Bài giảng Truyền nhiệt và truyền khối: Chương 2 - TS. Nguyễn Bảo Việt

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

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Truyền nhiệt và truyền khối" Chương 2 - Sự dẫn nhiệt, cung cấp cho người học những kiến thức như: Cơ chế truyền nhiệt; Truyền nhiệt ổn định, không có nguồn nhiệt (d2T/dx2 = 0, qv=0); Truyền nhiệt ổn định có nguồn nhiệt phát sinh (qv ≠ 0); Truyền nhiệt không ổn định(d2T/dx2 ≠ 0);... 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 truyền khối: Chương 2 - TS. Nguyễn Bảo Việt

2.1. Cơ chế truyền nhiệt E generated  qv .dv Eout  (q x  dx  q y  dy  q z  dz ). A Etotal  E generated  Eout T qx  k x . Fourier law x T q y  k y . y T Vật liệu đồng nhất qz  k z . kx=ky=kz z T Estored  m.c p . t  2T  2T  2T T T  2T  2T  2T qv  k .( 2  2  2 )  qv   .c p .    .[( 2  2  2 )  ] x y z t t x y z k
2.2 Truyền nhiệt ổn định, không có nguồn nhiệt (d2T/dx2 = 0, qv=0) 2.2.1 Truyền nhiệt qua vách phẳng  Truyền nhiệt ổn định theo 1 phương (x)  Vật liệu đồng nhất  Bề dày vách là L (m) T1  T2 T  T1  .x L dT q  k. dx T  T2 q  k. 1 x2  x1 T1  T2 Q  k . A. L R  L. A / k
2.2.2 Truyền nhiệt của hình trụ  Truyền nhiệt ổn định theo 1 phương (r)  Vật liệu đồng nhất  Bề dày vách là r (m) = r0-ri  Chiều dài ống là L (m) Ti  To T  Ti  . ln( r / ri ) ln( ro / ri ) dT q  k. ; dr dT Ti  To Q  k . A.  k .(2 .L). dr ln( ro / ri ) ln( ro / ri ) R  2 .L.k
2.2.3 Truyền nhiệt của khối cầu  Truyền nhiệt ổn định theo 1 phương (r)  Vật liệu đồng nhất  Bề dày vách là r (m) = r2-r1 T1  T2 1 1 T  T1  .(  ) 1 1 (  ) r r1 r2 r1 dT q  k. ; dr dT T1  T2 Q  k . A.  k .(4 .r1.r2 ). dr r2  r1 r2  r1 R  k .4 .r1.r2
2.2.4 Truyền nhiệt qua vách đa lớp  Truyền nhiệt ổn định theo 1 phương (x)  Vật liệu của mỗi lớp là đồng nhất  Bề dày vách là L= La+Lb+Lc Q  U . A.dT  U . A.(T1  T4 ) Rtotal  1 /(U . A)  Ra  Rb  Rc Ra  La /( k a . A) Rb  Lb /( kb . A) Rc  Lc /( kc . A) U: hệ số truyền nhiệt tổng quát
Hình trụ: Q  U . A1.(T1  T4 ) A1  2. .r1.L U  1 /( A1.Rtotal )  1 /[ A1.( R1  R2  R3 )] ln( r2 / r1 ) ln( r3 / r2 ) ln( r4 / r3 ) Rtotal    2. .k a .L 2. .kb .L 2. .k c .L Hình cầu: Q  (T1  T4 ) / Rtotal r2  r1 r3  r2 r4  r3 Rtotal    4. .k a .r1.r2 4. .k a .r2 .r3 4. .k a .r3 .r4
2.2.5 Truyền nhiệt hỗn hợp Quá trình truyền nhiệt bao gồm cả dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt - Vách đa lớp hình hộp Q  U . A.dT  U . A.(T1  T 2 ) 1 / U  Rtotal . A  1 / h1  1 / h2 - Vách đa lớp hình trụ Q  U . A1.dT  U . A1.(T1  T 2 ) 1 1 1  A1.( Rtotal   ) U 2. .r .L.h1 1 2. .r4 .L.h2 - Vách đa lớp hình cầu (T1  T 2 ) Q 1 1 Rtotal   h1.4. .r12 h2 .4. .r42
Vật liệu bọc cách nhiệt Đối lưu nhiệt T1  T2 Q Dẫn nhiệt ln( r2 / r ) 1 1  2. .k .L 2. .r2 .L.h Lớp cách nhiệt càng dày (r2 lớn) thì quá trình truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt chậm nhưng quá trình truyền nhiệt đối lưu lại tăng → cần chọn lựa bề dày lớp cách nhiệt thích hợp rc = k/h
2.3. Truyền nhiệt ổn định có nguồn nhiệt phát sinh (qv ≠ 0)  Truyền nhiệt ổn định trong vách phẳng theo 2 bên (x)  Vật liệu đồng nhất  Bề dày vách là 2L (m)  Nguồn nhiệt bên trong qv (W/m3) Không có đối lưu nhiệt qv 2 T  T1  (L  x2 ) 2k Có đối lưu nhiệt qv .L qv .L2 x2 T  T   (1  2 ) h 2k L
2.4. Truyền nhiệt không ổn định(d2T/dx2 ≠ 0) Các đại lượng không thứ nguyên:  Chuẩn số Fourier: F0 = α.t/L2  Chuẩn số Biot: Bi = h.L/k  Hệ vô thứ nguyên: ϴ = (T - Tꚙ)/(Ti - Tꚙ)  Tꚙ: nhiệt độ môi trường  Ti: nhiệt độ ban đầu của sản phẩm Nếu Bi
Nếu bề dày vật liệu (L)
Vật thể dạng phẳng, truyền nhiệt 2 phía cân bằng nhau, không có nguồn nhiệt (qv=0)     An .e    2 n . F0 n 1 2 sin(  n ) An   n  sin(  n ). cos( n ) Bi   n . tan(  n ) βn tra bảng 2.1 Nếu F0 > 0.25, ta có thể tính xấp xỉ như sau: (  1 . F0 )  c  A1.e 2 (  1 . F0 )  s  A1. cos(1 )e 2 sin( 1 ) (    m  A1. 2 1 . F0 ) e 1 Với ϴc, ϴs, ϴm lần lượt là giá trị vô thứ nguyên của nhiệt độ tâm, bề mặt và nhiệt độ trung bình của sản phẩm
ϴ Lưu ý: L =1/2 bề dày của tấm phẳng Bi>40 F0 Heissler chart
ϴ 1/Bi
Bi2.F0
ϴ F0
ϴ 1/Bi
Bi2.F0