7.5 Các quá trình nhiệt động cơbản của KK ẨM - My … trinh_Nhiet dong luc...

Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM

1/2009

p.1p.1

7.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của KK ẨM

3) Hỗn hợp của các dòng không khí

2) Quá trình bốc hơi, tăng ẩm

1) Quá trình gia nhiệt và làm lạnh không khí

4) Quá trình sấy

Chương 7 (phần cuối) :


1/2009

p.2p.2

1 Quá trình gia nhiệt và làm lạnh KKa) Quá trình GIA NHIỆT không khí

Ga , d , T1 , I1 Ga ,d, T2 , I2Q

Nhiệt độ t (oC)

Độ

chứa

hơi

d (g

/kg a

)

Entanp

i I (kJ

/kga)

ϕ = 100 %

ϕ = 30 %

14oC

ϕ = 80 %

1 2

30oC

8

d = const

Sau khi gia nhiệt

t2 (oC) > t1 (oC)

ϕ2 < ϕ1

Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình GIA NHIỆT

( )1212 IIGQ a −=

kJ kga kJ/kga

d = const


1/2009

p.3p.3

b) Quá trình LÀM LẠNH không khí

Nhiệt độ t (oC)d

(g/k

g a)

Entanp

i I (kJ

/kga)

ϕ =

100 %1

14ϕ = 50

%

10.62

ϕ = 30 %

40oCtđs = 19oC

Làm lạnh KK trên nhiệt độ điểm sương

(quá trình 1-2 trên hình)

d = const

( )2112 IIGQ a −=

kJ kga kJ/kga

Làm lạnh KK dưới nhiệt độ điểm sương (quá trình 1-4 trên hình)

43

15oC* Lượng nước ngưng tụ:

Gn = Ga (d1 – d4)

kJ kga kJ/kga

( )4114 IIGQ a −=Nhiệt lượng lấy đi:

1Làm lạnh dưới nhiệt độ điểm sương

(1 phần hơi nước ngưng tụ thành nước)

Làm lạnh Gia nhiệt

KK ẩm

p = 1 at


1/2009

p.4p.4

c) Quá trình KHỬ ẨM (giảm ẩm) không khí

Gaϕ2 = 100%t2 < t1d2 < d1

1 2 3

Gaϕ1t1

d1

Gaϕ3

t3 > t2d3 = d2 Nhiệt độ t (oC)

d (g

/kg a

)

Entanp

i I (kJ

/kga)

ϕ =

100 %

1

t1

ϕ 1

t2

2ϕ 3 3

t3

d1

d2=d3

Gn

2 Gia nhiệtd = const

3

Lượng nước ngưng tụ: ( ) )(21 kgddGG an −=

a) Biết (t1 , ϕ1)


1/2009

p.5p.5

Ví dụ 7.2 sách “Nhiệt động lực học KT”

KK ẩm Vk = 280 m3/ph p = 1.013 bar

t1 = 30oCϕ1 = 50%

t2 = 10oCϕ2 = 100%

làm lạnh

Gn ngưng tụ

t3 = 30oCgia nhiệt

Xác định:

a) Lưu lượng khối lượng KK khô qua hệ thống Ga (kg/ph)b) Lượng nước ngưng tụ trong 1h Gn (kg/h)c) Độ ẩm KK khi ra khỏi thiết bị ϕ3 (%) d) Năng suất máy lạnh cần thực hiện Q12 (kW)

ph1 , có ( pa1 , Vk , t1 ) Gapa1 = p – ph1

Cần tính d1 , d2 từ trạng thái 1 và 2 đã biếtb) Gn = Ga (d1-d2)

c) Trạng thái 3 đã biết (t3 , d3 = d2 ) ϕ3

d) Năng suất máy lạnh cần thực hiện: Q12 = Ga (I1-I2)


1/2009

p.6p.6

2 Quá trình bốc hơi, tăng ẩmCó thể tăng độ ẩm của KK bằng 2 cách phun khác nhau:a) Phun bằng nước lạnh : quá trình này có I = const

t (oC)

d (g

/kg a

)

Entanp

i I

ϕ = 100 %1

t1

ϕ 1

d1

I = constd2

t2

ϕ 2

2

Lượng nước cần phun vào:

hkgddGG aw /)( 12 −=

Ví dụ 7.4: KK ẩm có Ga = 90 kg/ph

t1 = 40oCϕ1 = 20%

Tăng ẩm =phun nước ϕ2 = 100% t2 ?

Gw ?

Biết (t1, ϕ1) d1 , I1 Có ϕ2 , I2 = I1 d2 )( 12 ddGG aw −=


1/2009

p.7p.7

b) Phun bằng hơi nước

t (oC)d

(g/k

g a)

Entanp

i I

ϕ = 100 %

t1

ϕ1d1

d2

t2

ϕ 2

1

2 Hơi nước (Gw , ih3)

KK ẩm (t1, d1, I1)

G1 = Ga+Gh1 G2 = Ga+Gh2

(t2, d2, I2)

* Pt cân bằng chất: whh GGG += 12

Lượng hơi nước phun thêm vào: )( 12 ddGG aw −=

* Pt cân bằng năng lượng: 231 IGiGIG ahwa =+ (kg/h)

Ví dụ 7.3: KK ẩm có Ga = 90 kg/ph

tk1 = 22oCtư1 = 9oC

Tăng ẩm = phun hơi nước bão hòa khô (110oC, Gw=52 kg/h)

t2 ?ϕ2 ?I2 ?Biết (tk1, tư1) d1 , I1 Có (Gw, Ga, d1) d2

Hơi bão hòa khô 110oC ih3 Có (Gw, Ga, I1, ih3) I2t2 , ϕ2


1/2009

p.8p.8

3 Hỗn hợp của các dòng không khí

t (oC)

d (g

/kg a

)

ϕ = 100 %


1/2009

p.9p.9

Hai trường hợp hòa trộn KK thường gặp trong thực tế:

Ga1

Ga2

t1 , d1 , I1

t2 , d2 , I2Ga3

t3 , d3 , I3

1

2I 1

t1

d1

t3

d3

I 3

d2

t2

I 2

3

Từ:

321 aaa GGG =+

332211 IGIGIG aaa =+

332211 dGdGdG aaa =+

3 nằm trên đoạn thẳng nối 1 và 2

21

22113

aa

aa

GGtGtG

t++

=

21

22113

aa

aa

GGdGdG

d++

=

21

22113

aa

aa

GGIGIG

I++

=

a) Hỗn hợp đoạn nhiệt của các dòng KK


1/2009

p.10p.10

b) Hỗn hợp phi đoạn nhiệt của các dòng KK

Ga1

Ga2

t1 , d1 , I1

t2 , d2 , I2Ga3

t3 , d3 , I3

Gia nhiệt Q

M

t (oC)

d (g

/kg a

)

ϕ = 100 %

1

2I 1

t1

d1

d2

t2

I 2

t3tM

d3=dM

I M

M 3

21

2211

aa

aaM GG

tGtGt

++

=

21

2211

aa

aaM GG

dGdGd

++

=

21

2211

aa

aaM GG

IGIGI

++

=

Ta có:Mdd =3

t3 đã biết

Các thông số còn lại

tại 3


1/2009

p.11p.11

Ví dụ 7.5:

(1)

(2)

V1 = 142 m3/ph

V2 = 425 m3/ph

(3) t3 ? d3 ? I3 ?

t (oC)

d (g

/kg a

)

ϕ = 100 %

1

2I 1

t1

d1

t3

d3

I 3

d2

t2

I 2

3d1 = 0.002 kg/kgat1 = 5oC

p1 = 1 bar

ϕ2 = 50 %t2 = 24oC

p2 = 1 bar

Biết (t1, d1) I1 , ph1 Từ (ph1, V1 , T1) Ga1 (kg/ph)

Biết (t2, ϕ2) I2 , ph2 Từ (ph2, V2 , T2) Ga2 (kg/ph)

CóGa1, t1, d1, I1

Ga2, t2, d2, I2

Ga3, t3, d3, I3, ϕ3

I

d

ϕ = 100%


1/2009

p.12p.12

4 Quá trình SẤY

Gia nhiệt Buồng sấy

ϕ1, t1 ϕ2, t2 ϕ3, t3 1

I=const

2I2

ϕ2

t2

3 t3

ϕ1

t1

I1

d1 = d2

ϕ3

d3 > d1

- KK lạnh ban đầu ở trạng thái 1 được gia nhiệt đến trạng thái 2. Quá trình 1-2 có tính chất: d = const- Sau đó KK nóng ở trạng thái 2 thổi qua buồng sấy, lấy đi một lượng hơi nước (hút ẩm) từ các vật cần sấy. Quá trình 2-3 có tính chất : I = const

* Lượng hơi nước lấy đi từ vật sấy:

* Nhiệt lượng cần cung cấp cho bộ gia nhiệt:

( )13 ddGG an −= (kg/h)

( )12 IIGQ a −= (kJ/h)

Q


1/2009

p.13p.13

KK t1 = 20oCϕ1 = 60 %

Bộ gia nhiệtt2 = 95oC

Buồng sấyt3 = 35oC

a) Lưu lượng gió (KK) V (m3/h) cần cung cấp nếu biết lượng nước cần phải lấy đi là Gn = 50 kg/h

Tính:

b) Lưu lượng hơi Gh (kg/h) mà lò hơi cần cung cấp cho bộ gia nhiệt nếu biết hơi sử dụng trong lò hơi là hơi bão hòa khô, nhiệt độ nước ngưng thải là 100oC , áp suất đồng hồ lò hơi chỉ 4 bar.

a) Lưu lượng gió cần cung cấp: )/( 3 hmp

GRTV = cần tính G (kg/h)

13 ddG

GG na −

=≈ cần xác định d1 , d3 (kg/kga)

b) Lưu lượng hơi mà lò hơi cung cấp: ( ))/(

65

12

65

12 hkgII

IIGII

QGnh

a

nhh −

−=

−=

- Hơi trong lò hơi là bão hòa khô (ph = 4 +1= 5 bar, x = 1) II h ′′=5

- Nước ngưng thải từ lò hơi (100oC, 5 bar) 6nI

Ví dụ 7.6:


1/2009

p.14p.14

BÀI TẬP

Bài 1: Dòng không khí ẩm có áp suất p = 0.1 MPa nhiệt độ t1 = 30oC, độ ẩm tương đối ϕ1 = 0.8 được làm lạnh đến nhiệt độ t2 = 10oC để khử ẩm, sau đó được gia nhiệt đến t3 = 20oC để thổi vào phòng

a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị I-db) Xác định các thông số cần thiết tại các điểm 1, 2 , 3 c) Xác định lượng nước ngưng tụ mw (kg/h), năng suất lạnh của thiết bị Qo (kW) biết lưu lượng của dòng không khí Ga = 50 kg/ph

Bài 2: Không khí ở trạng thái ban đầu có nhiệt độ t1 = 20oC, độ ẩm ϕ1 = 60%, áp suất p1 = 0.1 MPa được thổi qua calorifer để gia nhiệt đến nhiệt độ t2 = 50oC, sau đó thổi vào buồng sấy, nhiệt độ ra khỏi buồng sấy t3 = 30oC

a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị I-db) Xác định độ ẩm không khí ra khỏi buồng sấy ϕ3

c) Xác định lượng KK cần thiết để bốc hơi 1kg nước từ vật sấyd) Tính nhiệt lượng cung cấp cho calorifer

ĐÁP ÁNBài 1:

I

d

ϕ = 100%

2

3

I1

1 30oC

ϕ1

I2

d2 = d3

80%

d1

10oC

20oC

b) Thông số tại 1, 2, 3

Điểm 1: t1=30oC phbh1 = 0.04241 bar

ahbh

hbh kgkgpp

pd /022.0*622.0

11

111 =

−=

ϕϕ

akgkJdttI /9.85)22500( 1111 =++=

Điểm 2: t2=10oC phbh2 = 0.012277 bar

ahbh

hbh kgkgpp

pd /0078.0*622.0

22

222 =

−=

ϕϕ

akgkJdttI /5.29)22500( 2222 =++=

Điểm 3: t3=20oC phbh3 = 0.02337 barakgkgdd /0078.023 ==

53.0622.0 333

33 =

+=

hbhhbh pdpdp

ϕ

akgkJdttI /6.39)22500( 3333 =++=

c) ( ) phkgddGm aw /71.021 =−=

( )kW

IIGQ a

o 03.4760

21 =−

=


1/2009

p.15p.15

Bài 2:

I

d

ϕ = 100%

1

I=const

2I2

ϕ2

t2

3 t3

ϕ1

t1

I1

d1 = d2

ϕ3

d3 > d1

b) Xác định ϕ3

Biết (t1, ϕ1) d1, I1

Biết (t2, d2 = d1) I2

Biết (t3, I3 = I2) d3 ϕ3

c) Xác định lượng KK cần thiết để bốc hơi 1kg nước từ vật sấy

1 kg KK khô tải được (d3 – d1) kg nước

Lượng KK khô cần thiết để tải 1 kg nước từ vật sấy là: )(1

13

kgdd −

Lượng KK ẩm cần thiết để tải 1 kg nước từ vật sấy là: )(1

13

1 kgdd

d−

+

d) Nhiệt lượng cung cấp cho calorifer: ( ) )(1

1213

112 kJII

ddd

Q −−

+=


1/2009

p.16p.16

7.5 Các quá trình nhiệt động cơbản của KK ẨM - My … trinh_Nhiet dong luc...

Documents

Transcript of 7.5 Các quá trình nhiệt động cơbản của KK ẨM - My … trinh_Nhiet dong luc...