Cơ khí chế tạo máy - Một số quá trình khác của khí và hơi

MỘT SỐ QUÁ TRÌNHKHÁC CỦA KHÍ VÀ HƠINHÓM 2:1/ LÊ TRƯỜNG GIANG2/ NGỦ THÀNH NHÂN3/ KIM THÁI TRƯỜNG AN4/ HUỲNH CÒNMỘT SỐ QUÁ TRÌNH KHÁC CỦA KHÍ VÀ HƠIQUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNGQUÁ TRÌNH TIẾT LƯUMỘT SỐ QUÁ TRÌNH CỦA KHÔNG KHÍ ẨMQUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉNQUÁ TRÌNH HỖN HỢP KHÍLưu động là sự chuyển động của môi chất.Thường sử dụng trong tuabin hơi, tuabin khÍ, động cơ phản lực.Các giả thiết khi nghiên cứu:Là quá trình đoạn nhiệt, thuận nghịchDòng môi chất chuyển động liên tục, ổn định với vận tốc phân bố đều trong tiết diệnMỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢNG – lưu lượng khối lượng [kg/s]f – diện tích tiết diện của dòng ở nơi khảo sát [m2]ω – vận tốc của dòng ở tiết diện được khảo sát [m/s]ρ, v – khối lượng riêng và thể tích riêng của môi chất ở tiết diện khảo sát [kg/m3], [m3/kg]MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢNPhương trình liên tục ổn định:a – tốc độ âm thanh [m/s]k – số mũ đoạn nhiệtp – áp suất môi chất [N/m2]v – thể tích riêng của môi chấtR – hằng số chất khí [J/kg.K]T – nhiệt độ tuyệt đối của môi chất [K]Tốc độ âm thanh:MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢNTỷ số:gọi là trị số Mach MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢNM1 : dòng siêu âm• Khi tốc độ tăng (dω>0) th. áp suất giảm(dp0). Ống loại này là ống tăng áp. Ống tăng áp dùng để tăng áp suất của chất khí trong máy nén tâm, động cơ phản lực.MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢNQuan hệ giữa tốc độ và áp suất của dòng: Đối với chất lỏng không nén được:df và dω luôn ngược dấu nên tốc độ tăng thì áp suất giảmMỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢNQuan hệ giữa tốc độ và hình dạng ống: Đối với chất lỏng nén được:MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢNQuan hệ giữa tốc độ và hình dạng ống:M1, df và dω luôn cùng dấu nên tốc độ tăng thì tiết diện cũng tăng• Công thức chung:XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ CỦA DÒNG LƯU ĐỘNGĐối với ống tăng tốc, ω2>>ω1 nên:XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ CỦA DÒNG LƯU ĐỘNGNếu thay lkt = i1 – i2 , ta có:[m/s]Với đơn vị của i là J/kg:[m/s]Với đơn vị của i là kJ/kg:XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ CỦA DÒNG LƯU ĐỘNGNếu thay,ta có:[m/s]ω1ωmaxωk =aβXÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ CỦA DÒNG LƯU ĐỘNGTỐC ĐỘ QUA ỐNG TĂNG TỐC NHỎ DẦNKhi dòng lưu động qua ống tăng tốc nhỏ dần, tốc độ của dòng sẽ tăng dần, áp suất và nhiệt độ sẽ giảm dần đến một tiết diện nào đó mà tốc độ của dòng bằng tốc độ âm thanh (ωk = ak) →dòng đạt trạng thái tới hạn1β450β1Tỷ số áp suất tới hạn:TỐC ĐỘ QUA ỐNG TĂNG TỐC NHỎ DẦNTốc độ tới hạn tới hạn:(k ≈ 0,5)[m/s]TỐC ĐỘ QUA ỐNG TĂNG TỐC HỖN HỢP (LAVAN)Sử dụng ống tăng tốc hỗn hợp để đạt tốc độ lớn hơn tốc độ âm thanhTốc độ ở cổ ống là bao nhiêu?TỐC ĐỘ QUA ỐNG TĂNG TỐC HỖN HỢP (LAVAN)Tốc độ ở cổ ống luôn là tốc độ tới hạn:[m/s]Hoặc:ik được xác định theo:Công thức chung:Lưu lượng ở cửa ra của ống tăng tốc nhỏ dần bằng lưu lượng ở cổ ống đối với ống Lavan:XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG CỦA DÒNG[kg]QUÁ TRÌNH TIẾT LƯUQUÁ TRÌNH TIẾT LƯUĐặc điểm:Xem là quá trình đoạn nhiệt không thuận nghịch, ∆s > 0Áp suất giảm xuống do xuất hiện những dòng xoáy và ma sát rất mạnh, không sinh côngEntanpi của môi chất trước và sau tiết lưu có giá trị bằng nhaup = ph + pkt = th = tkMỘT SỐ QUÁ TRÌNH CỦA KHÔNG KHÍ ẨMKhông khí ẩm là hỗn hợp gồm không khí khô và hơi nướcCó thể coi không khí ẩm là hỗn hợp khí lí tưởngG = Gh + GkV = Vh + VkKhôngkhíẩmKhông khí ẩm bão hòaKhông khí ẩm chưa bão hòaKhông khí ẩm quá bão hòaPHÂN LOẠI KHÔNG KHÍ ẨMĐộ ẩm tuyệt đối:Độ chứa hơi d:Độ ẩm tương đối:CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ẨM[kg/m3]CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ẨMEntanpi:[kJ/kg]Hoặc:[kJ/kg](đối với không khí ẩm chưa bão hòa)Đồ thị I-dXác định thông số của không khí ẩm:Nếu cho biết 2 thông số của không khí ẩm, dựa vào đồ thị sẽ biết các thông số còn lại.Ứng dụng của đồ thị I-dQuá trình đốt nóng và làm lạnh:d không đổi: song song trục I.Nếu đốt nóng: đi từ dưới lênNếu làm lạnh: đi từ trên xuốngQuá trình hút ẩm và phun ẩm:I = const : đường biểu diễn song song trục d.Ứng dụng của đồ thị I-dQuá trình làm việc của hệ thống sấy:Lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong vật muốn sấy:Lượng không khí ẩm cần đưa vào:Ứng dụng của đồ thị I-dLượng không khí ẩm cần thải ra:Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm ở vật sấy:Máy nén dùng để nén khí và hơi đến áp suất theo yêu cầu.Ứng dụng của khí nén: vệ sinh các thiết bị, công chất trong các thiết bị điều khiển,khởi động động cơ Diesel cỡ lớn, ...Theo cấu tạo và nguyên lí hoạt động, có thể chia máy nén thành 2 nhóm:Nhóm 1: piston, bánh răng, cánh gạt.Nhóm 2: ly tâm, hướng trục, ejector.QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉNVan nạp khíVan xả khíNguyên lí làm việc của máy nén pittong một cấpPittongXy lanhQuá trình nạp:Đẳng áp ABQuá trình nén:Đẳng nhiệt BCĐa biến BC1Đoạn nhiệt BC2Quá trình xả:Đẳng áp CDCác quá trình của máy nén khíCông thức chung ứng với 1 kg khí nén:Công tiêu thụ của máy nénHoặc:[kJ/kg][kJ/kg]Nhiệt lượng thải qua cánh tản nhiệt hoặc nước làm mát xung quanh xy lanh:Nếu là khí lí tưởng:Nhiệt lượng cần thải raNhiệt lượng cần thải raNhiệt lượng cần để làm mát khí nén qua bình làm mát đến nhiệt độ t1, để đưa đi sử dụng:Nếu là khí lí tưởng:Nhiệt lượng cần thải raNếu là máy nén nhiều cấp thì tỷ số áp suất trong mỗi cấp:pd là áp suất đầupc là áp suất cuốim là số cấp nénKhi đó, công tiêu thụ của máy nén nhiều cấp là:li là công của mỗi cấp nén[kJ/kg]QUÁ TRÌNH HỖN HỢP KHÍHỗn hợp trong thể tích khí đã cho:Với khí lí tưởng:QUÁ TRÌNH HỖN HỢP KHÍNạp n dòng khí vào thể tích cố định V1:Với khí lí tưởng:QUÁ TRÌNH HỖN HỢP KHÍHỗn hợp theo dòng:Với khí lí tưởng: