Ch ng 3ươ

quá trình nhi t đ ng c a không khí mệ ộ ủ ẩ

1. bài t p gi i m u: ậ ả ẫ

Bài 1:

Không khí m áp su t 1 bar có nhi t đ t = 25ẩ ở ấ ệ ộ 0C, đ m t ng đ i ộ ẩ ươ ố ϕ = 0,6. Xác đ nh phân áp su t h i n c pị ấ ơ ướ h’ nhi t đ đ ng s ng tệ ộ ọ ươ s’ đ ch a h i d,ộ ứ ơ entanpi i c a không khí m.ủ ẩ

L i gi i:ờ ả

Ta có: .P

p

maxh

h=ϕ

V y ậ ph = ϕ .phmax

T b ng n c và h i n c bão hòa v i từ ả ướ ơ ướ ớ n = t = 250C tra đ c áp su t: ượ ấ

phmax = 0,03166 bar.

V y phân áp su t c a h i n c:ậ ấ ủ ơ ướ

ph = 0,6.0,03166 = 0,018996 ≈ 0,019 bar.

T b ng h i n c và h i bão hòa v i pừ ả ơ ướ ơ ớ h = 0,019 bar tra đ c nhi t đ đ ngượ ệ ộ ọ s ng: ươ

ts = 170C.

Đ ch a h i d: ộ ứ ơ

d = 622 .kg/g12019,01

019,0.622

pp

p

h

h =−

=− khô = 0,012 kg/kg khô

Tính entanpi:

i = t + d (2500 + 1,93t)

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

Bài 2:

10 m3 không khí m áp su t p = 1 bar có nhi t đ t = 20ẩ ở ấ ệ ộ 0C, nhi t đ đ ngệ ộ ọ s ng tươ s = 10oC. Xác đ nh đ m t ng đ i ị ộ ẩ ươ ố ϕ , đ ch a h i d, entanpi i và kh iộ ứ ơ ố l ng không khí m G, kh i l ng riêng c a không khí m ượ ẩ ố ượ ủ ẩ ρ.

L i gi i:ờ ả

Ta có:maxh

h

p

p=ϕ

T b ng n c và h i n c bão hòa v i t = 20ừ ả ướ ơ ướ ớ 0C ta có:

phmax = 0,0234 bar

T b ng n c và h i n c bão hòa v i t = 10ừ ả ướ ơ ướ ớ 0C ta có:

Tr ng đ i h c công nghi p hà n iườ ạ ọ ệ ộ 32 Bài t p k thu t nhi tậ ỹ ậ ệ

ph = 0,0123 bar

Tr ng đ i h c công nghi p hà n iườ ạ ọ ệ ộ 33 Bài t p k thu t nhi tậ ỹ ậ ệ

V y:ậ d = 53,00234,00123,0 =

Theo công th c:ứ

ϕ = kg/kg00775,00123,01

0123,0622,0

pp

P622,0

h

h =−

=− khô

Ta có: i = t + (2500 + 1,93.t) = 20 + 0,00775 (2500 + 1,93.20)

i = 39,67 kJ/kg khô

L ng không khí m:ượ ẩ

G = Gh + Gk

T ph ng trình tr ng thái vi t cho h i n c và không khí khô ta tính đ c:ừ ươ ạ ế ơ ướ ượ

Gh = kg09,08314

10.10.0123,0TR

Vp 5

h

h == h i n c.ơ ướ

Gk = .k.kgk75,11293.287

10.10).0123,01(TR

VP 5

k

k =−= khô

G = 0,09 + 11,75 = 11,84 kg

Kh i l ng riêng c a không khí m:ố ượ ủ ẩ

33 m/kgm/kg184,110

48,11VG ≈===ρ

Bài 3:

Cho kh i l ng v t c n s y ban đ u Gố ượ ậ ầ ấ ầ đ = 300kg và sau khi s y Gấ c = 250 kg, th i gian s y ờ ấ τ = 10h. Đ s y dùng không khí có tể ấ 1 = 200C, ϕ 1 = 0,6 đ c đ t nóngượ ố trong calorifer h i n c đ n tơ ướ ế 2 = 95oC. Sau khi s y không khí có nhi t đ tấ ệ ộ 3 = 350C. Xác đ nh l ng không khí c n đ s y, l ng nhi t, l ng h i n c c n dùng choị ượ ầ ể ấ ượ ệ ượ ơ ướ ầ calorifer n u h i có áp su t 1,5 bar. ( Bi t áp su t khí quy n p = 1 bar).ế ơ ấ ế ấ ể

L i gi i:ờ ả

T đ th I - d (hình 9). ừ ồ ị

Đi m 1 là đi m giao đi m c a tể ể ể ủ 1 và ϕ 1 t đó tìm đ c dừ ượ 1, I1

Đi m 2 là giao đi m c a dể ể ủ 1 = const và t2 tìm đ c Iượ 2

Đi m 3 là giao đi m c a Iể ể ủ 2 = const và t3 tìm đ c tượ 3

Dùng công th c tính toán:ứ

T b ng n c và h i bão hòa v i t = 20ừ ả ướ ơ ớ 0C ta có:

phmax= 0,0234 bar. Hình 9

Tr ng đ i h c công nghi p hà n iườ ạ ọ ệ ộ 34 Bài t p k thu t nhi tậ ỹ ậ ệ

ph = maxhp.ϕ = 0,6.0,234 = 0,014 bar

d1 = 0,622 014,01014,0

622,0pp

p

h

h

−=

−

d1 = 0,0088 kg/kg khô

I1 = t1 + d1(250 + 1,93.t1)

I1 = 20 + 0,0088 (2500 + 1,93.20) = 42,34 kJ/kg khô.

I2 = t2 + d2 (2500 + 1,93t2) v i dớ 2 = d1

I2 = 95 + 0,0088 (2500 + 1,93.95) = 118,6 kJ/kg khô

q = I2 - I1 = 118,6 - 42,34 = 75,66 kJ/kg khô

Vì quá trình y có Iấ 2 = I3 nên:

I2 = t3 + d3 (2500 + 1,93t3)

d3 = kg/kg0326,035.93,12500

356,118t93,12500

tI

3

32 =+

−=+−

khô

∆ d = d3 - d1 = 0,0326 - 0,0088 = 0,0238 kg/kg khô

L ng n c b c h i trong v t s y trong 1h:ượ ướ ố ơ ậ ấ

Gn = h/kg510

250300GGcd =−=

τ−

L ng không khí c n thi t:ượ ầ ế

G ≈ .kg2100238,05

d

Gn ==

∆k.k. khí/h

V = h/m1752,1

210G 3

1

==ρ

L ng nhi t c n khi tính chính xác: ượ ệ ầ

Q = h/kJ158955.0238,0

66,75G.

d

IIn

12 ==∆−

L ng h i n c c n cung c p cho calorifer: ượ ơ ướ ầ ấ

Gh = r

Q

T b ng h i n c và h i bão hòa theo p = 1,5 bar ta có: ừ ả ơ ướ ơ

r = 2226 kJ/kg

V yậ Gh = kg14,72226

15895 = h i/h.ơ

Tr ng đ i h c công nghi p hà n iườ ạ ọ ệ ộ 35 Bài t p k thu t nhi tậ ỹ ậ ệ

Bài 4:

Khi dùng b m nhi t đ s y ta có: không khí vào dàn ng ng c a b m nhi tơ ệ ể ấ ư ủ ơ ệ có t1 = 300C, ϕ

1 = 0,8. Khi qua dàn ng ng, không khí đ c đ t nóng đ n tư ượ ố ế 2 = 920C, r i vào bu ng s y. Khi ra kh i bu ng s y không khí có đ m ồ ồ ấ ỏ ồ ấ ộ ẩ ϕ

3 = 0,8. L ngượ v t s y đem vào 550kg, sau 4 h s y khi l y ra l ng v t s y còn 450kg. Xác đ nh:ậ ấ ấ ấ ượ ậ ấ ị

a. L ng không khí và l ng nhi t c n cho quá trình s y.ượ ượ ệ ầ ấ

b. Xác đ nh công su t máy nén c a b m nhi t n u bi t h s b m nhi t ị ấ ủ ơ ệ ế ế ệ ố ơ ệ ϕ = 4.

c. Xác đ nh l ng không khí c n đ c p nhi t cho dàn b c h i c a b m nhi t n uị ượ ầ ể ấ ệ ố ơ ủ ơ ệ ế nhi t đ không khí vào là 30ệ ộ 0C, ra kh i dàn b c h i là 20ỏ ố ơ 0C.

L i gi i:ờ ả

S d ng đ th I - d (hình 10) ta có:ử ụ ồ ị

Đi m 1 là giao đi m c a tể ể ủ 1 = 300C và ϕ1 = 0,8 tìm đ c: ượ

d1 = 22 g/kg khô

I1 = 21 kcal/kg khô.

Đi m 2 là giao đi m c a dể ể ủ 2 = d1 và t2 = 920C tìm đ c: ượ

I2 = 35 kcal/kg khô.

Đi m 3 là giao đi m c a Iể ể ủ 3 = I2 và ϕ 3 = 0,8 tìm đ c ượ

d3 = 41 g/kg khô.

a. L ng n c b c h i kh i v t s y:ượ ướ ố ơ ỏ ậ ấ

Gn = h/kg254

450550 =−

L ng không khí c n:ượ ầ

G ≈ h/kg1316022,0041,0

25d

Gn =

−=

∆

V = h/m10972,1

1316G 3==ρ

L ng nhi t c n cho quá trình s y: ượ ệ ầ ấ Hình 10

Q = h/kcal1842525.022,0041,0

2135G.

dd

IIn

13

12 =−−=

−−

Q = 21,4 kW

b. Công su t c a máy nén:ấ ủ

ϕ = k35,54

4,21QN;

NQ ==

ϕ= W

c. Nhi t dàn b c h i c a b m nhi t nh n t không khí:ệ ố ơ ủ ơ ệ ậ ừ

Tr ng đ i h c công nghi p hà n iườ ạ ọ ệ ộ 36 Bài t p k thu t nhi tậ ỹ ậ ệ

Q2 = Q - N = 21,4 - 5,35 = 16,05 kW

L ng không khí c n cho dàn b c h i:ượ ầ ố ơ

Q2 = Gk.Cpk. ∆ tk

Gk = h/kg5721s/kg59,110.01,1

05,16t.C

Q

kpk

2 ===∆

Vk = h/m47682,1

5721G3k ==

ρ

Bài 5:

Dùng máy hút m đ s y (quá trình s y d u) cho công su t c a máy nén Nẩ ể ấ ấ ị ấ ủ = 0,5kW, h s làm l nh c a máy ệ ố ạ ủ ε =5. Nhi t đ c a không khí bão hòa khi quaệ ộ ủ dàn s y tấ 1 = 250C, sau đ t nóng trong dàn ng ng không khí có nhi t đ tố ư ệ ộ 2 = 750C. l n n c b c h i ra kh i v t s y Gượ ướ ố ơ ỏ ậ ấ n = 2,5kg/h. Xác đ nh năng su t l nh Qị ấ ạ o c aủ máy, l ng nhi t đ t nóng không khí trong dàn ng ng Q, nhi t đ tượ ệ ố ư ệ ộ 3 và đ m ộ ẩ ϕ

3

c a không khí sau khí s y, l ng không khí c n G, l ng n c ng ng t dànủ ấ ượ ầ ượ ướ ư ụ ở b c h i Gố ơ nn trong 1h.

L i gi i:ờ ả

Dùng đ th I - d (hình 11) ta có:ồ ị

Đi m 1 là giao đi m c a tể ể ủ 1 = 250C và ϕ1 = 100% tìm đ c: dượ 1 = 0,02 kg/kg khô

Đi m 2 là giao đi m c a tể ể ủ 2 =75oC và d2 = d1

Năng su t l nh Qấ ạ 0 c a máy:ủ

ε = N

Q0

Qo = ε .N = 5.0,5 = 2,5 kW

L ng nhi t do dàn ng ng t a ra Qượ ệ ư ỏ N:

QN = Qo + N = 2,5 + 0,5 = 3kW

Nhi t l ng không khí nh n:ệ ượ ậ

Q = Qo = 2,5. 3600 = 9000 kJ/h

M t khác:ặ Q ≈ n13

12 G.dd

tt

−−

Hình 11

T đó đ ch a h i dừ ộ ứ ơ 3:

d3 = d1 + n12 G.

Q

)tt( −= 0,02 + kg/kg034,0

90005,2).2575( =−

khô

T đ th I - d, đi m 3 là giao đi m c a dừ ồ ị ể ể ủ 3 = 34g/kg và I3 = I2 tìm đ c:ượϕ

3 ≈ 70% t3 ≈ 400C.

L ng không khí c n thi t:ượ ầ ế

Tr ng đ i h c công nghi p hà n iườ ạ ọ ệ ộ 37 Bài t p k thu t nhi tậ ỹ ậ ệ

G ≈ h/kg6,17802,0034,0

5,2

dd

G

d

G

13

nn =−

=−

=∆

V = h/m1492,1

6,178G 3==ρ

L ng n c t không khí ng ng t l i dàn b c h i:ượ ướ ừ ư ụ ạ ố ơ

Gnn ≈ ∆ d.G = (0,034 - 0,02).178,6 = 2,5 kg/h

Chúng ta nh n th y n u ta th c hi n m t quá trình khép kín nh đây thì Gậ ấ ế ự ệ ộ ư ở nn

chính là Gn (l ng n c b c h i kh i v t s y)ượ ướ ố ơ ỏ ậ ấ

Năng su t l nh c a máy có th tính:ấ ạ ủ ể

q ≈ t3 - t4 + t4 - t1 + 4,18 d∆ (t4 - t1) + 1,93d1(t4 – t1) + ∆ d.r

q ≈ t3 - t1 + (t4 -t1) (4,18 d∆ + 1,93d1) + ∆ d.r

q ≈ 40 - 25 + (34 - 25) (4,18.0,014 + 1,93.0,02) + 0,014.2420

q ≈ 50 kJ/kg khô

Q0 = h/kJ8929014,0

5,2.50d

G.qn ==

∆ .

Bài 6:

C n đi u hoà nhi t đ cho m t phòng làm vi c có th tích V = 150mầ ề ệ ộ ộ ệ ể 3, c nầ gi nhi t đ trong phòng tữ ệ ộ T = 260C, đ m trong phòng ộ ẩ ϕT = 0,7, trong khi nhi t đệ ộ ngoài tr i tờ N = 320C, đ m ộ ẩ ϕN = 0,8. Trong phòng có 15 ng i làm vi c bàn gi yườ ệ ấ có trang b 10 bóng đèn ng 40W. Bi t nhi t qua k t c u bao che phòng Qị ố ế ệ ế ấ t = 400 kcal/h, nhi t b c x qua c a s Qệ ứ ạ ử ổ 4 = 300 kcal/h. Xác đ nh l ng gió L, l ng gióị ượ ượ tái tu n hoàn Lầ T và năng su t l nh Qấ ạ 0 c a máy.ủ

L i gi i:ờ ả

T đ th I - d (hình 12) ta xác đ nh các đi m N, T, V:ừ ồ ị ị ể

Đi m N: bi t tể ế N = 320C và ϕN = 0,8 tìm đ c:ượ

IN = 22,5 kcal/kg

Đi m T: bi t tể ế T = 260C và ϕT = 0,7 tìm đ c:ượ

IT = 16 kcal/kg

Đi m V: bi t ể ế ϕV = 0,95 và dv = dt tìm đ c: ượ

Iv = 14,5 kcal/kg

tv = 210C

L ng gió c a h th ng: ượ ủ ệ ố Hình 12

L= vT

IIQt−

Nhi t th a Qệ ừ t

Tr ng đ i h c công nghi p hà n iườ ạ ọ ệ ộ 38 Bài t p k thu t nhi tậ ỹ ậ ệ