ĀY BAN NHÂN DÂN TâNH GIA LAI TR£ÞNG CAO Đ¾NG GIA LAI GIÁO TRÌNH MÔN HàC: NHIÞT Kþ THU¾T NGÀNH/NGHÀ: CÔNG NGHÞ Ô TÔ TRÌNH Đà: CAO Đ¾NG Ban hành kèm theo Quyết định số 943/QĐ-TCĐGL ngày 25 tháng 10 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Gia Lai Gia Lai, năm 2023 1 TUYÊN BÞ BÀN QUYÀN Tài liáu này thuác lo¿i sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đ¤ợc phép dùng nguyên bÁn hoặc trích dùng cho các mÿc đích vÁ đào t¿o và tham khÁo. Mọi mÿc đích khác mang tính lách l¿c hoặc sử dÿng vãi mÿc đích kinh doanh thi¿u lành m¿nh sẽ bị nghiêm cÃm. 2 LÞI GIâI THIÞU Để nâng cao hoạt động dạy và học môn Nhiệt kỹ thuật, góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục toàn diện cho học sinh, sinh viên. Thực hiện sự chỉ đạo của chuyên môn, chúng tôi tổ chức biên soạn giáo trình Nhiệt kỹ thuật với mục đích bổ sung những kiến thức cần thiết, có liên quan đến thực tiễn và đảm bảo phù hợp với người học.
Giáo trình được biên soạn trên cơ sở tham khảo có chọn lọc các ý kiến đóng góp của các chuyên gia, các giáo viên tham gia giảng dạy môn Nhiệt kỹ thuật lâu năm phù hợp với điều kiện thực tế của trường Cao đẳng Gia lai. Môn học Nhiệt kỹ thuật là một trong những môn học cơ sở. Môn học cung cấp cho người học các kiến thức nhận dạng các chi tiết, bộ phận và trang thiết bị liên quan. Trong quá trình biên soạn, các tác giả đã hết sức cố gắng để cuốn sách được hoàn chỉnh, song không thể tránh khỏi những hạn chế nhất định.
Chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, xây dựng và bổ sung của độc giả và các bạn đồng nghiệp để giáo trình ngày một hoàn thiện hơn. Gia Lai, ngày&&tháng&&năm 2023 Tham gia biên so¿n 1. Đinh Quác D¤¢ng 2. 3 MĀC LĀC TRANG TUYÊN Bà BÀN QUYÀN:.
2 CH£¡NG 1: KHÁI NIàM VÀ CÁC THÔNG Sà C¡ BÀN. Các khái niám và thông sá c¢ bÁn. Thi¿t bị nhiát. Há nhiát đáng và các thông sá tr¿ng thái.
Định nghĩa và phân lo¿i. Môi chÃt công tác (MCCT). Các thông sá tr¿ng thái cāa môi chÃt công tác. Nhiát dung và nhiát dung riêng.
Ph¤¢ng trình nhiát đáng. Định luật 1 nhiát đáng học. 21 CH£¡NG 2: MÔI CHÂT VÀ SĀ TRUYÀN NHIàT. Khí lý t¤çng và khí thāc.
Ph¤¢ng trình tr¿ng thái cāa khí lý t¤çng. Ph¤¢ng trình tr¿ng thái cāa khí thāc. Khái niám, phân lo¿i sā truyÁn nhiát. Tính chÃt chung cāa hián t¤ợng trao đổi nhiát.
Các ph¤¢ng thức trao đổi nhiát. Khái niám vÁ sā chuyển pha cāa các đ¢n chÃt. 25 CH£¡NG 3: CÁC QUÁ TRÌNH NHIàT ĐàNG CĀA MÔI CHÂT. Các quá trình nhiát đáng c¢ bÁn.
Khái niám quá trình nhiát đáng. Các giÁ thuy¿t khi nghiên cứu quá trình nhiát đáng. Các quá trình nhiát đáng c¢ bÁn. Các quá trình nhiát đáng cāa khí thāc.
Bi¿n đổi nái năng, enthalpy, entropy. Quá trình đẳng tích. Quá trình đẳng áp. Quá trình đẳng nhiát.
Quá trình đo¿n nhiát. Quá trình hßn hợp cāa khí và h¢i. Hßn hợp khí lý t¤çng. Quá trình hßn hợp cāa chÃt khí.
Quá trình nén khí trong máy nén. Khái niám và phân lo¿i máy nén. 41 CH£¡NG 4: CHU TRÌNH NHIàT ĐàNG CĀA ĐàNG C¡ NHIàT. Khái niám, yêu cầu và phân lo¿i chu trình nhiát đáng (Định luật Nhiát đáng II).
Chu trình thuận – ng¤ợc. Chu trình Carnot (Carnot 1796 – 1832). Chu trình Đáng c¢ đát trong. CÃp nhiát đẳng tích.
So sánh ba chu trình. 55 5 GIÁO TRÌNH MÔN HàC Tên môn hác: Nhißt kÿ thu¿t Mã sß căa môn hác: MH 26 Vß trí, tính chÃt căa môn hác: - Vị trí: Môn học đ¤ợc bá trí giÁng d¿y song song vãi các môn học c¢ sç. - Tính chÃt: Là môn học kỹ thuật c¢ sç bắt buác. Māc tiêu căa môn hác: - Ki¿n thức: Trình bày đ¤ợc đầy đā các khái niám, các thông sá c¢ bÁn, các quá trình nhiát đáng cāa môi chÃt GiÁi thích đ¤ợc cÃu t¿o và nguyên lý ho¿t đáng cāa đáng c¢ đát trong - Kỹ năng: Nhận d¿ng cÃu t¿o và nguyên lý ho¿t đáng cāa các đáng c¢ nhiát trên ô tô - Năng lāc tā chā và trách nhiám: Tuân thā đúng quy định, quy ph¿m vÁ nhiát kỹ thuật Rèn luyán tác phong làm viác nghiêm túc, cẩn thận.
Nái dung môn hác: Thßi gian (giß) Sß Thÿc Kiểm Tên ch¤¢ng māc Tổng Lý hành, tra TT sß thuy¿t Bài t¿p Ch¤¢ng 1- Khái nißm và các thông sß c¢ bÁn 8 8 0 0 1 Ch¤¢ng 2- Môi chÃt và sÿ truyÁn nhißt 7 7 0 0 2 Ch¤¢ng 3- Các quá trình nhißt đáng căa môi chÃt 8 7 0 1 3 Ch¤¢ng 4- Chu trình nhißt đáng căa đáng c¢ nhißt 6 5 0 1 4 Thi k¿t thúc môn hác 1 1 5 Tổng cáng 30 27 0 3 6 CH£¡NG 1: KHÁI NIÞM VÀ CÁC THÔNG SÞ C¡ BÀN Māc tiêu: + Ki¿n thức - Phát biểu đúng các khái niám và các thông sá c¢ bÁn cāa các quá trình nhiát đáng - GiÁi thích đ¤ợc các ph¤¢ng trình nhiát đáng và thông sá tr¿ng thái + Kỹ năng - Nhận d¿ng và phân biát đ¤ợc các thông sá tr¿ng thái cāa môi chÃt + Năng lÿc tÿ chă và tÿ chßu trách nhißm -Vận dÿng đ¤ợc các ki¿n thức chuyên môn đã học vào thāc t¿ công viác -Tuân thā đúng quy định, quy ph¿m vÁ kỹ thuật an toàn, vá sinh công nghiáp vÁ lĩnh vāc nhiát kỹ thuật. Các khái nißm và thông sß c¢ bÁn 1. Thi¿t bị nhiát Thi¿t bị nhiát là nhÿng thi¿t bị dùng để ti¿n hành quá trình truyÁn tÁi, trao đổi và chuyển hóa năng l¤ợng. Phân lo¿i: Đáng c¢ nhiát: là lo¿i thi¿t bị nhiát chức năng cāa nó là bi¿n nhiát năng thành c¢ năng sau đó có thể chuyển hóa thành các lo¿i năng l¤ợng khác: đián năng, th¿ năng,& Ví dÿ: đáng c¢ h¢i n¤ãc, turbine khí, đáng c¢ xăng, đáng c¢ diesel,& Hình 1.1: Nguyên lý ho¿t đáng cāa turbine h¢i n¤ãc 7 - Máy l¿nh, b¢m nhiát: là các thi¿t bị nhiát có chức năng ph¿m vi ứng dÿng khác nhau nh¤ng nguyên lý làm viác hoàn toàn giáng nhau.
Nhå năng l¤ợng hß trợ từ bên ngoài nhiát đ¤ợc đ¤a từ n¢i có nhiát đá (nguồn l¿nh) tãi n¢i có nhiát đá cao (nguồn nóng). Trên c¢ sç đó duy trì nhiát đá thÃp trong môi tr¤ång nhiát đá cao h¢n (đái vãi thi¿t bị làm l¿nh) hoặc duy trì nhiát đá cao trong môi tr¤ång nhiát đá thÃp h¢n (đái vãi b¢m nhiát).2: Nguyên lý và chức năng cāa thi¿t bị l¿nh và b¢m nhiát - Nhóm các thi¿t bị khác: đó là các thi¿t bị trao đổi nhiát và các thi¿t bị làm viác theo chu trình không khép kín nh¤ thi¿t bị nén khí, thi¿t bị sÃy, điÁu hòa không khí,& 1. Nguồn nhiát Nguồn nhiát là các đái t¤ợng trao đổi trāc ti¿p vãi chÃt môi giãi. Nguồn có nhiát đá thÃp là nguồn l¿nh, nguồn có nhiát đá cao h¢n gọi là nguồn nóng.
GiÁ thi¿t các nguồn nhiát vô cùng lãn để khi ti¿n hành trao đổi nhiát vãi chÃt môi giãi nhiát đá cāa nó không thay đổi. Hß nhißt đáng và các thông sß tr¿ng thái 2. Định nghĩa và phân lo¿i 2. Định nghĩa Há nhiát đáng (HNĐ) là mát vật hoặc nhiÁu vật đ¤ợc tách riêng ra khßi các vật khác để nghiên cứu nhÿng tính chÃt nhiát đáng cāa chúng.
Môi tr¤ång xung quanh (MTXQ) là tập hợp tÃt cÁ các vật thể không nằm trong há tháng nhiát đáng học. Biên giãi là bÁ mặt ngăn cách giÿa há nhiát đáng học và môi tr¤ång xung quanh 8 Ví dÿ: Ta nghiên cứu các qui luật, tính chÃt bi¿n đổi năng l¤ợng cāa khái khí trong xy lanh đáng c¢ đát trong, thì khái khí là há tháng nhiát đáng học, xy lanh píttông không khí bên ngoài là môi tr¤ång xung quanh, mặt trong cāa xy lanh và mặt trên cāa píttông là biên giãi.3: Há nhiát đáng học 2. Phân lo¿i - Há kín và há hç: + Hệ kín: là há chã trao đổi năng l¤ợng nh¤ng không có sā trao đổi vật chÃt giÿa há vãi môi tr¤ång xung quanh. + Hệ hở: là há trong đó có sā trao đổi vật chÃt và năng l¤ợng giÿa há vãi môi tr¤ång xung quanh.
- Há cô lập và há đo¿n nhiát: + Hệ cô lập: là há nhiát đáng đ¤ợc cách ly hoàn toàn vãi môi tr¤ång xung quanh. + Hệ đoạn nhiệt: là há không trao đổi nhiát vãi môi tr¤ång.4: Há nhiát đáng a) Há nhiát đáng kín vãi thể tích không đổi. b) Há nhiát đáng hç vãi thể tích thay đổi. Môi chÃt công tác (MCCT) - chÃt có vai trò trung gian trong quá trình bi¿n đổi năng l¤ợng từ nhiát năng thành c¢ năng.
Thông th¤ång môi chÃt công tác là chÃt khí (ví dÿ: không khí), hoặc h¢i (h¢i n¤ãc, môi chÃt làm l¿nh) vì khí và h¢i có đặc tính là có thể thay đổi thể tích rÃt lãn khi thay đổi nhiát đá. Các thông sá tr¿ng thái cāa môi chÃt công tác Thông sá tr¿ng thái cāa MCCT - đ¿i l¤ợng vật lý đặc tr¤ng cho tr¿ng thái nhiát đáng cāa MCCT. Định nghĩa Nhiát đá (T) - sá đo tr¿ng thái nhiát cāa vật. Theo thuy¿t đáng học phân tử, nhiát đá là sá đo đáng năng trung bình cāa các phân tử.10-23 J/K là hằng sá Bônz¢man (boltzmann).
- T: nhiát đá tuyát đái Kenvin (K) - w: vận tác tịnh ti¿n trung bình cāa các phần tử khí (m/s). Nh¤ vậy vận tác chuyển đáng tịnh ti¿n trung bình cāa các phần tử khí càng lãn thì nhiát đá càng cao. Các thang nhiát đá thông dÿng - Thang nhiát đá Celsius (0C). - Thang nhiát đá Fahrenheit (0F).
- Thang nhiát đá Kelvin (K).1: Các thang nhiệt độ thông dụng Thang nhiát đá Thang nhiát đá Thang nhiát đá Kelvin (K) Celsius (0C) Fahrenheit (0F) Thang nhiát đá T T = t + 273 t 32 T F 273 Kelvin (K) 1,8 Thang nhiát đá t =T – 273 t t 32 t F Celsius (0C) 1,8 Thang nhiát đá tF = 1,8(T – 273) + tF = 1,8t + 32 tF Fahrenheit (0F) 32 - Thang nhiát đá tuyát đái Kenvin (Kelvin) đ¤ợc sử dÿng để tính toán các chu trình nhiát đáng mà ta sẽ nghiên cứu sau này. - Thang nhiát đá xenciut (Celsius) sử dÿng phổ bi¿n ç n¤ãc ta. - Thang nhiát đá Fahrenheit sử dÿng ráng rãi ç Anh, Mỹ. 10 Chú ý: chã có nhiát đá tuyát đái Kenvin mãi là thông sá tr¿ng thái.
Ngoài ba thang nhiát đá trên còn có thang nhiát đá Rankin, song ç Viát Nam không phổ bi¿n. Khái niám Áp suÃt cāa l¤u chÃt (p) - lāc tác dÿng cāa các phân tử theo ph¤¢ng pháp tuy¿n lên mát đ¢n vị dián tích thành chứa. Áp suÃt này gọi là áp suÃt tuyát đái.