHAÁT NHIEÄT ÑOÄNG CUÛA ÔÛ TRAÏNG THAÙI BAÕO HOØA keát hôïp vôùi caùc tính toaùn chuùng ta tìm ñöôïc caùc thoâng soá traïng thaùi cuûa hôi baõo hoøa aåm. Goïi ' ñaïi dieän cho caùc i’, v’, u’, s’  ñaïi dieän cho caùc thoâng soá i, v, u, s ôû traïng thaùi hôi baõo hoøa aåm '' ñaïi dieän cho caùc thoâng soá i’’, v’’, u’’, s’’ Ta luoân coù : hôi quaù nhieät CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -8-
9. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT 4.2. BAÛNG CAÙC TÍNH CHAÁT NHIEÄT ÑOÄNG CUÛA ÔÛ TRAÏNG THAÙI LOÛNG CHÖA SOÂI VAØ HÔI QUAÙ NHIEÄT Caùc baûng tra trong giaùo trình chæ coù baûng nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät (nöôùc vaø hôi nöôùc), coøn caùc chaát thuaàn khieát khaùc nhö freâon, amoniac chæ coù phaàn hôi quaù nhieät. Ñeå tìm caùc thoâng soá v, i, s, cuûa hôi quaù nhieät chuùng ta caàn bieát hai thoâng soá nhieät ñoä vaø aùp suaát. 5. BAØI TAÄP  Xaùc ñònh caùc thoâng soá ôû traïng thaùi loûng soâi vaø hôi baõo hoøa khoâ cuûa nöôùc vaø R22 trong caùc tröôøng hôïp sau: (i) p = 1,5bar (ii) t = 80oC (iii) t = 83,4oC Xaùc ñònh caùc thoâng soá ôû traïng thaùi baõo hoøa cuûa nöôùc bieát khoái löôïng rieâng ôû traïng thaùi loûng soâi töông öùng laø ' 958,31 kg/ m3  Xaùc ñònh caùc thoâng soá traïng thaùi nöôùc trong caùc tröôøng hôïp sau: (i) p=12bar; t=100oC (ii) p=8bar; t=220oC (iii) p=14bar; t=198oC  Moät bình kín theå tích 200lít chöùa 3,5kg nöôùc vaø hôi nöôùc, aùp keá chæ 9bar. (i) Xaùc ñònh traïng thaùi cuûa nöôùc vaø hôi nöôùc (ii) Tính nhieät löôïng caáp vaøo ñeå aùp suaát taêng theâm 2 bar. Xaùc ñònh nöôùc vaø hôi nöôùc luùc ñoù.  Tính nhieät löôïng caàn thieát [kJ] ñeå gia nhieät ñaúng aùp (p=1bar) 5kg nöôùc töø nhieät ñoä 30oC ñeán nhieät ñoä 100oC. CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -9-
10. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT  5kg hôi nöôùc ôû traïng thaùi ban ñaàu coù P=1,2bar, v=0,1m3/kg. Sau khi gia nhieät ñaúng aùp hôi nöôùc coù nhieät ñoä t=200oC Xaùc ñònh: a) Caùc thoâng soá traïng thaùi cuûa hôi nöôùc tröôùc vaø sau khi gia nhieät b) Löôïng nhieät cung caáp 1 kg hôi nöôùc ôû traïng thaùi 1 coù thoâng soá p1 = 6 bar vaø x1 = 0,594 ñöôïc cung caáp nhieät vaø bieán thieân theo quaù trình ñaúng tích ñeán traïng thaùi 2 coù nhieät ñoä t2 = 2400C. a/ Bieåu dieãn quaù trình treân ñoà thò T-s, p-v, i-s. b/ Xaùc ñònh aùp suaát p2, nhieät löôïng cung caáp cho quaù trình q12 vaø ñoä bieán thieân entropy s12.  Moät bình kín coù theå tích V = 200 lít beân trong coù chöùa 1,6 kg hôi nöôùc. Sau khi nhaän vaøo moät nhieät löôïng Q, ngöôøi ta thaáy nhieät ñoä cuûa hôi nöôùc trong bình taêng theâm 25,3oC. Cho bieát vaøo luùc ban ñaàu soá chæ cuûa aùp keá laø 1,3 bar. a. Neâu ñuùng teân goïi cuûa traïng thaùi ñaàu vaø traïng thaùi cuoái. Xaùc ñònh roõ vaøo cuoái quaù trình aùp keá chæ bao nhieâu? Bieåu dieãn quaù trình treân ñoà thò p-v. b. Tính toaùn giaù trò cuûa Q. Trong quaù trình tính toaùn xem nhö aùp suaát khí quyeån coù giaù trò laø 1 bar.  Khảo sát một bình kín chứa R-22. Cho biết vào lúc ban đầu bình đang ở trạng thái cân bằng nhiệt với môi trường xung quanh, trạng thái R-22 trong bình là bão hòa ẩm với độ khô là x1 = 0,42. Sau khi lấy bớt R-22 ra khỏi bình và chờ cho đến khi bình trở lại trạng thái cân bằng nhiệt với môi trường xung quanh, người ta thấy thể tích riêng của R-22 tăng gấp đôi so với giá trị lúc ban đầu. Xác định: a. Áp suất chỉ bởi áp kế gắn trên bình tương ứng với trạng thái đầu và trạng thái cuối. b. Khối lượng của R-22 có trong bình tương ứng với trạng thái đầu và trạng thái cuối. c. Vẽ đồ thị p-v minh họa. CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -10-
11. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Cho biết: - Thể tích của bình là 50lít. - Nhiệt độ và áp suất của môi trường xung quanh lần lượt là 30oC và 1bar. 5.6. GIẢI BAØI TAÄP  BAØI 5.2 Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa theo aùp suaát‛ P = 13 bar, ta ñöôïc: ’= 0,0011438 m3/kg ‛=0,1512 m3/kg i’= 814,5 kJ/kg i‛ = 2787 kJ/kg Entanpy: ix = (1 – x)i’ + xi‛ = (1 – 0,98)814,5 + 0,98 2787 = 2747,55 kJ/kg Theå tích rieâng: 3 x = (1 – x)’ + x‛ = (1 – 0,98)0,0011438 + 0,98 0,1512= 0,1482 m /kg Noäi naêng hôi aåm: 2 ux = ix - px = 2747,55 – 13 10 0,1482 = 2554,89 kJ/kg  BAØI 5.4 Theå tích rieâng hôi aåm: V 12  0,00667 m3 / kg x G 1800 Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ theo p = 110 bar, ta ñöôïc: ’= 0,001489 m3/kg ‛ = 0,01598 m3/kg Ñoä khoâ:  ' 0,00667 0,001489 x x 0,357 " ' 0,01598 0,001489 CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -11-
12. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Khoái löôïng hôi baõo hoøa khoâ: Gh = xG = 0,357 1800 = 643,1 kg Khoái löôïng nöôùc: Gn = G – Gh = 1800 – 643,5 =1156,9 kg  BAØI 5.7 a) Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ôû aùp suaát P = 16 bar, ta ñöôïc: 0 ts = 201,36 C ’ = 0,0011586 m3/kg ‛ = 0,1238 m3/kg Theå tích rieâng hôi: x = ’ + x(‛ - ’) = 0,0011586 +0,9 (0,1238 -0,0011586) = 0,111536 m3/kg  d2 Löu löôïng khoái löôïng: G xf 4 x 4G 4 1,2 0,111536 d x 75,4 mm  30 0 b) t = 350 C > ts Hôi chuyeån ñoäng trong oáng ôû traïng thaùi quaù nhieät. Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ ôû aùp suaát P = 16 bar, t=3500C 3 Ta ñöôïc: x = 0,1743 m /kg 4G 4 1,2 0,1743 d x 94,2 mm  30  BAØI 5.9 Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ôû aùp suaát P = 20 bar, ta ñöôïc: 0 ts = 212,37 C i’ = 908,5 kJ/kg i‛ = 2799 kJ/kg ’ = 0,0011766 m3/kg ‛ = 0,09958 m3/kg ivaøo = ix = i’ + x(i‛ – i’) = 908,5 +0,98 (2799 – 908,5) = 2761,19 kJ/kg Hôi ra laø hôi quaù nhieät (t2 > ts) Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ ôû aùp suaát P = 20 bar, t = 4000C Ta ñöôïc: ira = 3246 KJ/kg CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -12-
13. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT 3 ra = 0,1511 m /kg Nhieät löôïng hôi nhaän ñöôïc ôû boä quaù nhieät: 3 Q = G(ira - ivaøo) = 2500 (3246 - 2761,19) =1212 10 kJ/h Theå tích rieâng hôi aåm: xvaøo = ’ + x(‛ - ’) 0,0011766 +0,98 (0,09958 - 0,0011766) = 0,09761 m3/kg Ta coù: 2 2 d1 d2 1 2 G 4 4  xvaøo  ra d1  xvaøo (vì 1 = 2) d2  ra d 0,09761 1 0,804 d2 0,1511  BAØI 5.10 Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ôû aùp suaát P = 160 bar, ta ñöôïc: o ts = 347,32 C i’= 1650 KJ/kg i‛= 2582 KJ/kg t1 < ts neân nöôùc caáp vaøo loø hôi ôû traïng thaùi nöôùc chöa soâi 0 Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ ôû aùp suaát P = 160 bar, t1 = 180 C, ta ñöôïc: ivaøo = 771,3 kJ/kg Nhieät löôïng caáp vaøo loø hôi: Q = G(ira - ivaøo) Q 2270 ,4 10 6 i i 771,3 3294 kJ/ kg ra G vaøo 900 10 3 Ta thaáy: i‛ < ira hôi ra laø hôi quaù nhieät. Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ ôû aùp suaát P = 160 bar, i = 3294kJ/kg ñöôïc 0 t2 = 500 C  BAØI 5.13 Veà phía nöôùc caáp: Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ 0 Ôû aùp suaát pn = 100 bar, tn1 = 110 C, ta ñöôïc: in1 = 468,5 KJ/kg CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -13-
14. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT 0 ÔÛ aùp suaát pn = 100 bar, tn2 = 155 C, ta ñöôïc: in2 = 659,6 KJ/kg Nhieät löôïng 1kg nöôùc caáp nhaän ñöôïc: Qn = in2 – in1 = 659,6 – 468,5 = 191,1 kJ/kg-nöôùccaáp Xeùt veà phía hôi: Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ÔÛ aùp suaát P = 6,5 bar vaø noäi suy, ta ñöôïc: 0 ts = 162 C i’ = 683,85 KJ/kg i‛ = 2760,5 KJ/kg ia = i’ + x(i‛ – i’) = 683,85 + 0,94 (2760,5 – 683,85) = 2635,9 kJ/kg 0 0 tb = ts – 2 C = 162 – 2 = 160 C Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ 0 Vôùi tb = 160 C vaø pb = 6,5bar ta ñöôïc: ib = 685,9KJ/kg Theo phöông trình caân baèng nhieät: Qh = Qn Gh(ia – ib) = Qn Qn 191,1 Gh 0,098kghôi/ kgnöôùccaáp ia ib 2635,9 685,9  BAØI 5.14 T p 1 x Gh 3 1 2 3 tn 2 Gn? S Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ theo aùp suaát p = 0,1 bar: 0 ts = 45,84 C i’ = 191,9 kJ/kg i‛ = 2584 kJ/kg i1 = 191,9 + 0,98 (2584 – 191,9)= 2536,158 kJ/kg CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -14-
15. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT i3 = i’ = 191,9 kJ/kg Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ ôû aùp suaát P = 0,1 bar, t = 150C i2 = 62,94 kJ/kg Theo phöông trình caân baèng nhieät: (Gh + Gn)i3 = Ghi1 + Gni2 (580 + Gn)191,9 = 580 2536,158 + Gn 62,94 Gn = 10543 kg/h  BAØI 5.16 0 Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ôû nhieät ñoä t1 = 180 C, ta ñöôïc: v’ = 0,0011275 m3/kg p1 = 10,027 bar v‛ = 0,1939 m3/kg i’ = 763,1 kJ/kg i‛ = 2778 kJ/kg Ñoä khoâ: x1 = 1 – y =1 – 0,05 = 0,95 v1 = v’ + x1(v‛ – v’)= 0,0011275 + 0,95 (0,1939 – 0,0011275) = 0,18426 m3/kg i1 = i’ + x1(i‛ – i’)= 763,1 + 0,95 (2778 – 763,1)= 2677,3 kJ/kg Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ôû aùp suaát P2 = 9 bar, ta ñöôïc: v’ = 0,0011213 m3/kg v‛ = 0,2149 m3/kg i’ = 742,8 KJ/kg i‛ = 2774 KJ/kg 3 Vì bình kín v2 = v1 = v = 0,18426 m /kg v v' 0,18426 0,0011273 Ñoä khoâ: x 2 0,857 2 v" v' 0,2149 0,0011273 i2 = i’ + x2(i‛ – i’)=742,8 + 0,857 (2774 – 742,8)= 2483 kJ/kg Nhieät löôïng cuûa hôi nhaû ra moâi tröôøng: Q = G[(i2 – i1) + v(P1 – P2)] V  i i v P P  v 2 1 1 2 0,2  2483 2677,3 0,18426 10,027 9 105 10 3  0,18426 = -190,4 kJ CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -15-
16. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT i K 1 2 s  BAØI 5.19 0 Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ ôû aùp suaát p1 = 6 bar, t1 = 200 C, ta ñöôïc: s1 = 6,963 kJ/kg.K 0 1 2: quaù trình ñaúng nhieät: t2 = t1 = 200 C Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ôû nhieät ñoä t = 2000C, ta ñöôïc: s’ = 2,3308 kJ/kg.K s‛ = 6,4318 kJ/kg.K v’ = 0,0011565 m3/kg v‛ = 0,1272 m3/kg v’< v2 <v’’ neân traïng thaùi 2 laø traïng thaùi hôi aåm: Ñoä khoâ: v v' 0,11 0,0011565 x 2 0,8635 2 v" v' 0,1272 0,0011565 s2 = s’ + x2(s‛ – s’)= 2,3308 + 0,8635 (6,4318 – 2,3308)= 5,872 kJ/kg.K Löôïng nhieät thaûi: qth = T(s2 – s1)= (200+273) (5,872 – 6,963)= - 516 kJ/kg i K 1 2 s  BAØI 5.21 CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -16-
17. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT 0 Tra baûng ‚Nöôùc chöa soâi vaø hôi quaù nhieät‛ ôû aùp suaát p1 = 30 bar, t1 = 300 C, ta ñöôïc: i1 = 2988 KJ/kg s1 = 6,53 KJ/kgñoä Tra baûng ‚Nöôùc vaø hôi nöôùc baõo hoøa‛ ôû aùp suaát p2 = 0,5bar i’ = 340,6 kJ/kg i‛ = 2645 kJ/kg s’ = 1,091 kJ/kg.K s‛ = 7,593 kJ/kg.K 1 2: quaù trình neùn ñoaïn nhieät s2 = s1 = 6,53 kJ/kg.K s’ < s2 < s’’ neân traïng thaùi 2 laø hôi baõo hoøa aåm. Ñoä khoâ: s2 s'2 6,53 1,091 x2 0,8365 s"2 s'2 7,593 1,091 i2 = i’2 + x2(i‛2 – i’2)= 340,6 + 0,8365 (2645 – 340,6)= 2268,2 KJ/kg Coâng kyõ thuaät: ( q di wkt 0) wkt = i = i2 – i1 =2268,2 – 2988 = 720 kJ/kg CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -17-
18. Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 6: CHAÁT THUAÀN KHIEÁT CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -18-