intTypePromotion=1
ADSENSE

Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt: Truyền nhiệt

Chia sẻ: Phạm đức Bình | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

122
lượt xem
22
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Execgi, e: là năng lượng có ích tối đa mà môi chất có thể nhận được để tiến đến trạng thái cân bằng với môi trường bên ngoài Nhiệt động kỹ thuật. Nhiệt lượng là năng lượng đi xuyên qua bề mặt ranh giới khi giữa môi chất và môi trường có sự chênh lệch nhiệt độ. Đơn vị: kJ, kcal,... Công Công thay đổi thể tích (công dãn nở), Công kỹ thuật Nhiệt dung riêng ‘c’ là nhiệt lượng cần thiết để đưa nhiệt độ của một đơn vị môi chất tăng thêm 1 độ theo một quá trình nào đó....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt: Truyền nhiệt

  1. Ph ầ n 2 Các quá trình truyền nhiệt GV: TS. Nguyễn Minh Tân Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm Chương 1: Truyền nhiệt •  Quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp •  Quá trình truyền nhiệt Ổn định Không ổn định t ! = f (x, y, z,τ ) t ! = f (x, y, z ) Thiết bị làm việc liên - Thiết bị làm việc gián đoạn tục - Giai đoạn đầu và cuối của quá trình liên tục QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 1
  2. Nhiệt động kỹ thuật •  Nội năng (U) = Nội động năng + Nội thế năng •  Entanpi đối với 1 kg môi chất đối với G kg môi chất i = u + pv I = Gi = U + pV Entropi, s (kJ): là thông số trạng thái đặc trưng cho quá •  trình nhận/thải nhiệt QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 Nhiệt động kỹ thuật •  Execgi, e: là năng lượng có ích tối đa mà môi chất có thể nhận được để tiến đến trạng thái cân bằng với môi trường bên ngoài e = (i ! i0 ) ! T0 ( s ! s0 ) i: entanpi ở trạng thái cần xác định io: entanpi ở trạng thái cân bằng s: entropi ở trạng thái cần xác định so: entropi ở trạng thái cân bằng To: nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái cân bằng QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 2
  3. Nhiệt động kỹ thuật •  Execgi, e: là năng lượng có ích tối đa mà môi chất có thể nhận được để tiến đến trạng thái cân bằng với môi trường bên ngoài • Nhiệt lượng là năng lượng đi xuyên qua bề mặt ranh giới khi giữa môi chất và môi trường có sự chênh lệch nhiệt độ. Đơn vị: kJ, kcal,... • Công Công thay đổi thể tích (công dãn nở), Công kỹ thuật Nhiệt dung riêng ‘c’ là nhiệt lượng cần thiết để đưa nhiệt độ của một đơn vị môi chất tăng thêm 1 độ theo một quá trình nào đó. QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 Nhiệt động kỹ thuật Nhiệt dung riêng ‘c’ là nhiệt lượng cần thiết để đưa nhiệt độ của một đơn vị môi chất tăng thêm 1 độ theo một quá trình nào đó. Tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 3
  4. Nhiệt động kỹ thuật Tính nhiệt lượng theo sự thay đổi Entropi QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 Nhiệt động kỹ thuật Công thay đổi thể tích QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 4
  5. Nhiệt động kỹ thuật Công thay kỹ thuật QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 Nhiệt động kỹ thuật Định luật nhiệt động thứ nhất QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 5
  6. Nhiệt động kỹ thuật Định luật nhiệt động thứ nhất QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 11 Nhiệt động kỹ thuật Định luật nhiệt động thứ nhất QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12 6
  7. Nhiệt động kỹ thuật Định luật nhiệt động thứ hai QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 13 Nhiệt động kỹ thuật Định luật nhiệt động thứ hai QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 14 7
  8. Nhiệt động kỹ thuật Chu trình thuận chiều QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 15 Nhiệt động kỹ thuật Chu trình thuận chiều QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 16 8
  9. Nhiệt động kỹ thuật Chu trình ngược chiều QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 17 Nhiệt động kỹ thuật Chu trình ngược chiều QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 18 9
  10. Các phương thức truyền nhiệt •  Dẫn nhiệt/Conduction: Quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau •  Đối lưu/Convection: Quá trình truyền nhiệt do các phần tử chất lỏng hoặc chất khí đổi chỗ cho nhau, do chúng có nhiệt độ khác nhau hoặc là do bơm, quạt, khuấy trộn,… •  Bức xạ/Radiation: Qua trình truyền nhiệt dưới dạng các sóng điện từ. Nhiệt năng biến thành các tia bức xạ rồi truyền đi, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lượng bức xạ đố được biến thành nhiệt năng, một phần phản xạ lại, và một phần xuyên qua vật thể QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 19 Dẫn nhiệt Các vật liệu dẫn nhiệt tốt được gọi là vật dẫn nhiệt, các vật liệu dẫn nhiệt kém được gọi là vật cách nhiệt Hầu hết kim loại là các vật liệu dẫn nhiệt tốt, các loại nhựa là các vật liệu cách nhiệt tốt Các electron tự do tạo nên khả năng dẫn nhiệt tốt ở các kim loại QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 20 10
  11. Dẫn nhiệt QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 21 Đối lưu Dòng đối lưu được hình thành khi trong nồi có nước được đun nóng Dòng không khí đối lưu hình thành do chênh lệch nhiệt độ giữa đại dương và lục địa QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 22 11
  12. Dòng đối lưu Giàn lạnh Bộ phận sưởi Tại sao bộ phận sưởi được đặt dưới sàn, còn giàn lạnh của tủ lạnh được đặt phía trên? QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 23 Bức xạ • Năng lượng được truyền bằng các sóng điện từ • Ánh sáng, vi sóng, sóng radio, tia x • Bước sóng phụ thuộc vào tần số bức xạ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 24 12
  13. 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.1. KHÁI NIỆM Nhiệt trường: Tập hợp tất cả các trị số nhiệt độ tức thời của vật thể hoặc của môi trường được gọi là nhiệt trường (Trường nhiệt độ) Nhiệt trường ổn định Nhiệt trường không ổn định t ! = f (x, y, z,τ ) t ! = f (x, y, z ) Mặt đẳng nhiệt: Tập hợp tất cả các điểm có nhiệt độ giống nhau QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 25 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.1. KHÁI NIỆM Gradient nhiệt độ (Grad t): Sự thay đổi nhiệt độ (lớn nhất) trên một đơn vị chiều dài theo phương pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt dt = grad (t ) lim Δn →0 dn Grad t là vector - Có phương trùng với phương pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt -  Chiều tùng với chiều tăng nhiệt độ (ngược chiều với dòng nhiệt) -  Có độ lớn bằng đạo hàm của nhiệt độ theo phương pháp tuyến QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 26 13
  14. 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.2. ĐỊNH LUẬT DẪN NHIỆT FOURIER và ĐỘ DẪN NHIỆT Định luật Fourier: Nguyên tố nhiệt lượng dQ dẫn qua một đơn vị bề mặt dF trong một đơn vị thời gian dτ thì tỉ lệ với gradt, bề mặt dF và thời gian dτ dt Q: nhiệt lượng, W dQ = −λ ⋅ dF ⋅ dτ , J F: bề mặt vuông góc với phương dẫn dn nhiệt, m2 dt Gradt, °C/m Quá trình ổn định: dn dt τ: Thời gian, s Q = −λ ⋅ F ,W λ: độ dẫn nhiệt, w/m °C dn QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 27 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.2. ĐỊNH LUẬT DẪN NHIỆT FOURIER và ĐỘ DẪN NHIỆT Độ dẫn nhiệt của các vật thể rắn, lỏng, khí - Độ dẫn nhiệt biểu thị khả năng dẫn nhiệt của vật chất, đặc trưng cho tính chất vật lý của vật chất -  Độ dẫn nhiệt thường được xác định bằng thực nghiệm -  Độ dẫn nhiệt của chất lỏng và chất khí nhỏ hơn chất rắn -  Độ dẫn nhiệt phụ thuộc:   Cấu trúc   Khối lượng riêng   Hàm ẩm   Nhiệt độ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 28 14
  15. 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT Giả thiết: Z Qz+dz - Các tính chất vật lý (khối Qy lượng riêng, nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt) dz Qx không đổi theo không gian Qx+dx và thời gian dy dx Qy+dy y x Qz QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 29 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT - Lượng nhiệt dẫn qua các mặt Z Qz+dz đi vào hình hộp trong khoảng Qy thời gian dτ được xác định theo pt Fourrier dz Qx Qx+dx ∂t dy Qx = −λ dydzdτ dx ∂x ∂t Q y = −λ dxdzdτ Qy+dy ∂y y x ∂t Qz = − λ dxdydτ Qz ∂z - Lượng nhiệt dẫn qua các mặt đi ra khỏi hình hộp: QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 30 15
  16. 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT - Lượng nhiệt dẫn qua các mặt đi ra khỏi hình hộp: ∂t ∂ ȹ ∂t ȹ Qx + dx = −λ dydzdτ − λ ȹ
  17. ȹdxdydzdτ ∂x ∂x ȹ ∂x Ⱥ Z Qz+dz ∂t ∂ ȹ ∂t ȹ Qy Qy + dy = −λ dxdzdτ − λ ȹ
  18. ȹdxdydzdτ ∂y ȹ
  19. ∂y ȹ ∂y ȹ Ⱥ dz Qx Qx+dx ∂t ∂ ȹ ∂t ȹ Qz + dz = −λ dydxdτ − λ ȹ
  20. ȹdxdydzdτ dy dx ∂z ∂z ȹ ∂z Ⱥ Qy+dy y x Qz QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 31 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT - Hiệu số lượng nhiệt đi vào và đi ra khỏi các mặt hình hộp: ∂ 2t dQx = Qx + dx − Qx = λ 2 dxdydzdτ ∂x ∂ 2t dQ y = Qy + dy − Qy = λ 2 dxdydzdτ ∂y ∂ 2t dQz = Qz + dz − Qz = λ 2 dxdydzdτ ∂z QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 32 16
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2