Bài giảng quá trình và thiết bị cntp 2 tính toán truyền nhiệt

TRUYỀN NHIỆT Đẳng nhiệt Ổn định Biến nhiệt Ko ổn định TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT ❖Tường phẳng lớp Cấp q q = 1.F ( t1 − tT )  = F ( t1 − tT ) nhiệt 1  q q = F ( tT − tT )  = F ( tT − tT )    q q =  F ( tT − t2 )  = F ( tT − t2 ) 2 Dẫn nhiệt Cấp nhiệt TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT ❖ Tường phẳng lớp 1   q  + +  = F ( t1 − t2 )  1    q= F ( t1 − t2 )  + + 1  2 q = K F ∆t ❖ Tường phẳng nhiều lớp K= n  i   + +       i =1 i TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT ❖Hệ số truyền nhiệt K Hệ số truyền nhiệt K lượng nhiệt truyền giây từ lưu thể nóng đến lưu thể nguội qua đơn vị bề mặt tường phân cách 1m2 hiệu số nhiệt độ lưu thể độ  J   W  K  =   =    m s.K   m K  Khi tính K cần ý nhiệt trở lớp cặn Chiều dày lớp cặn khoảng: 0,1 ÷ 0,5 mm TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT ❖ Tường ống lớp q= 2 L r2 2,3lg  r1 ( tT − tT ) r2  q 2,3lg = 2 L ( tT − tT )  r1 q = 1.2 r1 L ( t1 − tT ) q =  2 r2 L ( tT − t2 ) q = 2 L ( t1 − tT ) 1r1 q = 2 L ( tT − t2 )  r2 TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT ❖ Tường ống lớp  r2 1 q + 2,3lg + r1  r2  1.r1  KT = r2 1 + 2,3lg + 1.r1  r1  r2 q = K 2πL (t1 – t2)   = 2 L ( t1 − t2 )  TRUYỀN NHIỆT Đẳng nhiệt Ổn định Biến nhiệt Ko ổn định TRUYỀN NHIỆT BIẾN NHIỆT ỔN ĐỊNH XÁC ĐỊNH ∆tb ❖Trường hợp xuôi chiều Q = K F ∆ttb Với Nếu td − tc ttb = td 2,3lg tc td 2 tc Thì td + tc ttb = XÁC ĐỊNH ∆tb t L − t N ttb = t L 2,3lg t N ❖ Trường hợp ngược chiều ∆t1 ∆tN ∆tL ∆t1 ∆t2 ∆t1= t1đ – t2c < ∆t2 = t1c– t2đ ∆tN ∆t2 ∆t1= t1đ – t2c > ∆t2 = t1c– t2đ XÁC ĐỊNH ∆tb ❖ Trường hợp chảy chéo dòng Q = K F ∆ttb Với td − tc ttb =  t td 2,3lg tc  t - hệu số hiệu chỉnh, thường nhỏ nên ∆tb chéo dòng < ∆tb ngược chiều CHỌN CHIỀU HAI LƯU THỂ Trong truyền nhiệt ổn định nhiệt độ lưu thể biến thiên theo trường hợp sau: ➢ Cả lưu thể ko biến đổi nhiệt độ theo vị trí thời gian ➢ lưu thể biến đổi nhiệt độ theo vị trí ko biến đổi theo thời gian ➢ Cả lưu thể biến đổi nhiệt độ theo vị trí ko biến đổi theo thời gian CHỌN CHIỀU HAI LƯU THỂ Lưu thể chuyển động ngược chiều lợi chuyển động xi chiều VÍ DỤ Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình ∆𝑡tb thiết bị truyền nhiệt bố trí lưu thể chuyển động chiều ngược chiều Biết lưu thể 1: nhiệt độ t1đ = 3000C, t1c = 2000C; lưu thể 2: t2đ = 250C, t2c = 1750C chiều XĐ NHIỆT ĐỘ CỦA TƯỜNG ❖Nhiệt độ tường K ttb q tT = t1 − = t1 − 1.F 1 K ttb q tT = t2 + = t2 +  F 2 XĐ NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH CỦA CHẤT TẢI NHIỆT ttb = t1 − ttb + Nhiệt độ chất tải nhiệt thay đổi lấy trung bình số học: ttb1 t1 + t2 = + Cịn nhiệt độ trung bình chất tải nhiệt thứ hai bằng: ttb = t2  ttb Dùng dấu “ + “ ttb1 chất tải nhiệt có nhiệt độ thấp TĂNG CƯỜNG TRUYỀN NHIỆT VÀ CÁCH NHIỆT ❖Tăng cường truyền nhiệt ➢ Giảm chiều dày vách tăng hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm giảm nhiệt trở vách ➢ Tăng cường nhiễu loạn tăng tốc độ chuyển động chất lỏng tăng cường tỏa nhiệt ➢ Trên bề mặt xạ tìm cách tăng độ đen nhiệt độ để tăng cường trao đổi nhiệt xạ TĂNG CƯỜNG TRUYỀN NHIỆT VÀ CÁCH NHIỆT ❖Cách nhiệt ➢ Khái niệm: lớp phụ dùng làm tăng nhiệt trở để giảm mật độ dịng nhiệt ➢ Mục đích: tiết kiệm nhiên liệu, thực khả trình kỹ thuật đảm bảo an toàn lao động ➢ Vật liệu : xỉ, thuỷ tinh, cactông amiăng, giấy amiăng, gạch xốp… VÍ DỤ Bài 1: Hơi chuyển động bên vách phẳng có nhiệt độ 2500C, hệ số tỏa nhiệt đến mặt 120 W/m2K Phía bên vách cách nhiệt lớp cách nhiệt dày 120 mm Nhiệt độ khơng khí 250C Hệ số truyền nhiệt 1,7 W/m2K Hãy tính nhiệt độ bề mặt vách phía bên Bài 2: Hai dịng chất lỏng nóng lạnh có hệ số tỏa nhiệt đối lưu tương ứng 200 W/m2K 100 W/m2K, lượng nhiệt truyền qua vách phẳng dài m, rộng m, dày 200 mm với hệ số dẫn nhiệt 40 W/mK 1,5kW/m2 Hãy tính độ chênh nhiệt độ dịng chất lỏng nóng lạnh VÍ DỤ Bài 3: ống dẫn gió nóng cho lị cao, tốc độ gió ω1 = 35 m/s; tf1 = 800oC có 03 lớp : gạch chịu lửa δ1 = 250 mm, λ1 = 1,17 W/m.K; thép δ2 = 10 mm, λ2 = 46,5 W/mK; cách nhiệt δ3 = 200 mm, λ3 = 0,174 W/mK; Đường kính d1 = 1000 mm, khơng khí xung quanh tf2 = 10oC, ω2 = m/s Tính tổn thất nhiệt m đường ống (bỏ qua xạ) VÍ DỤ Bài 4: Ống dẫn thép dtr/dng = 200 / 216 mm có λ1 = 47 W/(mK) bọc lớp cách nhiệt dày 120 mm, có λ2 = 0,8 W/(mK) Nhiệt độ t1 = 360oC ; hệ số TNĐL phía α1 = 120 W/(m2K) Khơng khí bên ngồi có t2 = 25oC; α2 = 11 W/(m2K) - Hãy tính tổn thất nhiệt m ống qL - Xác định nhiệt độ bề mặt ngồi lớp cách nhiệt VÍ DỤ Bài 5: Trong TBTĐN, nước chảy ống có dtr/dng = 28/32 mm với G2 = kg/s, nhiệt độ nước vào: t’f2 = 25oC; t’’f2 = 95oC; Hơi: tf1 = 120oC Hệ số TNĐL phía α1 = 4000 W/m2K ; vách có λv = 45 W/mK - Hãy tính HSTN phía nước α2 Xem (Prf/Prw)0.25 = - Xác định HSTN K mật độ dòng nhiệt trung bình m ống q’L - Chiều dài cần thiết ống bao nhiêu? Bài 6: Tường lò đốt gồm lớp: Lớp gạch chịu nhiệt dày 500 mm; lớp gạch thường dày 250 mm Nhiệt độ bên lị: 13000C, bên ngồi lị 250C Hãy xác định: a, Tổn thất nhiệt 1m2 bề mặt tường lò b, Nhiệt độ lớp giới hạn hai lớp gạch Cho biết: Hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến tường lò 𝛼1 = 34,8 W/m2.0C; từ tường lị vào khơng khí xung quanh 𝛼2 = 16,2 W/m20C Hệ số dẫn nhiệt lớp gạch chịu nhiệt 𝜆1 = 1,16 W/m0C, lớp gạch thường 𝜆2 = 0,58 W/m0C