Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí - CĐ Nghề Việt Nam - Hàn Quốc Hà Nội

Giáo trình cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí cho nghề kỹ thuật máy lạnh, giúp sinh viên nắm vững kiến thức chuyên ngành.

• Tác giả: Lê Thị Thu Hằng
• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam - Hàn Quốc
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Nhiệt Lạnh và Điều Hòa Không Khí
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tầm quan trọng của những kiến thức, kỹ năng tra bảng trong chuyên nghành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí
• 1.2. Các tài liệu phục vụ cho việc học tập môn học này
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT
• 2.1. Nhiệt động kỹ thuật
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH
• 3.1. Khái niệm chung
• 3.2. Môi chất lạnh và chất tải lạnh
• 3.3. Các hệ thống lạnh thông dụng
• 3.4. Các thiết bị khác của hệ thống lạnh
• 4. CHƯƠNG 4: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
• 4.1. Không khí ẩm
• 4.2. Khái niệm về điều hòa không khí
• 4.3. Hệ thống vận chuyển và phân phối không khí
• 4.4. Các phần tử khác của hệ thống ĐHKK
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Kỹ Thuật Nhiệt Lạnh và Điều Hòa Không Khí

Giáo trình Kỹ thuật Nhiệt lạnh và Điều hòa không khí là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành kỹ thuật máy lạnh. Nội dung giáo trình được biên soạn một cách logic, dễ hiểu, giúp sinh viên nắm vững kiến thức cơ bản và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực này. Các chương trong giáo trình bao gồm từ cơ sở lý thuyết đến các ứng dụng thực tiễn, tạo nền tảng vững chắc cho sinh viên.

1.1. Tầm quan trọng của giáo trình trong ngành kỹ thuật

Giáo trình cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí, giúp sinh viên hiểu rõ các nguyên lý hoạt động và ứng dụng của hệ thống lạnh trong thực tế.

1.2. Cấu trúc và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình được chia thành nhiều chương, từ cơ sở nhiệt động kỹ thuật đến cơ sở kỹ thuật lạnh, mỗi chương đều có nội dung cụ thể và liên kết chặt chẽ với nhau.

II. Những thách thức trong việc học Kỹ Thuật Nhiệt Lạnh và Điều Hòa Không Khí

Sinh viên thường gặp khó khăn trong việc nắm bắt các khái niệm lý thuyết phức tạp và áp dụng chúng vào thực tiễn. Việc thiếu tài liệu tham khảo và thực hành cũng là một thách thức lớn. Để vượt qua những khó khăn này, sinh viên cần có phương pháp học tập hiệu quả và sự hỗ trợ từ giảng viên.

2.1. Khó khăn trong việc tiếp cận lý thuyết

Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc hiểu các khái niệm như nhiệt động lực học và truyền nhiệt, điều này ảnh hưởng đến khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

2.2. Thiếu tài liệu và thực hành

Việc thiếu tài liệu tham khảo và cơ hội thực hành thực tế làm giảm khả năng tiếp thu kiến thức của sinh viên trong lĩnh vực này.

III. Phương pháp học hiệu quả trong Kỹ Thuật Nhiệt Lạnh và Điều Hòa Không Khí

Để học tốt môn Kỹ thuật Nhiệt lạnh và Điều hòa không khí, sinh viên cần áp dụng các phương pháp học tập hiệu quả. Việc kết hợp lý thuyết với thực hành sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành

Việc thực hành trên các thiết bị lạnh và điều hòa không khí giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các hệ thống này.

3.2. Sử dụng tài liệu tham khảo phong phú

Sinh viên nên tìm kiếm và sử dụng nhiều tài liệu tham khảo khác nhau để mở rộng kiến thức và hiểu sâu hơn về các khái niệm trong kỹ thuật lạnh công nghiệp.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Kỹ Thuật Nhiệt Lạnh và Điều Hòa Không Khí

Kỹ thuật Nhiệt lạnh và Điều hòa không khí có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp. Từ việc bảo quản thực phẩm đến điều hòa không khí trong các tòa nhà, lĩnh vực này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Hệ thống lạnh được sử dụng để bảo quản thực phẩm, giúp duy trì chất lượng và an toàn thực phẩm trong quá trình vận chuyển và lưu trữ.

4.2. Ứng dụng trong điều hòa không khí

Hệ thống điều hòa không khí giúp cải thiện môi trường sống và làm việc, tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng.

V. Kết luận và tương lai của Kỹ Thuật Nhiệt Lạnh và Điều Hòa Không Khí

Kỹ thuật Nhiệt lạnh và Điều hòa không khí đang phát triển mạnh mẽ với nhiều công nghệ mới. Tương lai của lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội việc làm cho sinh viên. Việc cập nhật kiến thức và kỹ năng là rất cần thiết để đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ mới trong hệ thống lạnh và điều hòa không khí đang được nghiên cứu và phát triển, mở ra nhiều cơ hội cho sinh viên trong ngành này.

5.2. Cơ hội việc làm trong tương lai

Với sự phát triển của ngành công nghiệp, nhu cầu về kỹ sư và chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí sẽ ngày càng tăng.

Nội dung chính

Giáo trình Cơ sở Kỹ thuật Nhiệt Lạnh và Điều hòa Không khí

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí do Lê Thị Thu Hằng (Chủ biên) cùng nhóm tác giả Nguyễn Thị Nguyệt và Trần Quang Đạt biên soạn, được Hội đồng sư phạm Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam - Hàn Quốc Thành phố Hà Nội nghiệm thu và lưu hành nội bộ vào năm 2021. Môn học mang mã số MH 12, giữ vai trò là môn học cơ sở kỹ thuật chuyên ngành bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí ở trình độ Cao đẳng. Chương trình môn học được thiết kế với tổng thời lượng 90 giờ, bao gồm 60 giờ giảng dạy lý thuyết, 24 giờ thực hành, thảo luận, bài tập và 6 giờ dành cho kiểm tra, đánh giá.

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho sinh viên hệ thống kiến thức nền tảng về chất môi giới trong các hệ thống nhiệt động, cấu tạo và nguyên lý vận hành của các thiết bị máy lạnh, máy bơm nhiệt cùng cấu trúc hệ thống điều hòa không khí. Sinh viên được rèn luyện năng lực tra cứu bảng thông số trạng thái nhiệt động, xác định tọa độ trạng thái trên các đồ thị chuyên dụng ($p-v$, $T-s$, $\lg p-h$), thực hiện quy đổi các hệ thống đơn vị đo lường kỹ thuật và giải quyết các bài toán kỹ thuật truyền nhiệt căn bản.

Cấu trúc giáo trình được phân bổ thành 4 chương nối tiếp nhau theo trật tự logic: đi từ tổng quan phương pháp tra bảng và tài liệu tham khảo, qua cơ sở nhiệt động và truyền nhiệt, đến kỹ thuật lạnh và kỹ thuật điều hòa không khí. Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp tiếp cận gắn kết lý thuyết toán - lý với việc tra cứu bảng biểu và đọc đồ thị trạng thái thực nghiệm.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình phân chia nội dung giảng dạy qua 4 chương chuyên đề chính:

• Chương 1: Mở đầu (1 giờ lý thuyết): Khái quát tầm quan trọng của kỹ năng tra bảng thông số trạng thái trong tính toán nhiệt lạnh; thống kê hệ thống tài liệu tham khảo chuyên ngành của các tác giả trong nước như Hoàng Đình Tín, Lê Chí Hiệp, Nguyễn Đức Lợi, Võ Chí Chính.
• Chương 2: Cơ sở kỹ thuật nhiệt động và truyền nhiệt (29 giờ: 20 lý thuyết, 7 bài tập/thảo luận, 2 kiểm tra): Trình bày hệ thống thông số trạng thái ($T, p, v, \rho, u, i$), các quá trình nhiệt động cơ bản (đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt, đoạn nhiệt, tiết lưu), chu trình Carnot thuận/ngược chiều, định luật nhiệt động II, nguyên lý chu trình máy lạnh nén hơi và máy lạnh hấp thụ. Phần truyền nhiệt khảo sát trường nhiệt độ, định luật Fourier, dẫn nhiệt qua vách phẳng/vách trụ đơn lớp và nhiều lớp, trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên và cưỡng bức.
• Chương 3: Cơ sở kỹ thuật lạnh (30 giờ: 22 lý thuyết, 7 thực hành/bài tập, 1 kiểm tra): Khảo sát khái niệm kỹ thuật lạnh, môi chất lạnh và chất tải lạnh, sơ đồ nguyên lý các hệ thống lạnh thông dụng cùng cấu tạo các thiết bị chính (máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi).
• Chương 4: Cơ sở kỹ thuật điều hòa không khí (30 giờ: 17 lý thuyết, 10 thực hành/thảo luận, 3 kiểm tra): Nghiên cứu các thông số nhiệt động của không khí ẩm, khái niệm điều hòa không khí, hệ thống vận chuyển - phân phối không khí và các phần tử phụ trợ.

Progression logic của giáo trình phát triển từ các quy luật nhiệt động lực học lý thuyết đến các phương trình truyền nhiệt vi phân, từ đó áp dụng trực tiếp vào phân tích chu trình thiết bị và hệ thống kỹ thuật phân phối thực tế.

[Chương 1: Kỹ năng tra bảng & Tài liệu]
[Chương 2: Nhiệt động kỹ thuật & Truyền nhiệt]
[Chương 3: Cơ sở kỹ thuật lạnh]
[Chương 4: Cơ sở kỹ thuật điều hòa không khí]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập các hệ thống lý thuyết và nguyên lý cốt lõi:

• Nguyên lý chuyển đổi năng lượng và chu trình nhiệt động: Thiết lập phương trình hiệu suất nhiệt chu trình Carnot $\eta_{ct} = 1 - \frac{T_2}{T_1}$, hệ số làm lạnh $\varepsilon = \frac{q_2}{l} = \frac{T_2}{T_1 - T_2}$, hệ số bơm nhiệt $\phi = 1 + \varepsilon$, cùng hai phát biểu của Clausius và Kelvin - Planck về định luật nhiệt động II.
• Phương trình vi phân dẫn nhiệt: Dẫn xuất từ định luật bảo toàn năng lượng và định luật Fourier: $$\frac{\partial t}{\partial \tau} = a \nabla^2 t + \frac{q_v}{c \cdot \rho}$$ với các điều kiện biên loại 1, loại 2, loại 3 để giải bài toán phân bố nhiệt độ qua vách phẳng và vách trụ.
• Lý thuyết đồng dạng trong trao đổi nhiệt đối lưu: Xây dựng định lượng mối liên hệ giữa các tiêu chuẩn không thứ nguyên Nusselt ($Nu = \frac{\alpha l}{\lambda}$), Reynolds ($Re = \frac{\omega l}{\nu}$), Grashof ($Gr = \frac{g \beta l^3 \Delta t}{\nu^2}$) và Prandtl ($Pr = \frac{\nu}{a}$).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Kỹ năng tra cứu bảng hơi nước và môi chất lạnh để xác định các thông số $v, i, s, u$ của nước chưa sôi, hơi bão hòa khô, hơi bão hòa ẩm (thông qua độ khô $x$) và hơi quá nhiệt; kỹ năng vận dụng đồ thị $\lg p-h$ để xác định công nén riêng ($l = h_2 - h_1$), năng suất lạnh riêng ($q_o = h_1 - h_4$) và nhiệt tải ngưng tụ ($q_k = h_2 - h_3$).
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng thiết lập mô hình tính toán nhiệt trở $R = \sum \frac{\delta_i}{\lambda_i}$ cho kết cấu nhiều lớp; đánh giá ảnh hưởng của chế độ chảy tầng ($Re < 2300$) và chảy rối ($Re > 2300$) tới hệ số tỏa nhiệt đối lưu $\alpha$.
• Năng lực thực hành (Practical competencies): Tính toán tổn thất nhiệt trên đường ống dẫn môi chất tròn và xác định thông số trao đổi nhiệt của chùm ống song song hoặc so le theo công thức thực nghiệm Mikheev.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Phương pháp sư phạm của giáo trình tập trung vào việc kết hợp lý thuyết giải tích với phương pháp đồ thị và tra cứu thực nghiệm. Thời lượng 90 giờ được phân bổ với 60 giờ giảng giải khái niệm, định lý và dẫn xuất công thức; 24 giờ dành cho thảo luận, giải bài tập và làm việc với biểu đồ; 6 giờ dành cho kiểm tra định kỳ.

Hệ thống bài tập và thực hành trong giáo trình bao gồm:

• Tính toán nhiệt dung riêng trung bình và nhiệt lượng trao đổi của khí thực và khí lý tưởng ($c_{\mu v}, c_{\mu p}$).
• Xác định trạng thái hơi bão hòa ẩm tại các cấp áp suất khác nhau thông qua công thức nội suy độ khô: $$v_x = v' + x(v'' - v'), \quad i_x = i' + x(i'' - i')$$
• Tính toán mật độ dòng nhiệt $q$ và nhiệt độ tiếp xúc bề mặt ($t_{w2}, t_{w3}$) của kết cấu vách phẳng nhiều lớp (vách buồng kho lạnh gồm 2 lớp tôn bọc ngoài và lớp giữa polyurethan, hoặc vách lò hơi gồm gạch chịu lửa, gạch đỏ và lớp bảo ôn).
• Tính toán hệ số tỏa nhiệt $\alpha$ cho dòng chất lỏng chuyển động cưỡng bức trong ống và chảy ngang qua cụm ống dựa trên công thức thực nghiệm của M. Mikheev: $$Nu_f = 0,021 Re_f^{0,8} Pr_f^{0,43} \left(\frac{Pr_f}{Pr_w}\right)^{0,25} \varepsilon_l \varepsilon_R$$

Phương pháp đánh giá kết quả học tập bao gồm các bài kiểm tra viết về lý thuyết nhiệt động, bài tập tính toán truyền nhiệt và phần kiểm tra kỹ năng tra cứu số liệu, đọc tọa độ chu trình trên đồ thị $T-s$ và $\lg p-h$.

Về hướng dẫn tự học, giáo trình yêu cầu người học chủ động rèn luyện việc quy đổi các đơn vị đo lường (atm, at, bar, Pa, psi, Cal, Btu), tự giải hệ phương trình tích phân dẫn nhiệt vách trụ và tra cứu hệ thống thông số phụ lục.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Nội dung giáo trình thể hiện tính hệ thống hóa thông qua các đặc điểm sau:

1. Phân tích so sánh hai chu trình nhiệt lạnh cơ bản: Giáo trình trình bày song song sơ đồ nguyên lý của chu trình máy lạnh nén hơi (máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi) và chu trình máy lạnh hấp thụ. Trong đó, giáo trình làm rõ cơ chế "máy nén nhiệt" gồm 4 bộ phận (bình sinh hơi, bình hấp thụ, bơm dung dịch, van tiết lưu dung dịch) vận hành trên hai cặp môi chất thông dụng là Amoniac - Nước ($NH_3/H_2O$) và Nước - Bromua liti ($H_2O/LiBr$).

Tiêu chí so sánh	Chu trình máy lạnh nén hơi	Chu trình máy lạnh hấp thụ
Cơ chế nén môi chất	Máy nén cơ học (tiêu tốn cơ năng/điện năng)	"Máy nén nhiệt" (bình sinh hơi, bình hấp thụ, bơm dung dịch, van tiết lưu)
Nguồn năng lượng dẫn động	Động cơ điện	Nhiệt năng (hơi nước nóng, khí thải, điện trở, than củi)
Bộ phận chuyển động chính	Piston, trục vít, rô-to máy nén	Bơm dung dịch tuần hoàn
Môi chất công tác điển hình	Các dòng gas lạnh đơn chất/hỗn hợp	Cặp dung dịch $NH_3/H_2O$ hoặc $H_2O/LiBr$

2. Cập nhật hệ thống công thức thực nghiệm truyền nhiệt: Đưa vào các tiêu chuẩn tính toán đối lưu cưỡng bức chi tiết cho từng dải Reynolds ($10^3 < Re_f < 2\cdot 10^5$ và $5 < Re_f < 10^3$), các hệ số hiệu chỉnh góc va đập dòng chảy $\varepsilon_\psi$, hệ số chiều dài $\varepsilon_l$, hệ số độ cong $\varepsilon_R$, cùng hệ số bước ống $\varepsilon_s$ đối với chùm ống bố trí song song và so le.
3. Liên kết với kết cấu kỹ thuật thực tế: Các bài toán dẫn nhiệt gắn liền với thông số vật liệu thực tế như vách panel kho lạnh 3 lớp, ống trụ dẫn môi chất mỏng ($d_2/d_1 < 2$), và các trường nhiệt độ ổn định không có nguồn nhiệt bên trong.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

• Sinh viên và người học: Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề thuộc chuyên ngành Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí.
• Yêu cầu tiên quyết (Prerequisites): Người học cần nắm vững kiến thức toán học giải tích căn bản (đạo hàm, tích phân từng phần, phương trình vi phân) và vật lý đại cương (nhiệt học, cơ học chất lưu) để tiếp thu các nội dung về trường nhiệt độ, gradient nhiệt độ và các quá trình nhiệt động.
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng tài liệu làm khung bài giảng chuẩn cho môn học Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí (MH 12), phân bổ tiến trình 90 tiết học và thiết kế đề kiểm tra đánh giá định kỳ.
• Kỹ thuật viên và kỹ sư thực hành: Tài liệu đóng vai trò là tài liệu tham khảo kỹ thuật phục vụ việc tra cứu nhanh các công thức tính toán dòng nhiệt, nhiệt trở dẫn nhiệt và phương pháp phân tích chu trình lạnh trên đồ thị áp suất - enthalpy ($\lg p-h$).

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu phục vụ trực tiếp cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí, đồng thời là tài liệu tham khảo cho giảng viên giảng dạy các môn cơ sở nhiệt - lạnh tại các trường đào tạo nghề kỹ thuật.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần có kiến thức cơ bản về Vật lý đại cương (phần nhiệt học, cơ học chất lưu) và Toán học giải tích (tích phân, vi phân) để giải các phương trình vi phân dẫn nhiệt và công thức chuyển đổi năng lượng.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu thuần lý thuyết?

Giáo trình kết hợp giữa lý thuyết nhiệt động lực học với kỹ năng thực hành tra bảng số liệu vật lý và sử dụng các đồ thị kỹ thuật ($T-s, \lg p-h$) để tính toán các thông số của chu trình máy lạnh nén hơi và máy lạnh hấp thụ.

4. Làm sao để tự học hiệu quả môn học này?

Người học cần nắm vững các định nghĩa và công thức giải tích cơ bản, kết hợp giải các bài tập tính nhiệt lượng, nhiệt trở và thường xuyên thực hành tra cứu các bảng thông số hơi bão hòa, đồ thị nhiệt động.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được đề xuất kèm theo?

Giáo trình trích dẫn danh mục tài liệu học tập gồm:

• Nhiệt động lực học kỹ thuật (Hoàng Đình Tín – Lê Chí Hiệp, NXB ĐHQG TP.HCM, 2003)
• Bài tập Nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt (Hoàng Đình Tín - Bùi Hải, NXB ĐHQG TP.HCM, 2003)
• Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt (Hoàng Đình Tín, NXB ĐHQG TP.HCM, 2003)
• Nhiệt kỹ thuật (Nguyễn Bốn – Hoàng Ngọc Đồng, NXB Giáo Dục)
• Kỹ thuật lạnh cơ sở (Nguyễn Đức Lợi, NXB Giáo Dục, 2006)
• Máy lạnh (Trần Thanh Kỳ, NXB Giáo Dục, 2006)
• Máy và thiết bị lạnh (Võ Chí Chính, NXB Khoa học và kỹ thuật)
• Thông gió và Điều hòa không khí (Võ Chí Chính, NXB Khoa học và kỹ thuật)
• Cơ sở kỹ thuật điều tiết không khí (Hà Đăng Trung – Nguyễn Quân, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1997)
• Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí (Nguyễn Đức Lợi, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2007)

---

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí (Mã môn học: MH 12) của Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam - Hàn Quốc TP. Hà Nội cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ nhiệt động kỹ thuật, lý thuyết truyền nhiệt đến cấu tạo và nguyên lý của các thiết bị trong hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí. Tài liệu định hình rõ lộ trình học tập từ việc làm chủ công cụ tính toán, tra cứu bảng biểu, phân tích đồ thị nhiệt động đến việc tiếp thu các môn học chuyên ngành tiếp theo về thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống nhiệt - lạnh công nghiệp cũng như dân dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Mục tiêu: - Trình bày được tầm quan trọng của những kiến thức, kỹ năng tra bảng trong chuyên nghành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí. - Thống kê được các tài liệu phục vụ cho việc học tập môn học này Nội dung chính: 1.1 Tầm quan trọng của những kiến thức, kỹ năng tra bảng trong chuyên nghành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Những kiến thức và kỹ năng tra bảng trong môn học này là kiến thức chuyên sâu về ngành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí, tìm thông số để tính toán và so sánh nhằm đưa ra một hệ thống lạnh hoàn hảo nhất 1. Các tài liệu phục vụ cho việc học tập môn học này - Nhiệt động lực học kỹ thuật, Hoàng Đình Tín – Lê Chí Hiệp, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003. - Bài tập Nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt, Hoàng Đình Tín - Bùi Hải, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003.

- Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, Hoàng Đình Tín, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003. - Nhiệt kỹ thuật, Nguyễn Bốn – Hoàng Ngọc Đồng - NXB Giáo Dục - Kỹ thuật lạnh Cơ sở, Nguyễn Đức Lợi – NXB Giáo Dục, 2006 - Máy lạnh, Trần Thanh Kỳ – NXB Giáo Dục, 2006 - Máy và thiết bị lạnh, Võ Chí Chính – NXB khoa học và kỹ thuật - Thông gió và Điều hòa không khí, Võ Chí Chính – NXB khoa học và kỹ thuật. - Cơ sở kỹ thuật điều tiết không khí, TS Hà Đăng Trung – ThS Nguyễn Quân – NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1997 - Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí, Nguyễn Đức Lợi – NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2007 5 Chương 2 Cơ sở kỹ thuật nhiệt động và truyền 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: 2.1 Nhiệt động kỹ thuật 2.1 Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới a. Các khái niệm và định nghĩa: Hình 2.1 Nguyên lý làm việc của động cơ nhiệt và máy lạnh, bơm nhiệt + 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. + Máy lạnh có chức năng chuyển nhiệt năng từ nguồn lạnh đến nguồn nóng. 6 + 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.

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 2.2 Hệ nhiệt động a) HNĐ kín với thể tích không đổi b) HNĐ kín với thể tích thay đổi 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.

Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới * 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. * Thông số trạng thái của CMG: Là các đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt động của CMG. 7 + 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 . 2  kT [1-1] 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. 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) Hình 2.3 Nhiệt kế Mối quan hệ giữa các đơn vị đo nhiệt độ: 5 o o C= ( F – 32) 9 o C = K – 273 5 o o C=. R – 273 9 Áp suất: 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= [1-2] A Theo thuyết động học phân tử : m  2 p = .

[1-3] 3 8 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 ; 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 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 [1-4] Áp suất tuyệt đối (p): Áp suất của lưu chất so với chân không tuyệt đối.

p = p d+ p 0 [1-5] Áp suất chân không (pck): Phần áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí quyển.4 Các loại áp suất + Áp kế: Hình 2.5 Dụng cụ đo áp suất a) Barometer , b) Áp kế * Ghi chú: Khi đo áp suất bằng áp kế thủy ngân, chiều cao cột thủy ngân 0 cần được hiệu chỉnh về nhiệt độ 0 C. t) [1-7] 0 trong đó : t - nhiệt độ cột thủy ngân, C 0 h0 - chiều cao cột thủy ngân hiệu chỉnh về nhiệt độ 0 C 0 h - chiều cao cột thủy ngân ở nhiệt độ t C + 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] [1-8] 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 : m 3 ρ= [kg/m ] [1-9] V 10 + 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) [1-10] 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.

Enthanpy: Enthalpy (i hoặc h) - là đại lượng được định nghĩa bằng biểu thức : i = h = u + p.v [1-11] 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. Nhiệt dung riêng và tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng + Nhiệt năng (nhiệt lượng): là dạng năng lượng truyền từ vật này sang vật khác do sự chênh lệch nhiệt độ. Đơn vị đo nhiệt năng: Calorie (Cal) - 1 Cal là nhiệt năng cần thiết để làm nhiệt độ của 1 gam 0 0 nước tăng từ 14.

11 British thermal unit (Btu) - 1 Btu là nhiệt năng cần thiết để làm nhiệt độ 0 0 của 1 pound nước tăng từ 59.187 J 1 Btu = 252 Cal = 1055 J Hình 2.6 Các hình thức truyền nhiệt - Nhiệt dung và nhiệt dung riêng: Nhiệt dung của một vật là lượng nhiệt cần cung cấp cho vật hoặc từ vật 0 tỏa ra để nhiệt độ của nó thay đổi 1. dQ C= [J/độ] [1-13] dt Nhiệt dung riêng (NDR) - còn gọi là Tỷ nhiệt - là lượng nhiệt cần cung 0 cấp hoặc tỏa ra từ 1 đơn vị số lượng vật chất để nhiệt độ của nó thay đổi 1. Phân loại NDR theo đơn vị đo lượng vật chất: C Nhiệt dung riêng khối lượng c = , [J/kg.độ] [1-14] m 3 Nhiệt dung riêng thể tích c’ = C , [J/m t c.độ ] [1-15] Vtc C Nhiệt dung riêng mol c  = [J/kmol.độ] [1-18] μp μv Chỉ số đoạn nhiệt: cp k= [1-19] cv 12 Trị số k của khí thực phụ thuộc vào loại chất khí và nhiệt độ.