pattayatech - สัปดาห์ที่ 14 · 2017-08-19 ·...

265

สปดาหท 14 หนวยท 8

เรอง

วฎจกรดเซล (Diesil Cycle)(ตอ)

266

แผนการจดการเรยนร แบบมงเนนสมรรถนะอาชพ และบรณาการตามหลกปรชญาของเศรษฐกจพอเพยง

/ ผล 5 มต / นโยบาย 3 D และ 11 ด 11 เกง รหสวชา 3101-2002 วชา งานสนดาปภายใน หนวยท 8 ชอหนวย วฏจกรดเซล

ชอเรอง จ านวน 3 ชวโมง

8.1 กระบวนการอดตวแบบไอเซนทรอปก 8.2 กระบวนการความดนคงท 8.3 กระบวนการขยายตวแบบไอเซนทรอปก

8.4 กระบวนการปรมาตรคงท

1. สาระส าคญ 1. กระบวนการอดตวแบบไอเซนทรอปก ตามกฎ PVk = C ความดนเนองจาก P1 เปน P2 ปรมาตรลดลงจาก V1 เปน V2 อณหภมสงขนจาก T1 เปน T2 เอนโทรปคงท S1 เทากบ S2= C 2. กระบวนการความดนคงท ความดนท P2 = P3 อณหภมเพมขนจาก T2 เปน T3 เอนโทรปเพมจาก S2 เปน S3

3. กระบวนการขยายตวแบบไอเซนทรอปก ความดนจะลดลงจาก P3 เปน P4 อณหภมลดลงจาก T3 เปน T4 ปรมาตรเพมจาก V3 เปน V4 เอนโทรปคงท S3 เทากบ S4

4. กระบวนการปรมาตรคงท ปรมาตรคงทเทากบ V4 เทากบ V1 อณหภมลดลงจาก T4 เปน T1 ความดนลดลงจาก P4 เปน P1 เอนโทรปลดลงจาก S4 เปน S1

2. สมรรถนะประจ าหนวยการเรยนร 1.อธบายกระบวนการตางๆของวฎจกรดเซล ไดอยางถกตอง

2.สามารถค านวณหาคาความรอนของวฎจกรไดอยางถกตอง 3.สามารถค านวณหาคางานของวฎจกรไดอยางถกตอง 4.สามารถค านวณหาคาประสทธภาพของวฎจกรไดอยางถกตอง 5.มความรบผดชอบ ตามงานทมอบหมาย (บรณาการปรชญาเศรษฐกจพอเพยง)

267

3. จดประสงคการเรยนร

3.1 จดประสงคทวไป 1.อธบายกระบวนการตางๆของวฎจกรดเซล ไดอยางถกตอง

2.สามารถค านวณหาคาความรอนของวฎจกรไดอยางถกตอง 3.สามารถค านวณหาคางานของวฎจกรไดอยางถกตอง 4.สามารถค านวณหาคาประสทธภาพของวฎจกรไดอยางถกตอง

5.มความรบผดชอบ ตามงานทมอบหมาย (บรณาการปรชญาเศรษฐกจพอเพยง) 3.2 จดประสงคเชงพฤตกรรม

1.สามารถค านวณหาความรอนถายเทเขาของวฎจกรดเซล ไดอยางถกตอง 2.สามารถค านวณหาคาของงานของวฎจกรดเซล ไดอยางถกตอง 3.สามารถค านวณหาคาประสทธภาพของวฎจกรไดอยางถกตอง 4.สามารถค านวณหาอตราสวนการอดของวฏจกรไดอยางถกตอง 5.มความรบผดชอบ ตามงานทมอบหมาย (บรณาการปรชญาเศรษฐกจพอเพยง)

4. เนอหาสาระการสอน/การเรยนร 4.1 ดานความร - กระบวนการสนดาปภายในของวฎจกรดเซล

4.2 ดานทกษะหรอปฏบต

- การค านวณกระบวนการสนดาปภายในของวฎจกรดเซล

4.3 ดานคณธรรม/จรยธรรม/จรรยาบรรณ/บรณาการเศรษฐกจพอเพยง - ความมวนย : การแตงกาย , การตรงตอเวลา - ความรบผดชอบ : ท างานเสรจทนตามเวลาท ก าหนด - ความสนใจใฝร : มความสนใจในการหาความรเพมเตม , การกระตอรอรนทจะเรยนร - ความมมนษยสมพนธ : ยอมรบความคดเหนผอน - ความอดทน อดกลน : มสตควบคมอารมณไดด - ความซอสตยสจรต : ไมน าผลงานผอนมาแอบอางเปนของตน - การประหยด : ใชวสดทเหมาะสมกบงาน , ปดไฟฟา ทกครงทเลกใช - ความกตญญกตเวท : อาสาชวยเหลอและถอของชวยคร –อาจารย

268

5. กจกรรมการเรยนการสอนหรอการเรยนร

ขนตอนการสอนหรอกจกรรมคร ขนตอนการเรยนหรอกจกรรมของผเรยน

ขนน าเขาสบทเรยน (10 นาท ) 1. นกเรยนรจกการสนดาปภายในหรอไม ขนการสอน (60 นาท ) 1. ครอธบายกระบวนการอดตวแบบไอเซนทรอปก

อยในจงหวะอดของวฎจกรดเซล 2. ครอธบายกระบวนการความดนคงทของวฎจกร

ดเซล 3. ครเขยนสมกระบวนการอดตวแบบไอเซนทรอปก

อยในจงหวะอดของวฎจกรดเซล 4. ครสาธตตวอยางกระบวนการอดตวแบบไอเซน

ทรอปก อยในจงหวะอดของวฎจกรดเซล 5. ครเปดโอกาสใหชกถามขอสงสย ขนพยายาม (80 นาท) 1. ครใหนกศกษาฝกเขยนสมการและวาดแผนภาพ

ของวฎจกรดเซล 2. ครใหท าแบบทดสอบท 8.1 จ านวน 1 ขอ

ขนสรป ( 30 นาท ) 1. ครใหท าแบบทดสอบ 2. ครเฉลยแบบทดสอบ 3. ครสรปเนอหาเพมเตม

1. ผเรยนทงชน แสดงความคดเหนตามหวขอทครชก

ถาม 1. ผเรยนตงใจฟงการบรรยายและจดบนทกเนอหาจาก

ค าบรรยายใสสมด 2. ผเรยนตงใจฟงการบรรยายและจดบนทกเนอหาจาก

ค าบรรยายใสสมด 3. ผเรยนตงใจฟงการบรรยายและจดบนทกเนอหาจาก

ค าบรรยายใสสมด 4. ผเรยนตงใจฟงการบรรยายและจดบนทก 5. ผเรยนซกถามขอสงสย

1. ผเรยนฝกเขยนสมการและวาดแผนภาพของวฏจกรดเซล

2. ผเรยนท าแบบทดสอบท 8.1 จ านวน 1 ขอ 1. ผเรยนน าแบบทดสอบสง 2. ผเรยนทราบเฉลย 3. ผเรยนทงหมดตงใจฟง

269

6. สอการเรยนการสอน/การเรยนร 6.1 สอสงพมพ

- หนงสองานสนดาปภายใน - เอกสารประกอบการสอน - แบบทดสอบ 1 ขอ

6.2 สอโสตทศน - 6.3 สอของจรง -

7. แหลงการเรยนการสอน/การเรยนร 7.1 ภายในสถานศกษา

- ตกวทยบรการ - หองสมดชมรมวชาชพชางยนต - หอง Internet ชางยนต

7.2 ภายนอกสถานศกษา

- หองสมดมหาวทยาลยมหาสารคาม - หองสมดมหาวทยาลยราชภฎมหาสารคาม - ราน Internet

8. งานทมอบหมาย 8.1 กอนเรยน - 8.2 ขณะเรยน - ใหผเรยนจดค าอธบาย ประกอบการบรรยายของคร - ใหผเรยนท าแบบฝกหด

270

8.3 หลงเรยน - ใหผเรยนเฉลยแบบทดสอบ - ใหผเรยนไปศกษา เรองของวฎจกรดเซลมาลวงหนา

9. ผลงาน/ชนงาน ทเกดจากการเรยนรของผเรยน -

10. เอกสารอางอง ชนะชย กสภาร. เครองยนตสนดาปภายใน. พมพครงท8, กรงเทพฯ: โรงพมพชวนพมพ

มนตร พรณเกษตร. เทอรโมไดนามกส.พมพครงท2, กรงเทพฯ: วทยพฒน

รงสรย ใจเขอนแกว. เครองยนตสนดาปภายในและภายนอก. พมพครงท7, กรงเทพฯ: ซเอดยเคชน

วนจ นวาศะบตร. การวเคราะการสนดาป. พมพครงท7, กรงเทพฯ: โรงพมพเจรญธรรม, 2527

ศรณรงค ตทองค า. คาคงทสากลของกาซ. พมพครงท5, กรงเทพฯ: ส านกพมพพ.เอด, 2524

11. การบรณาการ/ความสมพนธกบรายวชาอน

วชา เทอรโมไดนามกส 12. หลกการประเมนผลการเรยน 12.1 กอนเรยน - สงเกตจากค าถาม ของผเรยน 12.2 ขณะเรยน

- สงเกตจากค าถาม ของผเรยน 12.3 หลงเรยน

- แบบทดสอบ

271

13. รายละเอยดการประเมนผลการเรยน 13.1 คะแนนระหวางภาคเรยน รอยละ 80 ไดจาก - แบบทดสอบหลงเรยน รอยละ 20 - ใบงาน รอยละ 20 - การปฏบตงานกลม รอยละ 30 - แบบฝกหด รอยละ 10 13.2 คะแนนคณธรรมและ จรยธรรม รอยละ 20 ไดจาก - ความตรงตอเวลา รอยละ 5 - ความมระเบยบ วนย รอยละ 5 - ความรบผดชอบ รอยละ 5 - ความซอสตย รอยละ 5 การประเมนผล น าคะแนนทไดจากการวดผลมาประเมน โดยยดหลกเกณฑการประเมนผลของวทยาลยเทคนคมหาสารคาม ซงก าหนดดงน

อตราคะแนน ระดบคะแนน

80 – 100 4.0 75 – 79 3.5 70 – 74 3.0 65 – 69 2.5 60 – 64 2.0 55 – 59 1.5 50 – 54 1.0 0 – 49 0

272

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 1 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

วฏจกรดเซล (Diesel cycle) วฏจกรนตงเพอชอตามนกประดษฐ ชอ Rudolph Diesel (ค.ศ. 1858 – 1913) ซงไดจดทะเบยนสทธบตรไวในเยอรมน เราไดประดษฐระบบการท างานของเครองยนตแบบใชหวฉดส าหรบฉดน าเชอเพลง โดยครงแรกใชถานหนเผาไหมภายในกระบอกสบ แตในทสดไดเกยวมาใชเชอเพลงเหลว ซงเรยกกนทวไปวา เครองยนตดเซล วฏจกรนด าเนนไปดงน

P

V

2 3

4

1qout

qin

Vmin V3 Vmax

S =

S =

( ) P-V

T

S

qin

qout

P =

V =

23

4

1

( ) T-S

กระบวนการ 1 – 2 จดเตรยมอะเดยบาตรก ตามกฎ PVk = C ความดนเนองจาก P1 ไปเปน P2 อณหภมเรมจาก T1 ไปเปน T2 ปรมาตรลดลงจาก V1 มาเปน เอนโทรบเพมขนจาก S1 = S2 กระบวนการ 2 – 3 รบความรอนโดยความดนคงท ความดนคงทเทาเดมท P2 = P3 อณหภมเพมขนจาก T2 ไปเปน T3 ปรมาตรเพมขนจาก V2 ไปเปน V3 เอนโทรบเพมขนจาก S2 = S3 กระบวนการ 3-4 การขยายตวแบบไอเซนทรอปก ความดนจะลดลงจาก P3 เปน P4 อณหภมลดลงจาก T3 เปน T4 ปรมาตรเพมขนจาก V3 เปน V4 เอนโทรปคงท S3 เปน S4

273

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 2 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

กระบวนการ 4-1 กระบวนการปรมาตรคงท ปรมาตรคงท V4 เปนV1

อณหภมลดลงจาก T4 เปน T1

ความดนลดลงจาก P4 เปน P1

เอนโทรปลดลงจาก S4 เปน S1

กระบวนการจดครบรอบวตถจกรซงกายกลบมาอยในสภาวะเดม จากรป ถาไมจดการขยายตวแกสภาวะ 4 โดยปลอยใหการขยายตวอยางสมบรณถงสภาวะ 5 แลวการจะกลบมาทสภายะ 1 ไดกตอเมอระบายความรอนออกไป ณ ความดนคงทถก 5 มา 1 กระบวนการนแสดงไวในรปดวยเสนประ จากจด 1 2 3 5 สอวฏจกรความดนคงทและเมอสดสวน 1 4 5 ออกเสยจะไดเปนวฏจกรดเซล เมอจ าเอาวฏจกร 1 2 3 4 มาวเคราะหโดยสมมตวา P1 , V1 และ T1 เปนตวททราบคาแลว จะไดดงน สภาวะ 1 จดนทราบวา P1 , V1 และ T1 แลว สภาวะ 2 สมมตวาทราบอตราสวนปรมาตร

หา T1 =

T2 = T1 = T1 …………………….1

เมอ อตราสวนปรมาตร

และ =

P2 = P2 = P1.rvk ……………………….2

สภาวะ 3 เมอ P3 = P2 เพราะวาความดนคงทเทาเดม หา T3 =

T3 = T2 = T1 rvk-1

T3 = T1 rvk-1………………………………….....3

274

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 3 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

เมอให = ซงเปน Cut – off ratio

จากขบวนการการ 3-4 ซงเปนการขยายตวแบบอะเดยบาตก

ดงนน T4 = T3

= เพราะวา (V3 = V4)

=

=

= β/rv

T4 = T3 (β/rv)k-1 แทนคา T3 ลงในสมการ

T4 = T1 (β)k …………4 ความรอนทไดรบเกดจากกระบวน 2-3 Qin = CP(T3- T2 ) …………….. 5 ความรนทคายออกเกดขนในกระบวนการ 4-1 QOUT = CV ( T4 – T1 ) …………….. 6 จะหางานไดจาก งานทกระท า = ความรอนทไดรบ – ความรอนทคายออก ดงนน WNET = Qin - QOUT ……………… 7

275

แผนการสอน หนวยท 8 หนา 4 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12 ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

ประสทธภาพทางความรอน th = 1 -

แทนคา T1, T2 , T3 ,T4 จากสมการ

th = 1 -

ประสทธภาพทางวามรอนของวฎจกรออตโต

th = 1 - .................................. 8

จากสมการประสทธภาพทางความรอนของ วฎจกรออตโตและประสทธภาพทางความรอนของ วฎจกรดเซล ถาน ามาเปรยบเทยบกนจะเหนวา “ ถาก าลงอดเทากน วฎจกรของออตโตจะมประสทธภาพทางความรอนสงกวาวฎจกรดเซล” แตเพราะเหตวา เครองยนตดเซล เราสามารถออกแบบใหมก าลงอดไดสงกวา วฎจกรออตโต ดงนนจะเหนวาประสทธภาพทางความรอนของวฎจกรดเซลจงสงพอ ๆ กบวฎจกรของออตโต (เมอไมถงก าลงอด)

276

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 5

วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

ตวอยาง เครองยนตดเซลเครองหนงดดอากาศทความดน 1 bar และอณหภม 15 oC เขาไปดวยอตราสวนการอด 12:1 ถาอณหภมสงสดของวฎจกรเปน 1100 oC จงหา ก. งานสทธความรอนทไดรบ ข. ประสทธภาพทางความรอน

P

V

2 3

4

1qout

qin

Vmin V3 Vmax

S =

S =

( ) P-V

T

S

qin

qout

P =

V =

23

4

1

( ) T-S

P1 = 1 bar , T1 = 15+273.2 = 288.2 K , rv = 12 T3 = 1100+273.2 = 1373.2 K วธท า จากสตร

หา T2

= 288.2 K (12)0.4

T2 = 778.69 K

หา rc rc =

= 1373.2 K 778.69 K

rc = 1.765

หา T4 T4 = T3

= 1373.2 K (1.765 20)0.4

T4 = 520.01 K

277

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 6 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

หา Qin Qin = CP (T3-T2) = 1.0035 kJ/kg.K (1373.2 – 788.69 ) K Qin = 569.59 kJ/kg หา QOUT QOUT = CV (T4-T1) = 0.7165 kJ/kg.K (520.01 – 288.2) K QOUT = 166.09 kJ/kg หา WNET WNET = Qin - QOUT = 569.59 - 166.09 kJ/kg WNET = 430.5 kJ/kg หา Th th =

=

= 0.72 หรอ 72.16 %

278

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 7 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

แบบทดสอบ

1. วฎจกรดเซลมาตรฐานมอตราสวนการอดเทากบ 20:1 อณหภมสงสดและต าสดของวฎจกรเทากบ 1500 oC และ 20 oC ตามล าดบและความดนสงสดของวฎจกรเทากบ 50 bar จงหา ก. ประสทธภาพทางความรอน ข. ความดนยงผลเฉลย

279

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 8 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

เฉลยแบบทดสอบ

1.วฎจกรดเซลมาตรฐานมอตราสวนการอดเทากบ 20:1 อณหภมสงสดและต าสดของวฎจกรเทากบ 1500 oC และ 20 oC ตามล าดบและความดนสงสดของวฎจกรเทากบ 50 bar จงหา

ก.ประสทธภาพทางความรอน ข.ความดนยงผลเฉลย

P

V

2 3

4

1qout

qin

Vmin V3 Vmax

S =

S =

( ) P-V

T

S

qin

qout

P =

V =

23

4

1

( ) T-S

rv = 20 T3 = 1500 + 273.2 = 1773.2 K T1 = 20 + 273.2 = 293.2 K P2 = P3 = 50 bar th = ? mep = ? วธท า จากสตร

หา T2

= 293.2 K (20)0.4

T2 = 971.79 K หรอ = 698.59 oC

หา rc rc =

= 1773.2 K 971.79 K

rc = 1.82

280

แผนการสอน หนวยท 8 หนาท 9 วชา งานเครองยนตสนดาปภายใน สอนครงท 12

ชอหนวย วฏจกรดเซล จ านวน 3 ชวโมง

หา T4 T4 = T3

= 1773.2 K (1.82 20)0.4

T4 = 679.78 K หรอ = 406.58 oC หา Qin Qin = CP (T3-T2) = 1.0035 kJ/kg.K (1773.2 – 971.79 ) K Qin = 804.21 kJ/kg หา QOUT QOUT = CV (T4-T1) = 0.7165 kJ/kg.K (679.78 – 293.2) K QOUT 276.98 kJ/kg. หา WNET WNET = Qin - QOUT = 804.21 – 276.98 kJ/kg. WNET = 527.23 kJ/kg. หา Th th =

=

= 0.72 หรอ 72.16 % หา V2 = mRT3

V2 =

=

V2 = 0.055

rV =

V1 = rV V2

= 20 0.055

V1 = 1.1

mep =

= 527023 kJ/kg (1.1 – 0.055) mep = 504.52 kpa

281

บนทกผลหลงการจดการเรยนรแบบมงเนนสมรรถนะอาชพและบรณาการตามหลกปรชญาของเศรษฐกจพอเพยง/ ผล 5 มต / นโยบาย 3 D และ 11 ด 11 เกง

รายการ ระดบการปฏบต

5 4 3 2 1

ดานการเตรยมการสอน 1. จดหนวยการเรยนรไดสอดคลองกบวตถประสงคการเรยนร 2. ก าหนดเกณฑการประเมนครอบคลมทงดานความร ดานทกษะ และดานจตพสย 3. เตรยมวสด-อปกรณ สอ นวตกรรม กจกรรมตามแผนการจดการเรยนรกอนเขาสอน ดานการจดกจกรรมการเรยนร 4. มวธการน าเขาสบทเรยนทนาสนใจ 5. มกจกรรมทหลากหลาย เพอชวยใหผเรยนเกดการเรยนร ความเขาใจ 6. จดกจกรรมทสงเสรมใหผเรยนคนควาเพอหาค าตอบดวยตนเอง 7. นกเรยนมสวนรวมในการจดกจกรรมการเรยนร 8. จดกจกรรมทเนนกระบวนการคด ( คดวเคราะห คดสงเคราะห คดสรางสรรค ) 9. กระตนใหผเรยนแสดงความคดเหนอยางเสร 10. จดกจกรรมการเรยนรทเชอมโยงกบชวตจรงโดยน าภมปญญา/บรณาการเขามามสวนรวม 11. จดกจกรรมโดยสอดแทรกคณธรรม จรยธรรม 12. มการเสรมแรงเมอนกเรยนปฏบต หรอตอบถกตอง 13. มอบหมายงานใหเหมาะสมตามศกยภาพของผเรยน 14. เอาใจใสดแลผเรยน อยางทวถง 15. ใชเวลาสอนเหมาะสมกบเวลาทก าหนด ดานสอ นวตกรรม แหลงการเรยนร 16. ใชสอทเหมาะสมกบกจกรรมและศกยภาพของผเรยน 17. ใชสอ แหลงการเรยนรอยางหลากหลาย เชน บคคล สถานท ของจรง เอกสาร สออเลกทรอนกส และอนเทอรเนต เปนตน

ดานการวดและประเมนผล 18. ผเรยนมสวนรวมในการก าหนดเกณฑการวดและประเมนผล 19. ประเมนผลอยางหลากหลายและครบทงดานความร ทกษะ และจตพสย 20. คร ผเรยน ผปกครอง หรอ ผทเกยวของมสวนรวม ในการประเมน หมายเหต ระดบการปฏบต 5 = ปฏบตดเยยม 4 = ปฏบตด 3 = ปฏบตพอใช 2 = ควรปรบปรง 1 = ไมมการปฏบต

รวม

คาเฉลย

282

บนทกหลงสอน ปญหา และแนวทางแกปญหา ปญหาทพบ แนวทางแกปญหา

ดานการเตรยมการสอน

…………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

……………………………………………………. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

ดานการจดกจกรรมการเรยนร

…………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

…………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

ดานสอ นวตกรรม แหลงการเรยนร

…………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

…………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

ดานการวดและประเมนผล

…………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

…………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

ดานอนๆ (โปรดระบเปนขอๆ) …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

…………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………..

ลงชอ ........................................................................ ครผสอน

(....................................................................) ต าแหนง ....................................................................... ............../.................................../...................

283

บนทกการนเทศและตดตาม

วน-เดอน-ป เวลา รายการนเทศและตดตาม ชอ-สกล ผนเทศ ต าแหนง