42

Trả lời
2
= 310 m/s; G = 0,257 kg/s;

Bài tập 1.57 Hơi nớc quá nhiệt ở áp suất p
1
= 10 bar, nhiệt độ t
1
= 300
0
C lu
động qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trờng trong hai trờng hợp:
a) có áp suất p
2
= 7 bar,
b) có áp suất p
2
= 4 bar,
Xác định tốc độ dòng hơi tại cửa ra của ống trong hai trờng hợp trên, biết
k

= 0,55.

Trả lời a)
2
= 310 m/s; b)
2
=

2
= 5 bar. Xác định tốc
độ tại của ra của ống và tốc độ tại tiết diện nhỏ nhất của ống, biết
k
= 0,55.

Trả lời a)
2
= 837 m/s; b)
k
= 600 m/s;

1.13. BàI tập về quá trình nén khí và không khí ẩm

Bài tập 1.60 Máy nén lý tởng mỗi giờ nén đợc 100 m
3
không khí từ áp suất p
1

= 1 at, nhiệt độ t
1
= 27
0
C đến áp suất p
2
= 8 at theo quá trình đa biến với n = 1,2.
Xác định công suât của máy nén, lợng nhiệt toả ra trong quá trình nén.

Lời giải
Công suât (hay công) của máy nén đợc xác định theo (1-96):

5
N/m
2
, V
1
= 100 m
3
/h = 100/3600 m
3
/s,

8
1
8
p
p
1
2
===
Giỏo trỡnh hỡnh thnh s mụ t xỏc nh tc
dũng hi trong ỏp sut ta nhit

43
W10.78,6)18(
3600
100
.10.98,0.

5
1
11
=
+
== kg/s
Nhiệt dung riêng của quá trình đa biến C
n
đợc xác định theo (1-49) với
không khí k =1,4:

72,0
12,1
4,12,1
29
9,20
1n
kn
CC
vn
=


=


= kJ/kg.
0
K
C

= 25
0
C, độ ẩm tơng
đối = 0,6. Xác định phân áp suất hơi nớc p
h
, nhiệt độ đọng sơng t
s
, độ chứa
hơi d, entanpi I của không khí ẩm.

Lời giải
Theo (1-103) ta có:

maxh
h
p
p
=

vậy p
h
= .p
hmax

Từ bảng nớc và hơi nớc bão hoà với t
h
= t =25
0
C, tra đợc áp suất p
max

= 25 + 0,012(2500 + 1,93.25) = 55,6 kJ/kg khô.

Bài tập 1.62 10 kg không khí ẩm ở áp suất p
1
= 1 bar, nhiệt độ t
1
= 20
0
C, nhiệt độ
đọng sơng t
s
= 10
0
C. Xác định độ ẩm tơng đối , độ chứa hơi d, entanpi I và
khối lợng không khí ẩm G, khối lợng riêng của không khí ẩm .

44

Lời giải
Theo (1-103) ta có:

maxh
h
p
p
=

Tra bảng nớc và hơi nớc bão hoà theo:
t = 20
0

I = t + d(2500 + 1,93 t)
= 20 + 0,00775(2500 + 1,93.20) = 39,67 kJ/kg khô.
Lợng không khí ẩm:
G = G
h
+ G
k

Từ phơng trình trạng thái viết cho hơi nớc và không khí khô ta tính đợc:
09,0
)27320.(
18
8314
10.10.0123,0
TR
V.p
G
5
h
h
h
=
+
== kg hơi nớc
75,11
)27320.(287
10.10).0123,01(
TR
V.p
G


Lời giải

Độ chứa hơi d của không khí ẩm theo (1-104):
h
h
pp
p
622d

=
;
bh
h
p
p
=

p
h
= .p
bh
= 0,7.0,06 = 0,042 bar,
3,27
042,01
042,0
622d =

=
g/kg

1
= 40% đợc đốt nóng tới nhiệt độ t
2
= 80
0
C rồi đa vào buồng sấy. Sau khi
sấy nhiệt độ giảm xuống t
3
= 35
0
C. Xác định độ chứa hơi d, độ ẩm tơng đối
sau khi sấy, nhiệt và lợng không khí cần để bốc hơi 1 kg nớc trong vật sấy.
Lời giải
Từ hính 1-3 và đồ thị I-d của không khí ẩm trong phần phụ lục ta tìm đợc:
d
1
= 6 g/kg; d
3
= 24 g/kg;
3
= 66%;
I
1
= 8,3 kcal/kg; I
1
= 23 kcal/kg;
Vậy độ chứa hơi d
3
= 24 g/kg, độ ẩm tơng đối sau khi sấy
3

+
+
=

+
=
kg/kg.
. Vậy phân áp suất của hơi nớc:
P
h
= 0,6.0,03166 = 0,018996 bar = 0,19 bả
Từ bảng nớc và hơi nớc bão hoà với p
h
= 0,019 bar tra đợc nhiệt độ đọng
sơng t
s
= 17
0
C.
Độ chứa hơi d theo (1-104):
12
019,01
019,0
622
pp
p
622d

1
cho chu trình và nhiệt nhả q
2
cho nguồn làm mát.

210
qql = (2-2)
Với chu trình máy lạnh hoặc bơm nhiệt ( chu trình ngợc chiều, tiêu hao
công) công của chu trình mang dấu âm l
0
< 0 và cũng là hiệu số giữa nhiệt nhả từ
chu trình q
1
và nhiệt lấy của vật cần làm lạnh q
2
.

210
qql = (2-3)
Hiệu suất nhiệt
t
để đánh giá mức độ hoàn thiện của chu trình động cơ
nhiệt:

1
21
1
0
q
qq


2.1.2. Hiệu suất nhiệt của chu trình Carno

Chu trình Carno gồm hai quá trình đẳng nhiệt và hai quá trình đoạn nhiệt
xen kẽ nhau, ở nhiệt độ hai nguồn nhiệt không đổi T
1
= const (nguồn nóng), T
2
=
const (nguồn lạnh). Chu trình Carno là một trong những chu trình thuận nghịch.
Hiệu suất nhiệt của chu trình Carno thuận chiều bằng: 1
21
tc
T
TT
=
(2-7)
Hệ số làm lạnh của chu trình Carno ngợc chiều bằng: 73

21
2
c
TT
T


Nhiên liệu là mazut, . . . qua strình cháy xẩy ra chậm nên coi là cháy đẳng
áp p = const. Đây là động cơ diezen trớc đây. Hiệu suất chu trình cấp nhiệt
bằng:

()
1k
1
1
1k
k
ct


=

(2-10)
- tỷ số dãn nở sớm:

2
3
'v
v
=2.2.3. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp

Nhiên liẹu là dầu mazut, . đợc phun vào xi lanh nhờ bơm cao áp và vòi
phun dới dạng những hạt rất nhỏ nh sơng mù, quá trình cháy xẩy ra nhanh

,

cháy đẳng áp là

tp
, cháy hỗn hợp là
th
ta có:
- Khi có cùng tỉ số nén và nhiệt lợng q
1
cấp vào cho chu trình:

tv
>
th
>
tp

- Khí có cùng áp suất và nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất:

tp
>
th
>
tv2.3 Chu trình tuốc bin khí

Chu trình tuốc bin khí cấp nhiệt đẳng áp

K số mũ đoạn nhiệt.

2.4. Chu trình động cơ phản lực 2.4.1. Chu trình động cơ phản lực (máy bay) có máy nén

Hiệu suất nhiệt của chu trình giống hiệu suất nhiệt chu trình tuốc bin khí
cấp nhiệt đẳng áp bằng:

()
()
2
3
14
ct
TT
TT
1


=
k
1k
1
1


=
(2-13)

4
tốc độ khói ra khỏi tên lửa, m/s
C
p
nhiệt dung riêng của khói, J/kg.
0
K,
T
3
nhiệt độ sau khi cháy trong buồng đốt,
T
2
nhiệt độ khi vào buồng đốt.

2.5 Chu trình Renkin củanhà máy nhiệt điện

Chu trình
gồm các quá trình: quá trình dãn nở đoạn nhiệt trong tuốc bin,
ngng tụ đẳng áp trong bình ngng, nén đoạn nhiệt trong bơm, cấp nhiệt đẳng áp
trong lò hơi và bộ quá nhiệt.
Hiệu suất nhiệt của chu trình bằng:

31
21
1
ct
ii
ii
q
l


=
(2-16)
ở đây: T
1
- nhiệt độ khí vào máy nén, T
1
- nhiệt độ khí ra khỏi máy nén.

2.6.2. Chu trình máy lạnh dùng hơi có máy nén

Môi chất thờng dùng: NH
3
, Frêon F
12
, F
22
. . .
()
12
41
ii
ii


= (2-17)
ở đây:
q
2
nhiệt môi chất lạnh nhận từ nguồn lạnh,

0
C, nhiệt độ nguồn lạnh t
2
= -3
0
C.

Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình Carno theo (2-7):
%7575,0
273927
)27327()273927(
T
TT
1
21
tc
==
+
++

=

Hệ số làm lạnh của chu trình Carno theo (2-8):

75,6
)2733()27337(
2733
TT
T


Bài tập 2.3 Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích có nhiệt độ môi chất
vào 20
0
C, tỷ số nén = 3,6, tỷ số tăng áp 3,33. Xác định hiệu suất nhiệt của chu
trình với môi chất 1kg không khí.

Lời giải

Hiệu suất nhiệt của chu trình động cơ đốt
trong cấp nhiệt đẳng tích (hình 2-1) theo (2-9):

1k
ct
1
1


=%404,0
6,3
1
1
1k4,1
ct
===



1k
1k
2
1
1
2
v
v
T
T


=








= = 3,6
1,4 1
= 3,6
0,4

T
2
= T
1

Vậy ta có với nhiệt dung riêng đẳng tích của không khí C
v
= 0,72 kJ/kg.

0
C:
q
1
= C
v
(t
3
- t
2
) = 0,72. (1355 - 216) = 820 kJ/kg
l
0
=
t
.q
1
= 0,4.820 = 328kJ/kg.

Bài tập 2.4 Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp, môi chất 1kg không
khí có p
min
= 0,9 bar, t
1
= 67
0

Nhiệt độ T
2
trong quá trình nén đoạn nhiệt 1-2 với không khí có k = 1,4:
T
2
= T
1

k-1
= (67 + 273).10
1,4-1
= 854
0
K.
Nhiệt độ T
3
trong quá trình cấp nhiệt đẳng tích 2-3:
2
3
23
p
p
TT =
; p
3
= p
max
= 45 bar
áp suất p
2

= q
1
- q
1v
= 1090 609 = 481 kJ/kg. Bài tập 2.5 Chu trình tua bin khí cấp nhiệt đẳng áp, môi chất là 1kg không khí
có tỷ số tăng áp = 7, tỷ số dãn nở sớm = 1,3, nhiệt độ không khí t
1
= 27
0
C.
Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình.

Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình tua bin khí cấp nhiệt đẳng áp đợc xác định theo (2-
12) với
:286,0
4,1
14,1
k
1k
=

):

t

k