Bài giảng Truyền nhiệt VP - Bài 1: Những khái niệm cơ bản - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)

Chia sẻ: Lê Đình Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

171
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

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

Lưu

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
VD: Dẫn nhiệt qua vách phẳng 3 lớp t1 − t 4 q= Rλ1 + Rλ 2 + Rλ 3 t1 −t 4 q= δ1 δ 2 δ 3 + + λ1 λ2 λ3 p.16
VD 2.1: Vaùch loø 3 lôùp: gaïch chòu löûa daøy δ1 = 230 mm, λ1 = 1,10 W/m.oC; amiaêng δ2 = 50 mm, λ2 = 0,10 W/moC; gaïch xaây döïng δ3 = 240 mm, λ3 = 0,58 W/moC. Nhieät ñoä bề mặt trong cuøng t1 = 500 oC vaø ngoaøi cuøng t4 = 50 oC. Xaùc ñònh q daãn qua vaùch, nhieät ñoä lôùp tieáp xuùc t3. Giaûi Nhieät trôû daãn nhieät qua caùc lôùp: δ1 0,23 δ2 0,05 R1 = = = 0,21 m2 ⋅o C W R2 = = = 0,50 m 2 ⋅o C W λ1 1,10 λ2 0,10 δ3 0, 24 R3 = = = 0, 41 m 2 ⋅o C W λ3 0,58 Q Δt 500 − 50 MÑDN: q= = = = 401 , 78 W m 2 F 3 0 , 21 + 0 ,50 + 0 , 41 ∑ Ri i =1 Nhieät ñoä lôùp tieáp xuùc: t 3 = t 1 − q (R 1 + R 2 ) = 500 − 401,78(0,21 + 0,5 ) = 214,7 o C p.17