Các quá trình nhiệt động thực tế_chương 6
Sự chuyển động của mỗi chất gọi là lưu động. Khi khảo sát dòng lưu động, ngoài các thông số trạng thái như áp suất, nhiệt độ... ta còn phải một thông số nữa là tốc độ, kí hiệu là Q.
Ch−¬ng 6. c¸c qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng thùc tÕ
6.1. Qu¸ tr×nh l−u ®éng
Sù chuyÓn ®éng cña m«i chÊt gäi lµ l−u ®éng. Khi kh¶o s¸t dßng l−u ®éng,
ngoµi c¸c th«ng sè tr¹ng th¸i nh− ¸p suÊt, nhiÖt ®é . . . . ta cßn ph¶i xÐt mét th«ng
sè n÷a lµ tèc ®é, kÝ hiÖu lµ ω.
6.1.1 C¸c ®iÒu kiÖn kh¶o s¸t
®Ó ®¬n gi¶n, khi kh¶o s¸t ta gi¶ thiÕt :
- Dßng l−u ®éng lµ æn ®Þnh: nghÜa lµ c¸c th«ng sè cña m«i chÊt kh«ng thay
®æi theo thêi gian .
- Dßng l−u ®éng mét chiÒu: vËn tèc dßng kh«ng thay ®æi trong tiÕt diÖn
ngang.
- Qu¸ tr×nh l−u ®éng lµ ®o¹n nhiÖt: bá qua nhiÖt do ma s¸t vµ dßng kh«ng
trao ®æi nhiÖt víi m«i tr−êng.
- Qu¸ tr×nh l−u ®éng lµ liªn tôc: c¸c th«ng sè cña dßng thay ®æi mét c¸ch
liªn tôc, kh«ng bÞ ng¾t qu¶ng vµ tu©n theo ph−¬ng tr×nh liªn tôc:
G = ω.ρ.f = const (6-1)
ë ®©y:
G – l−u l−îng khèi l−îng [kg/s];
ω - vËn tèc cña dßng [m/s];
f – diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña dßng t¹i n¬i kh¶o s¸t [m2];
ρ - khèi l−îng riªng cña mæi chÊt [kg/m3];
6.1.2. C¸c qui luËt chung cña cña qu¸ tr×nh l−u ®éng
6.1.2.1. Tèc ®é ©m thanh
Tèc ®é ©m thanh lµ tèc ®é lan truyÒn sãng chÊn ®éng trong mét m«i
tr−êng nµo ®ã. Tèc ®é ©m thanh trong m«i tr−êng khÝ hoÆc h¬i ®−îc x¸c ®Þnh
theo c«ng thøc:
a = kpv = kRT (6-2)
ë ®©y:
a – tèc ®é ©m thanh [m/s];
k – sè mò ®o¹n nhiÖt;
p - ¸p suÊt m«i chÊt [N/m2];
v – thÓ tÝch riªng [m3/kg];
R – H»ng sè chÊt khÝ [J/kg0K];
T – nhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña m«i chÊt [0K];
55
Tõ (6-2) ta thÊy tèc ®é ©m thanh phô thuéc vµo b¶n chÊt vµ c¸c th«ng sè
tr¹ng th¸i cña m«i chÊt.
TØ sè gi÷a tèc ®é cña dßng víi tèc ®é ©m thanh ®−îc gäi lµ sè Mach, ký
hiÖu lµ M.
ω
=M (6-3)
a
Khi:
- ω < a nghÜa lµ M < 1, ta nãi dßng l−u ®éng d−íi ©m thanh,
- ω = a nghÜa lµ M = 1, ta nãi dßng l−u ®éng b»ng ©m thanh,
- ω > a nghÜa lµ M > 1, ta nãi dßng l−u ®éng trªn ©m thanh (v−ît ©m thanh.
Dßng l−u ®éng trong èng lµ mét hÖ hë, do ®ã ta theo ®Þnh luËt nhiÖt ®éng
I ta cã thÓ viÕt:
dq = di - vdp (6-4a)
ω 2
dq = di + d (6-4b).
2
6.1.2.2. Quan hÖ gi÷a tèc ®é vµ h×nh d¸ng èng
V× dßng ®o¹n nhiÖt cã ®q = 0, nªn tõ (6-4) ta suy ra:
ω2
d = -vdp (6-5).
2
ωdω = -vdp (6-6)
C¸c ®¹i l−îng ω, v, p lu«n d−¬ng, do ®ã ω ng−îc dÊu víi p, nghÜa lµ:
- Khi tèc ®é t¨ng (dω > 0) th× ¸p suÊt gi¶m (dp < 0), èng lo¹i nµy lµ èng
t¨ng tèc. èng t¨ng tèc ®−îc dïng ®Ó t¨ng ®éng n¨ng cña dßng m«i chÊt trong
tuèc binh¬i, tuèc bin khÝ.
- Khi tèc ®é t¨ng (dω < 0) th× ¸p suÊt t¨ng (dp > 0), èng lo¹i nµy lµ èng
t¨ng ¸p. èng t¨ng ¸p ®−îc dïng ®Ó t¨ng ¸p suÊt cña chÊt khÝ trong m¸y nÐn li
t©m, ®éng c¬ ph¶n lùc.
6.1.2.3. Quan hÖ gi÷a tèc ®é vµ h×nh d¸ng èng
Tõ (6-1) ta cã: Gv = ωf, lÊy vi ph©n ta ®−îc: Gdv = fdω + ωdf, chia 2 vÕ
cña ph−¬ng tr×nh cho ωf ta ®−îc:
df dv ω
= −d (6-7).
f v ω
dv dp
MÆt kh¸c, qu¸ tr×nh l−u ®éng lµ ®o¹n nhiÖt nªn −− , thay vµo (6-7)
v kp
ta ®−îc:
df dp dω
=− − (6-8)
f kp ω
56
ωdω
§ång thêi tõ (6-6) ta cã: dp = dp = − , thay vµo (6-8) ta ®−îc:
v
df ωdω dω df ω 2 dω dω
=− − hay =− 2 − , tõ ®ã suy ra:
f kpv ω f a ω ω
df dω
= (M 2 − 1) , (6-9)
f ω
§èi víi èng t¨ng tèc, v× F, ω, M lu«n d−¬ng vµ dω > 0, nªn df sÏ cïng dÊu
víi (M2-1), tõ ®©y ta cã 3 tr−êng hîp sau:
- NÕu (M2-1) < 0 nghi· lµ M < 1 hay (ω< a) th× df < 0 (tiÕt diÖn gi¶m).
èng t¨ng tèc cã tiÕt diÖn nhá dÇn (h×nh 6.1a),
- NÕu (M2-1) > 0 nghi· lµ M > 1 hay (ω> a) th× df > 0 (tiÕt diÖn t¨ng). èng
t¨ng tèc cã tiÕt diÖn lín dÇn (h×nh 6.1b),
- NÕu (M2-1) = 0 nghi· lµ M = 1 hay (ω = a) th× df = 0 (tiÕt diÖn kh«ng
®æi). NghÜa lµ t¹i n¬i b¾t ®Çu cã (ω = a) th× tiÕt diÖn kh«ng ®æi (h×nh 6.1c).
H×nh 6.1. èng t¨ng tèc
§èi víi èng t¨ng ¸p, v× dω < 0, nªn df sÏ ng−îc dÊu víi (M2-1), c¸c kÕt
qu¶ thu ®−îc sÏ ng−îc l¹i víi èng t¨ng tèc, nghÜa lµ khi nghi· lµ M > 1 th× df < 0,
èng t¨ng ¸p cã tiÕt diÖn nhá dÇn (h×nh 6.2a); khi M < 1 th× df > 0, èng t¨ng tèc cã
tiÕt diÖn lín dÇn (h×nh 6.2b).
Qua ph©n tÝch ta thÊy: ®èi víi mét èng phun nhÊt ®Þnh (lín dÇn hay nhá
dÇn) th× tuú theo tèc ®é ë ®µu vµo mµ èng cã thÓ lµm viÖc nh− èng t¨ng tèc hay
èng t¨ng ¸p.
6.1.2.4. Tèc ®é dßng khÝ t¹i tiÕt diÖn ra cua rèng t¨ng tèc
57
Dßng l−u ®éng ®o¹n nhiÖt cã dq = 0 nªn theo (6-4a) ta cã: -di = dlkt =
ω2
d , tÝch ph©n lªn ta ®−îc:
2
ω 2 − ω1
2
i1 − i 2 = l kt = 2
(6-10)
2
Víi èng t¨ng tèc th× th«ng th−êng ω2 >> ω1 nªn cã thÓ coi
ω2
i 1 − i 2 = l kt = 2 , khi ®ã tèc ®é t¹i tiÕt diÖn ra lµ:
2
ω 2 = 2l kt = 2(i 1 − i 2 ) (6-11a)
⎡ k −1
⎤
⎛p ⎞
RT1 ⎢1 − ⎜ 2 ⎥
k k
ω2 = 2 ⎟ (6-11b)
k −1 ⎢ ⎜ p1 ⎟ ⎥
⎢ ⎝
⎣
⎠ ⎥
⎦
6.1.2.5. Tèc ®é tíi h¹n vµ ¸p suÊt tíi h¹n
Khi l−u ®éng qua èng t¨ng tèc nhá dÇn víi tèc ®é ®Çu vµo nhá h¬n ©m
thanh, tèc ®é dßng sÏ t¨ng dÇn, cßn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é gi¶m dÇn ®Õn tiÕt diÖn nµo
®ã, tèc ®é dßng b»ng tèc ®é ©m thanh (ωk = ak), ta nãi dßng ®¹t tr¹ng th¸i tíi h¹n,
c¸c th«ng sè t¹i ®ã gäi lµ th«ng sè tíi h¹n, ký hiÖu lµ vk, pk, ωk . . .
Tû sè gi÷a ¸p suÊt tíi h¹n vµ ¸p suÊt ë tiÕt diÖn vµo gäi lµ tØ sè ¸p suÊt tíi
h¹n, ký hiÖu βk = pk/p1.
Khi dßng ®¹t tr¹ng th¸i tíi h¹n ωk = ak, theo (6-2) vµ (6-11b) ta cã:
⎡ k −1
⎤
⎛p ⎞
p 1 v 1 ⎢1 − ⎜ 2 ⎥ = a = ω = 2kp v ,
k k
ω2 = 2 ⎟
k −1 ⎢ ⎜ p1 ⎟ ⎥ k 2 k k
⎢ ⎝
⎣
⎠ ⎥
⎦
suy ra:
k
p ⎛ 2 ⎞ k −1
βk = k = ⎜ ⎟ (6-12)
p1 ⎝ k + 1 ⎠
Tõ (6-12) ta thÊy tØ sè ¸p suÊt tíi h¹n chØ phô thuéc vµo sè mò ®o¹n nhiÖt
k, tøc lµ vµo b¶n chÊt cña chÊt khÝ. Víi khÝ 2 nguyªn tö k = 1,4 th× βk = 0,528.
Víi khÝ 3 nguyªn tö k = 1,3 th× βk = 0,55.
Khi thay β bëi βk th× tèc ®é tíi h¹n ®−îc x¸c ®Þnh theo (6-11b):
k ⎡ k −1
⎤
ω2 = 2 RT1 ⎢1 − β k k ⎥ , (6-13)
k −1 ⎣ ⎦
⎡ k −1 k
⎤
k ⎛ 2 ⎞ k k +1 ⎥
⎢1 − ⎜ 2k
ω2 = 2 RT1 ⎟ = RT1 ,
k −1 ⎢ ⎝ k + 1⎠ ⎥ k +1
⎣ ⎦
58
6.1.2.6. L−u l−îng cùc ®¹i
L−u l−îng cña dßng l−u ®éng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (6-1) t¹i tiÕt
diÖn ra f2 cña èng:
f 2 ω2
G= (6-14)
v2
Khi ¸p suÊt t¹i tiÕt diÖn ra
thay ®æi th× l−u l−îng còng thay
®æi vµ chØ phô thuéc vµo tØ sè ¸p
suÊt β = p2/p1. §Ó tÝnh l−u l−îng
lín nhÊt Gmax ta lÊy ®¹o hµm cña G
theo β vµ x¸c ®Þnh ®−îc l−u l−îng
lín nhÊt khi β = βk. NghÜa lµ khi
tèc ®é dßng ®¹t tíi tèc ®é ©m
thanh th× l−u l−îng còng ®¹t gi¸ trÞ
cùc ®¹i.
Thùc nghiÖm cho thÊy: NÕu tiÕp tôc gi¶m β, th× l−u l−îng sÏ kh«ng t¨ng
lªn mµ vÉn gi÷ nguyªn ë gi¸ trÞ Gmax, khi ®ã l−u l−îng cùc ®¹i ®−îc tÝnh theo c¸c
th«ng sè tíi h¹n;
f min ω k
G max = (6-15)
vk
6.1.3. ¤ngs t¨ng tèc nhá dÇn vµ èng t¨ng tèc hçn hîp
6.1.3.1. èng t¨ng tèc nhá dÇn
Nh− ®· biÕt trong môc 6.1.2.3, ®èi víi èng t¨ng tèc nhá dÇn, nÕu dßng vµo
cã tèc ®é nhá h¬n ©m thanh th× tèc ®é cña dßng t¨ng dÇn vµ cïng l¾m th× b»ng
tèc ®é ©m thanh. V× vËy, tr−íc khi tÝnh to¸n cÇn so s¸nh tØ sè ¸p suÊt β = p2/p1 víi
βk = pk/p1.
+ NÕu β > βk, tr¹ng th¸i dßng khÝ trong èng phun ch−a ®¹t ®Õn tr¹ng th¸i
tíi h¹n, tèc ®é ω2 < ωk ®−îc tÝnh theo (6-11) vµ l−u l−îng G < Gmax ®−îc tÝnh theo
(6-14).
+ NÕu β ≤ βk, dßng khÝ trong èng phun ®¹t ®Õn tr¹ng th¸i tíi h¹n, tèc ®é
ω2 = ωk ®−îc tÝnh theo (6-13) vµ l−u l−îng G = Gmax ®−îc tÝnh theo (6-15).
6.1.3.2. èng t¨ng tèc hçn hîp (èng Lavan)
èng t¨ng tèc nhá dÇn kh«ng thÓ ®¹t ®−îc tèc ®é lín h¬n ©m thanh, do ®ã
®Ó ®¹t ®−îc tèc ®é trªn ©m thanh ng−êi ta ghÐp èng t¨ng tèc nhá dÇn víi èng t¨ng
tèc lín dÇn gäi lµ èng t¨ng tèc Lavan (h×nh 6.1c).
59
§èi víi èng Lavan, khi ë tiÕt diÖn vµo tØ sè ¸p suÊt β > βk th× tèc ®é vµo
nhá h¬n tèc ®é ©m thanh, nÕu ë tiÕt diÖn ra ®¹t ®−îc ®iÒu kiÖn β < βk, th× t¹i tiÕt
diÖn cùc tiÓu β = βk, tèc ®é ωmin = ωk vµ t¹i tiÕt diÖn ra tèc ®é ω2 > ωk.
6.2. Qu¸ tr×nh tiÕt l−u
6.2.1. §Þnh nghÜa
Qu¸ tr×nh tiÕt l−u lµ qu¸ tr×nh gi¶m ¸p suÊt mµ kh«ng sinh c«ng, khi m«I
chÊt chuyÓn ®éng qua chç tiÕt diÖn bÞ gi¶m ®ét ngét.
Trong thùc tÕ, khi dßng m«i chÊt chuyÓn ®éng qua van, l¸ ch¾n . . . . .
nh÷ng chç cã tiÕt diÖn thu hÑp ®ét ngét, trë lùc sÏ t¨ng ®ét ngét, ¸p suÊt cña dßng
phÝa sau tiÕt diÖn sÏ nhá h¬n tr−íc tiÕt diÖn, sù gi¶m ¸p suÊt nµy kh«ng sinh c«ng
mµ nh»m kh¾c phôc trë lùc ma s¸t do dßng xo¸y sinh ra sau tiÕt diÖn.
Thùc tÕ qu¸ tr×nh tiÕt l−u xÈy ra rÊt nhanh, nªn nhiÖt l−îng trao ®æi víi
m«i tr−êng rÊt bÐ, v× vËy cã thÓ coi qu¸ tr×nh lµ ®o¹n nhiÖt, nh−ng kh«ng thuËn
nghÞch nªn Entropi t¨ng.
§é gi¶m ¸p suÊt trong qu¸ tr×nh tiÕt l−u phô thuéc vµo tÝnhchÊt vµ c¸c
th«ng sè cña m«i chÊt, tèc ®é chuyÓn ®éng cña dßng vµ cÊu tróc cña vËt c¶n.
6.2.2. TÝnh chÊt cña qu¸ tr×nh tiÕt l−u
Khi tiÕt diÖn 11 c¸ch xa tiÕt diÖn 2-2, qua qu¸ tr×nh tiÕt l−u c¸c th«ng sè
cña m«i chÊt sÏ thay ®æi nh− sau:
- ¸p suÊt gi¶m:
∆p = p2 - p1 < 0, (6-16)
- Entropi t¨ng:
∆s = s2 - s1 > 0, (6-17)
- Entanpi kh«ng®æi:
∆i = i2 - i1 = 0, (6-18)
- Tèc ®é dßng kh«ng ®æi:
∆ω = ω2 - ω1 = 0. (6-19)
60
6.3. Qu¸ tr×nh nÐn khÝ
6.3.1. C¸c lo¹i m¸y nÐn
M¸y nÐn khÝ lµ m¸y ®Ó nÐn khÝ hoÆc h¬i ®Õn ¸p suÊt cao theo yªu cÇu.
M¸y nÐn tiªu tèn c«ng ®Ó n©ng ¸p suÊt cña m«i chÊt lªn.
Theo nguyªn lÝ lµm viÖc, cã thÓ chia m¸y nÐn thµnh hai nhãm:
Nhãm thø nhÊt gåm m¸y nÐn piston, m¸y nÐn b¸nh r¨ng, m¸y nÐn c¸nh
g¹t. ë m¸y nÐn piston, khÝ ®−îc hót vµo xilanh vµ ®−îc nÐn ®Õn ¸p suÊt cÇn thiÕt
råi ®−îc ®Èy vµo b×nh chøa (m¸y nÐn r«to thuéc lo¹i nµy), qu¸ tr×nh nÐn xÈy ra
theo tõng chu kú. M¸y nÐn lo¹i nµy cßn ®−îc gäi lµ m¸y nÐn tÜnh v× tèc ®é cña
dßng khÝ kh«ng lín. M¸y nÐn piston ®¹t ®−îc ¸p suÊt lín nh−ng n¨ng suÊt nhá.
Nhãm thø hai gåm m¸y nÐn li t©m, m¸y nÐn h−íng trôc vµ m¸y nÐn
ªject¬. §èi víi c¸c m¸y nÐn nhãm nµy, ®Ó t¨ng ¸p suÊt cña m«i chÊt, ®Çu tiªn
ph¶i t¨ng tèc ®é cña dßng khÝ nhê lùc li t©m, sau ®ã thùc hiÖn qu¸ tr×nh h·m dßng
®Ó biÕn ®éng n¨ng cña dßng thµnh thÕ n¨ng. Lo¹i nµy cã thÓ ®¹t ®−îc n¨ng suÊt
lín nh−ng ¸p suÊt thÊp.
Tuy kh¸c nhau vÒ cÊu t¹o vµ ®Æc tÝnh kÜ thuËt, nh−ng vÒ quan ®iÓm nhiÖt
®éng th× c¸c qu¸ tr×nh tiÕn hµnh trong m¸y nÐn hoµn toµn nh− nhau. Sau ®©y ta
nghiªn cøu m¸y nÐn piston.
6.3.2. M¸y nÐn piston mét cÊp
6.3.2.1. Nh÷ng qu¸ tr×nh trong m¸y nÐn piston mét cÊp lÝ t−ëng
§Ó ®¬n gi¶n, khi ph©n tÝch qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng trong m¸y nÐn, ta gi¶
thiÕt:
- Toµn bé thÓ tÝch xylanh lµ thÓ tÝch cã Ých, nghÜa lµ ®Ønh piston cã thÓ ¸p
s¸t n¾p xilanh.
- Dßng khÝ chuyÓn ®éng kh«ng cã ma s¸t, nghÜa lµ ¸p suÊt hót khÝ vµo
xilanh lu«n b»ng ¸p suÊt m«i tr−êng p1 vµ ¸p suÊt ®Èy khÝ vµo b×nh chøa lu«n
b»ng ¸p suÊt khÝ trong b×nh chøa p2.
Nguyªn lÝ cÊu t¹o cña m¸y nÐn piston mét cÊp ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh
6.5, gåm c¸c bé phËn chÝnh: Xylanh 1, piston 2, van hót 3, van x¶ 4, b×nh chøa 5.
61
Qu¸ tr×nh lµm cña mét m¸y nÐn mét cÊp nh− sau: Khi piston chuyÓn ®éng
tõ tr¸i sang ph¶i, van 3 më ra hót khÝ vµo b×nh ë ¸p suÊt p1, nhiÖt ®é t1, thÓ tÝch
riªng v1. C¸c th«ng sè nµy kh«ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh hót, do ®ã ®©y kh«ng
ph¶i lµ qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng vµ ®−îc biÔu diÔn b»ng ®o¹n a-1 trªn ®å thÞ p-v h×nh
6.5. Khi piston ë diÓm c¹n ph¶i, piston b¾t ®Çu chuyÓn ®éng tõ ph¶i sang tr¸i, van
hót 3 ®ãng l¹i, khÝ trong xi lanh bÞ nÐn l¹i vµ ¸p suÊt b¾t ®Çu t¨ng tõ p1 ®Õn p2.
Qu¸ tr×nh nÐn lµ qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng, cã thÓ thùc hiÖn ®¼ng nhiÖt, ®o¹n nhiÖt
hoÆc ®a biÕn ®−îc biÓu diÔn trªn ®å thÞ b»ng c¸c qu¸ tr×nh t−¬ng øng lµ 1-2T, 1-
2k, 1-2n. Khi khÝ trong xilanh ®¹t ®−îc ¸p suÊt p2 th× van x¶ 4 sÏ mì ra, khi ®−îc
®Èy ra khái xilanh vµo b×nh chøa 5. T−¬ng tù nh− qu¸ tr×nh hót, qu¸ tr×nh ®Èy
còng kh«ng ph¶i lµ qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng, tr¹ng th¸i cña khÝ kh«ng thay ®æi vµ cã
¸p suÊt p2 nhiÖt ®é t2, thÓ tÝch riªng v2. Qu¸ tr×nh ®Èy ®−îc biÓu diÔn trªn ®å thÞ
b»ng qu¸ tr×nh 2-b.
6.3.2.2. C«ng tiªu thô cña m¸y nÐn mét cÊp lÝ t−ëng
Nh− ®· ph©n tÝch ë trªn qu¸ tr×nh hót a-1 vµ qu¸ tr×nh n¹p 2-b kh«ng ph¶i
lµ qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng, c¸c th«ng sè kh«ng thay ®æi, do ®ã kh«ng sinh c«ng. Nh−
vËy c«ng cña m¸y nÐn chÝnh lµ c«ng tiªu thô cho qu¸ tr×nh nÐn khÝ 1-2. NÕu ta
coi lµ qu¸ tr×nh nÐn lµ lÝ t−ëng, thuËn nghÞch th× c«ng cña qu¸ tr×nh nÐn ®−îc tÝnh
theo c«ng thøc:
p2
l kt = − ∫ vdp
p1
RT
+ NÕu qu¸ tr×nh nÐn lµ ®¼ng nhiÖt 1-2T, nghÜa lµ n = 1 vµ v = , c«ng
p
cña m¸y nÐn sÏ lµ:
2
dp p p
1 = − ∫ RT = −RT ln 2 = RT ln 1 , [J / kg] (6-20)
1
p p1 p2
62
+ NÕu qu¸ tr×nh nÐn lµ ®o¹n nhiÖt 1-2k, nghÜa lµ n = k vµ pvk = p1v1k, c«ng
cña m¸y nÐn sÏ lµ:
2
dp k
1 = − ∫ v1 p1 / k =− (p 2 v 2 − p1 v1 ), [J / kg] (6-21)
k −1
1 1/ k
1 p
hoÆc:
⎡ k
⎤
⎛p ⎞ k −1 ⎥
p1 v1 ⎢⎜ 2
k
1= − ⎟ − 1 , [J / kg] (6-22)
k −1 ⎢⎜ p1 ⎟ ⎥
⎢⎝
⎣
⎠ ⎥
⎦
hoÆc:
⎡ k
⎤
⎛p ⎞ k −1 ⎥
RT1 ⎢⎜ 2
k
1= − ⎟ − 1 , [J / kg ] (6-23)
k −1 ⎢⎜ p1 ⎟ ⎥
⎢⎝
⎣
⎠ ⎥
⎦
Cã thÓ tÝnh c¸ch kh¸c, tõ dq = di + dlkt = 0, ta cã dlkt = -di nªn dq = di + dlkt= 0
hay:
1kt = i 1 − i 2 (6-24)
n
+ NÕu qu¸ tr×nh nÐn lµ ®a biÕn, víi sè mò ®a biÕn n th× pv = p1v1n, khi ®ã
c«ng cña m¸y nÐn sÏ lµ:
p2 1
n
1 = − ∫ v1 p dp = −
n
(p 2 v 2 − p1 v1 ) (6-25)
p1
n −1
hoÆc:
⎡ n
⎤
⎛p ⎞ n −1 ⎥
p1 v1 ⎢⎜ 2 ⎟ − 1 , [J / kg ]
n
1= − (6-26a)
n −1 ⎢⎜ p1 ⎟ ⎥
⎢⎝
⎣
⎠ ⎥
⎦
hoÆc:
⎡ n
⎤
⎛p ⎞ n −1 ⎥
RT1 ⎢⎜ 2 ⎟ − 1 , [J / kg ]
n
1= − (6-26b)
n −1 ⎢⎜ p1 ⎟ ⎥
⎢⎝
⎣
⎠ ⎥
⎦
C«ng cña m¸y nÐn ®−îc biÓu diÔn b»ng diÔn tÝch a12b trªn ®å thÞ p-v, phô
thuéc vµo qu¸ tr×nh nÐn. Tõ ®å thÞ ta thÊy: nÕu qu¸ tr×nh nÐn lµ ®¼ng nhiÖt thi
c«ng m¸y nÐn tiÒu tèn lµ nhá nhÊt. Trong thùc tÕ, ®Ó m¸y nÐn tiªu tèn c«ng Ýt
nhÊt th× ng−êi ta lµm m¸t cho m¸y nÐn ®Ó cho qu¸ tr×nh nÐn gÇn víi qu¸ tr×nh
®¼ng nhiÖt nhÊt.
6.3.2.3. Nh−îc ®iÓm cña m¸y nÐn mét cÊp
Trong thùc tÕ ®Ó tr¸nh va ®Ëp gi÷a ®Ønh piston vµ n¾p xilanh, gi÷a ®Ønh
piston vµ n¾p xilanh ph¶i cã mét khe hë nhÊt ®Þnh. Kh«ng gian kho¶ng hë nµy
®−îc gäi lµ thÓ tÝch thõa Vt (H×nh 6.6). Do cã thÓ tÝch thõa nªn sau khi ®Èy khÝ
vµo b×nh chøa, vÉn cßn l¹i mét l−îng khÝ cã ¸p suÊt lµ p2 chøa trong thÓ tÝch thõa.
Khi piston chuyÓn ®éng tõ tr¸i sang ph¶i, tr−íc hÕt l−îng khÝ nµy d·n në ®Õn ¸p
63
suÊt p1 theo qu¸ tr×nh 3-4, khi ®ã van hót b¾t ®Çu më ra ®Ó hót khÝ vµo, do ®ã
l−îng khÝ thùc tÕ hót vµo xilanh lµ V = V1 – V4. Nh− vËy n¨ng suÊt cña m¸y nÐn
thùc tÕ nhá h¬n n¨ng suÊt cña m¸y nÐn lÝ t−ëng do cã thÓ tÝch thõa. Nãi c¸ch
kh¸ch, thÓ tÝch thõa lµm gi¶m n¨ng suÊt cña m¸y nÐn.
§Ó ®¸nh gi¸ ¶nh h−ëng cña thÓ tÝch thõa ®Õn l−îng khÝ hót vµo m¸y nÐn
ng−êi ta dïng ®¹i l−îng hiÖu suÊt thÓ tÝch m¸y nÐn, kÝ hiÖu lµ λ:
v1 − v 4
λ= ≤1 (6-27)
v1 − v 3
Cã thÓ viÕt l¹i (6-27):
v1 − v 4 v − v3
λ= =1− 4 , (6-28)
v1 − v 3 v1 − v 3
Tõ (6-28) ta thÊy: khi thÓ tÝch thõa V3 cµng t¨ng th× hiÖu suÊt thÓ tÝch λ
cµng gi¶m.
- Khi ¸p suÊt nÐn p2 cµng cao th× l−îng khÝ hót vµo V = (V1- V4) cµng
gi¶m, tøc lµ λ cµng gi¶m vµ khi p2 = pgh th× (V1 – V4) = 0, ¸p suÊt pgh gäi lµ ¸p
suÊt tíi h¹n. §èi víi m¸y nÐn mét cÊp tØ sè nÐn β = p2/p1 kh«ng v−ît qu¸ 12.
- Khi nÐn ®Õn ¸p suÊt cao th× nhiÖt ®é khÝ cao sÏ lµm gi¶m ®é nhít cña ®Çu
b«i tr¬n.
C¸c m¸y nÐn thùc tÕ cã : λ = 07 ÷ 0,9
6.3.3. M¸y nÐn nhiÒu cÊp
Do nh÷ng h¹n chÕ cña m¸y nÐn mét cÊp nh− ®· nªu ë trªn, trong thùc tÕ
chØ chÕ t¹o m¸y nÐn mét cÊp ®Ó nÐn khÝ víi tØ sè nÐn β = p2/p1 = 6÷8. Muèn nÐn
khi ®Õn ¸p suÊt cao h¬n ta dïng m¸y nÐn nhiÒu cÊp, gi÷a c¸c cÊp cã lµm m¸t
trung gian khÝ tr−íc khi vµo cÊp nÐn tiÕp theo.
6.3.3.1. Qu¸ tr×nh nÐn trong m¸y nÐn nhiÒu cÊp
M¸y nÐn nhiÒu cÊp thùc chÊt lµ gåm nhiÒu m¸y nÐn mét cÊp nèi víi nhau
qua b×nh lµm m¸t khÝ. S¬ ®å cÊu t¹o vµ ®å thÞ p-v cña m¸y nÐn hai cÊp ®−îc biÔu
diÔn trªn h×nh 6.7.I, II lµ xilanh cÊp 1 vµ cÊp 2, B lµ b×nh lµm m¸t trung gian.
64
Khi ®−îc hót vµo cÊp I ë ¸p suÊt p1, ®−îc nÐn trong xilanh I ®Õn ¸p suÊt
p2, nhiÖt ®é cña khÝ t¨ng tõ T1 ®Õn T2. Khi ra khái cÊp I ®−îc lµm m¸t trong b×nh
lµm m¸t trung gian B, nhiÖt ®é khÝ gi¶m tõ T2 xuèng ®Õn T1 (b»ng nhiÖt ®é khi
vµo xilanh cÊp I). sau khi ®−îc lµm m¸t ë b×nh lµm m¸t B, khÝ ®−îc hót vµo
xilanh II vµ ®−îc nÐn tõ ¸p suÊt p3 = p2 ®Õn ¸p suÊt p4.
C¸c qu¸ tr×nh cña m¸y nÐn hai cÊp ®−îc thÎ hiÖn trªn h×nh 6.8, bao gåm:
a-1 lµ qu¸ tr×nh hót khÝ vµo xilanh I (cÊp 1) ë ¸p suÊt p1,
1-2- qu¸ tr×nh nÐn khÝ trong xilanh I tõ ¸p suÊt p1 ®Õn p2,
2-3’ – qu¸ tr×nh ®Èy khÝ vµo b×nh lµm m¸t trung gian B, nhiÖt ®é khÝ gi¶m
tõ T2 xuèng ®Õn T1,
3’-3- qu¸ tr×nh hót khÝ tõ b×nh lµm m¸t vµo xilanh II (cÊp 2),
3-4 lµ qu¸ tr×nh nÐn khÝ trong xi lanh II tõ ¸p suÊt p2 ®Õn p1,
4-b lµ qu¸ tr×nh ®Èy khÝ vµo b×nh chøa,
V× ®−îc lµm m¸t trung gian nªn thÓ tÝch khÝ vµo cÊp 2 gi¶m ®i mét l−îng
∆V = V2 – V3, do ®ã c«ng tiªu hao gi¶m ®i mét l−îng b»ng diÖn tÝch 2344’ so
víi khi nÐn trong m¸y nÐn mét cÊp cã cïng ¸p suÊt ®Çu p1 vµ ¸p suÊt cuèi p4.
NÕu m¸y nÐn rÊt nhiÒu cÊp vµ cã lµm m¸t trung gian sau mçi cÊp th× qu¸
tr×nh nÐn sÏ tiÕn dÇn tíi qu¸ tr×nh nÐn ®¼ng nhiÖt.
6.3.3.2. Chän ¸p suÊt trung gian
TØ sè nÐn trong mçi cÊp ®−îc chän sao cho c«ng tiªu hao cña m¸y nÐn lµ
nhá nhÊt, nghÜa lµ qu¸ tr×nh nÐn tiÕn tíi qu¸ tr×nh ®¼ng nhiÖt.
NhiÖt ®é khÝ vµo c¸c cÊp ®Òu b»ng nhau vµ b»ng T1, nhiÖt ®é khÝ ra khái
c¸c cÊp ®Òu b»ng nhau vµ b»ng T2, nghi· lµ:
T1 = T2 vµ T2 = T4
¸p suÊt khÝ ra khái cÊp nÐn tr−íc b»ng ¸p suÊt khÝ vµo cÊp nÐn sau, nghÜa lµ:
p2 = p3 vµ p4 = p5,
Trong tr−êng hîp tæng qu¸t, ta coi qu¸ tr×nh nÐn lµ ®a biÕn vµ sè mò ®a
biÕn ë c¸c cÊp ®Òu nh− nhau, ta cã:
65
ë cÊp I:
n
p 2 ⎛ T2 ⎞ n −1
=⎜ ⎟ (6-29)
p1 ⎜ T1 ⎟
⎝ ⎠
ë cÊp II:
n
p 4 ⎛ T4 ⎞ n −1
=⎜ ⎟ (6-30)
p 3 ⎜ T3 ⎟
⎝ ⎠
mµ: T1 = T2 vµ T2 = T4, do ®ã ta suy ra tû sè nÐn cña mçi cÊp lµ:
p2 p4
β= = , (6-31)
p1 p 3
hay:
p2 p4 p4
β2 = = , (6-32)
p1 p 3 p1
Tæng qu¸t, nÕu m¸y nÐn cã m cÊp th×:
pc
β=m (6-33)
pd
6.3.3.3. C«ng tiªu hao cña m¸y nÐn
C«ng cña m¸y nÐn nhiÒu cÊp b»ng tæng c«ng cña c¸c cÊp. Víi hai cÊp ta
cã:
lmn = l1 + l2
trong ®ã:
⎡ n −1
⎤
⎛p ⎞
RT1 ⎢⎜ 2 − 1⎥
n n
l1 = ⎟ (6-35)
n −1 ⎢⎜ p1 ⎟ ⎥
⎢⎝
⎣
⎠ ⎥
⎦
⎡ n −1
⎤
n ⎛ p4 ⎞ n
⎢⎜ ⎟ − 1⎥
l2 = RT3 ⎜ ⎟ (6-36)
n −1 ⎢⎝ p 3 ⎠ ⎥
⎢
⎣ ⎥
⎦
p p
mµ: T1 = T3 vµ β = 2 = 4 , nªn l1 = l2 vµ lmn = 2l1 = 2l2.
p1 p 3
T−¬ng tù, nÕu m¸y nÐn cã m cÊp th× c«ng tiªu tèn cña nã sÏ lµ:
⎡ n −1 ⎤
RT1 ⎢(β) n − 1⎥
m.n
l mn = ml1 = (6-37)
n −1 ⎣ ⎦
6.4. C¸c qu¸ tr×nh cña kh«ng khÝ Èm
6.4.1. Kh«ng khÝ Èm
66
6.4.1.1. §Þnh nghÜa vµ tÝnh chÊt cña kh«ng khÝ Èm
Kh«ng khÝ Èm (khÝ quyÓn) lµ mét hçn hîp gåm kh«ng khÝ kh« vµ h¬i
n−íc.
Kh«ng khÝ kh« lµ hçn hîp c¸c khÝ cã thµnh phÇn thÓ tÝch: Nit¬ kho¶ng
78%; Oxy: 20,93%; Carbonnic vµ c¸c khÝ tr¬ kh¸c chiÕm kho¶ng 1%.
H¬i n−íc trong kh«ng khÝ Èm cã ph©n ¸p suÊt rÊt nhá (kho¶ng 15 ®Õn 20
mmHg), do ®ã ë nhiÖt ®é b×nh th−êng th× h¬i n−íc trong khÝ quyÓn lµ h¬i qu¸
nhiÖt, ta coi nã lµ khÝ lý t−ëng. Nh− vËy, cã thÓ coi kh«ng khÝ Èm lµ mét hçn hîp
khÝ lý t−ëng, cã thÓ sö dông c¸c c«ng thøc cña hçn hîp khÝ lý t−ëng ®Ó tÝnh to¸n
kh«ng khÝ Èm, nghÜa lµ:
NhiÖt ®é kh«ng khÝ Èm :
T = Tkk = Th, (6-38)
¸p suÊt kh«ng khÝ Èm:
p = pkk = ph, (6-39)
ThÓ tÝch V:
V = Vkk + Vh, ` (6-40)
Khèi l−îng G:
G = Gkk + Gh, ` (6-41)
6.4.1.2. Ph©n lo¹i kh«ng khÝ Èm
Tuú theo l−îng h¬i n−íc chøa trong kh«ng khÝ Èm, ta chia chóng ra thµnh
3 lo¹i:
* kh«ng khÝ Èm b·o hoµ:
Kh«ng khÝ Èm b·o hßa lµ kh«ng khÝ Èm mµ trong ®ã l−îng h¬i n−íc ®¹t tíi
gi¸ trÞ lín nhÊt G = Gmax. H¬i n−íc ë ®©y lµ h¬i b·o hßa kh«, ®−îc biÔu diÔn b»ng
®iÓm A trªn ®å thÞ T-s h×nh 6.9.
* Kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa:
Kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa lµ kh«ng
khÝ Èm mµ trong ®ã l−îng h¬i n−íc ch−a ®¹t
tíi gi¸ trÞ lín nhÊt G < Gmax, nghÜa lµ cßn cã
thÓ nhËn thªm mét l−îng h¬i n−íc n÷a míi
trë thµnh kh«ng khÝ Èm b·o hßa. H¬i n−íc ë
®©y lµ h¬i qu¸ nhiÖt, ®−îc biÓu diÔn b»ng
®iÓm B trªn ®å thÞ T-s h×nh 6.9
* Kh«ng khÝ Èm qu¸ b¶o hßa:
Kh«ng khÝ Èm qu¸ b·o hßa lµ kh«ng
khÝ Èm mµ trong ®ã ngoµi l−îng h¬i n−íc lín
nhÊt Gmax, cßn cã thªm mét l−îng n−íc
ng−ng n÷a chøa trong nã. H¬i n−íc ë ®©y lµ
h¬i b·o hßa Èm.
67
NÕu cho thªm mét l−îng h¬i n−íc n÷a vµo kh«ng khÝ Èm b·o hßa th× sÏ
cã mét l−îng chõng ®ã h¬i n−íc ng−ng tô l¹i thµnh n−íc, khi ®ã kh«ng khÝ Èm
b·o hßa trë thµnh kh«ng khÝ qu¸ b·o hßa. VÝ dô s−¬ng mï lµ kh«ng khÝ Èm qu¸
b·o hßa v× trong ®ã cã c¸c giät níc ng−ng tô.
Tõ ®å thÞ h×nh 6.9 ta thÊy, cã thÓ biÕn kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa thµnh
kh«ng khÝ Èm b·o hßa b»ng hai c¸ch:
+ Gi÷ nguyªn nhiÖt ®é kh«ng khÝ Èm th = const, t¨ng ph©n ¸p suÊt cña h¬i
n−íc tõ ph ®Õn phmax (qu¸ tr×nh BA1). ¸p suÊt phmax lµ ¸p suÊt lín nhÊt hay cßn gäi
lµ ¸p suÊt b·o hßa. NghÜa lµ t¨ng l−îng n−íc trong kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa ®Ó
nã trë thµnh kh«ng khÝ Èm b·o hßa.
+ Gi÷ nguyªn ¸p suÊt h¬i ph = const, gi¶m nhiÖt ®é kh«ng khÝ Èm tõ th ®Õn
nhiÖt ®é ®äng s−¬ng ts (qu¸ tr×nh BA2). NhiÖt ®é ®äng s−¬ng ts lµ nhiÖt ®é t¹i ®ã
h¬i ng−ng tô l¹i thµnh n−íc.
6.4.1.3. c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho kh«ng khÝ Èm
* §é Èm tuyÖt ®èi:
§é Èm tuyÖt ®èi lµ khèi l−îng h¬i n−íc chøa trong 1m3 kh«ng khÝ Èm.
§©y còng chÝnh lµ khèi l−îng riªng cña h¬i n−íc trong kh«ng khÝ Èm.
Gh
ρh = , kg/m3; (6-42)
V
* §é Èm t−¬ng ®èi:
§é Èm t−¬ng ®èi ϕ lµ tû sè gi÷a ®é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ ch−a b·o
hßa ρh vµ ®é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ Èm b·o hßa ρhmax ë cïng nhiÖt ®é.
ϕ = ρ h / ρ h max (6-43)
Tõ ph−¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa: phV = GhRhT
vµ b·o hßa: phmax V = GhmaxRhT, suy ra:
Gh p
ρh = = h (a)
V R hT
G p
vµ ρ h max = h max = h max (b)
V R hT
Chia (a) cho (b) ta ®−îc:
ρh p
ϕ= = h (6-44)
ρ max p max
v× 0 ≤ ph ≤ phmax nªn 0 ≤ ϕ ≤ 100%. Kh«ng khÝ kh« cã ϕ = 0, kh«ng khÝ Èm
b·o hßa cã ϕ = 100%.
§é Èm thÝch hîp nhÊt cho søc kháe ®éng vËt lµ ϕ = (40 ÷ 75)%, cho b¶o
qu¶n l¹nh thùc phÈm lµ 90%.
* §é chøa h¬i d:
§é chøa h¬i d lµ l−îng h¬i chøa trong 1kg kh«ng khÝ kh« hoÆc trong (1+d)
kg kh«ng khÝ Èm.
d=Gh/Gk; [kgh/kgK] (6-45)
68
Tõ ph−¬ng tr×nh tr¹ng th¸i khÝ lÝ t−ëng viÕt cho h¬i n−íc vµ kh«ng khÝ kh«
ta cã:
phV p V
Gh = vµ G k = k ;
R hT R kT
thay thÕ c¸c gi¸ trÞ G vµo (6-45) ta ®−îc:
; [kgh / kgK ]
p h R k 8314.18.p h ph
d= = = 0,622 (6-46)
p k R h 29.8314.p k p − ph
* Entanpi cña kh«ng khÝ Èm
Entanpi cña kh«ng khÝ Èm b»ng tæng entanpi cña kh«ng khÝ kh« vµ entanpi
cña h¬i n−íc chøa trong ®ã. Trong kÜ thuËt th−êng tÝnh entanpi cña 1kg kh«ng
khÝ kh« vµ d kg h¬i n−íc chøa trong (1+d)kg kh«ng khÝ Èm, kÝ hiÖu lµ i:
i = ik + d.ih; [kJ/kgK] (6-47)
trong ®ã:
ik - en tanpi cña 1kg kh«ng khÝ kh«, ik = Cpkt, mµ Cpk = 1kJ/kgK vËy ik = t;
ih - entanpi cña h¬i n−íc, nÕu kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hoµ th× h¬i n−íc lµ
h¬i qu¸ nhiÖt cã ih = 2500 + Cpht = 2500 + 1,9t;
Cuèi cïng ta cã: I = t + d(2500 = 1,93t); (kJ/kgK).
6.4.1.4. §å thÞ i-d
§Ó gi¶i c¸c bµi to¸n vÒ
kh«ng khÝ Èm, ngoµi viÖc tÝnh to¸n
theo c¸c c«ng thøc, chóng ta cã thÓ
gi¶i b»ng ®å thÞ i-d.
§å thÞ i-d ®−îc biÓu diÔn
trªn h×nh 6.10, cã trôc lµ entanpi
cña kh«ng khÝ Èm [kJ/kgK], trôc
hoµnh lµ ®é chøa h¬i d [g/kgK].
Trôc i vµ d kh«ng vu«ng gãc víi
nhau mµ t¹o víi nhau mét gãc
1350, ®å thÞ gåm c¸c ®−êng sau:
§−êng i = const lµ ®−êng
th¼ng nghiªng ®i xuèng víi gãc
nghiªng 1350;
§−êng d = const lµ ®−êng
th¼ng ®øng;
§−êng t = const trong vïng kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa lµ c¸c ®−êng
th¼ng nghiªng ®i lªn.
§−êng ϕ = const trong vïng kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa ë nhiÖt ®é t <
ts(p) lµ c¸c ®−êng cong låi, trong vïng nhiÖt ®é t > ts(p) lµ ®−êng th¼ng ®i lªn.
§−êng ϕ = 100% chia ®å thÞ thµnh hai vïng phÝa trªn lµ kh«ng khÝ Èm
ch−a b·o hßa, vïng phÝa d−íi lµ kh«ng khÝ Èm qu¸ b·o hßa.
69
§−êng ph©n ¸p suÊt h¬i n−íc ph = const lµ ®−êng th¼ng nghiªng ®i lªn
®−îc dùng theo quan hÖ (6-46), ®¬n vÞ ®o ph lµ mmHg.
Tr¹ng th¸i kh«ng khÝ Èm ®−îc x¸c ®Þnh khi biÕt hai trong c¸c th«ng sè i, d,
t, ϕ . . . . Khi ®· x¸c ®Þnh ®−îc tr¹ng th¸i cña kh«ng khÝ Èm trªn ®å thÞ i-d, ta cã
thÓ x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè cßn l¹i.
6.4.2. C¸c qu¸ tr×nh cña kh«ng khÝ Èm
6.4.2.1.Qu¸ tr×nh sÊy
Qu¸ tr×nh sÊy lµ qu¸ tr×nh lµm gi¶m ®é
Èm cña vËt muèn sÊy. M«i chÊt dïng ®Ó sÊy
th−êng lµ kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa hoÆc s¶n
phÈm ch¸y cña nhiªn liÖu, vÒ nguyªn t¾c hoµn
toµn gièng nhau, ë ®©y ta kh¶o s¸t qu¸ tr×nh sÊy
dïng kh«ng khÝ lµm m«i chÊt sÊy.
Qu¸ tr×nh sÊy ®−îc chia lµm hai giai ®o¹n: Giai
®o¹n cÊp nhiÖt cho kh«ng khÝ vµ giai ®o¹n
kh«ng khÝ sÊy nãng vËt sÊy vµ hót Èm tõ vËt sÊy.
Qu¸ tr×nh sÊy ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 6-11. Kh«ng khÝ tõ tr¹ng th¸i 1
®−îc cÊp nhiÖt theo qu¸ tr×nh 1-2 nhiÖt ®é t¨ng t1 ®Õn t2 , entanpi t¨ng tõ i1 ®Õn i2,
®é Èm t−¬ng ®èi gi¶m tõ ϕ 1 ®Õn ϕ2 nh−ng ®é chøa h¬i kh«ng thay ®æi d1 = const.
Kh«ng khÝ sau khi ®−îc sÊy nãng ®i vµo buång sÊy, tiÕp xóc víi vËt sÊy, sÊy nãng
vËt sÊy vµ lµm cho n−íc trong vËt sÊy bay h¬i. Qu¸ tr×nh sÊy 2 –3 cã entanpi
kh«ng ®æi (i2 = i3), ®é Èm t−¬ng ®èi cña kh«ng khÝ t¨ng tõ ϕ2 ®Õn ϕ3 vµ ®é chøa
h¬i t¨ng tõ d1 ®Õn d3, nghÜa lµ ®é chøa h¬i trong vËt sÊy bèc gi¶m.
- Kh«ng khÝ nhËn mét l−îng h¬i n−íc tõ vËt sÊy bèc ra Gn:
Gn = d3 – d1; [kgh/kgK] (6-48)
- L−îng kh«ng khÝ kh« cÇn thiÕt lµm bay h¬i 1kg n−íc:
Gk = 1/(d3 – d1); [kgh/kgK] (6-
49)
- l−îng kh«ng khÝ Èm ë tr¹ng th¸i ban ®Çu cÇn ®Ó lµm bay h¬i 1kg n−íc
trong vËy sÊy:
G = (1 + d1) Gk (6-50)
- L−îng nhiÖt cÇn ®Ó ®èt nãng 1kg kh«ng khÝ kh« chøa trong (1+d)kg
kh«ng khÝ Èm lµ:
q = i2 – i1 ; [kJ/kgK] (6-
51)
- L−îng nhiÖt cÇn thiÕt ®Ó lµm bay h¬i 1kg n−íc trong vËt sÊy:
Q = gkq = (i2 – i1)/(d3 – d2); [kJ/kgh] (6-52)
6.4.2.2. Qu¸ tr×nh ®iÒu hßa kh«ng khÝ
70
Th−ck chÊt cña qu¸ tr×nh ®iÒu hßa kh«ng khÝ lµ ssÊy nãng lµm l¹nh kh«ng
khÝ, ®ång thêi ®iÒu chØnh ®é Èm cña nã ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã tr−íc khi ®−a
kh«ng khÝ vµo phßng.
§iÒu hßa kh«ng khÝ gåm c¸c qu¸ tr×nh läc bôi, hçn hîp kh«ng khÝ míi víi
kh«ng khÝ trong phßng, t¨ng hoÆc gi¶m ®é Èm, nhiÖt ®é cho phï hîp víi yªu cÇu
cña m«i tr−êng sèng hoÆc ®Ó b¶o qu¶n vËt t−, thiÕt bÞ
71
