Giáo trình môn quá trình và thiết bị truyền nhiệt
lượt xem 367
download
Tài liệu tham khảo Giáo trình môn quá trình và thiết bị truyền nhiệt và khoa công nghệ hóa học và môi trường. Truyền nhiệt là mộn khoa học nghiên cứu các quy luật phân bố nhiệt độ và trao đổi nhiệt trong không gian và theo thời gian giữa các vật có nhiệt độ khác nhau. Nó là phần lí thuyết cơ sở để...
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Giáo trình môn quá trình và thiết bị truyền nhiệt
- TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG --- QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT CHƯƠNG 1 DẪN NHIỆT 1
- I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DẪN NHIỆT 1. Trường nhiệt độ t = f(x,y,z,τ) 2. Mặt đẳng nhiệt: t+t t t-t t t 0 3. Gradient nhiệt độ Grad ( t ) n 0 lim [ C / m] n n 4. Dòng nhiệt: (Q [W]) dQ 5. Mật độ dòng nhiệt: (q [W/m2]) q dF t 6. Định luật Fourier dQ dF n 2
- • Trường nhiệt độ: tập hợp tất cả các giá trị nhiệt độ khác nhau trong không gian tại cùng một thời điểm. – Pt tổng quát t= t(x,y,z,t) • TNĐ ổn định • TNĐ không ổn định – Trường hợp đơn giản: t = t(x). • Mặt đẳng nhiệt: tập hợp các giá trị nhiệt độ giống nhau tại cùng thời điểm. • Gradient nhiệt độ. 3
- q II- HỆ SỐ DẪN NHIỆT: [W/m.K] [W/m.K] grad (t ) 1. Hệ số dẫn nhiệt của chất khí = f (p,T) = f (T) = 0,005 – 0,5 [W/m.K] 2. Hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng - Thöïc nghieäm cho thaáy haàu heát caùc chaát loûng gioït coù: khi T (tröø nước & gliceryl) khi p = 0,08 – 0,7 [W/m.K] 3. Hệ số dẫn nhiệt của chất rắn Kim loại: khi T = 20 – 400 W/m.độ Phi kim loai Thoâng thöôøng khi T . gaïch khoâ : = 0,35 nöôùc : = 0,6 gaïch aåm :=1 4
- Hệ số dẫn nhiệt của kim lọai nguyên chất 5
- Hệ số dẫn nhiệt của hơp kim 6
- Hệ số dẫn nhiệt của một số lọai khí 1. Hôi nöôùc; 2. Khí CO2; 3. Khoâng khí; 4. Acgon; 5. Oxy. 6. Nitô 7
- Hệ số dẫn nhiệt của một số lọai khí và hơi nước 8
- Hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng • 1-Dầu vazolin; 2-Benzon; 3-Axeton; 4-Dầu ; • 5-Rượu etilic; 6-Rượu metilic; 7-Glixerin; 8-Nước 9
- • Ñoái vôùi chaát loûng, < 0 (ñoái vôùi nöôùc vaø glyxerin thì > 0 ), do vaäy khi nhieät ñoä taêng, heä soá daãn nhieät giaûm (tröø nöôùc vaø glyxerin). Heä soá daãn nhieät cuûa moät soá chaát loûng naèm trong khoaûng töø 0.07 - 0.7 W/mK. • Heä soá daãn nhieät cuûa moät soá chaát loûng: • 1-Daàu vazolin; 2-Benzon; 3-Axeton; 4-Daàu thaàu daàu; • 5-Röôïu etilic; 6-Röôïu metilic; 7-Glixerin; 8-Nöôùc 10
- III. Phöông trình vi phaân daãn nhieät - Caùc giaû thieát khi laäp phöông trình: Q zdz Qy + Vaät ñoàng chaát, ñaúng höôùng + Thoâng soá vaät lyù laø haèng soá Qx Q x dx + Vaät cöùng hoaøn toaøn + Caùc phaàn vó moâ cuûa vaät khoâng coù Q y dy söï chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau Q z + Nguoàn nhieät beân trong phaân boá ñeàu vôùi naêng suaát phaùt nhieät qv = f (x, y, z, ) [W/m.ñoä] Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có: Tổng nhiệt lượng do dẫn nhiệt đưa vào phân tố + Tổng năng lượng phát ra do nguồn nhiệt bên trong = Tổng nhiệt lượng đưa ra khỏi phân tố bằng dẫn nhiệt + Độ biến thiên nội năng của phân tố 11
- Nhiệt lượng do dẫn nhiệt đưa vào phân tố theo ba phương: t t t Q x dydzd Q y dxdzd Q z dydxd x y z Nhiệt lượng phát ra do nguồn nhiệt bên trong: Q v q v dxdydzd Nhiệt lượng do dẫn nhiệt ra khỏi phân tố: t Q x dx t dx dydzd x x t Q y dy t dy dxdzd y y t Q z dz t dz dxdyd z z Độ biến thiên nội năng U Gcdt (dxdydz)cdt 12
- Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có Q x Q y Q z Q v Q x dx Q y dy Q z dz U Hay 2t 2t 2t .c.dv.dt 2 2 2 dv.d q v .dv.d x y z t 2 qv Hệ số khuếch tán nhiệt, đặc . t Đặt a c. c. c. trưng cho khả năng dẫn t qv nhiệt 2 a. t Phương trình vi phân dẫn nhiệt c. Đối với tọa độ trụ, phương trình vi phân được viết như sau: t 2 t 1 t 1 2 t 2 t q v a 2 2 2 2 r r r z c Đối với tọa độ cầu, phương trình vi phân được viết như sau: t 1 2 ( rt ) 1 t 1 2t qv a r 2 r 2 sin sin r 2 sin 2 2 c 13
- •Điều kiện đơn trị Điều kiện đơn trị gồm có: Điều kiện hình học Điều kiện vật lý Điều kiện thời gian: DNKOĐ •Điều kiện biên Điều kiện biên loại 1: Điều kiện này cho biết nhiệt độ bề mặt, là hàm của nhiệt độ và thời gian, nhưng chưa biết gradt. TNKOĐ Điều kiện biên loại 2: Điều kiện này cho biết gradt nhưng chưa biết nhiệt độ bề mặt Điều kiện biên loại 3: Cho biết nhiệt độ môi trường xq và hệ số toả nhiệt từ môi trường tới bề mặt vật. Điều kiện biên loại 4: bề mặt vât tiếp xúc lý tưởng với bềmặt khác 14
- BÀI TOÁN DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH, MỘT CHIỀU, KHÔNG CÓ NGUỒN TRONG • Gỉa thiết: – Trường nhiệt độ ổn định, một chiều – Không có nguồn nhiệt bên trong • Điều kiện hình học – Vách phẳng – Vách trụ – Vách cầu 15
- 1. Dẫn nhiệt qua vách phẳng a. Dẫn nhiệt qua vách phẳng 1 lớp Giả thiết vách đồng chất, đẳng hướng Hệ số dẫn nhiệt = const so với các chiều còn lại t 2t 2t qv Như vậy 0 0 0 0 y 2 z 2 c. t 2t 2t 2t qv 2t a 2 2 2 x y z c. Do đó: a. 2 0 x Do a ≠ 0, do vậy: 2t 2 0 x 16
- DẪN NHIỆT QUA VÁCH PHẲNG 1 LỚP T1 T2 d 17
- x 0 t t w1 Điều kiện biên: x t t w 2 t w1 t w 2 Giải phương trình với điều kiện biên trên, ta có t t w1 x Xác định mật độ dòng nhiệt, chúng ta dựa vào định luật Fourier: dt q dx Như vậy mật độ dòng nhiệt truyền qua vách được xác định như sau: t w [W/m2] q ( t w1 t w 2 ) R R Nhiệt trở dẫn nhiệt của vách một lớp Sơ đồ mạng nhiệt: R / 18
- Nhiệt lượng truyền qua diện tích F trong một khoảng thời gian được xác định như sau: Q qF F ( t w1 t w 2 )J q Độ biến thiên nhiệt độ trong vách t t w1 x Thực nghiệm cho thấy rằng hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ: 0 (1 bt ) Trên cơ sở định luật Fourier ta có: q t dt 0 1 bt dt dx dx t w1 t w2 q 0 1 b t w1 t w2 2 t w1 t w2 t w2 Lúc này: tb 0 1 b t dt 2 t w1 tb q t w1 t w2 [W/m2] Như vậy: 19
- 2. Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp Giả thuyết Hệ số dẫn nhiệt của các lớp là hằng số Các lớp tiếp xúc với nhau tốt Nhiệt độ tại các bề mặt ngoài cùng không đổi Chế độ nhiệt ổn định: dòng nhiệt qua các bề mặt đẳng nhiệt bất kỳ của vách bằng nhau, nghĩa là: q 0 Xét vách phẳng 3 lớp: x Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách 3 1 2 3 lớp được xác định như sau: q q t w1 t w 4 t1 t2 1 2 3 [W/m2] t3 t4 1 2 3 20 x 0 1 2 3
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Giáo trình Bệnh truyền nhiễm
198 p | 1928 | 465
-
Các món ăn kỵ nhau
1 p | 745 | 392
-
Giáo trình Dược liệu
14 p | 1427 | 337
-
Giáo trình môn Tâm lý học
172 p | 443 | 163
-
Giáo trình sức khỏe môi trường_Bài 1
26 p | 468 | 131
-
CHƯƠNG TRÌNH Y TẾ QUỐC GIA part 1
12 p | 543 | 87
-
Giáo trình : KINH TẾ Y TẾ part 1
10 p | 733 | 83
-
Giáo trình Dược liệu (dùng trong các trường THCN): Phần 1
126 p | 249 | 74
-
Giáo trình Sức khỏe nghề nghiệp_Phần 13
11 p | 203 | 68
-
Giáo trinh giải phẫu bệnh thú y : Giới thiệu môn giải phẫu bệnh part 8
7 p | 275 | 32
-
Điều trị một thì dị dạng hậu môn trực tràng ở trẻ sơ sinh
5 p | 238 | 18
-
Thực trạng tích hợp nội dung giáo dục sức khỏe sinh sản trong môn Giáo dục công dân ở một số trường THPT Thừa Thiên Huế
6 p | 40 | 5
-
Kỹ thuật làm hậu môn nhân tạo
6 p | 107 | 3
-
Phản hồi của sinh viên Đại học Y Hà Nội về quá trình học tập thực hành cộng đồng tại huyện Bình Lục – tỉnh Hà Nam năm học 2021-2022
5 p | 3 | 2
-
Bài giảng Truyền thông - Giáo dục sức khỏe: Phần 1 - Trường ĐH Võ Trường Toản
58 p | 5 | 2
-
Giáo trình Sinh lý 1: Phần 1 - Trường ĐH Võ Trường Toản
51 p | 3 | 1
-
Giáo trình Chăm sóc bà mẹ chuyển dạ đẻ (Ngành: Hộ sinh - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Y tế Sơn La
205 p | 2 | 1
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn