PGS. T& PHẠM LÊ DẰN GS. T& ĐẶNG QUỐC PHÚ B À I T Ậ P C O S Ỏ K Ĩ T H U Â T N H I Ê T (Tái bản lân thứ bảy) ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN T R Ư N G T A M H Ọ C L I Ệ U N H À X U Ấ T B Ẩ N G I Á O D Ụ C Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- 2006/CXB/49 -1860/GD M ã số: 7B240T6-DAI Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
L Ò I N Ó I ĐẦ U (Lần xuất bản thứ 4) Từ năm 1991, Nhà xuất bản Giáo dục đã xuất bản cuốn bài giảng "Cơ sờ kỉ thuật nhiệt". Để có tài liệu hoàn chỉnh và dòng bộ, chúng tôi biên soạn cuốn "Bài tập Cơ sỏ kỉ thuật nhiệt", đã xuất bản vào các năm 1992, 1995, 1998 uà lần này xin tái bản có bổ sung và sửa chữa. Sách gồm hai phần : Phần "Nhiệt động kỉ thuật" có 5 chương do PGS. PTS. Phạm Lê Dần, nguyên Chù tịch Hội đồng môn học Kỉ thuật nhiệt của Bộ Giáo dục và Đào tạo biên soạn uà phàn "Truyền nhiệt" có 4 chương do GS. TS. Đặng Quốc Phú, hiện là Chủ nhiệm Bộ môn Máy lạnh và Thiết bị nhiệt trường Đại học Bách khoa Hà Nội biên soạn. Mỗi chương đều có phần tóm tát lý thuyết, công thức, đè bài, đáp'số, và nhiều bài có hướng dẫn, cuối sách có phàn phụ lục cung cấp đủ số liệu cần thiết đế làm bài tập. Các bài tập có nhiêu mức độ khác nhau, nên cuốn sách còn có thề dùng cho các trường trung cấp kỉ thuật, cao đẳng, và cũng có thể dùng cho sinh viên các ngành học sâu, học viên cao học, hoặc nghiên cứu sinh thuộc ngành nhiẹt. Chúng tôi dã hết sức cố gắng kế thừa, cập nhật những kinh nghiêm tốt ờ trong nước củng như ngoài nước, dã sửa chữa sau các làn xuất bản, nhưng chác vẫn không tránh khỏi những thiếu sót và nhầm lẫn nhỏ. Chúng tôi rát vui mừng khi dược bạn dọc sử dụng và góp ý kiến. Xin chăn thành cảm an bạn dọc. Các tác giả 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
PHẦN MỘT NHIỆT ĐỘNG Kĩ THUẬT CHƯƠNG Ì NHỮNG KHÁI NIỆM CO BẤN VÀ PHƯƠNG TRÌNH T R Ạ N G T H Á I C Ủ A M Ô I C H Á T Ỏ P H A K H Í A - TÓM TẮT NỘI DUNG 1. Định luật pha của Gibbs V = c + 2 - p (1-10) V - số t h ô n g số độc lập t ố i t h i ể u cần t h i ế t để xác định m ộ t t r ạ n g t h á i ; c - số t h à n h phần đổng n h ấ t t r o n g h ệ ; p - số pha c ù n g t ổ n t ạ i t r o n g h ệ . 2. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng Đố i với Ì k g khí lí t ưởn g : pv = RT ( l - 1 2 a ) Đố i với G kg khí lí t ưởn g : pV = GRT ( l - 1 2 b ) Đối với Ì kmôl (//kg) khí lí t ưởn g : pV// = R//.T ( l - 1 2 c ) p - á p suất t u y ệ t đố i , đơn vị ở đ â y d ù n g N / m2 (Pa) • T - n h i ệ t độ t u y ệ t đố i , K ; V - t h ể tích của môi chất, m 3 ; G - khối lượng của môi chất, k g ; • V - t h ế tích r i ê n g của môi chất, m3 / k g ; / > = - - m ậ t độ c ù a môi chất, k g / m3 ; ụ - p h â n tử lượng của môi chất ; fi k g gọi là một kilômôl. 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
V - t h ể tích của Ì k m ô l môi chất, thay đổ i theo t r ạ n g t h á i ; ở đ iề u k i ệ n tiêu c h uẩn (760 m m H g và 0°C), t ấ t cả khí lí t ưởn g để u có t h ể tích bằn g 2 2 , 4 m3 , nghĩa là V = 2 2 , 4 m3 t c / k m ô l . R - h à n g số phổ b i ế n của môi chất, t ấ t cả khí lí tưởng để u có bằng nhau, và t r o n g hệ đơn vị t r ê n bằng 8314 J/kmôl.K. R - hằn g số chất khí, mỗi chất có giá trị k h á c nhau và bằng : Bịt 8314 = ụ = ft J / k S K 3. Phương trình trạng thái của hỗn hợp khí lí tưởng Đố i với hỗn hợp khí lí tưởng, cđ t h ể d ù n g các p h ư ơ n g t r ì n h ( l - 1 2 a , b, c), chỉ c ầ n x á c định các đạ i lượng t ư ơ n g đ ư ơ n g của hỗn hợp. R i ê n g với từn g chất khí t h à n h phần, cố t h ể .viết p h ư ơ n g t r ì n h t r ạ n g t h á i : Pj . V = Gị.Rị.T ( l - 1 8 a ) hoặc p.Vj = Gị.R.T (l-18b) trong đó : T - nhiệt độ tuyệt đối của hỗn hợp, bàng nhiệt độ của từn g chất khí t h à n h p hẩn , K. G - khối lượng của hỗn hợp, bằng t ổ n g khối lượng của các chất G khí t h à n h phần : G = 5 ] G. và £T = g ( l - 1 3 a ) i = Ì là t h à n h phần k h ố i l ượn g của chất khí t h à n h phần t hứ i . M - số kmól của hỗn hợp, bằng t ổ n g số kmôl cùa các chất khí n M t h à n h phần : M = 2 ] Mị và Tị = ^ ( l - 1 3 b ) là t h à n h p h ầ n k m ô l i = Ì- của chất khí t h à n h p h ầ n t hứ í. V - t h ể tích của hỗn hợp, khi t á c h theo p h â n á p suất thì b à n g t h ể tích của từn g c h ấ t khí t h à n h phần, còn k h i t á c h r i ê n g từn g 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
chất m à vẫn giữ bằng n h i ệ t độ v à á p suất của hỗn hợp t h i b à n g t ổ n g p h â n t h ể tích của các c h á t khí t h à n h phần. n V. V = ỵ Vị v à Tị = y ( l - 1 3 b ) là thành phẩn thể tích của chất khí thành phần thứ i, bằng t h à n h phần kmôl của n ó . Cũng có t h ể t í n h đ ổ i : íjM gjRi . _ J7V _riỵgj = r i = ĩãựMỘ I t e ị R ị ) v a g ị " Irỷiị ~ I ( r / R . ) p - áp suất tuyệt đối của hỗn hợp. Khi tách theo phần thể tích thì b à n g á p suất của từn g chất khí t h à n h phần, k h i tách m à g iữ bằn g n h i ệ t độ v à t h ể tích của hỗn hợp, t h ì bằn g t ổ n g p h â n á p suất theo định l u ậ t Đ a l t o n : n p = ỵ Pi (1-14), i = Ì đối với khí lí tưởng, có t h ể chủng minh được (theo l-18a, b) : Pi r i = p ( l - 1 3 c ) n ft - p h â n tử lượng t ư ơ n g đ ư ơ n g : // = 2 fi.. ( l - 1 5 a ) r i = Ì h°ặc /' = -7—^ ; (l-15b) ẳ(g//'i) i = Ì Hằng số chất khí tương đương, có thể tính theo : R = J/kgJÍ ri hoặc R = 2 ể iR i ( l - 1 6 a ) hoặc R = ( l - 1 6 b ) i = Ì 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
n T h ể tích r i ê n g t ư ơ n g đ ư ơ n g : V = 2 ể iv i ( l - 1 7 a ) ; í = Ì hoặc V = (l-17b) n I ( V v i ) . i = Ì Đối với khí thực, khi z = * Ì quá nhiều, dùng các phương t r ì n h t r ạ n g t h á i của khí lí t ưởn g sẽ đưa đến sai số q u á giới hạn cho p h é p thì phải d ù n g p h ư ơ n g t r ì n h t r ạ n g thái xây dựng t r ê n cơ sở p h ư ơ n g t r ì n h t r ạ n g t h á i của khí lí tưởng, đưa t h ê m vào n hữn g h ệ số hiệu chỉnh xác định bằng thực nghiệm. Cho đến nay, p h ư ơ n g t r ì n h đơn giản thì t h i ế u c h í n h xác, p h ư ơ n g t r i n h k h á chính xác thì l ạ i phức tạp, nên t h ườn g d ù n g các bảng số hoặc đồ thị xây dựng t r ê n cơ sở thực nghiệm ; tuy n h i ê n định l u ậ t về pha vẫn có tác dụng. Trong phụ lục giới t h i ệ u bảng bão hòa của H 0 (16, 17), của H g (18,), N H 2 3 (19), C 0 (20), F r ê o n - 12 (21), bảng nước chưa sôi và hơi q u á nhiệt 2 của H-,0 (22) c ù n g với đổ t h ị i-s của H 0 . 2 B - ĐỀ BÀI 1-1.* Cần bao nhiêu thông số độc lập để xác định một trạng t h á i trong c á c t r ườn g hợp : a) đơn chất có Ì, 2, 3, pha c ù n g t ổ n t ạ i . b) hỗn hợp hai t h à n h p h ầ n ở m ộ t pha. 1-2.* Trong m ộ t b ì n h có t h ể tích 0,625m3 chứa ôxy có á p suất t u y ệ t đố i là 23 bar và n h i ệ t độ 2 8 0 ° c . H ã y xác định : a) Ấp suất t hừa theo c á c đơn vị k h á c nhau : bar, N / m2 (Pa) ; m m H g (Tor), a t m kĩ t h u ậ t , m m H 0 ; biết á p suất khí q u y ể n bằn g 2 750 m m H g ở 0 ° c . b) N h i ệ t độ của ôxy theo độ Ken vin, Farenhet và Rankin. 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
c) T h ể tích r i ê n g và k h ố i lượng r i ê n g của ôxy ở t r ạ n g t h á i t r o n g bình và t r ạ n g t h á i tiêu chuẩn. d) K h ố i lượng ôxy chứa t r o n g b ì n h . đ) T h ể tích của ôxy quy ra điêu k i ệ n tiêu chuẩn. 1-3. Xác định t h ể t í c h r i ê n g và k h ố i lượng r i ê n g của N i t ơ ở điêu k i ệ n tiêu c h uẩn và đ iể u k i ệ n có á p suất t hừa bằn g 0,2 atm kĩ t h u ậ t và n h i ệ t độ 1 2 7 ° c . B i ế t á p suất khí q u y ể n b à n g 780mmHg ở 0 ° c . 1-4.* M ộ t b ì n h ôxy có t h ể t í c h 0,006m3 , á p suất tuyệt đố i là 120 bar, n h i ệ t độ 2 7 ° c . Sau k h i sử dụng, á p suất t u y ệ t đố i còn 22 bar, n h i ệ t độ k h ô n g đổ i . H ã y t í n h lượng ôxy đã lấy ra. 1-5. M ộ t b ì n h k í n có t h ể tích 0 , 5 m3 chứa k h ô n g khí ở á p suất t u y ệ t đố i 2 bar, n h i ệ t độ 2 0 ° c . Hỏi lượng k h ô n g khí cẩn lấy ra bằn g bao n h i ê u để độ c h â n k h ô n g t r o n g bình bằng 420mmHg m à n h i ệ t độ k h ô n g đổ i , b i ế t á p suất khí quyển bằng 768 m m H g ở 0 ° c . 1-6.* M ộ t k h i n h khí cẩu có t h ể tích lOOOm3 chứa hyđrô được t h ả vào khí q u y ể n . T í n h lực n â n g khinh khí cầu lên, biết á p suất và n h i ệ t độ của k h ô n g khí và khí cẩu bằng Ì bar và 2 7 ° c . 1-7. P i t t ô n g chuyển độ n g t r o n g xilanh chứa khí lí tưởng. Trước khi chuyển động á p suất thừa t r o n g xylanh là 0,2at ; sau khi chuyển động, độ c h â n k h ô n g t r o n g xylanh b à n g 6 0 0 m m H g ở 0 ° c . B i ế t á p suất khí q u y ể n bằng 7 8 0 m m H g ở 0 ° c . a) X á c đị n h sự t h a y đổ i t h ể t í c h , n ế u n h i ệ t độ của khí k h ô n g đổ i . b) Xác định sự thay đổ i t h ể tích, nếu nhiệt độ g i ả m xuống còn một nửa. 1-8. Trong m ộ t xylanh kín. ở giữa có m ộ t p i t t ô n g có t h ể đích chuyển k h ô n g ma s á t , bên t r á i p i t t ô n g chứa Ì kg H , bẽn p h ả i chứa Ì kg C 0 . H ã y xác định t i số t h ể tích cùa hai chất khí k h i 2 c h ú n g n ; â n bằn g nhau về á p suất và n h i ệ t độ. 1-9.* M ộ t kg k h ô n g khí khô có t h à n h phần khối l ư ơ n g cùa N là 76,8% ; của 0-, là 23,2%. * 2 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
a) X á c định t h à n h phần t h ể tích, hằn g số chất khí, p h â n tử lượng t ư ơ n g đ ư ơ n g của hỗn hợp v à p h â n á p suất của từn g chất b i ế t t ổ n g á p suất là 760mmHg. b) T í n h p h â n t h ể tích của từn g chất, n ế u n h i ệ t độ của hỗn hợp là 2 7 ° c . 1 - 1 0 . T h à n h p h ẩ n t h ể t í c h c ủ a s ả n p hẩm c h á y l à : C 0 = 12,3% ; 0 = 7,2% ; N = 80,5%. H ã y x á c định p h â n tử 2 2 2 lượng, hằn g số c h ấ t khí, t h ể tích r i ê n g và khối lượng r i ê n g của hỗn hợpở á p suất b à n g Ì bar và n h i ệ t độ bằng 8 0 0 ° c . 1 - 1 1 . M ộ t bỉnh chứa có t h ể tích l , 2 3 m3 , hỗn hợp k h íở t r o n g b ì n h có á p suất 5 bar, n h i ệ t độ 1 8 ° c ; t h à n h phần t h ể tích của H là 46%, của C H la 32%, cua c o la 15%, của N là 7%. Sau 2 4 2 khi sử dụng, á p suất t r o n g b ì n h c ò n 3,2 bar, n h i ệ t độ c ò n 1 2 ° c . H ã y x á c định l ượn g hỗn hợp k h í đã l ấ y ra sử dụng. 1-12. M ộ t b ó n g đ è n đ iệ n chứa k h í N , k h i c h ư a s á n g t r o n g 2 b ó n g đ iệ n có n h i ệ t độ 2 5 ° c v à độ c h â n k h ô n g 2 0 0 m m H g ; k h i s á n g ổ n định, n h i ệ t độ p h ầ n h ì n h c ầ u là 1 6 0 ° c , phần h ì n h t rụ là 7 0 ° c . H ã y x á c định á p suất lúc đó, b i ế t t h ể tích p hẩn h ì n h c ầ u là 90cm3 , phần h ì n h t rụ là 15cm3 và á p suất khí q u y ể n bằn g 7 6 0 m m H g ở 0 ° c . 1-13. M ộ t b ì n h k í n h ì n h t rụ, p h ầ n t r ê n chứa k h ô n g k h í có chiều cao l à I m á p suất bằng á p suất khí q u y ể n là Ì bar, p h ầ n d ưới là nước có c h i ể u cao 2,24m. Cho nước chảy ra từ lỗ n hỏở đáy, hỏi chiểu cao c ộ t nước sẽ là bao n h i ê u k h i nước k h ô n g t h ể chảy ra k hỏi b ì n h được nữa, g i ả t h i ế t n h i ệ t độ k h ô n g khí g iữ k h ô n g đổ i . 1-14.* X á c đị n h c á c t h ô n g số t r ạ n g t h á i của hơi nước t r o n g 2 t r ườn g hợp : a) p = 12 bar ; t = 200"C ; b) p = 10 bar ; V = 0,17 m3 / k g . 1-15. H ã y x á c đị n h bằng bảng và đổ t h ị khối lượng v à entanpi của 0,5n}3 hơi b ã o h ò aẩm có á p suất l o bar và độ k h ô bằng 0,9. 1-16.* H ơ i nước b ã o h ò aẩm ở á p suất p = 0,05 bar, độ k h ô 0 83, lưu l ượn g là 25kg/s đi v à o b ì n h n g ư n g , n g ư n g tụ đả n g á p t h à n h nước b ã o h ò a . 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
a) H ã y xác định các t h ô n g số t r ạ n g t h á i trước và sau b ì n h n g ư n g . b) N ế u nhiệt độ nước l à m m á t t â n g lên Ì l ° c , hãy x á c định lưu lượng nước làm m á t . 1-17. M ộ t bao hơi có t h ể tích 1 2 m3 chứa 1800 kg nước sôi và hơi nước bão h ò a k h ô ở á p suất n o bar. H ã y xác định k h ố i l ượn g nước v à hơi ở t r o n g đ ó . 1-18. T í n h độ k h ô của hơi thủy n g â n có á p suất 14,34 bar và t h ể tích b à n g 0,021 m3 / k g . 1-19. Xác định t h ô n g số t r ạ n g t h á i của hơi a m ô n i a c có n h i ệ t độ 0 ° c và entanpi bằn g 1050,2 kJ/kg. 1-20. Xác định t h ô n g số t r ạ n g t h á i của hơi í r ê o n - 12 có n h i ệ t độ b à n g - 1 0 ° c và entropi bằn g 4,63743 k J / k g . độ . c - ĐÁP SỐ VÀ HƯỚNG DẪN 1-1. ĐS : a) 2 ; Ì ; 0. b) 3. Theo định l u ậ t pha : V = C + 2 - P t a t í n h được t h ô n g số độc l ậ p c ầ n t h i ế t để x á c định m ộ t t r ạ n g t h á i : a) Với đơn chất (C = 1), một pha (P = 1) ta có : V = Ì + 2 - Ì = 2 thông số độc lập. Vói đơn chất, hai pha cùng tổn tại p = 2, ta có : V = 1 + 2 - 2 = 1 ; Với đơn chất, ba pha cùng tổn t ạ i P = 3, ta có : V = 1 + 2 - 3 = 0. N h ư vậy, với đơn chất, m u ố n xác định t r ạ n g thái Ì pha, c ầ n 2 t h ô n g số độc lập, t r ạ n g t h á i có 2 pha cũng t ổ n t ạ i chi cần m ộ t t h ô n g số độc lập, t h ườn g d ù n g p hoặc t ; còn t r ạ n g t h á i 3 pha c ù n g tồn t ạ i đố i với mỗi chất là h o à n t o à n x á c định. k h ô n g còn t h ô n g số độc lập n à o có t h ể chọn, hoặc có t h ể thay đổ i . b) Với hỗn hợp 2 c ấ u tử (C = 2 ) , m ộ t pha (P = 1) t a c ó V = 2 + 2 - 1 = 3), nghĩa là cẩn 3 t h ô n g số độc lập, t h í dụ á p suất, n h i ệ t độ v à t h à n h p h ầ n khối l ượn g hoặc t h ể tích của m ộ t cấu tử n à o đ ó . 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1-2. Đ S : a) p = 22 bar = 22 X l o 5 N / m2 (Pa) = 21,57 á t = d = 21,57 X lo4 mmH 0 = 16500 mmHg. 2 b) t = 280°c = 553K = 546°F = 996°R. c) V = 0,0625 m3/kg ; /> = 16 kg/m3 ; v = 0,7 m3/kg; p = l,43kg/m3 : o 0 d) G = lOkg ; V = 7m3t.c. o 750 X 133,32 , mm H . D : a) p = p - p = 23 - ^ = 22 bar = d k 1 ( = 22 X 105 N/m2 (Pa) = 21,57 át = 21,57 X 104mmH O = 16500 mmHg (Tor). 2 280 X 9 b) t = 2 8 0 ° c = 280 + 273 = 553K = — - = — - + 32 = 546°F = o _ (280ị.273)9 _ 99eOR 5 c) V =— =8314 x 553 - = 0,0625 3/kg ;/> = - = 16 kg/m3 ; m p 32 X 23 X l o 5 v 22 4 v = ^ = 0,7 m3 / k g Q RT Ì G Po hoặc t í n h theo V = ; P = — = jãm- = 1,43 kg/m-3 Q ữ Po o o pV V „ 23 X lo5 X 0,625 d) G = g i hoặc = ^ ; được G = 33 " '— K (280 + 273) 32 ° > 6 2 5 _ i m h ° ặ c = Ọ0625 1 0 k g - p T o G 10 „ 3 = đ) Vo = V • THoặC = ?= Ũầ =7m tc- 1-3. ĐS : v = 0,8 m3/kg ; P = 1,25 kg/m3 ; V = 0,96 m3/kg; o Q p = 1,04 kg/m3 ; 1-4. ĐS : AG = 0,76 kg. li Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
H D : G = 2 £ = 1 2 0 x l t f x 0 ' Q 0 6 = 0.93 k e ; H D G j = = - 0,93 k g ; » ^ ( 2 7 + 273) P2V2 22 X lo5 X 0,006 _ * 2 (27 + 273) AG = GJ - Go = 0,93 - 0,17 = 0,76 kg hoặc tính AG = Gj - G 2 = ^"(p, - p) = 0,76 kg. 2 1-5. ĐS : AG = 0,91 kg. 1-6. ĐS : F = 10800N. HD : Khối lượng H trong khinh khí cầu : 2 Ì X lo5 X 1000 ° . = 8314 - 8 0 k s ; —ệ- X 300 Khối lượng không khí đã bị khinh khí cầu thay thế : Ì X l<ý X 1000 G 2 = 6314 : = 1 1 6 0 k S- 29 x 3 0 0 Lực nâng quả cầu : F = (G - Gj).g = (1160 - 80)10 = 10800N. 2 pV lxKPxlOOO hoặc tính F = 8 3 1 4 7 r K i r V - g = 8314x300 ( 2 9 - 2 ) 1 0 = 10800N. 1-7. ĐS : a) V/Vj = 5,16 ; b) V/Vj = 2,58. 2 2 1-8. Đ S : V / V = 22. H c o 12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1-9. Đ S : a) r = 21% ; = 79% ; R = 287 J / kg.độ ; ụ = 29 kg/Kmol ; 0 p = 159,4 mmHg ; P = 600,6 mmHg. Qi N b) V„ = 0,16m3. 2 HD : a) Thành phần thể tích của ôxy tính theo : vo Mo GoJf'o SoJf*o 2 2 2 r „ = 0 ỉ ZVị S Ĩ ; B ỵ / * j 7*1 Mị 23,2/32 23,2 76,8 = 0,21 = 2 1 % . 32+ 28 SN / / ' N 76,8/28 r*3 "ẳ^T85 2gỊg ^8 - °'79 =79%- 32+ 28 ^- _ , 8314 8314 R = AgịRị = 0 , 2 3 2 ^ - + 0,768 ^ g - = 287 J / k g . độ . V , 8314 , . 8314 ụ = 2L, Tỷiị hoặc = — t h a y vào được// = = 29 kg/Kmol. Pị =rjP -* Po = 0,21 X 760 = 159,4mmHg. P = 0,79 X 760 = 600,6 mmHg. N b, TOpV, = GRT . SGH^V. _ 0.21 x1x 8314 x 300 _ ' ' ' °" ' o (760 /750) lo5.32 2 VN = V =rN ^= r = °'6m 2 : G 1-10. ĐS : ft = 30,3 kg/kmol ; R = 274 J/kg.độ ; V = 2,94 m3/kg ; /5 = 0,34 kg/m3. 1-11. ĐS : G = 21,67 kg. 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1-12. Đ S : p = 785 m m H g . 1-13. ĐS ĩ X = 2m. 1-14. Đ S : a) V = 0,1693 m3 / k g ; i = 2816 kJ/kg • s = 6,588 k J / k g . độ . b) X = 0,875; ^ = 2525,825kJ/kg; s = 6,031 kJ/kg.độ. x H D : a) N ế u d ù n g bảng, so s á n h t h ấ y t = 2 0 0 ° c lớn h ơ n n h i ệ t độ b ã o hòa ở á p suất 12 bar (187,95°C) hoặc p = 12 bar, nhỏ h ơ n á p suất bão h ò a ở n h i ệ t độ 2 0 0 ° c (15,551) n ê n là hơi q u á n h i ệ t , tra bảng theo p = 12 bar và t = 2 0 0 ° c ta được V = 0,1693 m3 / k g ; i = 2816 k J / k g , v à s = 6,588 k J / k g . độ ; m u ố n t í n h u ta t h a y u = i - pv, c ấ n chú ý là i phải d ù n g J/kg, p d ù n g N / m2 v à V là m3 / k g , được u là J/kg ; cụ t h ể là : u = 2816 X l o 3 - 12 X l o 5 X X 0,1693 = 829400 J/kg = 829,4 kJ/kg. N ế u d ù n g đồ thị, ta thấy giao đ iể m của hai đ ườn g p = 12 bar và t = 2 0 0 ° c nằm trong v ù n g hơi q u á n h i ệ t v à được đ á p số n h ư t r ê n . b) Nếu d ù n g bảng ta thấy v' < V < v " ở á p suất 10 bar n ê n là hơi , y - ư * 0,17 -0,0011273 bão hòa ấm, có độ khô X : ị ^ p = 0,1946 -0,0011273 = ° ' 8 7 5 i = i' + x(i" - i') = Ì' + xr = 762,7 + 0,875 X 2015 = = 2525,825 kJ/kg. s = s' + x(s" - s') = 2,138 + 0,875(6,587 - 2,138) = = 6,031 kJ/kg.độ. Nếu dùng đồ thị i-s, tìm giao điểm cùa đường p = lọ bar và V = 0,17 m3 / k g . ( n ộ i suy g iữa 2 đ ư ò n g V = 0,01 m 3 / k g v à V = 0,20 m3 / k g ) sẽ t ì m được k ế t q u ả n h ư t r ê n . 1-15. ĐS : G = 2,9kg ; ì = 7520kJ. 1-16. Đ S : G = 1090 kg/s. n 14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
H D : Dùng phương trình cân bằng n h i ệ t : G (ij - y = G .c (t2 - tị), 2 n n được _ G h C ÌỊ- Ì ) 2 ij = x .r , Ỉ2 = i'j nên ij- i = X^Ị = 0,83 X 2423 = 2011kJ/kg. 1 1 2 C = 4,18 kJ/kg.độ, t - t j = l l ° c n ê n thay v à o được : n 2 2 5 x 2011 G n = M Ì f l ĩ = 1 0 9 0 k e/ s - 1-17. Đ S : G = 643,2kg ; G = 1156,8 kg. h n 1-18. Đ S : X = 0,90. 1-19. Đ S : X = 0,50 ; p = 4,294 bar ; V = 0,145783 m3 /kg ; s = 6,4981 k J / k g . độ ; u = 987,6 k j / k g . 1-20. Đ S : X = 0,80 ; p = 2,1910 bar ; V = 0,062644 m3 / k g ; i = 536,982 kJ/kg. CHƯƠNG 2 Đ Ị N H L U Ậ T N H I Ệ T T H Ú N H Á T V À C Á C Q U Á T R Ì N H C O B Ấ N C Ủ A M Ô I C H Ấ T Ỏ P H A K H Í V À H O I A - T Ó M T Ắ T N Ộ I D U N G 1. T í n h n h i ệ t l ượn g a) Theo s ư thay đổ i n h i ê t đ ô : Từ c = (2-1) ú t có thê" v i ế t : Đối với m ộ t q u á trình phân tố có : đq = cdt (2-5a) • 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
. Đố i với m ộ t q u á t r ì n h hữu h ạ n , có : j q = ỉ cdt, có t h ể thay 2 • Ì c(t) rồi l ấ y tích p h â n được q hoặc bằng d i ệ n tích 1 2 t t j t r ê n đổ t 2 2 thị c-t, hoặc = c ]\t - t,ì (2-5d), iq2 2 l2 l l hoặc = / c d t - / c d t = c l . t - c l . t , ( 2 - õ e ) 2 0 0 J o J o c - nhiệt dung riêng của môi chất, tùy theo đơn vị đo lường môi chất và đặc đ iể m của q u á t r ì n h m à chọn cho t h í c h hợp. t, t, t 2 c j . c l . c l - n h i ệ t dung r i ê n g t r u n g b ì n h t r o n g phạm -lo ^0 \ vi n h i ệ t độ từ 0 đế n t j từ 0 đế n t v à từ t j đế n t . T rỏn g c á c bảng 2 2 t h ườn g cho n h i ệ t dung r i ê n g thực hoặc n h i ệ t d u n g r i ê n g t r u n g b ì n h từ 0 đế n t theo công thức hoặc b ả n g ; lúc đó m u ố n t ì m tj + t 2 c J thì thay t = 2 vào n h i ệ t dung r i ê n g thực hoặc t = t j + t v à o n h i ệ t dung 2 r i ê n g t r u n g b ì n h từ 0 đế n t. N ế u k h ô n g p h ả i m ộ t đ ơ n vị m ô i chất, phải n h â n t h ê m số đơn vị k h i t í n h n h i ệ t l ượn g . b) T í n h n h i ệ t "lượng theo sự thay đổ i e n t r ô p i : đq = Tds. Ta được j q = / Tds 2 s, ỉ thay quan h ệ của T với s sẽ t í n h được j q , t h ườn g d ù n g với 2 q u á t r ì n h đẳn g n h i ệ t ; j q cũng bằn g d i ệ n tích 12s Sj t r ê n đổ 2 2 thị T-s. 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Tỉn h c ô n g : C ô n g d ã n nở hoặc công thay đổ i t h ể tích : đi = pdv. V, Ì = / pdv, thay quan hệ p(v) lấy tích p h â n được Ì, nó cũng bằn g d i ệ n tích 12v-,v. t r ê n đổ t h ị p - v . C ó n g lưu động d l = d í p v ) (2-10) | d v à !|d = P2V2 - P i v r C ô n g kỉ t h u ậ t đ l = - v d p (2-11) k l l = Ị vdp (2-12), thay v(p) lấy tích p h â n được l , nó cũng k t k t Pỉ b à n g diên tích 12p^p, t r ê n đổ thị p - v . 3. B i ể u t hức c ủ a đị n h đq = ^ t m g T M H ọ c í ă Ệ u (2-13a). du + pdv (2-13b), di - vdp (2-14a) = di + đi ki (2-14b). Đối với khí lí t ưởn g : đq = c d T + pdv (2-15a) v = d T - vdp (2-15b) C p 4. Các quá trình cơ bản của khỉ lí tưởng P h ư ơ n g t r ì n h chung của các q u á t r ì n h : p vn = const (2-16) c Ị CP n = c - c„ li = 0 được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đả n g á p : p = const (2-16a) n = Ì được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đẳn g nhiệt : pv = const hoậc T = const (2-16b). 17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
c n = k = —, được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đ oạ n nhiệt p\A = const (2-16c) n = ± 00 được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đả n g tích : V = const (2-lGd) Quan hệ giữa các thông số cơ bản : trường hợp chung có : n - Ì T , /p * n - . (2-19c) VP l / k ì T 2 V-, Với q u á t r ì n h đả n g á p được : rp: 7jT~ (2-19d) 1 ,V I T 2 P2 (2-19e) T 1 Pl p V 1 •"• ' 2 Với q u á t r ì n h đẳn g n h i ệ t : — = — hoặc = P-.V., (2-19g) Với quá trình đoạn nhiệt : thay k cho n trong công thức (2-19c>. Lượng thay đổ i các t h ô n g số t r ạ n g t h á i : Đố i với t ấ t cả q u á t r ì n h cùa khí lí tưởng : T, A u = u - , - U ị = / c,dT (2-20b) = diện tích 1 2 s s , t r ê n đổ thị T-s. v ; v T, A i = ĩ-,— i = / c dT (2-21a,b) = diện tích 12 Sị trên đổ thị T-s. 1 Ae = e-, - ej = Ai - T As (2-23) V-, ì ' ,T , P-> v~> T, P-> As= c In 7=1+ Rin — = c In - - - Rin — = c In — + c In — = cln 7fT v T 1 V 1 p T I p. p V, Vt*l * Ìp , f ('2-22a, b, c). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
N h i ộ t lượng có t h ổ t í n h từ đq = edt (2-5a, b, c, d, e>, trong dó l i . n - k . <•• la n h i ệ t dung r i ê n g của q u á t r i n h đa biến : c = c — 2 ~ỊÍ t u y v theo giá trị của n, ta có : c < 0 khi Ì < n < k. các t r ườn g hợp k h á c c > 0 ; c = 0 đôi với q u á t r ì n h đoạn nhiệt và c = ± co đối với q u á t r i n h đả n g nhiệt. N h i ộ t l ượn g c ũ n g được t í n h từ đq = Tds ; jq-, = / Tds ing diện I bang d i ệ n tích 1 2 ^ ! t r ê n đổ thị T-s. N h i ệ t lượng cũng có t h ể t í n h theo. đq = du + đi ( 2 - 1 3 a » và q = Au + Ì (2-24) đq = di + đl (2-14bl và q = Ai + l (,2-24b) kl kl Công dãn nở được tính theo : đi = pdv và n - Ì = / P = ĩ <P,V| - P: :) = 0 = 1 [ <2-25af 1 d v v ] \ / R i ê n g q u á t r ì n h đả n g n h i ệ t li — Ì. phải tính theo VỊ ly = PịVịln — = RTịln (2-25b) V' ! Ì Ì cung bang diện tích 12v,v trôn đõ thị p-v. Với khí li tưởng có t h ố t í n h : Ì = ——— (T - T-,) (2-25b). Có thế tính đi = đq - du và n — Ì 1 Ì = (] - Au (2-2f)r>. cũng có t h ể biểu thị b à n g diện tích t r ẽ n đố thị T-3. I'| Dông kỉ thuật : đ l = - v d p và l = / vdp = ni (2-2Ga). k | k l b'in<r diộn tích 12p,Pị t r ê n đồ thị p-v. Cũng có t h ố tính theo |JỊ = đq - di vả l = q - A i . cũng có t h ể b i ể u t h i b à n g diên k I tích trôn đổ thị T-s. 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Die ersten 20 Seiten werden angezeigt. Laden Sie das Dokument herunter, um alles zu sehen.
Noch keine Kommentare. Seien Sie der Erste!
Kommentare (0)
Noch keine Kommentare. Seien Sie der Erste!