t r ì n h đ ộ đ à o t ạ o

1
bộ lao động - thơng binh và x hộiã
Tổng cục dạy nghề
Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP)

Giáo trình
a)
b)
c)
Hà Nội - 2004
Mô đun: nhiệt kỹ thuật
M sốã : har 02 10
Nghề : SửA CHữA ÔTÔ
Trình độ lành nghề
Logo
(Mặt sau trang bìa)
Mã tàI liệu: .
Mã quốc tế ISBN : ..
2
Tuyên bố bản quyền :
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình
Cho nên các nguồn thông tin có thể đợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho
các mục đích về đào tạo và tham khảo
Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc
sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành
mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Tổng Cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để
bảo vệ bản quyền của mình.

3- Giới thiệu về mô đun 5
4- Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề 6
5- Các hình thức học tập chính trong mô đun 7
6- Bài 1 : - Khái niệm và các thông số cơ bản 9
- Thực tập 12
7- Bài 2 : - Môi chất và sự truyền nhiệt 15
- Thực tập 21
8- Bài 3 : - Các qúa trình nhiệt động của môi chất 25
- Thực tập 31
9- Bài 4 : - Chu trình nhiệt động của động cơ nhiệt 34
- Thực tập 44
11- Đáp án các câu hỏi và bài tập 48
12- Các thuật ngữ chuyên môn 49
13- Tài liệu tham khảo 504
giới thiệu về mô đun
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun :
Nhiệt kỹ thuật là những kiến thức về khái niệm, thông số cơ bản, các qúa trình nhiệt
động và các nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt.
Ngày nay năng lợng chủ yếu đợc sử dụng rộng rải đó là năng lợng của động cơ nhiệt,
nhờ đốt cháy nhiên liệu để biến nhiệt năng thành cơ năng. Nh các động cơ lắp trên ôtô,
máy bay, tàu thuỷ, tàu hoả và các máy công tác.
Vì vậy các kiến thức cơ bản về nhiệt kỹ thuật giúp cho các cán bộ kỹ thuật và các học
viên của nghề sửa chữa ôtô, có đủ kỹ năng nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động
của các loại động cơ sử dụng trên ô tô, với việc nâng cao năng suất và chất lợng bảo d-
ỡng, sửa chữa ôtô.
Mục tiêu của mô đun:
Nhằm đào tạo cho học viên có đầy đủ kiến thức về các khái niệm cơ bản, các thông số

1
HAR 01 01
Điện kỹ
thuật
HAR 01 19
SC-BD phần cố định
động cơ
HAR 01 18
Kỹ thuật về động cơ
đốt trong
HAR 01 08
Kỹ thuật
đIện tử
HAR 01 10
Vật liệu cơ
khí
HAR 01 11
Dung sai
lắp ghépvà
ĐLKT
HAR 01 12
Vẽ kỹ thuật
HAR 01 13
An toàn
HAR 01 17
Nhập môn
nghề s/c ô tô

HAR 01 29
SC-BD Hệ thống
truyền lực
HAR 01 30
SC-BD Cầu chủ
động
HAR 01 31
SC-BD Hệ thống di
chuyển
HAR 01 32
SC-BD Hệ thống lái
HAR 01 33
SC-BD Hệ thống
phanh
HAR 01 35
SC Pan ô tô
HAR 01 34
K.tra tình trạng kỹ
thuật Đcơ và ô tô
HAR 01 36
nâng cao hieụ quả
công việc
Bằngcông
nhân lành
nghề
HAR 02 06
Xác suất thống kê
HAR 02 07
Kỹ thuật tự động điều
khiển bằngđiện

Bằngcông
nhận bậc
cao
Chứng
chỉ
nghề
HAR 01 09
Cơ kỹ thuật
HAR 02 13
Công nghệ phục hồi
chi tiết trong s/chữa
HAR 02 09
Công nghệ khí nén
và thủy lực
HAR 02 10
Nhiệt kỹ thuật
HAR 02 18
SC-BD Biến
mô thủy lực

Các hình thức học tập chính trong mô đun
1 . Học trên lớp về :
- Trình bày đầy đủ các khái niệm và các thông số của các qúa trình nhiệt động
2 . Học tại phòng học chuyên môn hoá về :
- Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động của môi chất
- Giải thích đợc sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt
3 . Thực tập tại xởng trờng về :
- Thực hành nhận dạng về cấu tạo các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô trong
các xởng sửa chữa ôtô.
4 . Tự nghiên cứu và làm bài tập về :

1. Phát biểu đúng các khái niệm và các thông số cơ bản của các qúa trình nhiệt
động
2. Giải thích đợc các phơng trình nhiệt động và thông số trạng thái
3. Nhận dạng và phân biệt đợc các thông số trạng thái của môi chất
Nội dung chính:
1. Các khái niệm và thông số cơ bản
2. Hệ nhiệt động và các thông số trạng thái
3. Phơng trình nhiệt động
4. Nhận dạng phân biệt các thông số và trạng thái
Học trên lớp
I. Các khái niệm và thông số cơ bản
1. Các khái niệm
a) Máy nhiệt
Máy nhiệt là một loại thiết bị dùng để thực hiện quá trình chuyển hoá giữa nhiệt năng
và cơ năng của hai nguồn nhiệt : nguồn nóng (có nhiệt độ T
1
), và nguồn lạnh (có nhiệt
độ T
2
).
Máy nhiệt bao gồm hai loại :
- Động cơ nhiệt dùng để biến đổi nhiệt năng do đốt cháy nhiên liệu thành cơ năng,
tức là môi chất nhận nhiệt từ nguồn nóng (cháy nhiên liệu) giản nở biến một phần
thành công, sau đó nhả nhiệt còn lại cho nguồn lạnh (ra nớc làm mát hoặc không khí,
nh : động cơ đốt trong, động cơ phản lực và các tuabin khí...) .
- Máy lạnh có tác dụng ngợc lại với động cơ nhiệt, tức là môi chất nhận công hoặc
nhiệt năng từ nguồn lạnh (nhiệt của vật hoặc buồng cần làm lạnh.ổngồi truyền
cho nguồn nóng (không khí...).
b) Môi chất
Môi chất là chất trung gian dùng để thực hiện quá trình biến đổi giữa nhiệt năng và

tích thành bình chứa khí hoặc chất lỏng, áp suất đợc ký hiệu là p và đợc xác định
bằng biểu thức:
p =
S
F
; N/ m
2

F - lực tác dụng của các phân tử khí hoặc chất lỏng ( N)
S - Diện tích thành bình (m
2
)
Đơn vị đo áp suất là N/ m
2
= Pa (pascal), 1 kPa = 10
3
Pa, 1 MPa = 10
6
Pa
Các đơn vị đo áp suất:
- 1 kg/cm
2
= 1 bar = 0.1 Mpa
- 1 at = 0,98 bar = 735,5 mm Hg = 10 mm H
2
O (ở 0
0
C)
- 1 psi = 0,07 at = 6895 Pa
- áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển gọi là độ chân không, ký hiệu P

0
F = 0
0
C , 212
0
F = 100
0
C
d) Nội năng
Nội năng là toàn bộ các dạng năng lợng bên trong của vật. Nội năng bao gồm : nội
nhiệt năng (do chuyển động của các phân tử và nguyên tử), và các dạng năng lợng
khác (hoá năng, năng lợng nguyên tử..).
- Nội năng là hàm của nhiệt độ: u = u(T)
- Đơn vị : U ( J ); u ( J / kg)
e) Entrôpi
Entrôpi là là vi phân nhiệt lợng (dq) chia cho nhiệt độ tuyệt đối (T) của vật khi trao
đổi nhiệt cho ta vi phân hàm trạng thái.
ds =
T
dq

- Ký hiệu : S ; s
- Đơn vị : S (J /
0
K); s (J /kg
0
K)

10
f) Execgi

hệ có giá trị đồng đều trong toàn bộ hệ và không thay đổi theothời gian nếu nh không
có tác động (nhiệt hoặc công) từ môi trờng phá vỡ trạng thái đó.
- Trạng thái không cân bằng khi các thông số trạng thái có giá trị không đồng đều
trong hệ.
b) Phơng trình định luật nhiệt động
Dạng tổng quát
Giả sử môi chất trong hệ nhận lợng nhiệt Q từ môi trờng, năng lợng toàn phần của hệ
sẽ biến đổi một lợng W = W
2
W
1
và hệ sinh công ngoài L
n12
tác dụng tới môi trờng.
Theo định luật bảo toàn và biến hoá năng lợng ta có dạng tổng quát phơng trình
định luật nhiệt động (phơng trình cân bằng) sau :
Q = W + L
n12
và q = w + l
n12

III. Nội dung đo và nhận dạng các thông số trạng tháI động cơ

1. Làm sạch và nhận dạng các bộ phận bên ngoài động cơ
2. Lắp các đụng cụ đo áp suất, độ chân không vào ống nạp động cơ
3. Đo áp suất nén và nhiệt độ ban đầu của các xi lanh
4. Vận hành động cơ
5. Đo nhiệt độ và độ chân không của ống nạp động cơ
6. Tổng hợp các số liệu
11

1. Nhận dạng dụng cụ kiểm tra các thông số trạng thái
- Nhận dạng cấu tạo của dụng cụ đo áp suất, độ chân không
- Nhận dạng cấu tạo dụng cụ đo nhiệt độ
2. Nhận dạng các loại động cơ nhiệt
- Quan sát và nhận dạng các bộ phận của động cơ ôtô
3. Thực tập sử dụng các dụng cụ đo áp suất và nhiệt độ
- Thực hành đo áp suất của các xi lanh động cơ
- Thực hành đo độ chân không của ống nạp và bơm chân không
- Thực hành đo nhiệt độ của động cơ
- Thực hành đo thể tích của các xi lanh động cơ
4. Tổng hợp số đo các thông số trạng thái của một động cơ
- Lập bảng tổng hợp các số liệu đo.

12
III. thực hành đo các thông số trạng thái
1. Đo thể tích xi lanh và áp suất xi lanh động cơ
a) Đo thể tích một số xi lanh của động cơ
- Làm sạch bề mặt và bên ngoài các xi lanh
- Dùng pan me và thớc cặp
- Đo đờng kính xi lanh và chiều cao của xi lanh
- Tính đờng kính của xi lanh
b) Đo áp súât xi lanh cuối kỳ nén
- Tháo bugi hoặc vòi phun và lắp đồng hồ đo áp suất nén vào buồng cháy (động cơ
xăng dùng đồng hồ áp suất có chỉ số đo lớn nhất đến1,5 Mpa, động cơ điêzen dùng
đồng hồ áp suất có chỉ số đo lớn nhất đến16,0 Mpa).
- Mở hết bớm ga, bớm gió và khởi động động cơ (hoặc quay trục khuỷu)
- Quan sát và ghi nhận các số đo áp suất trên đồng hồ
- Tổng hợp các giá trị đo áp suất nén của từng xi lanh.
a)


Đồng hồ đo chân không
ống nạp động cơ
14
Bài 2
môi chất và sự truyền nhiệt - M bài: HAR.02 10.02ã
Giới thiệu :
Các khái niệm và phân loại về sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất,
dùng để nghiên cứu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy nhiệt. Đồng
thời có đủ kỹ năng nhận dạng về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động
cơ sử dụng trên ô tô ngày nay.
Mục tiêu thực hiện:
1. Phát biểu đúng các khái niệm sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
4. Giải thích đợc sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
5. Nhận dạng và phân biệt đợc các dạng truyền nhiệt và chuyển pha các đơn chất
Nội dung chính:
1. Các khái niệm về truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
2. Các dạng truyền nhiệt
3. Chuyển pha của các đơn chất
4. Nhận dạng và phân biệt về truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
Học trên lớp
I. Môi chất
1. Khái niệm
Môi chất là chất trung gian dùng để thực hiện quá trình biến đổi giữa nhiệt năng và
công trong các máy nhiệt.
2. Phân loại
Môi chất có ba thể :
- Thể khí , thể lỏng và thể rắn
Trong máy nhiệt thờng dùng môi chất là thể khí, vì chất khí có khả năng thay đổi
thể tích rất lớn nên có khả năng trao đổi công rất lớn.
Thể khí bao gồm hai loại:

- Đờng OB biểu thị quá trình chuyển từ pha rắn sang pha hơi (gọi là sự thăng hoa) và
ngợc lại gọi là sự ngng kết.
- Đờng OA biểu thị quá trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng (sự nóng chảy) và ng-
ợc lại sự ngng tụ.
- Đờng OK biểu thị qúa trình chuyển từ pha lỏng sang pha hơi ( sự hoá hơi) Và ngợc
lại sự ngng tụ.
- Điểm O gọi là điểm 3 pha, vật chất có thể tồn tại ở cả 3 pha : rắn, lỏng, hơi.
- Điểm K gọi là điểm tới hạn (điểm giới hạn từ pha này chuyển sang pha khác).
Khi chuyển từ pha này sang pha khác, cần một lợng nhiệt nhất định gọi chung là
nhiệt chuyển pha.
b) Sự chuyển pha
Sự thăng hoa ng ng kết
Tăng hoa là quá trình chuyển từ pha rắn sang pha hơi và ngợc lại quá trình chuyển
từ pha hơi sang pha rắn gọi là sự ngng kết. Từ đồ thị pha p t ta thấy quá trình thăng
hoa và ngng kết chỉ có thể xảy ra với áp suất và nhiệt dộ nhỏ hơn điểm 3 pha (O).
- Khi thăng hao môi chất nhận nhiệt, ngợc lại khi ngng kết môi chất nhả nhiệt.
Sự nóng chảy - đông đặc
Nóng chảy là quá trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng, ngợc lại quá trình
chuyển từ pha rắn sang pha lỏng gọi là sự đông đặc. Để nóng chảy môi chất cần
nhận nhiệt, và để đông đặc môi chất cần nhả nhiệt. Từ đồ thị pha p t ta thấy nóng
chảy - đông đặc chỉ xảy ra ở áp suất lớn hơn áp suất của điểm 3 pha.
Sự hoá hơi ng ng tụ
Hoá hơi là quá trình chuyển từ pha lỏng sang pha hơi, ngợc lại quá trìmh chuyển từ
pha hơi sang pha lỏng gọi là ngng tụ. Khi hoá hơi môi chất nhận nhiệt, ngợc lại khi khi
ngng tụ môi chất nhả nhiệt. Nhiệt chuyển pha gọi là nhiệt hoá hơi, từ đồ thị pha
p t ta thấy hoá hơi ng ng tụ chỉ xảy ra ở áp suất lớn hơn áp suất điểm 3 pha và
nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ nóng chảy (cùng áp suất). Với mọi chất, khi áp suất tăng,
nhiệt độ hoá hơi ng ng tụ tăng.
- Hoá hơi có thể thực hiện bằng cách bay hơi hoặc sôi. Bay hơi là sự hoá hơi chỉ xảy
ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng ở nhiệt độ, áp suất nào đó.

- Ví dụ : cầm một thanh sắt một đầu đợc đốt nóng, sau một thời gian đầu thanh sắt
ta cầm cũng thấy nóng hay áp tay lên một vật nóng, tay ta cũng đợc nóng lên, đó là
quá trình dẫn nhiệt.
- Điều kiện để có sự truyền nhiệt : thì các vật phải có độ chênh lệch nhiệt độ và phải
tiếp xúc với nhau.
b) Phân loại dẫn nhiệt
Dn nhit qua vách phng
Vách phng là vách có chiu dài, chiu rng ln hn chiu dày rt nhiu, trong ó
có mt mt vách c t nóng và mt kia c làm ngui (nh mt tm thép hay
mt bc tng...)
- Dn nhit qua vách phng mt lp (hình 2 -2a)
Gi s có vách phng dày , làm bng vt liu ng cht và có h s dn nhit ,
nhit ca các b mt vách tng ng là t
w1
và t
w2
bit trc và không i (gi thit
t
w1
> t
w2
)
Nh vy, trong trng hp này nhit ch thay i theo hng x và t = f (x),
các mt mg nhit s là các mt song song vuông góc vi trc x.

17

a) b)
Hình 2-3. Dẫn nhiệt qua vách trụ
a) Loại một lớp, b) Loại nhiều lớp

1
và r
2
và chiu dài ln hn chiu dày
rt nhiu, có hệ số dẫn nhiệt = const (không đổi)(nh mt ống thép hay mt xi lanh
động cơ...)
- Dn nhit qua vách trụ mt lp (hình 2 -3a)
Gi s có vách trụ dày , làm bng vt liu ng cht và có nhit ca các b mt
vách không đổi là t
w1
và t
w2
(gi thit t
w1
> t
w2
)
Nh vy, trong trng hp này sự thay i nhit theo phơng bán kính t = f (r),
theo quy luật của đờng cong hàm lôgarit.
- Dn nhit qua vách trụ nhiều lp
Vách trụ nhiều lớp là vách trụ gồm nhiều lớp ghép chặt với nhau (nh thân máy, xii
lanh hoặc ổ trục và bạc lót trong động cơ...)
Gi s có vách trụ 3 lớp có bán kính r
1
, r
2
, r
3
, làm bng vt liu ng cht và có
h s dn nhit tơng ứng

Trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện khi chất lỏng
hay chất khí chuyển động tự nhiên. Nguyên nhân gây ra chuyển động tự nhiên là do
độ chênh lệch mật độ chất lỏng hay chất khí giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau.
Chuyển động tự nhiên phụ thuộc vào bản chất các chất và độ chênh lệch nhiệt độ,
nhiệt độ chênh lệch càng lớn thì độ chênh mật độ càng lớn và chuyển động tự nhiên
càng mãnh liệt.
- Ví dụ : Hiện tợng làm mát bằng nớc hoặc bằng không khí, nhờ có sự chênh lệch
mật độ giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau gây ra sự chuyển động của các phần
tử các chất lỏng sát bề mặt vật rắn đợc đốt nóng hình thành các bọt hơi, lớn dần và
giản nở, nhẹ hơn tách khỏi bề mặt vật rắn, chuyển động lên bề mặt thoáng và vỡ ra
tạo ra hơi (nớc nóng nhẹ nổi lên trên, nớc nguội nặng hơn chìm xuống dới...)
Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức (hình. 2 -4)
Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện nhờ chuyển
động cỡng bức của chất lỏng hay chất khí.
- Ví dụ : Hiện tợng làm mát bằng nớc hoặc bằng không khí trên ôtô, nhờ có bơm nớc
hoặc quạt gió, tạo ra áp lực và gây ra sự chuyển động của các phần tử của nứơc hoặc
không khí từ vùng có nhiệt độ cao tới vùng có nhiệt độ thấp...
19
20
21
22
23