Phần 2: Các quá trình truyền nhiệt: Truyền nhiệt

Chia sẻ: Phạm đức Bình | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

241
lượt xem 43
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

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

Lưu

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

Ph ầ n 2 Các quá trình truyền nhiệt GV: TS. Nguyễn Minh Tân Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm 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 2 1
1.4. Truyền nhiệt 1.4.1. TRAO ĐỔI NHIỆT PHỨC TẠP Việc vận chuyển nhiệt lượng được xảy ra đồng thời theo ba phương thức: dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt và đối lưu. Quá trình trao đổi nhiệt như vậy gọi là trao đổi nhiệt phức tạp. Ví dụ: sự trao đổi nhiệt giữa vật thể rắn và môi trường khí -> Quá trình này gồm cả đối lưu và bức xạ. Lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ: Ⱥȹ T ȹ 4 ȹ T ȹ 4 Ⱥ Qbx = C1− 2 F Ⱥȹ
T ȹ − ȹ
K ȹ Ⱥ ⋅ ϕ , W Ⱥȹ 100 Ⱥ ȹ 100 Ⱥ Ⱥ Ⱥ Ⱥ TTvà TK - nhiệt độ của tường và khí, oK. αbx Ⱥȹ T ȹ 4 ȹ T ȹ 4 Ⱥ C1−2 Ⱥȹ
T ȹ − ȹ
K ȹ Ⱥ Ⱥȹ 100 Ⱥ ȹ 100 Ⱥ Ⱥ Ⱥ Ⱥ ⋅ ϕ ⋅ F ⋅ (t − t ), W Qbx = T K (tT − t K ) QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 1.4. Truyền nhiệt 1.4.1. TRAO ĐỔI NHIỆT PHỨC TẠP Qbx = α bx ⋅ ϕ ⋅ (tT − t K ), W 1 Ⱥ Ⱥ W Ⱥ Hệ số αhe image cannotsốdisplayed. nhicomputer may not havec xạ,memorythứ nguyên là: là hệ be cấp Your ệt bằng bứ enough có [α bx ] = Ⱥ T bx = m 2 .s.đô Ⱥ Ⱥ m 2 .đô Ⱥ Ⱥ to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your Ⱥ Ⱥ Ⱥ Ⱥ computer, and then open the ﬁle again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. Toàn bộ lượng nhiệt do tường cấp bằng bức xạ và bằng đối lưu: Q = Qbx + Qdl = α bx F ⋅τ (tT − t K ) + α dl F ⋅τ (tT − t K ) Q = (α bx + α dl )F ⋅τ (tT − t K ) αdl - hệ số cấp nhiệt do đối lưu α αbx - hệ số cấp nhiệt do bức xạ. QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 2
1.4. Truyền nhiệt 1.4.2. TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG VÀ TƯỜNG ỐNG Truyền nhiệt: Quá trình vận chuyển nhiệt lượng từ một lưu thể này sang lưu thể khác (cấp nhiệt, dẫn nhiêt và bức xạ nhiệt Truyền nhiệt đẳng nhiệt xẩy ra trong trường hợp nhiệt độ của hai lưu thể đều The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the ﬁle again. If the red x still appears, you may không thay đổi theo cả vị trí và thời gian, tức là hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể là have to delete the image and then insert it again. một hằng số ở mọi vị trí và thời gian. Truyền nhiệt biến nhiệt xẩy ra trong trường hợp nhiệt độ của lưu thể có thay đổi trong thời gian làm việc, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể có thay đổi: -Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định: khi hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể biến đổi theo vị trí nhưng không biến đổi trong không gian. Chỉ xảy ra với các quá trình làm việc liên tục. - Truyền nhiệt biến nhiệt không ổn định khi hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể có biến đôỉ theo cả vị trí và thời gian. Chỉ xảy ra trong các quá trình làm việc gián đoạn. QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 1.4. Truyền nhiệt 1.4.2. TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG VÀ TƯỜNG ỐNG Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng Quá trình truyền nhiệt từ lưu thể nóng đến lưu thể nguội gồm ba giai đoạn: (I) Nhiệt truyền từ lưu thể nóng đến bề mặt tường (cấp nhiệt); (II) Nhiệt dẫn qua tường (dẫn nhiệt ); (III) Nhiệt truyền từ mặt tường đến lưu thể nguội (cấp nhiệt) Giả thiết: Quá trình nhiệt ổn đinh, lượng nhiệt chuyển qua mỗi giai đoạn cùng một khoảng thời gian thì bằng nhau QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 3
Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường Vùng III: Cấp nhiệt phẳng đối lưu từ tường đến lưu thể lạnh Định luật NEWTON Q = α 2 .F.(tT 2 − t2 ) t1 tT1 tT2 t2 Vùng I : Cấp nhiệt đối Q nóng Q lạnh lưu từ lưu thể nóng đến tường Định luật NEWTON Q = α1.F.(t1 − tT1 ) Vùng II : dẫn nhiệt qua tường λ (tT 1 − tT 2 )⋅ F Q= Định luật FOURIER δ 1.4. Truyền nhiệt 1.4.2. TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG VÀ TƯỜNG ỐNG Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng ȹ 1 δ 1 ȹ Qȹ
+ + ȹ = F .(t1 − t 2 ) ȹ
α λ α ȹ ȹ 1 2 Ⱥ 1 ⋅ F .(t1 − t 2 ) Q= ȹ 1 δ 1 ȹ ȹ
+ + ȹ ȹ
α λ α ȹ ȹ 1 2 Ⱥ K: hệ số Hệ số truyền nhiệt K là lượng nhiệt truyền đi trong 1 giây từ lưu truyền nhiệt thể nóng đến lưu thể nguội qua 1m2 bề mặt tường phân cách khi hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể là 1 độ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 4
1.4. Truyền nhiệt 1.4.2. TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG VÀ TƯỜNG ỐNG Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng ȹ 1 λ 1 ȹ Qȹ
+ + ȹ = F .(t1 − t 2 ) ȹ
α δ α ȹ ȹ 1 2 Ⱥ Nhiệt trở của 1 tường ⋅ F .(t1 − t 2 ) Q= ȹ 1 λ 1 ȹ ȹ
+ + ȹ Nhiệt trở của ȹ
α δ α ȹ hai lưu thể ȹ 1 2 Ⱥ K: hệ số truyền nhiệt Hệ số truyền nhiệt K là lượng nhiệt truyền đi trong 1 giây từ lưu thể nóng đến lưu thể nguội qua 1m2 bề mặt tường phân cách QTTB II 01 khi hiệu số nTS. Nguyễniữa hai lưu thể là 1 độ hiệt độ g Minh Tân 9 1.4. Truyền nhiệt 1.4.2. TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG VÀ TƯỜNG ỐNG Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng nhiều lớp 1 W K= , n m 2 đô 1 λi 1 +∑ + α1 δi α2 i =1 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 5
Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống Q Vùng I : Cấp nhiệt đối ( )2π r1L Q = α1. t1 − tT1 t1 − tT 1 = lưu từ lưu thể nóng đến α1 2π r1.L tường 1 ȹ r ȹ 2πL Q. 2,3 ⋅ lnȹ
2 ȹ (tT 1 − tT 2 ) Q= ȹ
r ȹ 1 r2 Vùng II : λ ȹ 1 Ⱥ 2,3 ⋅ lg tT 1 − tT 2 = r1 λ dẫn nhiệt qua tường 2πL Q tT 2 − t 2 = Q = α2 (tT 2 − t2 )2π r2 Vùng III: Cấp nhiệt α 2 L 2π r2 đối lưu từ tường đến + lưu thể lạnh Q t1 − t 2 = Ⱥ 1 1 ȹ r ȹ 1 Ⱥ Q Ⱥ + 2,3. lgȹ