1
Nhiệt động học và truyền nhiệt
Thermomechanics and Heat transfer
TS. LƯU VĂN THUẦN
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
2
Đề cương
Chương 1: Các khái niệm cơ bản
Chương 2: Phương trình trạng thái, chất tinh
khiết, nhiệt dung riêng
Chương 3: Định luật thứ nhất của nhiệt động học
Chương 4: Chu trình chất khí
Chương 5: Dẫn nhiệt
Chương 6: Trao đổi nhiệt đối lưu
Chương 7: Trao đổi nhiệt bức xạ
Chương 8: Thiết bị trao đổi nhiệt
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
3
Chương 6: Trao đổi nhiệt đối lưu
Tham khảo: 12.1→12.8
13.1→13.6
14.1→14.4
1. Đối lưu cưỡng bức dòng ngoài
2. Đối lưu cưỡng bức dòng trong
3. Đối lưu tự nhiên
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
1. Đối lưu cưỡng bức dòng ngoài
1.1 Giới thiệu
1.2 Đối lưu cưỡng bức trên tấm phẳng
1.3 Đối lưu cưỡng bức qua xy lanh và hình cầu
4
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
❑Dòng trong và dòng ngoài
1.1 Giới thiệu
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không 5
❑Định luật làm mát Newton:
❑Các yếu tố ảnh hưởng:
•Hình học: hình dạng, kích thước, tỉ lệ kích thước, hướng
•Kiểu dòng: tự nhiên, cưỡng bức, tầng, rối, dòng trong, dòng ngoài
•Điều kiện biên: nhiệt độ hằng số, lưu lượng nhiệt hằng số
•Chất lưu: khí, nước, dầu nhớt, kim loại lỏng
1.1 Giới thiệu
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không 6
❑Dòng qua tấm phẳng
•Dòng chảy tạo thành các lớp mỏng có thể trượt qua nhau ở vận tốc khác nhau
•Khi số Reynolds tang, dòng có xu hướng trở nên hỗn loạn hơn dẫn đến chuyển động rối
loạn được gọi là dòng chảy hỗn loạn
oGiá trị chuyển tiếp từ dòng tầng sang dòng rối gọi là số Reynolds tới hạn, R
cr
oDòng trên tấm phẳng R
cr
~500000
ox<x
r
lớp biên là tầng, x>x
r
lớp biên là rối
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không 7
1.2 Đối lưu cưỡng bức trên tấm phẳng
❑Lớp biên
❖Lớp biên vận tốc:
•vùng dòng chất lỏng trên tấm nơi các hiệu ứng nhớt chiếm ưu thế được gọi là lớp biên
vận tốc hoặc lớp biên thủy động lực học
•vận tốc ở bề mặt của tấm, y = 0, được đặt thành 0, U
@y=0
= 0 m/s vì điều kiện không
trượt ở tường
•vận tốc của chất lỏng dần dần tăng ra khỏi tường cho đến khi chúng ta đạt tới khoảng
0.99 U
được biểu thị bằng δ, độ dày lớp biên vận tốc
•vùng vượt ra ngoài lớp biên vận tốc được biểu thị là vùng dòng không nhớt, nơi các
hiệu ứng ma sát là không đáng kể và vận tốc vẫn tương đối không đổi tại U
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không 8
1.2 Đối lưu cưỡng bức trên tấm phẳng
❑Lớp biên
❖Lớp biên nhiệt:
•Lớp biên nhiệt là vùng có nhiệt độ thỏa mãn
•Với chất lưu có số Pr lớn, lớp biên nhiệt nằm hoàn toàn trong lớp biên vận tốc
•Với chất lưu có số Pr nhỏ, lớp biên vận tốc nằm bên trong lớp biên nhiệt
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không 9
1.2 Đối lưu cưỡng bức trên tấm phẳng
❑Trao đổi nhiệt đối lưu trên tấm phẳng
•Ảnh hưởng của lực cản nhớt lên trao đổi nhiệt được đặc trưng bằng số Nusselt
1) Lớp biên tầng, tấm phẳng đẳng nhiệt
•Với Re<500’000, Nu cục bộ tại tọa độ x
•Nu trung bình trên toàn tấm
•Với chất lưu có Pr<0.6, vd kim loại lỏng
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không 10
1.2 Đối lưu cưỡng bức trên tấm phẳng