Bài giảng Truyền nhiệt: Chương 5 - ThS. Phan Thành Nhân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Truyền nhiệt - Chương 5: Toả nhiệt đối lưu tự nhiên. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Khái niệm chung, tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian rộng, toả nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian hẹp. 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 5 - ThS. Phan Thành Nhân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG 5 TOẢ NHIỆT ĐỐI LƯU TỰ NHIEÂN 1. Khái niệm chung 2. Toả nhiệt ñoái löu töï nhieân trong khoâng gian roäng 3. Toaû nhieät ñoái löu töï nhieân trong khoâng gian heïp 1 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 1. Khaùi nieäm chung Quaù trình toaû nhieät ñoái löu töï nhieân gaëp raát phoå bieán trong kyõ thuaät vaø trong caùc hoaït ñoäng cuoäc soáng cuûa con ngöôøi: Ví duï: – quaù trình giaûi nhieät cho caùc thieát bò ñieän töû, – transistor coâng suaát, caùc maïch ñieän töû, – caùc taám böùc xaï nhieät, – laøm nguoäi caùc vaät ñuùc, – hoaëc trong caùc heä thoáng laïnh öùng duïng cho caùc daøn laïnh, caùc thieát bò ngöng tuï, bay hôi … – hoaëc laø caùc quaù trình toûa nhieät cuûa caùc vaät theå ñaët trong töï nhieân, – toûa nhieät cuûa cô theå con ngöôøi… 2 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Cô cheá chuyeån ñoäng trong quaù trình Doøng khí aám Doøng Vaät theå noùng khí laïnh • Ñoäng löïc chuyeån ñoäng gaây neân bôûi ∆ρ = ρw - ρf • ∆ρ laø do ∆t = tw - tf 3 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Heä soá toaû nhieät α= q tw − tf ( , W / m2K ) Trao ñoåi nhieät ñoái löu laø quaù trình phöùc taïp phuï thuoäc nhieàu yeáu toá: α = f (t w , t f , ω, λ, ρ, µ, C p , φ, δ,...) ω Toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa löu chaát, m/s λ Heä soá daãn nhieät cuûa löu chaát, W/mK µ Heä soá nhôùt ñoäng löïc hoïc, N.s/m2 φ Hình daùng hình hoïc δ Kích thöôùc tính toaùn, m ……….. 4 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tìm heä soá toaû nhieät α cuûa quaù trình ñoái löu töï nhieân Toaû nhieät ñoái löu töï nhieân ñöôïc phaân laøm 2 loaïi • Toaû nhieät ñoái löu töï nhieân trong khoâng gian roäng • Toaû nhieät ñoái löu töï nhieân trong khoâng gian heïp 5 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2. Toaû nhieät ñoái löu töï nhieân trong khoâng gian roäng: Khaûo saùt vaùch phaúng noùng ñöôïc laøm nguoäi tw baèng caùch nhuùng vaøo trong beå chöùa löu chaát Bieân daïng nhieät ñoä loûng yeân laëng to Bieân daïng vaän toác Toûa nhieät ñoái löu töï nhieân treân moät beà maët phuï thuoäc: Lôùp bieân • Hình daùng hình hoïc cuûa beà maët ñoù cuõng tw nhö laø vò trí vaø höôùng ñaët cuûa beà maët. • Nhieät ñoä cuûa beà maët • Ñaëc tính nhieät vaät lyù cuûa doøng löu chaát 6 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Theo Tieâu chuaån Grashof: soá haïng bieåu dieãn tyû soá cuûa löïc naâng vaø löïc ma saùt taùc ñoäng treân doøng löu chaát Cheá ñoä doøng chaûy trong ñoái löu töï nhieân chòu taùc ñoäng cuûa soá khoâng thöù nguyeân Gr: gβl3∆t Gr ≡ ν2 Vôùi g: laø gia toác troïng tröôøng, g = 9,81 m/s2 β: heä soá giaõn nôû nhieät, 1/K (ñoái vôùi khí lyù töôûng β=1/T) tw: nhieät ñoâ beà maët vaùch t0: nhieät ñoä doøng löu chaát l: chieàu daøi hình hoïc töông ñöông, m ν: ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa löu chaát, m2/s 7 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Soá Gr laø tieâu chuaån ñeå xaùc ñònh doøng löu chaát ôû cheá ñoä chaûy taàng hay chaûy roái trong quaù trình toûa nhieät ñoái löu töï nhieân. Ví duï: ñoái vôùi taám phaúng ñaët ñöùng, soá Gr tôùi haïn ñöôïc xaùc ñònh laø khoaûng 109. doøng löu chaát chaûy roái khi soá Gr lôùn hôn giaù trò tôùi haïn 109. Qua phaân tích caùc döõ lieäu thöïc nghieäm Töông quan thöïc nghieäm cho soá haïng Nu trung bình trong toaû nhieät ñoái löu αl Nu = = C(Gr. Pr ) = C.Ra n n λ 8 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Nu = C(Gr. Pr ) = C.Ra n n αl gβl3 ∆t ν Nu = Gr = Pr = λ ν2 a Giaù trò nhieät ñoä trung bình tính toaùn: t tb = 12 ⋅ (t w + t f ) (töø ttb tra caùc thoâng soá vaät lyù λ, ν, Pr) Löu chaát loûng gioït: β tra baûng Löu chaát khí (hôi): β = 1/ T = 1/ (ttb + 273) , 1/K Kích thöôùc tính toaùn: – Vaùch ñöùng, oáng ñöùng: choïn chieàu cao l =H – OÁng naèm ngang: choïn ñöôøng kính l = d – Taám phaúng ñaët naèm ngang: choïn kích thöôùc ngaén 9 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Töø thöïc nghieäm xaùc ñònh heä soá C vaø n theo baûng Traïng thaùi chuyeån ñoäng Ra C n Chaûy maøng < 0,001 0,5 0 Chaûy quaù ñoä 0,001 ÷ 500 1,18 1/8 (töø maøng sang taàng) Chaûy taàng 500 ÷ 2.107 0,54 1/4 Chaûy roái 2.107 ÷ 1013 0,135 1/3 10 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tröôøng hôïp ñaëc bieät: Ñoái vôùi taám phaúng ñaët naèm ngang Töø thöïc nghieäm xaùc ñònh heä soá C vaø n theo baûng C n Ra = Gr.Pr Beà maët noùng Beà maët noùng höôùng leân treân höôùng xuoáng döôùi < 0,001 0,65 0,35 0 0,001 ÷ 500 1,53 0,83 1/8 500 ÷ 2.107 0,7 0,38 1/4 2.107 ÷ 1013 0,176 0,095 1/3 11 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví duï 1: Xeùt moät ñöôøng oáng daãn nöôùc noùng daøi L = 6m, ñöôøng kính ngoaøi D = 8cm ñaët naèm ngang ñi qua moät phoøng roäng coù nhieät ñoä phoøng laø t0 = 18oC. Nhieät ñoä beà maët ngoaøi cuûa oáng laø tw = 70oC. Haõy xaùc ñònh löôïng nhieät toån thaát qua oáng do quaù trình toûa nhieät ñoái löu töï nhieân? 12 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví duï 2: Xeùt moät taám phaúng hình vuoâng coù kích thöôùc 0,6 x 0,6m ñöôïc ñaët trong gian phoøng coù nhieät ñoä t0 = 30oC. Moät beà maët taám phaúng luoân ñöôïc duy trì ôû nhieät ñoä 74oC, maët beân kia ñöôïc caùch nhieät. Haõy xaùc ñònh löôïng nhieät trao ñoåi töø taám phaúng vaø moâi tröôøng baèng ñoái löu töï nhieân qua caùc tröôøng hôïp sau: a) Taám phaúng ñaët ñöùng. b) Taám phaúng ñaët naèm ngang vôùi beà maët noùng höôùng leân treân. c) Taám phaúng ñaët naèm ngang vôùi beà maët noùng höôùng xuoáng döôùi. 13 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3. Toaû nhieät ñoái löu töï nhieân trong khoâng gian heïp: 14 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Coù theå xem quaù trình toûa nhieät ñoái löu töï nhieân trong khoâng gian kín laø quaù trình daãn nhieät oån ñònh qua moät lôùp löu chaát (coù xeùt ñeán toaû nhieät ñoái löu) T1 − T2 Q conv = λ tđ ⋅ F ⋅ δ Heä soá daãn nhieät töông ñöông: λtñ λ tđ = ε tđ .λ 15 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Xaùc ñònh εtñ: • Kích thöôùc caùc ñònh: l = δ • Nhieät ñoä tính toaùn: t = 0,5(tw1 + tw2) • Tính soá Gr: gβl3 ( t w1 − t w 2 ) Gr = ν2 Theo soá lieäu thöïc nghieäm: Gr.Pr < 103 εtñ = 1 Gr.Pr ≥ 103 εtñ = 0,18(Gr.Pr)0,25 t w1 − t w 2 λ tđ = ε tđ .λ Q conv = λ tđ ⋅ F ⋅ δ 16 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví duï 3: Xeùt moät cöûa soå cao 0,8m, roäng 2m loaïi cöûa soå keùp hai lôùp kính. Giöõa hai lôùp kính laø moät lôùp khoâng khí coù beà daøy laø 2cm, Nhieät ñoä taïi hai beà maët kính ño ñöôïc laø 12oC vaø 2oC. Haõy xaùc ñònh löôïng nhieät truyeàn qua cöûa soå. 17 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tài liệu tham khảo: 1. Hoàng Đình Tín, truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001 2. Nguyễn Toàn Phong, Bài Giảng môn học truyền nhiệt, Trường Đại học Bách Khoa TpHCM 3. J.P.Holman, heat transfer, Ninth edition, Mc Grew Hill. 18 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM HẾT CHƯƠNG 5 19 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt