zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Bài giảng Nhiệt động học: Chương 10 - Nguyễn Thế Lương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nhiệt động học - Chương 10: Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt, cung cấp cho người học những kiến thức như: Truyền nhiệt; Thiết bị trao đổi nhiệt; Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt; Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhiệt động học: Chương 10 - Nguyễn Thế Lương

Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 1 10.1 Truyền nhiệt - TĐN thường diễn ra đồng thời dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ, ảnh hưởng lẫn nhau: TĐN hỗn hợp - Cách nghiên cứu: xét trường hợp cụ thể: dạng nào là cơ bản, các dạng khác ảnh hưởng: hệ số hiệu chỉnh - VD: TĐN giữa bề mặt rắn với chất khí ở 𝑡 không lớn: cơ bản là đối lưu, bức xạ nhỏ: - 𝑞 = 𝑞đ𝑙 + 𝑞 𝑏𝑥
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 2 - 𝑞 = 𝑞đ𝑙 + 𝑞 𝑏𝑥 - 𝑞đ𝑙 = 𝛼đ𝑙 (𝑇 𝑤 − 𝑇 𝑓 ) (theo (8-2)) 𝑇𝑤 4 𝑇𝑓 4 - 𝑞 𝑏𝑥 = 𝜀 𝑞𝑑 𝐶0 − (theo (9-28) với 100 100 𝜀 𝑞𝑑 : độ đen qui dẫn của hệ) - Khi coi TĐN đối lưu là chủ yếu: 𝑇𝑤 4 - 𝑞 = 𝛼 𝑇 𝑤 − 𝑇 𝑓 = 𝛼đ𝑙 𝑇 𝑤 − 𝑇 𝑓 + 𝜀 𝑞𝑑 𝐶0 ൤ − 100 𝑇𝑓 4 100 ൨
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 3 𝑇 𝑤 4 𝑇𝑓 4 𝐶0 − 100 100 - 𝛼 𝑇 𝑤 − 𝑇𝑓 = 𝛼đ𝑙 + 𝜀 𝑞𝑑 ൫ 𝑇𝑤 − 𝑇 𝑤−𝑇 𝑓 𝑇𝑓 ൯ 𝑇 𝑤 4 𝑇𝑓 4 𝐶0 − 100 100 - Gọi: 𝜀 𝑞𝑑 là 𝛼 𝑏𝑥 : hệ số TĐN kể 𝑇 𝑤−𝑇 𝑓 đến ảnh hưởng của bức xạ; 𝛼: hệ số TĐN tổng hợp - 𝛼 = 𝛼đ𝑙 + 𝛼 𝑏𝑥 (10-1)
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 4 - Truyền nhiệt (TN): TĐN giữa hai MC có nhiệt độ khác nhau qua một vách ngăn, gồm: • TĐN giữa MC có nhiệt độ cao với bề mặt vách chủ yếu bằng đối lưu • Dẫn nhiệt qua vách ngăn • TĐN giữa bề mặt vách với MC có nhiệt độ thấp chủ yếu bằng đối lưu - Tùy dạng vách: TN qua vách phẳng, vách trụ, vách có cánh
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 5 10.1.1 Truyền nhiệt qua vách phẳng 10.1.1.1 Truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp - Giả sử 𝑡 𝑓1 > 𝑡 𝑓2 (đã biết cùng với 𝛼1 , 𝛼2 , 𝜆, 𝛿, còn 𝑡 𝑤1 & 𝑡 𝑤2 chưa biết) - Bề mặt 1: TĐN đối lưu (8-2): 𝑞 = 𝛼1 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑤1 )
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 6 - Qua vách: dẫn nhiệt: 𝜆 𝑞 = (𝑡 𝑤1 − 𝑡 𝑤2 ) 𝛿 - Bề mặt 2: TĐN đối lưu (8-2): 𝑞 = 𝛼2 (𝑡 𝑤2 − 𝑡 𝑓2 ) - Rút ra: 1 • 𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑤1 = 𝑞 𝛼1 𝛿 • 𝑡 𝑤1 − 𝑡 𝑤2 = 𝑞 𝜆 1 • 𝑡 𝑤2 − 𝑡 𝑓2 = 𝑞 𝛼2
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 7 - Cộng hai vế: 1 𝛿 1 • 𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 = 𝑞( + + )→ 𝛼1 𝜆 𝛼2 𝑡 𝑓1 −𝑡 𝑓2 • 𝑞= 1 𝛿 1 (10-2) + + 𝛼1 𝜆 𝛼2 1 - Đặt: 𝑘 = 1 𝛿 1 (10-3) + + 𝛼1 𝜆 𝛼2 là hệ số truyền nhiệt • 𝑞 = 𝑘(𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) (10-4)
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 8 - Nhiệt trở truyền nhiệt: 1 1 𝛿 1 𝑅= = + + (10-5) 𝑘 𝛼1 𝜆 𝛼2 10.1.1.2 Truyền nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp - Vách n lớp, tương tự 10.1.1.1: - 𝑞 = 𝑘(𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) (10-6) 1 - 𝑘= 1 𝛿𝑖 1 (10-7) +σ1𝑛 + 𝛼1 𝜆𝑖 𝛼2
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 9 10.1.2 Truyền nhiệt qua vách trụ 10.1.2.1 Truyền nhiệt qua vách trụ một lớp - Giả sử 𝑡 𝑓1 > 𝑡 𝑓2 (đã biết cùng với 𝛼1 , 𝛼2 , 𝜆, 𝑟1 , 𝑟2 còn 𝑡 𝑤1 & 𝑡 𝑤2 chưa biết). Xét cho 1 m dài ống - Bề mặt 1: TĐN đối lưu: 𝑞 𝑙 = 𝛼1 𝜋𝑑1 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑤1 ) - Qua vách: dẫn nhiệt (7-17):
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 10 𝑡 𝑤1 −𝑡 𝑤2 𝑞𝑙 = 1 𝑑2 2𝜋𝜆 𝑙𝑛 𝑑1 - Bề mặt 2: TĐN đối lưu: 𝑞 𝑙 = 𝛼2 𝜋𝑑2 (𝑡 𝑤2 − 𝑡 𝑓2 ) - Rút ra: 1 • 𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑤1 = 𝑞 𝑙 𝛼1 𝜋𝑑1 1 𝑑2 • 𝑡 𝑤1 − 𝑡 𝑤2 = 𝑞 𝑙 𝑙𝑛 2𝜋𝜆 𝑑1 1 • 𝑡 𝑤2 − 𝑡 𝑓2 = 𝑞 𝑙 𝛼2 𝜋𝑑2
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 11 - Cộng hai vế, rút ra: 1 𝑞𝑙 = 1 1 𝑑2 1 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2) 𝛼1 𝜋𝑑1 +2𝜋𝜆 𝑙𝑛 𝑑1 + 𝛼 𝜋𝑑 2 2 (10-8) 1 - Gọi 𝑘 𝑙 = 1 1 𝑑2 1 (10-9) + 𝑙𝑛 + 𝛼1 𝜋𝑑1 2𝜋𝜆 𝑑1 𝛼2 𝜋𝑑2 là hệ số truyền nhiệt của vách trụ - 𝑞 𝑙 = 𝑘 𝑙 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2) (10-10) - Nhiệt trở của vách trụ:
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 12 1 1 1 𝑑2 1 - 𝑅𝑙 = = + 𝑙𝑛 + 𝑘𝑙 𝛼1 𝜋𝑑1 2𝜋𝜆 𝑑1 𝛼2 𝜋𝑑2 (10-11) 10.1.2.2 Truyền nhiệt qua vách trụ nhiều lớp - Vách n lớp, tương tự 9.1.2.1: - 𝑞 𝑙 = 𝑘 𝑙 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) (10-12) 1 - 𝑘𝑙 = 1 1 𝑑 1 +σ1𝑛 𝑙𝑛 𝑖+1 + 𝛼1 𝜋𝑑1 2𝜋𝜆 𝑖 𝑑𝑖 𝛼2 𝜋𝑑 𝑛+1 (10-13)
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 13 1 𝑛 1 𝑑 𝑖+1 1 - 𝑅𝑙 = + σ1 𝑙𝑛 + 𝛼1 𝜋𝑑1 2𝜋𝜆 𝑖 𝑑𝑖 𝛼2 𝜋𝑑 𝑛+1 (10-14) - Nhiệt độ bề mặt vách trong cùng: 1 𝑡 𝑤1 = 𝑡 𝑓1 − 𝑞 𝑙 (10-15) 𝛼1 𝜋𝑑1 - Nhiệt độ vách ngoài cùng: 1 𝑡 𝑤(𝑛+1) = 𝑡 𝑓2 + 𝑞 𝑙 (10-16) 𝛼2 𝜋𝑑 𝑛+1
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 14 10.1.3 Truyền nhiệt qua vách có cánh - Vách có cánh: VD xy lanh xe máy, máy nén khí… tăng cường TĐN - Giả thiết: 𝑡 𝑓1 > 𝑡 𝑓2 (đã biết, 𝑡 𝑤1 & 𝑡 𝑤2 chưa biết) - Dòng nhiệt trên bề mặt trong: 𝑄 = 𝛼1 𝐹1 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑤1 ) → 1 𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑤1 = 𝑄 (*) 𝛼1 𝐹1
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 15 - Dòng nhiệt dẫn qua vách: 𝜆 𝑄= 𝐹 (𝑡 𝑤1 − 𝑡 𝑤2 ) → 𝛿 1 𝛿 𝑡 𝑤1 − 𝑡 𝑤2 = 𝑄 (**) 𝜆𝐹1 - Dòng nhiệt trên bề mặt ngoài: 𝑄 = 𝛼2 𝐹2 (𝑡 𝑤2 − 𝑡 𝑓2 ) → 1 𝑡 𝑤2 − 𝑡 𝑓2 = 𝑄 (***) 𝛼2 𝐹2 - Cộng (*), (**), (***) theo vế, biến đổi:
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 16 1 𝑄= 1 𝛿 1 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) + + 𝛼1 𝐹1 𝜆𝐹1 𝛼2 𝐹2 (10-17) 1 - Gọi 𝑘 𝑐 = 1 𝛿 1 (10-18) + + 𝛼1 𝐹1 𝜆𝐹1 𝛼2 𝐹2 là hệ số truyền nhiệt của vách có cánh: 𝑄 = 𝑘 𝑐 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) (10-19) - Biết 𝑄 sẽ tính được 𝑡 𝑤1 & 𝑡 𝑤2 :
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 17 1 • 𝑡 𝑤1 = 𝑡 𝑓1 − 𝑄 (10-20) 𝛼1 𝐹1 1 • 𝑡 𝑤2 = 𝑡 𝑓2 + 𝑄 (10-21) 𝛼2 𝐹2 - Gọi 𝑞1 : mật độ dòng nhiệt phía không có cánh: 𝑄 1 𝑞1 = = 1 𝛿 1 𝐹1 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) 𝐹1 + + 𝛼1 𝜆 𝛼2 𝐹2 (10-22) - Gọi 𝑞2 : mật độ dòng nhiệt phía có cánh:
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 18 𝑄 1 𝑞2 = = 1 𝐹2 𝛿 1 (𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) 𝐹2 + + 𝛼1 𝐹1 𝜆 𝛼2 (10-23) 𝐹2 : hệ số cánh 𝐹1 - Biết 𝑞1 , 𝑞2 tính được 𝑡 𝑤1 , 𝑡 𝑤2 : 𝑞1 • 𝑡 𝑤1 = 𝑡 𝑓1 − (10-24) 𝛼1 𝑞2 • 𝑡 𝑤2 = 𝑡 𝑓2 + (10-25) 𝛼2
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 19 Ví dụ 1. Tường lò nung có lớp bên trong là gạch 𝑊 chịu lửa có 𝛿1 = 250 𝑚𝑚, 𝜆1 = 0,348 , lớp bên 𝑚 độ 𝑊 ngoài là gạch đỏ có 𝛿2 = 250 𝑚𝑚, 𝜆2 = 0,695 . 𝑚 độ 0C, 𝑊 Khói trong lò có 𝑡 𝑓1 = 1300 𝛼1 = 34,8 . 𝑚2 độ Không khí bên ngoài tường có 𝑡 𝑓2 = 30 0C, 𝛼2 = 𝑊 11,6 . 𝑚2 độ Tìm mật độ dòng nhiệt qua tường và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp gạch.
Chương 10. Truyền nhiệt và thiết bị TĐN 20 Đáp án Bỏ qua TĐN bức xạ của khói-vách: Bài toán truyền nhiệt qua vách phẳng 2 lớp a. 𝒒 - Theo (10-6): 𝑞 = 𝑘(𝑡 𝑓1 − 𝑡 𝑓2 ) (*) 1 - Theo (10-7): 𝑘 = 1 𝛿𝑖 1 với 𝑛 = 2: +σ1𝑛 + 𝛼1 𝜆𝑖 𝛼2 1 - 𝑘= 1 𝛿1 𝛿2 1 =⋯ + + + 𝛼1 𝜆1 𝜆2 𝛼 2 - Thay vào (*): 𝒒 = ⋯

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

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

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.