Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

Bài 5: NHIỆT ĐỢNG LỰC HỌC
I. TRÍCH YẾU :
1. Mục đích thí nghiệm:
Mục đích bài thí nghiệm là giúp sinh viên tìm hiểu bằng thực tế một số vấn đề cơ bản
về lý thuyết đã học trong môn học Nhiệt động lực học kỹ thuật. Từ đó giúp sinh viên có
một khái niệm chung về môn học, hiểu được vai trò và sự áp dụng của nó trong công
nghiệp và đời sống.
2. Phương pháp thí nghiệm:
Trong bài thí nghiệm này, sinh viên phải thực hiện các công việc như sau:
a) Xác đònh trạng thái không khí bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm của không khí tại các vò trí
trước giàn lạnh 4 (cũng chính là trạng thái của không khí ở môi trường xung
quanh), trước thiết bò sấy nóng không khí 5 (sau giàn lạnh 4), trước vòi phun hơi 6
và sau dàn phun hơi (thải ra ngoài trời). Từ các số liệu đo được, sinh viên phải vẽ
các quá trình thay đổi trang thái của không khí trên giản đồ i - d và trên cơ sở đó
sinh viên phải xác đònh enthalpy và độ chứa hơi của không khí tại các vò trí nói
trên.
b) Tính toán cân bằng nhiệt của ống khí động bao gồm các công việc như : xác đònh
lưu lượng gió thổi qua ống, xác đònh năng suất lạnh của giàn lạnh và phụ tải nhiệt
của thiết bò sấy.
II. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM :
1. Mô hình thí nghiệm :
Sơ đồ nguyên lý của mô hình thí nghiệm được biểu diễn trên hình 1. Nó là một ống khí
động, trong đó không khí được thổi qua từ đầu này đến đầu kia của ống và lần lượt được
làm lạnh bằng dàn bốc hơi của máy lạnh, sấy nóng bằng điện trở và làm ẩm bằng cách
phun hơi nước từ một bình tạo hơi.
2. Mô tả sơ đồ:
Không khí nhờ quạt gió (có cửa điều chỉnh lưu lượng) 1 thổi qua ống khí động 2, lần

lượt được làm lạnh trong giàn lạnh 4, sau đó được sấy nóng bằng điện trở trong thiết bò sấy
5, sau đó được làm ẩm bằng vòi phun hơi 6 và được thổi ra ngoài. Ở các vò trí trước và sau
mỗi thiết bò nằm trong ống khí động đều có đặt các nhiệt kế bầu khô 7 và các nhiệt kế
bầu ướt 8 để đo nhiệt độ và độ ẩm của không khí. Tại đầu ra của ống khí động có đặt
đồng hồ đo vận tốc gió 9 để xác đònh lưu lượng gió thổi qua ống. Phía dưới giàn lạnh 4 có
đặt dụng cụ đo thể tích nhằm xác đònh lưu lượng nước ngưng tụ từ không khí bò làm lạnh.


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Ớng khí đợng
Quạt thởi khí
Nhiệt kế bầu khơ
Nhiệt kế bầu ướt
Dàn lạnh
Điện trở sấy nóng khơng khí
Vòi phun hơi

Nhiệt động lực học

8. Van cấp hơi
9. Van ngã 3

10. Van hứng nước ngưng
11. Nời tạo hơi
12. Bình chứa

III. DỤNG CỤ VA PHƯƠNG PHÁP ĐO:
1) Dụng cụ:
ï Nhiệt kế bầu ướt và nhiệt kế bầu khô để đo nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ bầu khô.
ng đông để đo lượng nước ngưng. Đồng hồ
2) Quy trình vận hành:
1) Bật công tắc tổng, kiểm tra đèn báo đủ ba pha trên tủ điện.
2) Bật quạt thổi khí, điều chỉnh lưu lượng không khí bằng cách đóng/ mở cửa gió.
3) Bật công tắc máy lạnh.
4) Bật công tắc điện trở gia nhiệt (sử dụng một điện trở hay cả hai điện trở).
5) Bật nút điều khiển bình hơi (ON) cho hơi bão hoà. Theo dõi nhiệt độ và áp suất tại
bình hơi. Nếu áp suất đạt 1,5 kg/cm2 thì bắt đầu mở van phun hơi.
6) Sau khi mở van phun hơi, để hệ thống chạy khoảng 15 giây nhằm đạt độ ổn đònh.
Lần lượt đo nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt tại các vò trí. Dùng ống đong và
thì kế đo lưu lượng nước ngưng phía sau dàn lạnh.


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

7) Bật nút điều khiển bình hơi (ON) cho hơi quá nhiệt. Để hệ thống tiếp tục chạy
khoảng 5 phút nhằm đạt ổn đònh rồi cũng tiến hành đo như trên.
8) Thay đổi chế độ hoạt động khác bằng cách thay đổi vò trí cửa gió, tăng hoặc giảm
điện trở, tăng hoặc giảm lượng hơi phun vào.
Chú ý:
Mực nước trong bình hơi được kiểm tra sau mỗi thí nghiệm (tắt điện trở) bằng cách

đóng mở van thông giữa bình hơi và bình chứa nước để cấp thêm nước cho bình hơi. Mực
nước cấp ngang với nhiệt kế hơi bão hòa.
IV. TÍNH TOÁN
1. Xác đònh lưu lượng không khí chuyển động trong ống khí động
Gkk = v.F.ρ (kg/s)
v : vận tốc ống khí động (m/s).
F = 0.0144 m2 : diện tích miệng ra của ống khí động.
ρ : khối lượng riêng của không khí
2. tính toán dàn lạnh
a) năng suất lạnh của dàn lạnh Qo
Qo = Gkk(i1 – i2)
Gkk : lưu lượng trọng lượng của không khí chuyển động trong ống khí động
(kg/s) .
i1 và i2 : enthalpy của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (kj/kg)
b) lượng nước tách ra từ dàn lạnh tính toán theo lý thuyết Gnước
Gnước =3600.Gkk.(d2 – d1) , (kg/h)
d1 và d2 : độ chứa hơi của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (kg/kg)
c) lượng nước thực tế tách ra từ dàn lạnh G’nước
G’nước = 0.06.V1/t1 , (kg/h)
V1 (ml) : thể tich nước tách ra từ dàn lạnh trong thời gian t1
3. Tính toán thiết bò sấy nóng không khí
a) Phụ tải nhiệt của thiết bò sấy nóng không khí Q
Q = G’kk(i3 – i2) , ( kW)
i2 và i3: enthalpy của không khí vào và ra khỏithiết bò sấy nóng không khí
(kj/kg)
b) Lương nhiệt do dòng điện cung cấp qua điện trở :
Q’= 1kW (một điện trở)
Q’= 2kW (hai điện trở)

V. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Bảng 1: Số liệu thô


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

Bảng 2: Các thông số của không khí ẩm
a. Số đo bão hòa

STT

Mở quạt
toàn
phần

Mở quạt
¾

Mở quạt
½

Mở quạt
¼

C

Không
khí môi
trường

( điểm 1)
35.70000

Không khí
sau tách
ẩm
(điểm2)
24.30000

Không khí
sau gia
nhiệt
(điểm 3)
47.50000

Không
khí sau
làm ẩm
(điểm 4)
48.10000

φ

%

60.60000

91.20000

25.30000


43.30000

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02256

0.01750

0.01738

0.03137

Entanpi

I

kj/kg

93.78000

68.99000

92.75000

129.58000


Khối lượng riêng

ρ

kg/m
3

1.14320

1.18747

1.10150

1.09960

Nhiệt đợ

tk

0

C

36.10000

20.80000

45.70000


49.90000

Độ ẩm

φ

%

59.90000

82.20000

27.70000

43.80000

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02278

0.01266

0.01738

0.03486


Entanpi

I

kj/kg

94.77000

53.05000

90.87000

140.53000

Khối lượng riêng

ρ

kg/m
3

1.14170

1.20155

1.10790

1.09330

Nhiệt đợ


tk

0

C

36.20000

18.60000

45.10000

50.10000

Độ ẩm

φ

%

61.40000

90.00000

27.20000

43.90000

Hàm ẩm


d

kg/kg

0.02353

0.01207

0.01651

0.03533

Entanpi

I

kj/kg

96.80000

49.30000

88.01000

141.96000

Khối lượng riêng

ρ


kg/m
3

1.14140

1.21108

1.10970

1.09260

Nhiệt đợ

tk

0

C

36.10000

17.60000

45.30000

55.70000

Độ ẩm


φ

%

63.40000

90.60000

28.50000

37.00000

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02418

0.01140

0.01755

0.03935

Entanpi

I


kj/kg

98.36000

46.59000

90.89000

158.40000

Khối lượng riêng

ρ

kg/m
3

1.14170

1.21542

1.10910

1.07390

Đơn
vị
tính

Các đại lượng

chính

Kí
hiệu

Nhiệt đợ

tk

0

Độ ẩm


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

b. Số đo ½ q nhiệt

STT

Mở quạt
toàn
phần

Mở quạt
¾

Mở quạt

½

Mở quạt
¼

Đơn
vị tính

Không khí
môi trường
( điểm 1)

0

C

36.00000

Không
khí sau
tách ẩm
(điểm2)
20.80000

φ

%

61.80000


93.90000

26.20000

45.70000

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02341

0.01450

0.01854

0.04094

Entanpi

I

kj/kg

96.30000

57.73000


96.26000

158.64000

Khối lượng riêng

ρ

kg/m3

1.14200

1.20155

1.10000

1.08570

Nhiệt đợ

tk

0

C

36.10000

19.30000


46.40000

50.60000

Độ ẩm

φ

%

60.40000

91.00000

25.20000

47.50000

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02298

0.01277

0.01634


0.03946

Entanpi

I

kj/kg

95.28000

51.80000

88.91000

153.20000

Khối lượng riêng

ρ

kg/m3

1.14170

1.20805

1.10540

1.09060


Nhiệt đợ

tk

0

C

36.20000

18.50000

44.80000

51.40000

Độ ẩm

φ

%

59.90000

96.30000

33.70000

46.60000


Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02293

0.01285

0.02028

0.04032

Entanpi

I

kj/kg

95.27000

51.19000

97.43000

156.29000

Khối lượng riêng


ρ

kg/m3

1.14140

1.21152

1.11080

1.08780

Nhiệt đợ

tk

0

C

36.10000

17.30000

45.10000

53.80000

Độ ẩm


φ

%

61.90000

80.50000

29.90000

41.60000

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02357

0.00992

0.01820

0.04050

Entanpi

I


kj/kg

96.81000

42.53000

92.37000

159.34000

Khối lượng riêng

ρ

kg/m3

1.14170

1.21672

1.10970

1.07980

Các đại lượng
chính

Kí
hiệ
u


Nhiệt đợ

tk

Độ ẩm

Không
khí sau
gia nhiệt
(điểm 3)
48.00000

Không khí
sau làm
ẩm
(điểm 4)
52.10000


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

c. Số đo q nhiệt

STT

Mở quạt
toàn

phần

Mở quạt
¾

Mở quạt
½

Mở quạt
¼

C

Không khí
môi
trường
( điểm 1)
36.20000

Không
khí sau
tách ẩm
(điểm2)
20.80000

Không
khí sau
gia nhiệt
(điểm 3)
48.30000


Không
khí sau
làm ẩm
(điểm 4)
52.80000

%

60.40000

74.20000

26.50000

45.10000

Đơn
vị
tính

Các đại lượng
chính

Kí
hiệu

Nhiệt đợ
Độ ẩm


tk
φ

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02313

0.01140

0.01901

0.04188

Entanpi
Khối lượng
riêng
Nhiệt đợ

I

kj/kg
kg/m
3
0
C


95.78000

49.87000

97.79000

161.85000

1.14140

1.20155

1.09880

1.08360

36.20000

19.20000

46.40000

51.80000

%

61.40000

91.00000


30.90000

48.50000

ρ

0

Độ ẩm

tk
φ

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02353

0.01269

0.02021

0.04296

Entanpi
Khối lượng
riêng

Nhiệt đợ

I

kj/kg
kg/m
3
0
C

96.80000

51.49000

98.92000

163.56000

1.14140

1.20848

1.10540

1.08660

36.30000

18.60000


45.50000

52.50000

%

62.50000

93.60000

29.30000

46.50000

ρ

Độ ẩm

tk
φ

Hàm ẩm

d

kg/kg

0.02409

0.01256


0.01822

0.04265

Entanpi
Khối lượng
riêng
Nhiệt đợ

I

kj/kg
kg/m
3
0
C

98.35000

50.55000

92.84000

163.52000

1.14110

1.21108


1.10850

1.08450

38.90000

17.80000

45.90000

55.20000

%

67.40000

88.90000

28.70000

41.80000

ρ

Độ ẩm

tk
φ

Hàm ẩm


d

kg/kg

0.03019

0.01132

0.01825

0.04372

Entanpi
Khối lượng
riêng

I

kj/kg
kg/m
3

116.76000

46.59000

93.32000

169.23000


1.02070

1.21455

1.10730

1.07540

ρ

Bảng 3: Năng suất dàn lạnh Qo
Vận
tốc
1.5

1.3

1.1

Số đo

tk

ρ

Gkk (kg/s)

i1


i2

Qo

Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt

35.70000
36.00000
36.20000
36.10000
36.10000
36.20000
36.20000
36.20000
36.30000

1.14320
1.14200
1.14140
1.14170
1.14170
1.14140

1.14140
1.14140
1.14110

0.024693120
0.024667200
0.024654240
0.021372624
0.021372624
0.021367008
0.018079776
0.018079776
0.018075024

93.78000
96.30000
95.78000
94.77000
95.28000
96.80000
96.80000
95.27000
98.35000

68.99000
57.73000
49.87000
53.05000
51.80000
51.49000

49.30000
51.19000
50.55000

0.61214
0.95141
1.13188
0.89167
0.92928
0.96814
0.85879
0.79696
0.86399


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt

0.9

36.10000
36.10000
38.90000

1.14170
1.14170
1.02070


Nhiệt động lực học
0.014796432 98.36000 46.59000
0.014796432 96.81000 42.53000
0.013228272 116.76000 46.59000

0.76601
0.80315
0.92823

Bảng 4 : Lượng nước tách ra từ dàn lạnh theo tính toán lý thuyết
Vận tốc
1.5
1.3
1.1

0.9

Số đo
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt


d1
0.02256
0.02341
0.02313
0.02278
0.02298
0.02353
0.02353
0.01285
0.02409
0.02418
0.00992
0.03019

d2
0.01750
0.01450
0.01140
0.01266
0.01277
0.01269
0.01207
0.02028
0.01256
0.01140
0.01820
0.01132

Gkk (kg/s)

0.024693120
0.024667200
0.024654240
0.021372624
0.021372624
0.021367008
0.018079776
0.018079776
0.018075024
0.014796432
0.014796432
0.013228272

Gnước (kg/h)
0.44981
0.79123
1.04110
0.77865
0.78557
0.83383
0.74590
0.48360
0.75026
0.68075
0.44105
0.89862

Bảng 5: Lượng nước thực tế tách ra từ dàn lạnh G’nước (kg/h)
Vận
tốc


Số đo

V (ml)

Bão hòa
50
½ Q nhiệt
50
Q nhiệt
50
Bão hòa
50
1.3
½ Q nhiệt
50
Q nhiệt
50
Bão hòa
50
1.1
½ Q nhiệt
50
Q nhiệt
50
Bão hòa
50
0.9
½ Q nhiệt
50

Q nhiệt
50
Bảng 6:Phụ tải của thiết bò sấy không khí Q
1.5

Vận tốc
1.5
1.3
1.1

Số đo
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt
Bão hòa
½ Q nhiệt
Q nhiệt

i2
68.99000
57.73000
49.87000
53.05000
51.80000
51.49000
49.30000
51.19000

50.55000

t (h)

G’nước (kg/h)

0.03722
0.02694
0.02611
0.03000
0.02694
0.02500
0.02778
0.02806
0.02667
0.03139
0.03250
0.03083

80.59701
111.34021
114.89362
100.00000
111.34021
120.00000
108.00000
106.93069
112.50000
95.57522
92.30769

97.29730

i3
92.75000
96.26000
97.79000
90.87000
88.91000
98.92000
88.01000
97.43000
92.84000

Gkk (kg/s)
0.02239
0.03093
0.03191
0.02778
0.03093
0.03333
0.03000
0.02970
0.03125

Q(kW)
0.53194
1.19165
1.52936
1.05056
1.14773

1.58100
1.16130
1.37347
1.32156


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

Bão hòa
46.59000
90.89000
0.02655
1.17611
0.9
½ Q nhiệt
42.53000
92.37000
0.02564
1.27795
Q nhiệt
46.59000
93.32000
0.02703
1.26297
3
o
Bảng 7 : Khối lượng riêng của không khí ρ (kg/m ) phụ thuộc vào nhiệt độ t ( C) của nó
t

ρ
t
ρ
t
ρ
t
ρ
t
ρ

30
1,165
40
1,128
50
1,093
60
1,060
70
1,029

31
1,161
41
1,124
51
1,089
61
1,057
71

1,026

32
1,157
42
1,121
52
1,086
62
1,054
72
1,023

33
1,154
43
1,117
53
1,083
63
1,051
73
1,020

34
1,150
44
1,114
54
1,079

64
1,047
74
1,017

35
1,146
45
1,110
55
1,076
65
1,044
75
1,014

36
1,142
46
1,107
56
1,073
66
1,041
76
1,011

37
1,139
47

1,103
57
1,070
67
1,039
77
1,009

38
1,135
48
1,100
58
1,066
68
1,035
78
1,006

39
1,131
49
1,096
59
1,063
69
1,032
79
1,003


VI. BÀN LUẬN :
Câu 1 : Giải thích sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động dựa trên
sư thay đổi độ ẩm của không khí.
E

i

A
D

E’
B

C

ϕ=1

d
Hình 2 : Giản đồ biểu diễn sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động
theo lý thuyết
♦ Khi đi qua dàn lạnh: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn bằng 2
đoạn thẳng AB và BC.
- Trong giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh (AB): độ ẩm tuyệt đối d của không khí
không đổi (do hàm lượng nước không đổi) còn nhiệt độ của không khí thì giảm dần
xuống đến nhiệt độ điểm sương. Độ ẩm tương đối ϕ tăng dần đến trạng thái bão
hòa ϕ = 1. Tại nhiệt độ điểm sương B, ứng với trạng thái bão hòa, nước bắt đầu
ngưng tụ.


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò


Nhiệt động lực học

Trong giai đoạn sau của quá trình làm lạnh (BC): độ ẩm tương đối ϕ của không khí
không đổi và bằng 1, do lúc này không khí đã đạt trạng thái bão hòa. Do vẫn tiếp
tục làm lạnh nên nhiệt độ của không khí vẫn tiếp tục giảm. Độ ẩm tuyệt đối d của
không khí giảm do có nước ngưng tụ làm giảm hàm lượng của nước trong không
khí ẩm.
♦ Khi đi qua thiết bò sấy: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn bằng
đoạn thẳng CD. Độ ẩm tuyệt đối d của không khí không đổi (do hàm lượng nước không
đổi) còn nhiệt độ của không khí thì tăng dần. Độ ẩm tương đối ϕ giảm dần.
♦ Khi đi qua vòi phun hơi: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn bằng 1
đoạn thẳng nằm trong khoảng DE và DE’.
- Nếu sử dụng hơi nước bão hòa : sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn
bằng đoạn DE. Độ ẩm tuyệt đối d của không khí tăng lên do không khí nhận thêm
ẩm. Enthalpy i cũng tăng lên do không khí nhận thêm nhiệt lượng từ hơi nước bão
hòa.
- Nếu sử dụng hơi quá nhiệt: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn
bằng 1 đoạn thẳng nằm giữa DE và DE’. Hơi nước càng quá nhiệt thì đoạn thẳng
càng gần DE’. Độ ẩm tuyệt đối d của không khí tăng lên do không khí nhận thêm
ẩm. Enthalpy i cũng tăng lên do không khí nhận thêm nhiệt lượng từ hơi nước quá
nhiệt, nhưng độ tăng nhỏ hơn so với khi sử dụng hơi nước bão hòa.
Câu 2 : Giải thích tại sao có thể xác đònh được độ ẩm của không khí thông qua nhiệt độ
bầu khô và nhiệt độ bầu ướt.
♦ Nhiệt độ bầu khô: là nhiệt độ của hỗn hợp khí được xác đònh bằng nhiệt kế thông
thường.
Nhiệt độ bầu khô cũng chính là nhiệt độ của không khí vì bầu thủy ngân của nó tiếp
xúc trực tiếp với không khí.
♦ Nhiệt độ bầu ướt: là nhiệt độ ổn đònh đạt được khi một lượng nhỏ nước bốc hơi vào
hỗn hợp khí chưa bão hòa hơi nước ở điều kiện đoạn nhiệt.

Nhiệt độ bầu ướt được đo bằng nhiệt kế thông thường có bọc vải ướt ở bầu thủy ngân.
Cho nước vào cốc bọc đầu thủy ngân, nước bốc hơi đoạn nhiệt trong không khí ẩm thu
nhiệt làm nhiệt độ trong không khí giảm, chờ cho đến khi nhiệt độ không thay đổi nữa thì
nhiệt độ đó chính là nhiệt độ bầu ướt. Do đó phải thường xuyên theo dõi để thêm nước
vào cốc.
Không khí càng khô hay độ ẩm tương đối ϕ của nó càng bé thì nước xung quanh bầu
nhiệt kế của nó sẽ bay hơi càng nhiều và lớp không khí sát đó càng mất nhiều nhiệt lượng
và do đó nhiệt độ bầu ướt càng bé hay độ chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ
bầu ướt càng lớn. Dó nhiên khi không khí khô tương đối ϕ = 0 thì độ chênh lệch nhiệt độ
này là cực đại. Ngược lại khi không khí ẩm bão hòa hay độ ẩm tương đối ϕ = 100% thì
nước quanh bầu nhiệt kế không thể bay hơi và do đó giá trò nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ
bầu ướt bằng nhau hay độ chênh lệch nhiệt độ của 2 nhiệt kế là bằng 0. Có thể thấy,
nhiệt độ bầu ướt chính là nhiệt độ bão hòa tương ứng với phân áp suất bão hòa của hơi
nước trong không khí ẩm. Như vậy, độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ bầu khô và nhiệt
độ bầu ướt đặc trưng cho khả năng nhận ẩm của không khí và do đó trong kỹ thuật sấy
người ta gọi là thế sấy ε. Như vậy thế sấy bằng:
-


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

Hình 3 : Cách xác đònh độ ẩm của không khí
thông qua nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt
Từ nhiệt độ tư gióng theo đường t = const, cắt đường ϕ = 1 tại điểm A.
Từ A theo đường i = const cắt đường tk tại điểm B. B chính là trạng thái của không khí
xác đònh bởi hai thông số tk và tư.
Đường ϕ = const qua B cho biết độ ẩm tương đối của không khí.
♦ Xác đònh độ ẩm của không khí thông qua nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt:

Độ ẩm tương đối của không khí ϕ được xác đònh bằng ẩm kế. Hiện nay có nhiều loại
ẩm kế. Tuy các ẩm kế hoạt động theo nhiều nguyên lý khác nhau nhưng cùng có một cơ
sở nhiệt động. Sau đây chúng ta giới thiệu các cơ sở này.
Các loại ẩm kế xác đònh độ ẩm tương đối của không khí đều dựa trên hiệu số nhiệt độ
nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt (t – t ư). Giả sử q1 là nhiệt lượng mà không khí cung cấp cho
bầu thủy ngân của nhiệt kế ướt và q 2 là nhiệt lượng mà nước quanh bầu thủy ngân tiêu tốn
để bay hơi. Rõ ràng ta có:
q1 = q2
(1)
Theo lý thuyết truyền nhiệt thì: q1 = α (t – tư)
(2)
Và : q2 = qm.r
(3)
2
2
Trong đó α (W/m .K) là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên, q m (kg/m .s) là cường độ
bay hơi và r là nhiệt ẩm hóa hơi.
Cường độ bay hơi qm (kg/m2.s) có thể tính gần đúng theo công thức Dalton qua hệ số
bay hơi αm (kg/m2.s.bar) và độ chênh lệch áp suất giữa phân áp suất bão hòa ứng với nhiệt
độ nhiệt kế ướt pm và phân áp suất pa của hơi nướ trong không khí ẩm:


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

760
B
Trong đó: B là áp suất khí trời nơi ta xác đònh độ ẩm tương đối ϕ.
Dễ dàng thấy rằng nếu áp suất khí trời B được đo bằng bar thì công thức trên được viết

lại dưới dạng:
1,013
q m = α m (p m − p a )
(4)
B
Thay giá trò của q1 theo (2) và q2 (hay qm) theo (3), (4) vào (1) chúng ta được:
α
pm – pa =
B(t – tư) = A.B.( t – tư)
(5)
α m .1,013.r
α
Trong đó: A =
(6a)
α m .1,013.r
q m = α m (p m − p a )

Hệ số A gọi là hệ số ẩm kế và phụ thuộc vào hệ số trao đổi nhiệt α và hệ số bay hơi
αm. Các hệ số này lại phụ thuộc vào tốc độ chuyển động tự nhiên của không khí. Như vậy,
có thể xem A = f(v). Thực nghiệm cho thấy khi tốc độ v < 0,5m/s thì A = 66.10 -5 và khi v >
0,5m/s thì hệ số A xác đònh theo công thức sau:
6,75  −5

A =  65 +
.10
(6b)
V 

Từ (5) có thể rút ra phân áp suất pa của hơi nước :
pa = pm – A.B.(t – tư)

(7)
pa
Mà: ϕ =
pb
⇒ Ta có công thức xác đònh độ ẩm tương đối của không khí ϕ theo áp suất bão hòa p b
và độ chênh nhiệt (t – tư)
p
A.B
ϕ= m −
(t − t ư )
(8)
pb
pb
Trong (8) pm và pb đều là áp suất bão hòa nhưng pm là áp suất bão hòa ứng với nhiệt độ
nhiệt kế tư còn pb là áp suất bão hào ứng với nhiệt độ nhiệt kế khô t. Như vậy, chúng ta có
thể hoàn toàn xác đònh được độ ẩm tương đối của không khí khi biết nhiệt độ nhiệt kế khô
t và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư.
Câu 3 : So sánh giữa các quá trình làm lạnh, sấy nóng và phun hơi nước vào không khí
ẩm trên đồ thò i – d của lý thuyết và thực tế.
Sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động được biểu diễn trên các
đồ thò từ 1 đến 9. Nhìn chung, chúng có dạng như sau:


Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò

Nhiệt động lực học

E

i


E’

A

D
B
C

ϕ=1

d
Hình 4 : Giản đồ biểu diễn sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động
theo thực tế
♦ Khi đi qua dàn lạnh (AB, BC) : sự thay đổi trạng thái của không khí không giống so
với lý thuyết. Tại vò trí cuối cùng của quá trình làm lạnh (điểm C), trạng thái của không
khí không phải là bão hòa như lý thuyết mà là trạng thái chưa bão hòa. Đó là do khi
không khí đi ra khỏi dàn lạnh đã nhận thêm nhiệt lượng từ môi trường xung quanh trước
khi đến nhiệt kế bầu khô và nhiệt kế bầu ướt.
♦ Khi đi qua thiết bò sấy (CD) : sự thay đổi trạng thái của không khí không giống so
với lý thuyết. Quá trình sấy nóng này không phải diễn ra ở điều kiện độ ẩm tuyệt đối d
không đổi như lý thuyết mà ở đây d lại tăng dần. Đó là do không khí sau khi ra khỏi thiết
bò sấy đã nhận thêm ẩm từ môi trường xung quanh trước khi đến nhiệt kế bầu khô và nhiệt
kế bầu ướt.
♦ Khi đi qua vòi phun hơi nước (DE, DE’) : sự thay đổi trạng thái của không khí giống
với lý thuyết. Do môi trường xung quanh không ảnh hưởng nhiều đến kết quả.