intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt: Chương 2 - TS. Phan Thành Nhân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST
Báo xấu
8
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt" Chương 2 - Khái niệm cơ bản về dẫn nhiệt và phương trình vi phân dẫn nhiệt vật rắn, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Trường nhiệt độ; Gradient nhiệt độ; Dòng nhiệt và định luật Fourier; Phương trình vi phân dẫn nhiệt; Một số điều kiện trong quá trình dẫn 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 và thiết bị trao đổi nhiệt: Chương 2 - TS. Phan Thành Nhân

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG 2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DẪN NHIỆT VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT VẬT RẮN 1. Trường nhiệt độ 2. Gradient nhiệt độ 3. Dòng nhiệt và định luật Fourier 4. Phương trình vi phân dẫn nhiệt 5. Một số điều kiện trong quá trình dẫn nhiệt 1 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 1. Trường nhiệt độ Quaù trình daãn nhieät trong vaät raén dieãn ra ñoàng thôøi vôùi söï thay ñoåi cuûa nhieät ñoä theo caû khoâng gian vaø thôøi gian. t  f x, y, z,  Tröôøng nhieät ñoä laø taäp hôïp caùc nhieät ñoä taïi taát caû caùc ñieåm trong khoâng gian taïi moät thôøi ñieåm naøo ñoù. Coù hai loaïi tröôøng nhieät ñoä: – Tröôøng nhieät ñoä oån ñònh – Tröôøng nhieät ñoä khoâng oån ñònh 2 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Neáu nhieät ñoä taïi moãi ñieåm laø haèng soá theo thôøi gian, thì tröôøng nhieät ñoä laø tröôøng oån ñònh: laø tröôøng ba chieàu (nhieät ñoä laø moät haøm theo ba truïc toïa ñoä) t  f x, y, z  ; t 0   Neáu nhieät ñoä laø moät haøm theo hai truïc toïa ñoä thì tröôøng nhieät ñoä laø tröôøng hai chieàu: – Tröôøng khoâng oån ñònh t t  f x, y,  ;  0 z – Tröôøng oån ñònh t t t  f x, y  ; z  0 ; 0  3 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  4. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Neáu nhieät ñoä laø moät haøm theo moät truïc toïa ñoä thì tröôøng nhieät ñoä laø tröôøng moät chieàu: – Tröôøng khoâng oån ñònh t t t  f x,  ;   0 y z – Tröôøng oån ñònh t t t  f x  ; y   0 ; t  0 z  4 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2. Gradient nhiệt độ:  Maët ñaúng nhieät cuûa moät vaät theå laø quyõ tích cuûa cuûa caùc ñieåm coù nhieät ñoä ñoàng nhaát trong moät tröôøng nhieät ñoä. – Khoâng theå coù baát kyø ñieåm naøo treân vaät theå coù theå toàn taïi ñoàng thôøi caùc nhieät ñoä khaùc nhau n x – Giao nhau cuûa caùc maët ñaúng nhieät bôûi moät maët phaúng t t cho ra moät hoï nhöõng ñöôøng n t ñaúng nhieät treân maët phaúng t naøy t t 5 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Gradient nhiệt độ: – Nhieät ñoä trong vaät theå thay ñoåi theo phöông xuyeân qua caùc beà maët ñaúng nhieät. – Ñoä bieán thieân nhieät ñoä treân moät ñôn vò chieàu daøi theo phöông phaùp tuyeán vôùi beà maët ñaúng nhieät laø lôùn nhaát. – Söï gia taêng nhieät ñoä theo phöông naøy ñöôïc moâ taû theo gradient nhieät ñoä. Gradient nhieät ñoä laø moät vector phaùp tuyeán tôùi beà maët ñaúng nhieät vaø coù chieàu döông theo chieàu taêng nhieät ñoä.  t gradt  n o n 6 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chieáu vector gradient nhieät ñoä t leân caùc truïc toïa ñoä Ox, Oy, Oz: t    t gradt x  cos n , x   n   x t    t gradt y  cos n , y   n   y t    t gradt z  cos n , z   n   z 7 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  8. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3. Dòng nhiệt và định luật Fourier: Quaù trình truyeàn nhieät baèng daãn nhieät yeâu caàu gradient nhieät ñoä taïi nhöõng ñieåm khaùc nhau cuûa vaät theå phaûi lôùn hôn 0. t + 2t grad t t + t t q t t t  2 t 8 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  9. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Quaù trình truyeàn nhieät baèng daãn nhieät: yeâu caàu gradient nhieät ñoä taïi nhöõng ñieåm khaùc nhau cuûa vaät theå phaûi lôùn hôn 0.   t q  n o n Ñoä lôùn cuûa maät ñoä doøng nhieät q: t q   (W/m2) n Nhieät löôïng qua maët ñaúng nhieät F treân moät ñôn vò thôøi gian: t Q   qdF     dF (W) F F n 9 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  10. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Löôïng nhieät toång qua dieän tích maët ñaúng nhieät F trong khoaûng thôøi gian  :  t Q      dF.d (J) 0 F n  Löôïng nhieät truyeàn qua dieän tích beà maët dFl vôùi goùc nghieâng  taïo bôûi ñöôøng thaúng tieáp tuyeán vôùi maët phaúng vaø beà maët ñaúng nhieät: n l dQ  1 dQ  1 q l  q cos   cos   d dF d dFl  dF l dF 10 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  11. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Nhieät löôïng qua dieän tích dFl treân thôøi gian d dQ  q l .dFl .d  qdFl . cos d  q.dF.d  t Q       dFl .d (J) 0 Fl dl giaù trò maät ñoä doøng nhieät lôùn nhaát seõ laø maät ñoä doïc theo ñöôøng phaùp tuyeán vôùi maët ñaúng nhieät 11 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  12. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Maät ñoä doøng nhieät theo ba truïc toïa ñoä Ox, Oy, Oz: t q x   x t q y   y t q z   z  Vectô maät ñoä doøng nhieät q  q  iq x  jq y  kq z (i, j, k: laø vectô ñôn vò theo 3 truïc toïa ñoä x, y, z) 12 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  13. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 4. Phương trình vi phân dẫn nhiệt:  Khaûo saùt quaù trình daãn nhieät theo moät phöông xaùc ñònh: Xeùt vaät theå vôùi chieàu daøy dx, söï caân baèng naêng löôïng: Doøng nhieät daãn vaøo maët beân traùi + nhieät phaùt sinh beân trong vaät theå = löôïng bieán ñoåi noäi naêng + doøng nhieät daãn ñi ra maët beân phaûi. qgen=qAdx qx qx+dx x dx 13 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  14. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Vôùi caùc giaù trò naêng löôïng : T Doøng nhieät daãn vaøo maët beân traùi  q x  F x Nhieät phaùt sinh beân trong vaät theå  q v Fdx T Löôïng bieán ñoåi noäi naêng  cF dx  T  Doøng nhieät daãn ñi ra maët beân phaûi:  q x  dx  F x  x  dx   T   T     F     dx  Trong ñoù:  x x  x   qv = coâng suaát nguoàn nhieät trong treân moät ñôn vò theå tích, W/m3 c = nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu, J/kg oC  = khoái löôïng rieâng, kg/ m3 14 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  15. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Khi ñoù coâng thöùc daãn nhieät moät chieàu: t t  t   t    F  q v Fdx  cF dx  F    dx  x   x x  x     t  t      q v  c x  x   15 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  16. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Khaûo saùt quaù trình daãn nhieät ña chieàu: Xeùt ñeán quaù trình daãn nhieät moät vaät theå qua caû ba phöông toïa ñoä: dE q x  q y  q z  q ps  q x  dx  q y  dy  q z  dz  d 16 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  17. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Vôùi caùc giaù trò naêng löôïng: t  t   t   q x  dydz q x  dx       dx  dydz x  x x  x   t  t   t   q y  dxdz q y  dy       dy dxdz y  y y  y     t  t   t   q z  dxdy q z  dz       dz  dxdy z  z z  z   q ps  q v dxdydz dE t  cdxdydz d  17 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  18. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Phöông trình daãn nhieät toång quaùt theo ba chieàu:   t    t    t  t             q v  c x  x  y  y  z  z    Vôùi heä soá daãn nhieät  = constant, phöông trình ñöôïc vieát laïi:  2 t  2 t  2 t q v 1 t 2  2 2  x y z  a   a laø heä soá khuyeách taùn nhieät cuûa vaät lieäu, m2/s c Giaù trò a caøng lôùn, nhieät ñoä khuyeách taùn qua vaät lieäu caøng nhanh, giaù trò a lôùn laø do vaät lieäu coù tính daãn nhieät cao, heä soá daãn nhieät lôùn, vaø khi ñoù doøng nhieät seõ truyeàn nhanh hôn 18 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  19. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Trong toïa ñoä truï: x  r  cos   y  r  sin  z  z   2 t 1 t 1  2 t  2 t q v 1 t 2   2 2 2  r r r r  z  a  19 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  20. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Trong toïa ñoä caàu: x  r  cos   sin   y  r  sin   sin  z  r  cos   1 2 1   t  1  2 t q v 1 t 2 rt   2  sin    2 2 2   r r r sin      r sin    a  20 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2437 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
38=>2