Truyền nhiệt - Chương 3

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

208
lượt xem 56
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CÁCH NHIỆT và TĂNG CƯỜNG TRUYỀN NHIỆT A. CÁCH NHIỆT I. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 1. Phạm vi cách nhiệt x Cách nhiệt để cản trở dòng nhiệt từ hệ thống ra môi trường bên ngoài. Trường hợp này hệ thống có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ môi trường ví dụ: đường ống dẫn hơi, dẫn nước nóng, vách buồng lửa, … ? Nhiệm vụ là chọn bề dày lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt ở mức độ hợp lý. x Khi hệ thống có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường, thì ta phải cách nhiệt để cản...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Truyền nhiệt - Chương 3

http://www.ebook.edu.vn Chöông III CAÙCH NHIEÄT vaø Sunday, November 23, 2008 TAÊNG CÖÔØNG TRUYEÀN NHIEÄT A. CAÙCH NHIEÄT I. CAÙC VAÁN ÑEÀ CHUNG 1. Phaïm vi caùch nhieät x Caùch nhieät ñeå caûn trôû doøng nhieät töø heä thoáng ra moâi tröôøng beân ngoaøi. Tröôøng hôïp naøy heä thoáng coù nhieät ñoä lôùn hôn nhieät ñoä moâi tröôøng ví duï: ñöôøng oáng daãn hôi, daãn nöôùc noùng, vaùch buoàng löûa, … Nhieäm vuï laø choïn beà daøy lôùp caùch nhieät ñeå toån thaát nhieät ôû möùc ñoä hôïp lyù. x Khi heä thoáng coù nhieät ñoä thaáp hôn nhieät ñoä moâi tröôøng, thì ta phaûi caùch nhieät ñeå caûn trôû söï xaâm nhaäp cuûa doøng nhieät beân ngoaøi vaøo heä thoáng ví duï: caùc kho laïnh caáp tröõ ñoâng, nhieät ñoä dao ñoäng 20 y 35
o C, caùc ñöôøng oáng daãn nöôùc laïnh hay khoâng khí laïnh, … Trong tröôøng hôïp naøy ngoaøi nhieäm vuï caùch nhieät, thì chieàu daøy lôùp caùch nhieät phaûi ñuû daøy ñeå ñaûm baûo khoâng bò ñoïng söông treân beà maët caùch nhieät. Nguyeãn toaøn phong Nguyeãn toaøn phong Page 1 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät Page 2 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät
http://www.ebook.edu.vn II. TRÖÔØNG HÔÏP VAÙCH PHAÚNG 2. Xaùc ñònh chieàu daøy lôùp caùch nhieät Heä soá truyeàn nhieät toái öu choïn theo taøi lieäu chuyeân ngaønh Vaät lieäu caùch nhieät laø loaïi vaät lieäu coù heä soá daãn nhieät nhoû Chieàu daøy caùch nhieät choïn theo coâng thöùc sau Vaät lieäu vaø chieàu daøy lôùp caùch nhieät ñöôïc löïa choïn treân cô sôû toái öu veà kinh teá ª1 § 1 1 ·º G ¦ i ¨ ¸» G'CN O CN « (3-1) K F ¨ D ng O i D tr ¸¼ © ¹ ¬ Trong ñoù G’CN Chieàu daøy lôùp caùch nhieät, m OCN Heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät, W /(m.K) Dng, Dtr Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu, W /(m 2 .K) Vaät lieäu caùch nhieät trong thöïc teá coù chieàu daøy tieâu chuaån, xaùc ñònh laïi heä soá truyeàn nhieät gaàn vôùi giaù trò ñaõ choïn ôû treân 1 KF (3-2) G G 1 1 CN ¦ i D ng O CN O i D tr Trong tröôøng hôïp vaùch kho laïnh thì chieàu daøy lôùp caùch nhieät phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän nhieät ñoä vaùch phía khoâng khí noùng khoâng bò ñoïng söông t w ! t ñs (3-3) Cô sôû ban ñaàu ñeå xaùc ñònh chieàu daøy caùch nhieät laø döïa vaøo heä soá truyeàn nhieät toái öu ñöôïc ñeà nghò ôû töøng khoaûng Ñieàu kieän treân coù theå xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau nhieät ñoä. t ng t ñs K F d 0,95 D ng (3-4) Kieåm tra ñoïng söông ôû vaùch phía coù nhieät ñoä khoâng khí t ng t tr cao hôn trong tröôøng hôïp caùch nhieät heä thoáng laïnh. Nguyeãn toaøn phong Nguyeãn toaøn phong Page 3 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät Page 4 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät
http://www.ebook.edu.vn III. TRÖÔØNG HÔÏP VAÙCH TRUÏ Trong ñoù Vieäc caùch nhieät vaùch truï caàn löu yù tng, ttr Nhieät ñoä löu chaát phía vaùch noùng vaø vaùch laïnh tñs Nhieät ñoä ñoïng söông cuûa khoâng khí phía vaùch noùng Bieåu thöùc xaùc ñònh nhieät löôïng t1 t f t1 t f q RO RD 1 1 ln r2 r1
2S O 2 S r2 D Nhaän xeùt: khi chieàu daøy caùch nhieät taêng thì x Nhieät trôû daãn nhieät taêng o doøng nhieät coù xu höôùng giaûm x Nhieät trôû do ñoái löu giaûm o doøng nhieät coù xu höôùng taêng Coù moät giôùi haïn veà chieàu daøy lôùp caùch nhieät bieåu dieãn nhö ñoà thò sau Nguyeãn toaøn phong Nguyeãn toaøn phong Page 5 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät Page 6 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät
http://www.ebook.edu.vn Thöïc teá ta thöôøng gaëp tröôøng hôïp r1 ! rth . Duøng bieåu thöùc sau ñeå xaùc ñònh chieàu daøy caùch nhieät trong tröôøng hôïp oáng daãn taùc nhaân laïnh, nöôùc laïnh, … t ng t ñs 1 0,95 (3-6) D ng D CN t ng t tr D 1 ln CN 2 O CN d ng D CN d ng G CN (3-7) 2 Trong ñoù 0,95 Heä soá döï tröõ Dng heä soá toûa nhieät ñoái löu veà phía khoâng khí, W /(m 2 .K) OCN Heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät, W /(m.K) tng Nhieät ñoä khoâng khí beân ngoaøi ttr Nhieät ñoä löu chaát chuyeån ñoäng trong oáng tñs Nhieät ñoä ñoïng söông cuûa khoâng khí beân ngoaøi Ôû ñaây coù baùn kính giôùi haïn GCN Chieàu daøy lôùp caùch nhieät, m O CN rth dng Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng daãn, m (3-5) D DCN Ñöôøng kính cuûa lôùp caùch nhieät, m Nhaän xeùt: Khi baùn kính cuûa lôùp caùch nhieät nhoû hôn rth thì vieäc taêng chieàu daøy lôùp caùch nhieät laøm taêng toån thaát nhieät Vieäc caùch nhieät chæ coù taùc duïng khi baùn kính oáng lôùn hôn baùn kính tôùi haïn rth. Nguyeãn toaøn phong Nguyeãn toaøn phong Page 7 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät Page 8 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät
http://www.ebook.edu.vn B. TAÊNG CÖÔØNG TRUYEÀN NHIEÄT Doøng nhieät ñoái löu: Nhieät löôïng truyeàn töø beà maët coù nhieät ñoä tw ñeán moâi tröôøng löu chaát xung quanh coù nhieät ñoä tf ñöôïc xaùc ñònh bôûi phöông trình theo ñònh luaät Newton: D F t w t f
QD (3-8) Ñeå taêng cöôøng Q , trong tröôøng hôïp khoâng theå taêng vaø 't t w t f
chæ coøn laïi bieän phaùp laø taêng dieän tích truyeàn nhieät baèng caùch gaén theâm caùc caùnh treân beà maët toûa nhieät. Tröôøng hôïp trao ñoåi nhieät giöõa hai löu chaát qua beà maët vaùch, caùnh thöôøng ñöôïc gaén veà phía löu chaát coù heä soá toûa nhieät ñoái löu nhoû hôn, ví duï; khoâng khí, khoùi ... Nguyeãn toaøn phong Nguyeãn toaøn phong Page 9 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät Page 10 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät
http://www.ebook.edu.vn I. PHÖÔNG TRÌNH VI PHAÂN Khaûo saùt moät caùnh nhö hình beân döôùi Xeùt moät phaân toá coù khoaûng caùch ñeán goác laø x, chieàu daøy x, cöôøng ñoä toûa nhieät trung bình treân beà maët laø , nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh tf Nguyeãn toaøn phong Nguyeãn toaøn phong Page 11 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät Page 12 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät
http://www.ebook.edu.vn II. DAÃN NHIEÄT QUA THANH COÙ TIEÁT DIEÄN KHOÂNG ÑOÅI Phöông trình caân baèng naêng löôïng cho phaân toá khaûo saùt: Naêng löôïng daãn Naêng löôïng Naêng löôïng toûa ra khoûi beà maët daãn vaøo beà maët = + ra baèng ñoái löu x+'x x Caùnh thöôøng coù tieát dieän ngang Ac nhoû (so vôùi chieàu daøi L), vaät lieäu laøm caùnh thöôøng coù heä soá daãn nhieät O lôùn, neân xem tröôøng nhieät ñoä trong caùnh laø tröôøng moät chieàu, caùc thaønh phaàn naêng löôïng: QD Q Q (a) x 'x x D U 'x
t t f
vôùi QD (b) Theá vaøo phöông trình treân Q Q D U t t f
0 x 'x x (c) 'x Tröôøng hôïp naøy ñaëc bieät vôùi giaû thuyeát D vaø O thay ñoåi ít Laáy giôùi haïn 'x o 0 , ta ñöôïc: trong khoaûng nhieät ñoä khaûo saùt, phöông trình 3-9 ñöôïc vieát laïi dQ O d2t D U D U t t f
0 t t f
0 (d) (3-10) dx dx 2 O A c t t f
goïi laø nhieät thöøa Theo ñònh luaät Fourier T ° dt O A c ® DU QO (e) ñaët dx °m O Ac ¯ Theá phöông trình e vaøo d phöông trình 3-10 ñöôïc vieát laïi: d§ dt · ¨ O A c ¸ D U t t f
0 (3-9) d2T dx © dx ¹ m2 T 0 (3-11) 2 dx Nguyeãn toaøn phong Nguyeãn toaøn phong Page 13 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät Page 14 of 30 Chöông III – Caùch Nhieät & Taêng Cöôøng Truyeàn Nhieät
http://www.ebook.edu.vn 1. Tröôøng hôïp thanh daøi höõu haïn Phöông trình treân coù nghieäm toång quaùt coù xeùt toûa nhieät ôû ñænh thanh C1 e mx C 2 e mx T (3-12) x 0 o T Tg Khi Hình sau theå hieän söï caân baèng naêng löôïng dT L o O § · D L TL ¨¸ x © dx ¹ xL DU °m ° O Ac ® Ñaët D Ac D °n ° m O OU ¯ Phöông trình tröôøng nhieät ñoä coù daïng: Nhieät löôïng trao ñoåi ñoái löu treân thanh baèng nhieät löôïng ch>m L x
@ n sh>m L x