1
Phần 2
Các quá trình truyền nhiệt
GV: TS. Nguyễn Minh Tân
Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2
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
2
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động tự do
1.2. Nhiệt đối lưu
( )
n
GrCNu ⋅=Pr
Với chất lỏng có tính thấm ướt thành bình và có Pr > 0,7
( )
25,0
23,0
Pr
Pr
Pr51,0 ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅=
T
GrNu
Với ống truyền nhiệt nằm ngang
PrT: chuẩn số Prandt tính theo nhiệt độ thành tiếp xúc với chất lỏng
25,0
47,0 GrNu =
Với không khí
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
25,0
43,08,0
Pr
Pr
PrRe021,0 ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅=
T
KGrNu
ε
Lưu thể chuyển động trong ống thẳng
Với chất khí
εk: ảnh hưởng của L/d tới hệ số cấp nhiệt
Re > 10.000
8,0
Re
K
CNu
ε
=
43,09,0 PrRe008,0 K
Nu
ε
=
2300>Re > 10.000
Re < 2300
3
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+= R
d
c77,11
αα
Lưu thể chuyển động trong ống cong: do tác dụng của lực ly tâm,
độ xoáy sẽ tăng lên, cường độ trao đổi nhiệt tăng lên
d: đường kính trong của ống xoắn
R: Bán kính cong của vòng xoắn
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chuyển động trong ống có tiết diện hình vành khăn:
dtn: đường kính trong của ống ngoài
45,0
4,08,0 PrRe23,0 ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
nt
tn
d
d
Nu
dnt: đường kính ngoài của ống trong
4
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chuyển động trong ống có tiết diện hình vành khăn:
dtn: đường kính trong của ống ngoài
45,0
4,08,0 PrRe23,0 ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
nt
tn
d
d
Nu
dnt: đường kính ngoài của ống trong
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chảy ngang bên ngoài một ống:
dn: đường kính ngoài của ống
4,0
PrRen
K
CNu
ε
=
C,n: Hệ số phụ thuộc Re
4,0
PrRen
K
n
d
C
ε
λ
α
=
5
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chuyển động ngang bên ngoài một chùm ống:
25,0
33,065,0
Pr
Pr
PrRe23,0 ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅=
T
Nu
ϕ
ε
Dãy ống thứ ba (thẳng hàng)
25,0
35,060,0
Pr
Pr
PrRe41,0 ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅=
T
Nu
ϕ
ε
Dãy ống thứ ba (xen kẽ)
65,0
Re21,0
ϕ
ε
=Nu
Chất khí
60,0
Re37,0
ϕ
ε
=Nu
Chất khí
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chuyển động ngang bên ngoài một chùm ống:
Hệ số cấp nhiệt trung bình của toàn bộ chùm ống
Khi số dãy ống khá lớn, có thể lấy gần đúng
...
...
321
332211
+++
+++
=FFF
FFF
tb
ααα
α
3
αα
=
tb