Bài giảng Kỹ thuật nhiệt (Phần 2): Chương 5 - TS. Lê Xuân Tuấn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kỹ thuật nhiệt (Phần 2)" Chương 5 - Dẫn nhiệt, được biên soạn với các nội dung chính sau: Những khái niệm cơ bản; phương trình vi phân dẫn nhiệt; dẫn nhiệt ổn định khi không có nguồn nhiệt trong;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật nhiệt (Phần 2): Chương 5 - TS. Lê Xuân Tuấn

Phần 2. Truyền nhiệt 1 - Truyền nhiệt: làm thế nào để thực hiện ”nguyên lý” nhiệt động. - Nghiên cứu các dạng và các quy luật trao đổi nhiệt giữa các vật thể có nhiệt độ khác nhau. - Xác định lượng nhiệt trao đổi giữa các vật và sự phân bố nhiệt độ trong vật. - Dựa vào các quy luật trao đổi nhiệt có thể tăng cường hoặc hạn chế sự trao đổi nhiệt giữa các vật.
Chương 5. Dẫn nhiệt 2 5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 5.1.1. Dẫn nhiệt - Là quá trình trao đổi nhiệt giữa các phần của vật hay giữa các vật có nhiệt độ khác nhau khi chúng tiếp xúc với nhau.
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3 5.1.1. Dẫn nhiệt (Tiếp theo) - Muốn quá trình dẫn nhiệt xảy ra thì các vật phải có độ chênh nhiệt độ và phải tiếp xúc với nhau. - Quá trình dẫn nhiệt có thể xảy ra trong vật rắn, chất lỏng và chất khí. + Vật rắn: dẫn nhiệt; + Chất lỏng: dẫn nhiệt, trao đổi nhiệt bằng đối lưu hay bức xạ.
4. 4. Equivalent to WHOPQS / E003 guideline (May 2010). Equivalent to WHO / / PQS / E003 guideline (May 2010). Performance Performance 5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Fig 1: Temperature stability test: Unload Fig 1: Temperature stability test: Unload 4 5. 5. Working temperature: +2°C to +8°C; Working temperature: +2°C to +8°C; 6. 6. Vaccine storage capacity: models with độ 5.1.2. Trường nhiệt capacities from 100 to 160 Vaccine storage capacity: 5 5 models with capacities from100 to 160 litres; litres; 7. 7. Power consumption: 150W; gía trị nhiệt độ của - Tập hợp các Power consumption: 150W; 8. Air flow: 120 3m3/h; 8. Air flow: 120 m /h; 9. 9. Forced-air refrigeration; Forced-air refrigeration; các điểm khác nhau trong không 10. Lamina air; 10. Lamina air; 11.11. Refrigerant: R134a; Refrigerant: R134a; 12. Time for internal temperaturesmột thời 6.7hours (+30°C to gian khảo sát tại stabilise: điểm 12. Time for internal temperatures totostabilise: 6.7hours (+30°C to +5°C); +5°C); 13. Insulation: PU 80 to 100 mm thick, density 32 to 40kg/m3; 13. Insulation: PU 80 to 100 mm thick, density 32 to 40kg/m3; nào đó. 14. Cabinet cover: Steel powder coating; 14. Cabinet cover: Steel powder coating; 15. Racks for biological vaccines: SU 304; 15.16. Power sources 220vaccines: SU 304; Racks for biological to 240 VAC/50Hz; Fig 2: Temperature stability test: Full-load 16.17. Temperature220 to 240 VAC/50Hz; Power sources display: 3-digit LED digital display with 0.1oC step Fig 2: Temperature stability test: Full-load 17. Temperaturedisplay temperature during power failure; 0.1oC step and clock display: 3-digit LED digital display with 18. Temperature sensor accuracy: ± 0.5opower 1.0oC; and clock display temperature during C to ± failure; 18.19. High temperature uniformity: ± 1.0C to ±±1.0oC; Temperature sensor accuracy: ± 0.5o oC to 1.5oC; High temperature uniformity: ± 1.0oC to ± 1.5oC; 19.20. LED internal lighting. 20. LED internal lighting. Warning Warning • Read the User’s Manual carefully before using this product. The Read the Manual provides carefully before instructions and warning. User’s User’s Manual important safety using this product. The User’s Manual provides important safety instructions in this brochure • Specifications, designs and other content appearing and warning. Specifications, designs and other subject to change without notice. are current as of May 2020 but content appearing in this brochure are current as of May 2020 but subject to change without notice.
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 5 5.1.2. Trường nhiệt độ (Tiếp theo) Nhiệt độ phụ thuộc vào không gian và thời gian F F Không gian Thời gian F F F F F Một Hai Ba Không Ổn chiều chiều chiều ổn định định
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 6 5.1.3. Mặt đẳng nhiệt - Bề mặt chứa tất cả các điểm có cùng giá trị nhiệt độ tại một thời điểm.
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 7 5.1.4. Građian nhiệt độ - Là đại lượng véc tơ có phương vuông góc với các mặt đẳng nhiệt, chiều dương là chiều tăng nhiệt độ.
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 8 5.1.5. Dòng nhiệt và mật độ dòng nhiệt - Mật độ dòng nhiệt là lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt vuông góc với hướng truyền nhiệt trong một đơn vị thời gian. Ký hiệu: q (W/m2) - Dòng nhiệt là lượng nhiệt truyền qua toàn bộ diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian. Ký hiệu: Q (W) - Dòng nhiệt ứng với diện tích F: Q = q.F
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 9 5.1.6. Định luật Fourier về dẫn nhiệt - Mật độ dòng nhiệt tỷ lệ với gradian nhiệt độ: 𝟃" q = -𝛌gradt = - λ 𝟃# - Mật độ dòng nhiệt là một đại lượng véc tơ có phương trùng với phương gradt, chiều dương là chiều giảm nhiệt độ (nhiệt được truyền từ nơi có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp). Chiều của gradt là chiều tăng nhiệt độ nên q và gradt ngược dấu. 𝛌 : Hệ số tỷ lệ
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 10 5.1.7. Hệ số dẫn nhiệt - Mật độ dòng nhiệt tỷ lệ với gradian nhiệt độ: $ 𝛌=- 𝟃" 𝟃# - Lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt trong một đơn vị thời gian. Khi gradt = 1 thì 𝛌 đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của vật liệu. 𝛌 = f(bản chất vật lý, t, r, độ ẩm, hướng …) 𝛌 = 𝛌0(1+𝛃t) 𝛌0=𝛌(t=0oC) 𝛃: Hệ số thực nghiệm
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 11 5.1.7. Hệ số dẫn nhiệt (Tiếp theo) 𝛃 > 0: nhiệt độ tăng → 𝛌 tăng → Vật liệu: Khí, rắn, phi kim loại 𝛃 < 0: nhiệt độ tăng → 𝛌 giảm → Vật liệu: Lỏng trừ H2O và glyxerin 𝛌 < 0,2 W/m.K: Vật liệu cách nhiệt 𝛌ran > 𝛌long > 𝛌khi Muốn dẫn nhiệt tốt dùng môi trường chất rắn; Muốn cách nhiệt dùng môi trường chất khí.
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 12 5.1.7. Hệ số dẫn nhiệt (Tiếp theo)
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 13 5.1.7. Hệ số dẫn nhiệt (Tiếp theo)
5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 14 5.1.7. Hệ số dẫn nhiệt (Tiếp theo)
5.2. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT 15 5.2.1. Phương trình vi phân dẫn nhiệt - Bài toán dẫn nhiệt: Tìm trường nhiệt độ và mật độ dòng nhiệt. - Phương pháp giải: Phương trình vi phân dẫn nhiệt và điều kiện đơn trị. - Cơ sở: Phương trình cân bằng năng lượng và định luật Fourier. - Giả thiết: + Vật đồng chất và đẳng hướng; + Tính chất nhiệt vật lý không thay đổi theo nhiệt độ: λ, 𝑐, 𝜌 = const; + Nguồn trong là nguồn thể tích phân bố đều: qv; + Xét phân tố thể tích dx, dy, dz:
5.2.1. Phương trình vi phân dẫn nhiệt (Tiếp theo) 16 𝟃" 𝟃" - Định luật Fourier: dQz1 = - λdF = - λdxdy 𝟃% 𝟃% 𝟃 𝟃" dQz2 = - λdF (t + dz) 𝟃% 𝟃% Lượng nhiệt tích trong phân tố theo phương z do dẫn nhiệt: 𝟃 !" z dQ dQ z+dz y dQz = λdxdydz ! 𝟃% dQx+dx Tương tự, theo phương x do dẫn nhiệt: dQx 𝟃 !" dQx = λdxdydz 0 dQy+dy dQz 𝟃&! x Tương tự, theo phương y do dẫn nhiệt: 𝟃 !" dQy = λdxdydz y 𝟃'! dQv = qvdV = qvdxdydz F dQ = dQx + dQy + dQz + dQv 𝟃" 𝟃" ) dQ = C𝜌dxdydz = a∇2t + qv Với a = (m2/s) 𝟃( 𝟃( *+
5.2.2. Các điều kiện đơn trị 17 a. Điều kiện thời gian t = t(x, y, z, 𝜏) t = t(x, y, z, 𝜏 = 0) b. Điều kiện hình học - Hình dáng, kích thước. c. Điều kiện vật lý d. Điều kiện biên - Điều kiện biên loại 1: Cho t(x, y, z, 𝜏) bề mặt vật; - Điều kiện biên loại 2: Cho dòng nhiệt qua bề mặt; - Điều kiện biên loại 3: Cho quy luật trao đổi nhiệt trên bề mặt. dt 𝛼(tw – tf) = -𝜆( )x=0 d& 𝛼: Hệ số trao đổi nhiệt giữa bề mặt và môi trường, W/m2K; tw: Nhiệt độ bề mặt vách, K; tf: Nhiệt độ môi trường, K.
Ví dụ 18 Mô hình toán học: ¶T 1 ¶ æ 2 ¶T ö r×C = 2 ç r l ¶r ÷ ¶t r ¶r è ø Điều kiện ban đầu: T( , t = 0) = T0 Điều kiện biên: ¶T -l = a(Tb - T¥ ) ¶r 1 Đường kính tương đương: D = (a × b × c) 3
Lưu đồ thuật toán 19 Phương pháp số - thể tích hữu hạn; thuật toán giải ma trận 3 đường chéo; thuật toán lát cắt vàng. Ngôn ngữ lập trình: Matlab.
Kiểm tra mô hình và thuật toán 20