Bài giảng Truyền nhiệt: Chương 3 - ThS. Phan Thành Nhân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Truyền nhiệt - Chương 3: Dẫn nhiệt ổn định một chiều. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Dẫn nhiệt qua vách phẳng, dẫn nhiệt qua vách trụ, dẫn nhiệt qua vách cầu. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Truyền nhiệt: Chương 3 - ThS. Phan Thành Nhân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG 3 DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH MỘT CHIỀU 1. Dẫn nhiệt qua vách phẳng 2. Dẫn nhiệt qua vách trụ 3. Dẫn nhiệt qua vách cầu 1 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 1. Dẫn nhiệt qua vách phẳng:  Daãn nhieät qua vaùch phaúng moät lôùp: Giaû söû: – Moät vaùch phaúng ñoàng chaát vaø ñaúng höôùng, – Chieàu daøy vaùch laø δ, t1 dt qvao qra – Heä soá daãn nhieät λ, t2 – Nhieät ñoä treân hai beà maët vaùch laø t1 vaø t2 (giaù dx trò nhieät ñoä khoâng thay ñoåi taïi baát kyø ñieåm naøo treân beà maët vaùch) x L quaù trình daãn nhieät oån ñònh moät chieàu. xeùt theo phöông x vaø haøm t(x). 2 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Phöông trình vi phaân daãn nhieät oån ñònh moät chieàu: d2t 2 =0 (*) dx • Ñieàu kieän bieân treân hai beà maët vaùch: vò trí x=0 coù t = t1 x=δ t = t2 Giaûi phöông trình vi phaân (*) ta tìm ñöôïc nghieäm: t = C1.x + C2 (**) 3 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Giaûi phöông trình vi phaân (*) ta tìm ñöôïc nghieäm: t = C1.x + C2 (**) Thay caùc giaù trò ñieàu kieän bieân vaøo pt (**):  t 2 − t1  t1 = C 2 C1 =  ⇔ δ t 2 = C1.δ − C 2 C 2 = t1 bieåu thöùc xaùc ñònh nhieät ñoä phaân boá trong vaùch phaúng: t = (t 2 − t1 ) + t1 x δ Nhaän xeùt: nhieät ñoä phaân boá trong vaùch phaúng chæ phuï thuoäc vaøo vò trí chieàu daøy x cuûa vaùch caàn tính. Khoâng phuï thuoäc vaøo heä soá daãn nhieät λ, do ñoù söï phaân boá nhieät ñoä khoâng phuï thuoäc vaøo vaät lieäu laøm vaùch. 4 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Giaù trò maät ñoä doøng nhieät truyeàn qua vaùch: Theo ñònh luaät Fourier bieåu thöùc tính maät ñoä doøng nhieät q(W/m2): dt (t1 − t 2 ) q x = −λ = (W/m2) dx x δ λ Daïng sô ñoà maïch nhö sô ñoà maïch ñieän cuûa ñònh luaät Ohm: qvao t1 R t2 qra (t1 − t 2 ) δ q= R= :nhieät trôû daãn nhieät cuûa vaùch phaúng R λ Vôùi vaùch phaúng coù dieän tích laø F (m2) giaù trò doøng daãn nhieät laø Q (W) Q = q.F = F. (t1 − t 2 ) (W) R 5 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Trong tröôøng hôïp heä soá daãn nhieät λ laø haøm phuï thuoäc nhieät ñoä: λ = λ o (1 + βt ) Vôùi λo : giaù trò heä soá daãn nhieät ôû 0oC β: heä soá phuï thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa vaät lieäu, ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Khi ñoù maät ñoä doøng nhieät q ñöôïc xaùc ñònh: λo  β 2 2 q = − (t 2 − t1 ) + t 2 − t1  δ  ( ) (W/m2) 2  Phöông trình phaân boá nhieät ñoä trong vaùch: (oC) 2 1 1  2.q.x t=− +  + t1  − β β  λ oβ 6 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví duï: Xaùc ñònh nhieät ñoä phaân boá vaø maät ñoä doøng daãn nhieät qua moät taám phaúng baèng ñoàng coù chieàu daøy 5cm, nhieät ñoä treân hai beà maët vaùch phaúng laø t1 = 130oC vaø t2 = 15oC, heä soá daãn nhieät cuûa vaùch ñoàng λ = 386 (W/mñoä). Giaûi: – Phaân boá nhieät ñoä trong vaùch: t = (t 2 − t1 ) + t1 x t = (15 − 130) x + 130 = −2300 x + 130 δ 0,05 – Giaù trò nhieät trôû daãn nhieät cuûa vaùch phaúng δ 0,05 R= = = 1,295.10− 4 λ 386 – Maät ñoä doøng nhieät truyeàn qua vaùch q(W/m2) q= (t1 − t 2 ) = (130 − 15) ( = 888030,9 W / m 2 ) −4 R 1,295.10 7 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 8 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Daãn nhieät qua vaùch phaúng nhiều lôùp: • Tröôøng hôïp 1: Vaùch phaúng boá trí noái tieáp nhau Giaû söû: + Vaùch phaúng goàm ba lôùp vaät lieäu λ1 ñöôïc boá trí noái tieáp nhau t1 λ2 q λ3 q + Vôùi ñoä daøy: δ1, δ2, δ3, t2 t3 + Heä soá daãn nhieät: λ1, λ2, λ3. t4 + Nhieät ñoä treân töøng beà maët caùc lôùp vaùch: t1, t2, t3 vaø t4 δ1 δ2 δ3 9 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Theo cheá ñoä daãn nhieät oån ñònh: dq = 0 dx q= λ1 (t1 − t 2 ) = λ 2 (t 2 − t 3 ) = λ 3 (t 3 − t 4 ) δ1 δ2 δ3 Ñoä cheânh nhieät ñoä giöõa caùc lôùp vaùch ñöôïc tính: δ1 t 2 − t3 = q δ2 t3 − t4 = q δ3 t1 − t 2 = q λ1 λ2 λ3  δ1 δ 2 δ3  t1 − t 4 = q + +   λ1 λ 2 λ 3  q= (t1 − t 4 ) δ1 δ 2 δ3 + + λ1 λ 2 λ 3 10 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Giaù trò nhieät trôû daãn nhieät R: δ1 δ2 δ3 R1 = R2 = R3 = λ1 λ2 λ3 R = R1 + R 2 + R 3 qvao t1 R1 t2 R2 t3 R3 t4 qra Sô ñoà maïng nhieät trôû q= (t1 − t 4 ) (t1 − t 4 ) δ1 δ 2 δ3 q= + + R λ1 λ 2 λ 3 Phöông trình toång quaùt xaùc ñònh maät ñoä doøng nhieät cho vaùch phaúng n lôùp noái tieáp. (t1 − t n +1 ) (t1 − t n +1 ) q= n = (W/m2) Vôùi R i = δi / λ i ∑ Ri R i =1 11 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM *** Tröôøng hôïp thöôøng gaëp: trao ñoåi nhieät giöõa hai löu chaát qua vaùch phaúng Trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa löu chaát Phöông trình nhieät löôïng trao ñoåi ñoái löu: (ñònh luaät Ohm) Q α = q.F = α ⋅ F ⋅ (t w − t f ), W tw − tf tw − tf q= = , W / m2 1α Rα 12 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Heä phöông trình trao ñoåi nhieät  t f 1 − t1 t f 1 − t1 q α1 = α1 ⋅ (t f 1 − t1 ) = 1 α = R  1 α1  λ1 t1 − t 2 t1 − t 2 q λ1 = δ ⋅ (t1 − t 2 ) = δ λ = R  1 1 1 λ1  W m2 q = λ 2 ⋅ (t − t ) = t 2 − t 3 = t 2 − t 3  λ 2 δ2 2 3 δ2 λ 2 R λ2  q = α ⋅ (t − t ) = t 3 − t f 2 = t 3 − t f 2  α 2 2 3 f2 1 α2 R α2 Daãn nhieät oån ñònh, ta coù q α1 = q λ1 = q λ1 = q α 2 = q 13 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Maät ñoä doøng nhieät, Q tf1 − tf 2 q = = , W m2 F 1 δ1 δ 2 1 + + + α1 λ 1 λ 2 α 2 = k ⋅ (t f 1 − t f 2 ) • Heä soá truyeàn nhieät k: Vôùi 1 k = W (m 2 .K ) 1 δ1 δ 2 1 + + + α1 λ1 λ 2 α 2 14 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tröôøng hôïp vaùch n lôùp • Maät ñoä doøng nhieät, q = = k.(t f 1 − t f 2 ), Q W m2 F Q = q.F = k.F.(t f 1 − t f 2 ), W • Heä soá truyeàn nhieät k: 1 k = 1 δi 1 W ( m 2 .K ) +∑ + α1 λi α2 • Nhieät ñoä taïi caùc beà maët tieáp xuùc: q t1 = t f 1 − α1 k δi t (k +1) = t1 − q ⋅ ∑ i =1 λ i 15 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 16 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt