Chuong 8 Khai niem chung truyen nhiet.pdf

1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
CHƯƠNG 8
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT
1. Tổng quan truyền nhiệt
2. Tổng quan Dẫn nhiệt
3. Tổng quan Đối lưu
3. Tổng quan Bức xạ
GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN

2
TRUYỀN NHIỆT
2 lôùp vöõa
gaïch oáng
t ,
N N T
T
t ,

3
➢ Truyeàn nhieät laø quaù trình trao ñoåi nhieät giöõa caùc vaät theå,
caùc löu chaát khaùc nhau coù nhieät ñoä cheânh leäch nhau
➢ Quaù trình truyeàn nhieät laø moät quaù trình khaù phöùc taïp, noù
dieãn ra theo nhieàu daïng khaùc nhau
➢ Caùc daïng truyeàn nhieät naøy dieãn ra ñoàng thôøi, vaø cuøng taùc
ñoäng ñeán giaù trò nhieät ñoä, giaù trò doøng nhieät cuûa vaät theå, cuûa
löu chaát vaø cuûa moâi tröôøng khaûo saùt.
1. Tổng quan về truyền nhiệt

4

5

6

7
➢ Truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt
– Nhieät löôïng truyeàn giöõa hai vaät tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi
nhau coù cheânh leäch nhieät ñoä
– hoaëc giöõa caùc vuøng coù nhieät ñoä khaùc nhau trong moät
vaät.

8
➢ Truyền nhiệt bằng đối lưu
– Nhieät löôïng trao ñoåi giöõa löu chaát vaø beà maët raén khi coù
cheânh leäch nhieät ñoä.

9
➢ Truyền nhiệt bằng bức xạ
– Nhieät löôïng trao ñoåi giöõa hai vaät coù nhieät ñoä cheânh leäch
khoâng tieáp xuùc nhau trong moâi tröôøng chaát khí hoaëc
chaân khoâng.

10
2. Tổng quan dẫn nhiệt
➢ Daãn nhieät laø quaù trình truyeàn naêng löôïng do söï töông taùc,
va chaïm cuûa caùc haït nguyeân töû hay phaân töû
➢ Quaù trình truyeàn nhieät naêng seõ dieãn ra töø nôi coù nhieät ñoä
cao ñeán nôi coù nhieät ñoä thaáp.
)
W
(
,
x
T
F
Q



−
=
x
T
F
Q


~
Q : doøng nhieät truyeàn qua dieän tích F vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn (W)
x
T

 : gradient nhieät ñoä theo phöông truyeàn
: heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu (W/m ñoä)
Daáu “ – “ theå hieän doøng nhieät luoân ñi töø nhieät ñoä cao ñeán nhieät ñoä thaáp.


11
)
m
/
W
(
,
x
T
F
Q
q 2



−
=
=
q : mật độ doøng nhiệt
T1
T2
x
T(x)
q
2.1 Phaùt bieåu ñònh luaät Fourier: Maät ñoä doøng nhieät truyeàn
qua baèng phöông thöùc daãn nhieät theo phöông quy ñònh tyû leä vôùi
dieän tích vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn vaø gradient nhieät ñoä
theo phöông aáy.

12
2.2 Heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu: (W/m ñoä)

➢ Heä soá daãn nhieät cuûa chất khí:
– Giaù trò cuûa heä soá daãn nhieät cho ta bieát toác ñoä truyeàn
nhieät cuûa moät chaát khí naøo ñoù nhanh hay chaäm.
– Muoán truyeàn nhieät nhanh thì caùc phaân töû khí seõ
chuyeån ñoäng nhanh vaø va chaïm maïnh vôùi nhau, ñeå xaûy ra
hieän töôïng ñoù thì phaûi gia taêng nhieät ñoä cuûa caùc phaân töû
khí.
Heä soá daãn nhieät cuûa chaát khí phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä.

13
➢ Heä soá daãn nhieät cuûa chất lỏng:
− Baûn chaát cuûa heä soá daãn nhieät trong chaát loûng gaàn
gioáng nhö trong chaát khí.
− tuy nhieân trong chaát loûng thì phöùc taïp hôn vì caùc phaân
töû chaát loûng ôû trong moät khoâng gian kín vaø do caùc tröôøng
löïc phaân töû taùc ñoäng laøm aûnh höôûng maïnh ñeán söï trao ñoåi
naêng löôïng trong quaù trình va chaïm.
− Có thể xem cơ cấu truyền nhiệt trong chất lỏng là sự
truyền năng lượng của dao động đàn hồi hỗn loạn.

14
Quan heä giöõa heä soá daãn
nhieät vaø nhieät ñoä cuûa chaát
loûng vaø chaát khí.

15
➢ Heä soá daãn nhieät cuûa chất rắn:
Naêng löôïng nhieät truyeàn qua vaät lieäu raén baèng 2 caùch:
– do quaù trình chaán ñoäng maïng tinh theå
– do söï truyeàn daãn cuûa caùc e töï do.
Caùc vaät lieäu daãn ñieän toát seõ coù tính daãn nhieät toát, nhö
ñoàng, baïc, nhoâm laø caùc chaát daãn nhieät toát.
Ngöôïc laïi vaät lieäu caùch ñieän toát cuõng seõ caùch nhieät raát toát.

16
Moái quan heä giöõa heä soá daãn
nhieät vaø nhieät ñoä cuûa moät
soá vaät lieäu raén.

17
Bảng tra: Heä soá daãn nhieät cuûa moät soá vaät lieäu ôû 0oC:
Vaät lieäu Heä soá daãn nhieät
W/ m oC Btu/h.ft.oF
Kim loaïi
Baïc
Ñoàng
Nhoâm
Niken
Saét
Theùp 1%C
Chì
Theùp Croâm Niken (18%Cr,8%Ni)
Vaät lieäu phi kim loaïi
Thaïch anh
MgCO2
Caåm thaïch
Sa thaïch
Kính cöûa soå
Goã thích, goã soài
Muøn cöa
Boâng thuûy tinh
Chaát loûng
Thuûy ngaân
Nöôùc
Ammoniac
Daàu boâi trôn, SAE 50
Freon 12, CCl2F2
Chaát khí
Hydro
Heli
Khoâng khí
Hôi nöôùc (baûo hoøa)
Cacbonic
410
385
202
93
73
43
35
16,3
41,6
4,15
2,08 – 2,94
1,83
0,78
0,17
0,059
0,038
8,21
0,556
0,54
0,147
0,073
0,175
0,141
0,024
0,0206
0,0146
237
223
117
54
42
25
20,3
9,4
24
2,4
1,2 – 1,7
1,06
0,45
0,096
0,034
0,022
4,74
0,327
0,312
0,085
0,042
0,101
0,081
0,0139
0,0119
0,00844

18
3. Tổng quan đối lưu
q
doøng chaát loûng
tf
uf
u
Vaän toác doøng chaûy seõ giaûm daàn ñeán 0 treân beà maët taám phaúng,
– Taïi beà maët taám phaúng: v = 0 thì quaù trình truyeàn nhieät giöõa
taám phaúng vaø chaát loûng chæ coøn laø quaù trình daãn nhieät.
– Phía treân beà maët taám phaúng: v taêng daàn vaø coù söï cheânh leäch
nhieät ñoä giöõa taám phaúng vaø doøng chaát loûng ñi qua neân söï trao ñoåi
nhieät xaûy ra laø trao ñoåi nhieät ñoái löu.

19
Theo ñònh luaät Newton: xaùc ñònh giaù trò doøng nhieät trong quaù
trình trao ñoåi nhieät ñoái löu naøy nhö sau:
)
t
t
(
F
Q f
w −

=

Trong ñoù: Q – doøng nhieät, W
F – dieän tích beà maët trao ñoåi nhieät, m2
– heä soá toûa nhieät ñoái löu, W/m2oC
tw – nhieät ñoä beà maët taám phaúng, oC hoaëc K
tf – nhieät ñoä trung bình cuûa chaát loûng, oC hoaëc

20
– Quaù trình ñoái löu cöôõng böùc:
– Quaù trình ñoái löu töï nhieân:
– Caùc daïng truyeàn nhieät ngöng tuï vaø truyeàn nhieät bay hôi
cuõng laø moät quaù trình truyeàn nhieät ñoái löu.

21
Phöông thöùc ñoái löu Heä soá toûa nhieät
W/m2oC Btu/h.ft2.oF
Ñoái löu töï nhieân,
Taám phaúng ñöùng 0,3m (1ft) ñaët trong khoâng khí
Thanh truï ngang, ñk 5cm ñaët trong khoâng khí
Thanh truï ngang, ñk 2cm ñaët trong moâi tröôøng nöôùc
4,5
6,5
890
0,79
1,14
157
Ñoái löu cöôõng böùc
Moät taám vuoâng caïnh 0,2m ñaët trong doøng khí 2m/s
Moät taám vuoâng caïnh 0,75m ñaët trong doøng khí 35m/s
Doøng khí taïi 2atm ñi trong oáng, ñk 2,5cm coù vaän toác 10m/s
Nöôùc chaûy trong oáng, ñk 2,5cm vôùi löu löôïng 0,5kg/s
Doøng khí thoåi ngang qua oáng, ñk 5cm vôùi vaän toác 50m/s
12
75
65
3500
180
2,1
13,2
11,4
616
32
Nöôùc bay hôi
Trong beå chöùa hoaëc trong thuøng
Chaûy trong oáng
2500 – 35.000
5000 – 100.000
440 – 6200
880 – 17.600
Ngöng tuï hôi nöôùc, 1atm
Caùc beà maët ñöùng
Qua daøn oáng naèm ngang
4000 – 11.300
9500 – 25.000
700 – 2000
1700 – 4400
C
30
t o
=


22
4. Tổng quan bức xạ
➢ Vôùi quaù trình truyeàn nhieät baèng daãn nhieät vaø ñoái löu thì
hai moâi tröôøng truyeàn nhieät tröïc tieáp cho nhau,
➢ coøn ñoái vôùi quaù trình truyeàn nhieät baèng böùc xaï thì quaù
trình truyeàn giöõa 2 vaät, 2 beà maët ñaët caùch xa nhau.
➢ Nhieät löôïng trao ñoåi giöõa hai vaät coù nhieät ñoä cheânh leäch
khoâng tieáp xuùc nhau trong moâi tröôøng chaát khí hoaëc chaân
khoâng.

23
Ñònh luaät Stefan – Boltzman: veà böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen tuyeät ñoái
– Naêng löôïng böùc xaï cuûa vaät ñen tuyeät ñoái seõ tyû leä thuaän vôùi
nhieät ñoä tuyeät ñoái baäc 4 vaø dieän tích beà maët böùc xaï cuûa vaät theå
– Trao ñoåi nhieät böùc xaï giöõa hai beà maët tyû leä vôùi hieäu baäc 4
nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa hai beà maët böùc xaï vaø dieän tích beà maët
böùc xaï
4
bx FT
Q 
=
( )
4
2
4
1 T
T
F
Q −

=
haèng soá tæ leä, haèng soá Stefan – Boltzman

4
2
8
K
m
/
W
10
.
6697
,
5 −
=


24
– Ñoái vôùi nhöõngvaät xaùm: heä soá phaùt xaï
+ Naêng löôïng böùc xaï:
+ Doøng böùc xaï giöõa vaät xaùm coù giaù trò nhieät ñoä laø t1 vôùi
dieän tích beà maët F, heä soá phaùt xaï ñaët trong moät heä beà
maët kheùp kín coù nhieät ñoä t2:

4
bx FT
Q 
=

( )
4
2
4
1 T
T
F
Q −


=

25
Tài liệu tham khảo:
1. Hoàng Đình Tín, truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi
nhiệt, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001
2. Nguyễn Toàn Phong, Bài Giảng môn học truyền nhiệt, Trường
Đại học Bách Khoa TpHCM
3. J.P.Holman, heat transfer, Ninth edition, Mc Grew Hill.

26
HẾT CHƯƠNG 8

Chuong 8 Khai niem chung truyen nhiet.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Chuong 8 Khai niem chung truyen nhiet.pdf

Similar to Chuong 8 Khai niem chung truyen nhiet.pdf (20)

More from NguyninhVit

More from NguyninhVit (15)

Chuong 8 Khai niem chung truyen nhiet.pdf