Bài giảng Quá trình và thiết bị CNTP 2: Nhiệt đối lưu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Quá trình và thiết bị CNTP 2: Nhiệt đối lưu" được biên soạn với các nội dung chính sau đây: Khái niệm nhiệt đối lưu; Phân loại đối lưu; Chế độ dòng chảy; Định luật về cấp nhiệt; Đồng dạng nhiệt và các chuẩn số đồng dạng; Lý thuyết đồng dạng và phương pháp phân tích thứ nguyên;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Quá trình và thiết bị CNTP 2: Nhiệt đối lưu

TRUYỀN NHIỆT 1. Các kiến thức truyền nhiệt cơ bản 2. Dẫn nhiệt 3. Nhiệt đối lưu 4. Nhiệt bức xạ 5. Truyền nhiệt
NHIỆT ĐỐI LƯU LÀ GÌ??? ➢ Nhiệt đối lưu: là quá trình truyền nhiệt khi chất lỏng hay chất khí chuyển động theo dòng trong không gian từ vùng có nhiệt độ này sang vùng có nhiệt độ khác Không khí Đầu Quạt nóng Không khí đốt hồi lưu Bánh quy Đầu phun không khí nóng
PHÂN LOẠI ĐỐI LƯU 1 2 ĐỐI LƯU ĐỐI LƯU TỰ CƯỠNG NHIÊN BỨC là quá trình truyền nhiệt do chuyển động của các dòng đối lưu tự nhiên
Tại sao bộ phận sưởi được đặt dưới sàn, giàn lạnh của tủ lạnh đặt ở phía trên??????
PHÂN LOẠI ĐỐI LƯU 1 2 ĐỐI LƯU ĐỐI LƯU TỰ CƯỠNG NHIÊN BỨC là quá trình truyền là quá trình trao đổi nhiệt do chuyển động nhiệt do chuyển động của các dòng đối lưu của dòng đối lưu tự nhiên cưỡng bức
CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY Chảy tầng Chế độ chảy Chảy Chảy quá rối độ
LỚP BIÊN Quá Chảy tầng Chảy rối độ Lớp sát BM Bề mặt truyền nhiệt l: kích thước xác định  ..l .l Re = = µ: độ nhớt động học  v : khối lượng riêng
CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY Quá trình chảy có quy luật, các phần tử trong dòng môi chất chuyển động song song với mặt vách Chảy tầng Hiện tượng các phần Dòng môi chất từ chế tử trong dòng chuyển độ chảy tầng sang chế động hỗn loạn xáo trộn độ chảy rối thường qua Chế với nhau, không theo giai đoạn trung gian quỹ đạo xác định độ chảy Chảy Chảy quá rối độ
ĐỊNH LUẬT VỀ CẤP NHIỆT Lượng nhiệt dQ do một phân tố bề mặt của vật thể rắn dF cấp cho môi trường xung quanh thì tỷ lệ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ bề mặt vật thể rắn tiếp xúc với môi trường tT và nhiệt độ của môi trường t với diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dF, thời gian dτ dQ =  . ( tT − t ) dF .d (J) Nếu quá trình cấp nhiệt là ổn định: q =  . ( tT − t ) F (W)
NHIỆT ĐỐI LƯU Những yếu tố ảnh hưởng đến trao đổi nhiệt đối lưu Nguyên Tính nhân Chế độ Bề mặt chất vật gây ra dòng trao đổi lý của chuyển chảy nhiệt lưu chất động
Tăng hiệu quả quá trình truyền nhiệt đối lưu bằng cách nào??? -Giảm thiểu chiều dày và diện tích lớp chảy màng (chảy tầng) -Tạo dòng chảy rối (tăng vận tốc, tạo dòng chảy hỗn hợp đan cắt nhau) -Tăng chênh lệch nhiệt đô -Tăng diện tích truyền nhiệt
HỆ SỐ CẤP NHIỆT α Hệ số cấp nhiệt α là lượng nhiệt do một đơn vị bề mặt của tường cấp cho môi trường xung quanh (hay ngược lại) trong khoảng thời gian 1 giây khi hiệu số nhiệt độ giữa tường và môi trường là 1 độ Lưu chất α (W/m2K) Không khí đối lưu tự nhiên 6 - 30 Hơi quá nhiệt và không khí đối lưu 30 – 300 cưỡng bức Dầu đối lưu cưỡng bức 60 – 1800 Nước đối lưu cưỡng bức 300 – 18000 Nước sôi 3000 – 60000 Hơi nước bão hoà 6000 - 120000
ĐỒNG DẠNG NHIỆT VÀ CÁC CHUẨN SỐ ĐỒNG DẠNG Hệ số cấp nhiệt α phụ thuộc vào bản chất lưu thể và chế độ dòng chảy:  = f ( tT , t f ,  , c p ,  ,  , , l1 , l2 , l3 ...) Phương pháp giải tích Khó xác định Xác định α Phương pháp thực nghiệm
LÝ THUYẾT ĐỒNG DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN WHAT PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN Text LÀ GÌ Là phương pháp phân tích Chuẩn số đồng dạng là một dựa trên cơ sở các chuẩn số nhóm không thứ nguyên của đồng dạng không đổi. các đại lượng.
HỆ THỨ NGUYÊN Đại Lượng Ký hiệu Thứ nguyên Chiều dài L, x, D L Thời gian t t Khối lượng M M Nhiệt độ T T Lực F ML/t2 Nhiệt lượng Q ML2/t2 Vận tốc v L/t Gia tốc a L/t2 Công suất W ML2/t2 Áp suất P M/t2L Khối lượng riêng ρ M/L3
LÝ THUYẾT ĐỒNG DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN Để xác định số các chuẩn số đồng dạng TẠI độc lập cần thiết để duy trì tính chất công SAO THẾ nghệ của hệ thống NÀO PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN LÀ GÌ Là phương pháp phân tích Chuẩn số đồng dạng là một dựa trên cơ sở các chuẩn số nhóm không thứ nguyên của đồng dạng không đổi. các đại lượng.
PP PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN Xác định hệ số TĐN đối lưu của chất lỏng chảy trong ống 1. XĐ các đại lượng vật lý tác động đến hệ số TĐN đối lưu Đại lượng Ký hiệu Thứ nguyên Đường kính D [L] Hệ số dẫn nhiệt λ [ML/t3T] Vận tốc tâm dòng chảy v [L/t] Khối lượng riêng của lưu thể ρ [M/L3] Độ nhớt của lưu thể μ [M/Lt] Nhiệt dung riêng đẳng áp Cp [L2/t2T] Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α [M/t3T]
PP PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN 2. Thiết lập nhóm đồng dạng  = D a  bv c  d  eC pf  g f  L  M  b c d e g  ML   L   M   M  2  =  L  3     3    a  t 2T   t 3T   t T   t   L   Lt       =  L M  t  T  a + b + c −3 d − e + 2 f b+ d +e+ g −3b −c −e − 2 f −3 g −b− f − g
PP PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN  =  L M  t  T  a + b + c −3 d − e + 2 f b+ d +e+ g −3b −c −e − 2 f −3 g −b− f − g 3. Thiết lập phương trình L: a + b + c – 3d – e + 2f = 0 M: b+d+e+g=0 t: -3b – c – e – 2f – 3g = 0 T: -b – f – g = 0 4. Xác định các chuẩn số đồng dạng - Vì ta muốn tìm hệ số trao đổi nhiệt nên chọn số mũ g = 1 Để đơn giản chọn c = d= 0 Giải hệ phương trình ta được a = 1, b= -1, e = f = 0.  .D → Chuẩn số đồng dạng thứ nhất là Nusselt NuD = 
PP PHÂN TÍCH THỨ NGUYÊN  =  L M  t  T  a + b + c −3 d − e + 2 f b+ d +e+ g −3b −c −e − 2 f −3 g −b− f − g 4. Xác định các chuẩn số đồng dạng - Tiếp tục ta chọn g = 0; a = 1 và f = 0 giải hệ phương trình => b = 0, c = d = 1, e = -1 → Reynolds number  ..l Re D =  Cp - Chọn e = 1 and c = g = 0, ta được Prandtl number Pr =  Như vậy ta đã tìm ra ba chuẩn số liên quan đến hệ số trao đổi nhiệt đối lưu. Nu D = f ( Re D ,Pr )