- Nhắc lại nguyên lý bảo toàn khối lượng.. - Áp dụng nguyên lý bảo toàn khối lượng cho các hệ (ổn định và không ổn định).. - Áp dụng nguyên lý bảo toàn năng lượng cho hệ hở.. - Nhận dạng năng lượng dòng chảy truyền qua biên hệ.. - Giải bài toán cân bằng năng lượng cho các hệ có dòng chảy ổn định (ống phun, máy nén, tuabin, van tiết lưu, bộ hòa trộn, thiết bị trao đổi nhiệt).. - Áp dụng bài toán cân bằng năng lượng cho một số hệ không ổn định thường gặp (nạp và xả môi chất).. - Bảo toàn khối lượng: Vật chất không bị mất đi hay sinh ra trong 1 quá trình, chỉ có thể biến đổi.. - Lưu lượng khối lượng của dòng chảy. - Lưu lượng khối lượng (Mass flow rate):. - ρ: khối lượng riêng (kg/m3) V: Vận tốc pháp tuyến (m/s) A: Diện tích thiết diện (m2). - Lưu lượng thể tích của dòng chảy. - Lưu lượng thể tích (Volume flow rate):. - ρ: khối lượng riêng (kg/m3) V: Vận tốc pháp tuyến (m/s) A: Diện tích thiết diện (m2) ν: Thể tích riêng (m3/kg). - Nguyên lý bảo toàn khối lượng (Mass Conservation/Mass Balance). - Hiệu số lượng vật chất vào HT và ra khỏi hệ thống bằng khối lượng thay đổi của hệ:. - Tốc độ thay đổi lượng vật chất = Hiệu tốc độ dòng chảy vào và ra:. - Bảo toàn khối lượng của hệ hở ổn định (steady flow). - Dòng chảy ổn định:. - Khối lượng của hệ không đổi: m = const,. - Lưu lượng khối lượng vào = ra.. - ρ: khối lượng riêng (kg/m3) V: Vận tốc dòng (pháp tuyến) (m/s) A: Diện tích thiết diện (m2). - Ống phun (Nozzle): Là thiết bị để tăng tốc dòng (vòi cứu hỏa, tuabin);. - Giảm lưu lượng, hạ nhiệt độ (trong máy lạnh);. - Thiết bị trao đổi nhiệt.. - Dòng chảy ổn định của chất lỏng: ρ = const.. - Xác định lưu lượng thể tích, lưu lượng khối lượng của dòng chảy.. - Lưu lượng khối lượng:. - 5.2: Công lưu động (Flow work) và năng lượng của dòng. - Tưởng tượng piston đẩy dòng chảy (tác động lực F lên diện tích A, đẩy khối chất lỏng dịch chuyển khoảng cách L):. - Năng lượng tổng của dòng chảy. - Năng lượng tổng của hệ. - Năng lượng dòng chảy. - Truyền năng lượng dòng chảy (Energy transport by Mass). - Công thức tổng quát cho dòng chảy (hệ hở):. - Question: Tại sao hệ hở có dòng chảy mà lại nói “Hệ tĩnh tại” và bỏ qua động năng của hệ?. - Answer: Dòng chảy vào/ra hệ, còn hệ thì đứng im. - 5.3: Phân tích năng lượng hệ hở ổn định. - Phân tích năng lượng hệ hở ổn định. - Cân bằng năng lượng:. - Hệ hở ổn định: Hệ không tích trữ năng lượng:. - Nhớ lại: 3 dạng truyền năng lượng (heat, work, mass). - Với dòng chảy ổn định:. - Thường gặp hệ có nhiệt độ cao → Hệ mất nhiệt (q âm).. - Nếu hệ thống nhận năng lượng điện, W là công điện.. - phun/khuếch tán – tăng tốc/giảm tốc dòng chảy.. - Throttling Valves: Van tiết lưu – tạo hiệu ứng giảm nhiệt độ (máy lạnh).. - Ống phun (Nozzle) là thiết bị tăng tốc độ dòng chảy trong khi giảm áp suất;. - Ống khuếch tán là thiết bị tăng áp suất dòng chảy khi giảm tốc độ dòng.. - Cân bằng năng lượng Nozzle/Diffuser. - Cân bằng năng lượng ống. - Ví dụ: Hơi nước có áp suất 1,8MPa, nhiệt độ 400 0 C chảy vào ống phun có diện tích thiết diện 0,02m 2 . - Lưu lượng dòng chảy là 5kg/s. - Dòng hơi ra khỏi ống phun có áp suất 1,4MPa, tốc độ 275m/s. - b/ nhiệt độ hơi ra khỏi ống phun.. - Tuabin: là thiết bị tiếp nhận năng lượng từ dòng chảy để sinh công (W>0). - Dòng chảy truyền năng lượng lên cánh tuabin gắn trên trục (Ví dụ: Tuabin hơi, khí, thủy điện).. - Máy nén, Quạt gió (Fan), Bơm (Pump): là các thiết bị tiêu thụ công (W<0) để tăng áp suất dòng chảy:. - Máy nén: Để nén chất khí đến áp suất cao.. - Quạt: Tăng áp suất không đáng kể, chủ yếu dùng để vận chuyển (lưu thông) chất khí.. - Cân bằng năng lượng Turbine/Compressor. - Ví dụ 1: Một máy nén có áp suất và nhiệt độ khí vào là 100kPa và 280K, nén không khí đến áp suất 600kPa và nhiệt độ 400K.. - b/ Xác định công/đơn vị khối lượng dòng hơi qua tuabin.. - Tiết lưu (Throttling). - Van tiết lưu: là thiết bị tạo sự sụt áp suất khi giảm đột ngột thiết diện lưu thông:. - Áp suất giảm thường kèm theo hiệu ứng giảm nhiệt độ.. - Thiết bị tiết lưu:. - Cân bằng năng lượng Throttling. - Cân bằng năng lượng quá trình tiết lưu:. - Note: Tổng nội năng (u) và năng lượng dòng chảy (Flow work, P.v) là không đổi, chúng biến đổi lẫn nhau.. - Ví dụ: Công chất lạnh R134a ở trạng thái bão hòa có áp suất 0,8MPa đi vào một ống mao dẫn (capillary tube), áp suất giảm đến 0,02MPa. - Nhiệt độ trước, sau tiết lưu và độ giảm nhiệt độ.. - Tiết lưu không khí không làm giảm nhiệt độ vì h = f(T), h1 = h2 → T1 = T2.. - Bảo toàn khối lượng(hệ ổn định):. - Bảo toàn năng lượng:. - Ví dụ: Dòng nước nóng 60 0 C hòa trộn với nước lạnh 10 0 C để được nhiệt độ mong muốn 45 0 C. - Biết áp suất là 150kPa. - Khi P = 150kPa, nhiệt độ bão hòa là 111,35 0 C (Table A5). - Enthalpy (h) coi như bằng enthanpy của nước bão hòa ở cùng nhiệt độ.. - Tra bảng tìm h1, h2, h3 của nước bão hòa ở các nhiệt độ C (Table A5). - Question: Nước ở nhiệt độ 60 0 C, áp suất 150kPa, muốn nước sôi (bão hòa) ở nhiệt độ đó thì làm thế nào?. - Thiết bị trao đổi nhiệt (Heat Exchangers). - Cân bằng năng lượng Heat Exchangers. - Cân bằng khối lượng:. - Khi cả 2 dòng chảy là chung 1 hệ:. - R134a ở áp suất 1MPa, 70 0 C, lưu lượng 6kg/min và ra khỏi bầu ngưng ở 35 0 C. - Nước làm mát ở áp suất 300kPa, nhiệt độ vào 15 0 C, nhiệt độ ra 25 0 C. - Xác định:. - Bảo toàn khối lượng:. - Ở P = 300kPa và nhiệt độ 15-25 0 C, nước ở trạng thái lỏng chưa sôi (compressed liquid).. - Enthalpy của compressed liquid được coi là bằng enthalpy của nước bão hòa cùng nhiệt độ → tra Table A4 ở 15, 25 0 C. - Cân bằng năng lượng khi tách dòng R134a khỏi hệ:. - Dòng chảy trong ống (Pipe and Duct Flow). - Pipe = ống: Thường chỉ ổng dẫn chất lỏng hoặc khí/hơi áp suất cao;. - Duct: Thường chỉ các kênh dẫn khí, không khí ở áp suất thấp. - Dòng chảy có thể liên quan đến trao đổi nhiệt và/hoặc công:. - Dòng khí vào ở áp suất 100kPa, lưu lượng 150m3/min, nhiệt độ 17 0 C. - Xác định nhiệt độ dòng khí ra.. - Nguyên lý bảo toàn khối lượng:. - Phương trình năng lượng dòng chảy:. - Bảo toàn năng lượng hệ hở ổn định:
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt