Bài 1 Những khái niệm cơ bản của Bài giảng Truyền nhiệt VP trình bày khái niệm chung về truyền nhiệt, 3 dạng truyền nhiệt, bài toán truyền nhiệt tổng hợp.
Nội dung Text: Bài giảng Truyền nhiệt VP - Bài 1: Những khái niệm cơ bản - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)
I : Những khái niệm cơ bản
1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt
- Dẫn nhiệt
1.2 3 dạng Truyền nhiệt - Đối lưu
- Bức xạ
1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp
p.5
Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009
ĐHBK tp HCM
1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt
Là dạng truyền năng lượng khi có sự chênh lệch về nhiệt độ
Joule: J = N.m
NHIỆT LƯỢNG Q : đơn vị
Watt : W = J/s
VD:
- Xác định nhiệt độ tại 1 vị trí nào đó trong vật
Bài toán truyền nhiệt :
- Xác định Nhiệt lượng Q truyền qua vật
p.6
2 3 dạng truyền nhiệt cơ bản
a. Dẫn nhiệt
- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa
các vùng trong vật rắn hoặc giữa 2
vật rắn tiếp xúc nhau.
b. Đối lưu
- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bề
mặt vật rắn với môi trường chất lỏng
xung quanh nó.
c. Bức xạ
- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ
giữa 2 vật đặt cách xa nhau
p.7
1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp
¾ Bài toán truyền nhiệt trong thực tế bao gồm:
Dẫn nhiệt + Đối lưu + Bức xạ
p.8
II : Trao đổi nhiệt bằng DẪN NHIỆT
1 trường nhiệt độ
2 Dẫn nhiệt ổn định
A. Dẫn nhiệt qua vách phẳng
B. Dẫn nhiệt qua vách trụ
C. Dẫn nhiệt qua thanh và cánh
3 Dẫn nhiệt không ổn định
p.9
Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009
ĐHBK tp HCM
1 trường nhiệt độ
¾ Trường nhiệt độ (TNĐ): tập hợp giá trị nhiệt độ của tất cả các điểm trong
vật tại một thời điểm nào đó
- Phân loại TNĐ:
TNĐ ổn định: không biến thiên theo thời gian
+ Theo thời gian: t = f ( x, y , z )
TNĐ không ổn định: biến thiên theo thời gian
t = f ( x, y , z , τ )
+ Theo tọa độ: TNĐ 1 chiều, 2 chiều hay 3 chiều.
VD: TNĐ ổn định 1 chiều: t = f (x)
p.10
¾ Định luật FOURIER (ĐL cơ bản về dẫn nhiệt)
∂t
dQτ = −λ dFdτ (J)
dF ∂n
Với : λ là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (W/m.độ)
dQτ ∂t
Mật độ dòng nhiệt: q = = −λ (W/m2)
dFdτ ∂n
Muoán tính ñöôïc Q truyeàn qua caàn phaûi bieát phaân boá nhieät beân trong vaät
tìm PT tröôøng nhieät ñoä laø nhieäm vuï cô baûn cuûa daãn nhieät.
p.11
¾ Phương trình vi phân dẫn nhiệt:
- Áp dụng ĐL Bảo toàn năng lượng cho một phần tử thể tích dv = dx.dy.dz
trong vật trong khoảng thời gian dτ, chứng minh được:
∂t λ ⎛ ∂ 2 t ∂ 2 t ∂ 2 t ⎞ qv (2.1)
= ⎜⎜ 2 + 2 + 2 ⎟⎟ +
∂τ cρ ⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ cρ
c là nhiệt dung riêng của vật (J/kg.độ)
ρ là khối lượng riêng của vật (kg/m3)
trong đó:
λ là hệ số dẫn nhiệt của vật (W/m.độ)
qv là năng suất phát nhiệt của nguồn nhiệt bên trong vật (W/m3)
p.12
2.2 Dẫn nhiệt ổn định:
∂t
t = f ( x, y , z ) =0
∂τ
λ ⎛ ∂ 2 t ∂ 2 t ∂ 2 t ⎞ qv
Từ (2.1) ⎜⎜ 2 + 2 + 2 ⎟⎟ + =0 (2.2)
cρ ⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ cρ
Nếu không tồn tại nguồn nhiệt bên trong: qv = 0 suy ra:
∂ 2t ∂ 2t ∂ 2t (2.3)
+ 2+ 2 =0
∂x 2
∂y ∂z
Ví dụ: một số trường hợp dẫn nhiệt ổn định, trường nhiệt độ chỉ biến
thiên theo 1 chiều như: -Vách phòng lạnh
- Đường ống dẫn hơi ở chế độ ổn định
p.13
A. Dẫn nhiệt qua vách phẳng
Xét 1 vách phẳng:
- Đồng chất và đẳng hướng
- Dày δ, chiều rộng rất lớn so với chiều dày
- Có hệ số dẫn nhiệt λ
- Nhiệt độ 2 bề mặt t1 và t2 không đổi
Cần tìm:
- Phân bố nhiệt độ trong vách ?
- Q truyền qua vách ?
p.14
=
q
Giải Nhiệt độ t tại vị trí x là: t = t1 − x (oC)
λ
ĐL t1 − t2 Δt
Q= λ Fτ (J) hay q= (W/m2)
Fourier δ δ /λ
Dòng nhiệt Mật độ dòng nhiệt
δ U
( Rλ = được gọi là nhiệt trở dẫn ĐL Ohm I =
λ nhiệt của vật liệu) R
p.15
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
