CÁC CHU TRÌNH
NHIỆT ĐỘNG
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
ĐỊNH NGHĨA CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Chu trình = quá trình khép kín
Chu trình thuận nghịch = chu trình mà
trong đó TẤT CẢ các quá trình đều
thuận nghịch.
Chu trình thuận chiều: NHIỆT >>>
CÔNG
Chu trình ngược chiều: CÔNG >>>
NHIỆT
p
v
p
2
1
2
3
4
5
6
C
D
p
v
1
6
5
4
3
2
p
1
p
2
C
D
p
1
T
ss
1
1
2
3
4
5
6
s
2
A
B
T
ss
1
1
6
5
4
3
2
s
2
A
B
THUẬN CHIỀU VÀ NGƯỢC CHIỀU
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
0Q
QQ
TdsTds
BAAB
A
B
B
A
0
DC
D
L
LL
vdpvdp
CD
CD
C
0Q
QQ
TdsTds
BAAB
A
B
B
A
0
DC
D
L
LL
vdpvdp
CD
CD
C
CÔNG CỦA CHU TRÌNH
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
o
n
i
kt
n
i
i
lll
vdppdv
vdppdvpvd
i
11
0)(
p
v
1
2 3
4
a b
c
d
p
2
p
1
l
0
>0
p
v
4
3 2
1
a b
c
d
p
2
p
1
l
0
<0
o
n
i
i
lq
pdvdudq
1
21
21
qql
qql
o
o
chu trình thuận (động cơ nhiệt)
chu trình ngược (máy lạnh )
t
, ,
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
1
21
1
q
qq
q
l
o
t
1
21
11
21
22
qq
q
l
q
qq
q
l
q
o
o
T
1
TC
T
2
Q
1
>0
Q
2
<0
l
0
>0
T
1
NC
T
2
l
0
<0
Q
1
<0
Q
2
>0
EXECGI VÀ ANECGI
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Execgi là phần năng lượng có thể biến
đổi hoàn toàn thành công cơ học trong
quá trình thuận nghịch: điện, cơ, thế,
động năng và, một phần của năng
lượng nhiệt.
Anecgi là phần năng lượng không thể
biến đổi thành công cơ học: nhiệt năng
của môi trường và một phần của năng
lượng nhiệt.
BIỂU THỨC CỦA EXECGI
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Dòng môi chất chuyển động (i,s):
Nhiệt lượng q ở nhiệt độ T:
Execgi > 0 nếu các thông số của môi
chất hoặc nhiệt độ nguồn nhiệt lớn hơn
môi trường. |e | = 0 khi cân bằng với
môi trường
)(
ooo
ssTiie
T
T
qe
o
1
TỔN THẤT EXECGI
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Do biến đổi không thuận nghich trong
quá trình hoặc chu trình:
Trong quá trình truyền nhiệt:
hot
sTe
21
21
TT
TTT
qe
o
t
HIỆU SUẤT EXECGI
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Cân bằng thuận:
Cân bằng ngược (phương pháp
entropy):
v
r
e
e
e
i
v
ti
v
t
v
r
e
tvr
e
e
e
e
e
e
eee
111
HIỆU SUẤT NHIỆT CHU TRÌNH CARNOT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Tham khảo tài liệu
CHU TRÌNH THUẬN CHIỀU
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Chu trình chất khí (môi chất có thể coi
là khí lý tưởng – tính toán dùng công
thức): động cơ đốt trong, tuabin khí,
động cơ phản lực.
Chu trình của hơi (môi chất là khí thực
– tính toán dùng bảng hoặc đồ thị): chu
trình Rankine.
Chu trình nhiệt điện: pin nhiệt điện,
nhiệt điện tử; động cơ từ-thuỷ động; pin
nhiên liệu.
GIẢ THIẾT KHI NGHIÊN CỨU CT CHẤT KHÍ
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Coi môi chất là khí lý tưởng và đồng
nhất
Các quá trình xảy ra đều thuận nghịch
Quá trình cháy thay bằng quá trình cấp
nhiệt, quá trình thải sp cháy thay bằng
quá trình thải nhiệt (đc đốt trong là đẳng
tích; tua bin khí và đc phản lực là đẳng
áp).
Coi quá trình nạp và thải triệt tiêu nhau
v
ề
công
v
à
bi
ế
n
h
ệ
h
ở
th
à
nh
h
ệ
k
í
n
.
CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Theo nhiên liệu sử dụng: lỏng (xăng, dầu
điêzen), khí
Theo số hành trình pittông: 2 kỳ, 4 kỳ
Theo quá trình cấp nhiệt (cháy): đẳng tích,
đẳng áp, hỗn hợp
Theo cách đốt nhiên liệu: hỗn hợp ngoài,
cháy cưỡng bức nhờ tia lửa điện (động cơ
xăng, cấp nhiệt đẳng tích); hỗn hợp trong,
tự cháy (động cơ điêzen, cấp nhiệt đẳng
áp, hỗn hợp).
CÁC QUÁ TRÌNH CỦA CHU TRÌNH ĐCĐT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
1
2
3"
4
T
s
3'
p
v
2
3"
1
4
3'
p
v
2 3"
1
4
1
2
3"
4
T
s
1
2
3'
4
T
s
p
v
2
3'
1
4
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Tỷ số nén (quá trình nén)
Tỷ số tăng áp (qt cấp nhiệt)
Tỷ số giãn nở sớm (qt cấp
nhiệt)
2
1
v
v
1
2
3"
4
T
s
3'
p
v
2
3"
1
4
3'
2
3
p
p
'3
"3
2
"3
v
v
v
v
HIỆU SUẤT NHIỆT CỦA CHU TRÌNH ĐCĐT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Cấp nhiệt hỗn hợp
Cấp nhiệt đẳng áp ( = 1)
Cấp nhiệt đẳng tích ( = 1)
11
1
1
1
k
k
k
t
1
2
3"
4
T
s
3'
p
v
2
3"
1
4
3'
1
1
1
1
k
k
k
t
1
1
1
k
t
SO SÁNH
t
– CÙNG , q
1
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
1
2
1
q
q
t
1
2
3"
4"
T
s
2'
3'
3
4'
4
a b c d
tpthhtv
phhv
qqq
222
SO SÁNH
t
– CÙNG q
2
, p
max
, T
max
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
1
2
1
q
q
t
tvthhtp
vhhp
qqq
111
1
2
4"
T
s
a b
2'
2"
3'
3
CHU TRÌNH TUABIN KHÍ
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Cháy đẳng áp: môi
chất vào/ra buồng
đốt liên tục, cấu tạo
buồng đốt đơn giản,
ít tổn thất qua các
van.
Cháy đẳng tích:
buồng đốt phải có
van nên cấu tạo
phức tạp. Sản
phẩm cháy ra khỏi
buồng đốt không
liên tục nên cần
nhiều buồng đốt.
Buồng đốt
Bơm
nhiên liệu
Tuabin
Máy nén
Ống
tăng tốc
1
2
3
4
Máy phát
điện
ƯU ĐIỂM CỦA CHU TRÌNH TUABIN KHÍ
SO VỚI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Thiết bị gọn, nhỏ công suất lớn
Không có cơ cấu biến chuyển động tịnh
tiến thành chuyển động quay
Số vòng quay đạt được lớn, mô men
quay đều, liên tục
Điều khiển đơn giản
Nhược điểm: phải chế tạo được máy
nén có công suất lớn.
CHU TRÌNH TUABIN KHÍ CẤP NHIỆT
ĐẲNG ÁP
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Tỷ số tăng áp (quá trình nén):
Tỷ số giãn nở sớm (quá trình cấp
nhiệt):
Hiệu suất nhiệt:
1
2
p
p
2
3
v
v
k
k
t
q
q
1
1
2
1
11
CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Có thể chế tạo động cơ công suất lớn,
nhẹ phù hợp với ngành hàng không.
Động cơ phản lực tên lửa: ô-xy cấp cho quá
trình cháy nhiên liệu lấy từ bình chứa (dạng
lỏng). Quá trình cháy đẳng áp.
Động cơ phản lực máy bay: ô-xy cấp cho quá
trình cháy được lấy từ môi trường.
- Động cơ máy bay không máy nén: tăng áp
suất nhờ ống tăng áp. Quá trình cháy đẳng
áp hoặc đẳng tích.
- Động cơ máy bay có máy nén: tăng áp suất
nhờ ống tăng áp và máy nén. Quá trình cháy
đẳng áp.
ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC MÁY BAY CÓ MÁY
NÉN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Công sinh trong tua bin khí =
S
2’3bb’
Công nén khí trong máy nén =
S
a’a22’
S
2’3bb’
= S
a’a22’
Hiệu suất nhiệt (giống chu
trình tua bin khí)
= p2/p1 là tỉ số tăng áp của quá
trình nén (của động cơ có máy nén
lớn hơn của động cơ không máy nén
→ hiệu suất nhiệt của động cơ có
máy nén lớn hơn)
p
v
2 3
1 4
a
b
p
2
p
1
2'
b’
a’
k
k
t
1
1
1
ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC TÊN LỬA
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Công của chu trình
Hiệu suất nhiệt
Bình chứa
nhiên liệu lỏng
Buồng đốt
1
1
2
2
3 4
Bình chứa
ô-xy lỏng
Ống tăng tốc
23
2
4
1
2 TTCq
l
p
o
t
v
2 3
1 4
b
a
222
22
2
4
2
3
2
4
2
22
3434
342134
nkt
ktktkto
ll
llll
ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC TÊN LỬA
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
Tốc độ sản phẩm
cháy ra khỏi tên lửa:
Bình chứa
nhiên liệu lỏng
Buồng đốt
1
1
2
2
3 4
Bình chứa
ô-xy lỏng
Ống tăng tốc
k
k
p
p
RT
k
k
1
2
1
34
1
1
2