Bài giảng Truyền nhiệt: Chương 9 - Ngô Quang Nguyên và Trần Nam Dương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Truyền nhiệt" Chương 9 cung cấp những kiến thức như: Trao đổi nhiệt kết hợp; Truyền nhiệt qua vách phẳng; Truyền nhiệt qua vách trụ; Truyền nhiệt qua vách có canh; Hạn chế truyền nhiệt; Thiết bị trao đổi nhiệt. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Truyền nhiệt: Chương 9 - Ngô Quang Nguyên và Trần Nam Dương

TRUYỀN NHIỆT Ngô Quang Nguyên – Trần Nam Dương
NỘI DUNG BUỔI HỌC CHƯƠNG 9: TRUYỀN NHIỆT VÀ TRAO ĐỔI NHIỆT KẾT HỢP 1, Trao đổi nhiệt kết hợp 2, Truyền nhiệt qua vách phẳng 3, Truyền nhiệt qua vách trụ 4, Truyền nhiệt qua vách có canh 5, Hạn chế truyền nhiệt 6, Thiết bị trao đổi nhiệt
1, TRAO ĐỔI NHIỆT KẾT HỢP ❖ Khái niệm - Dẫn nhiệt: trao đổi nhiệt qua vật rắn - Đối lưu: trao đổi nhiệt qua chất lỏng, chất khí - Bức xạ: trao đổi nhiệt được thực hiện bằng sóng điện từ → Trao đổi nhiệt kết hợp là các các quá trình trao đổi nhiệt diễn ra song song với nhau → Truyền nhiệt là các cơ chế xảy ra nối tiếp nhau
1, TRAO ĐỔI NHIỆT KẾT HỢP ❖ Nhiệt lượng: q = q dl + q bx = ( dl +  bx )(t w − t f ) q dl =  dl (t w − t f ) q bx =  bx (t w − t f ) Trong đó: + tw Nhiệt độ bề mặt [oC] + αdl Hệ số tỏa nhiệt đối lưu [W/m2K] + tf Nhiệt độ môi trường [oC] + αbx Hệ số tỏa nhiệt bức xạ [W/m2K]
1, TRAO ĐỔI NHIỆT KẾT HỢP - Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp  =  dl +  bx (Tw 4 − Tf 4 )  bx =  qd .0 . TW − Tf - Trong trường hợp trao đổi nhiệt kết hợp, nếu không ghi chú gì thêm thì chúng ta sẽ phải hiểu đó là hệ số tỏa nhiệt tổng hợp - Trường hợp giọt lỏng bao quanh bề mặt vật rắn thì bỏ qua trao đổi nhiệt bức xạ.
VÍ DỤ 1 Ống khói có đường kính trong 600 mm, khói chuyển động trong ống có hệ số trao đổi nhiệt đối lưu là 40 W/m2K. Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của khói với vách ống là 6 W/m2K. Xác định nhiệt trở tỏa nhiệt hỗn hợp. a, 0,1017 mK/W b, 0,0243 mK/W c, 0,0115 mK/W
2, TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH PHẲNG - Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách: q = k(t f 1 − t f 2 )W / m 2 ] Trong đó: 1 k= 1 n i 1 + k là hệ số truyền nhiệt [W/m2K] + + + λ Hệ số dẫn nhiệt [W/mK] 1 1 i 2 + tw Nhiệt độ bề mặt [oC] + tf Nhiệt độ môi trường [oC] + α Hệ số tỏa nhiệt [W/m2K] + δ Chiều dày [m] + R Nhiệt trở [mK/W] R=1/k
3, TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH TRỤ Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách trụ: q = k(t f 1 − t f 2 ) 1 k= 1 n 1  d i +1  1 + ln   + 1d1 1 2 i  d i   2 d 2 Trong đó: + k là hệ số truyền nhiệt [W/m2K] + λ Hệ số dẫn nhiệt [W/mK] + tw Nhiệt độ bề mặt [oC] + tf Nhiệt độ môi trường [oC] + α Hệ số tỏa nhiệt [W/m2K] + d đường kính [m] + R Nhiệt trở [mK/W]
VÍ DỤ 2 Vách phẳng 2 lớp có chiều dày các lớp là 170 mm, 210mm. Hệ số dẫn nhiệt tương ứng là 0,47 W/mK và 0,74 W/mK. Khí nóng có nhiệt độ tf1=238 oC tiếp xúc với lớp 1, không khí có nhiệt độ tf2 tiếp xúc với lớp 2. Biết hệ số tỏa nhiệt đối lưu từ khí nóng tới bề mặt là 20 W/m2K, hệ số tỏa nhiệt đối lưu từ bề mặt lớp 2 tới không khí là 16 W/m2K. Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc giữa lớp 1 và lớp 2 là 120 oC. Xác định nhiệt độ không khí A, 27,41 oC B, 20,75 oC C, 24,08 oC
4, TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH CÓ CÁNH Mật độ dòng nhiệt phía không làm cánh q1 và làm cánh q2 Q (t f 1 − t f 2 ) q1 = = [W / m 2 ] F1 1  F1 1 + + 1  F2  2 Q (t f 1 − t f 2 ) q2 = = [W / m 2 ] F2 1 F2  F2 1 + + 1 F1  F1  2 Trong đó: + F1 là diện tích bề mặt phía ko làm cánh [m2] + F2 là diện tích bền mặt phía làm cánh [m2] + Hệ số làm cánh F2/F1
CHÚ Ý - Đổi đơn vị 1 cal= 4,18 J - Hệ số làm cánh F2/F1 - Nhiệt trở R [m2K/W], hệ số truyền nhiệt k=1/R [W/m2K] - Dòng nhiệt vách phẳng Q=q.F - Dòng nhiệt vách trụ Q=q.l
VÍ DỤ 3 Vách phẳng có cánh dày 22mm, hệ số dẫn nhiệt bằng 47 W/mK, hệ số làm cánh là 12, hệ số tỏa nhiệt phía không có cánh là 190 W/m2K, hệ số tỏa nhiệt phía làm cánh là 12 W/m2K. Nếu biết nhiệt độ môi trường phía có cánh bằng 22 oC, phía không làm cánh là 77 oC. Tính mật độ dòng nhiệt phía không làm cánh. A, 361,58 W/m2 B, 4339,02 W/m2 C, 6682,08 W/m2
4, HẠN CHẾ TRUYỀN NHIỆT ❖Mục đích - Giảm lượng nhiệt truyền ra bên ngoài bằng cách bổ sung thêm một lớp vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt rất bé. - Chú ý rằng khi bọc cách nhiệt: +Đối với vách phẳng thì nhiệt trở toàn phần tăng +Đối với vách trụ thì nhiệt trở toàn phần giảm mặc dù nhiệt trở dẫn nhiệt tăng
4, HẠN CHẾ TRUYỀN NHIỆT ❖Với vách phẳng - Ta bổ sung thêm 1 lớp cách nhiệt, khi đó nhiệt trở toàn phần của vách 1  CN 1 R= + + + 1   CN  2 - Mật độ dòng nhiệt: 1 q = k(t f 1 − t f 2 ) = (t f 1 − t f 2 )[W / m 2 ] R
4, HẠN CHẾ TRUYỀN NHIỆT ❖Với vách trụ - Ta bổ sung thêm một lớp cách nhiệt, khi đó nhiệt trở toàn phần của vách trụ: 1 1  d2  1  d CN  1 R= + ln  + ln  + 1d 1 2  d1  2 CN  d 2   2 d CN -Mật độ dòng nhiệt: 1 q = k(t f1 − t f 2 ) = (t f1 − t f 2 )[W / m] R
4, HẠN CHẾ TRUYỀN NHIỆT ❖Với vách trụ - Nhiệt trở toàn phần nhỏ nhất khi d(R) 1 1 = − =0 d(d CN ) 2 CN d CN  2 d CN 2 - Đường kính cách nhiệt ứng với R nhỏ nhất gọi là đường kính cách nhiệt tới hạn 2 CN  2 d th d th = Bi th = =2 2  CN
4, HẠN CHẾ TRUYỀN NHIỆT ❖Với vách trụ - Ứng với dth thì R nhỏ nhất và tổn thất nhiệt q sẽ lớn nhất, vậy khi chọn bọc cách nhiệt thì phải đảm bảo được điều kiện 2 CN d CN  d th = 2  2 d CN  CN  2
VÍ DỤ 4 Có một ống dẫn hơi đường kính ngoài 45 mm được bọc cách nhiệt. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của lớp cách nhiệt với không khí bằng 8 W/m2K, hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu cách nhiệt bằng 0,3 W/mK. Chiều dày cách nhiệt tới hạn bằng. a, 15 mm b, 38,338 mm c, 26,695 mm
5, THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT a, Phương trình cơ bản - Phương trình truyền nhiệt Q = kFt,[W] + Q nhiệt lượng trao đổi giữa hai môi trường [W] + F diện tích bề mặt trao đổi nhiệt [m2] + k hệ số truyền nhiệt [W/m2K] + ∆t độ chênh nhiệt độ trung bình [oC]
5, THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT a, Phương trình cơ bản - Phương trình cân bằng nhiệt Q = G1Cp1 (t1 '− t1 '') = G 2 .Cp2 (t 2 ''− t 2 '),[W] + Q nhiệt lượng trao đổi giữa hai môi trường [W] + Cp – nhiệt dung riêng đẳng áp [J/kgK] + Các đại lượng có chỉ số 1 ứng với chất nóng + Các đại lượng có chỉ số 2 ứng với chất lạnh + Dấu ‘ là các thông số đi vào thiết bị + Dấu “ là các thông số đi ra thiết bị