Bài giảng quá trình và thiết bị cntp 2 truyền nhiệt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNSH-CNTP QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNTP II GV: Phan Minh Thụy BM: Quá trình thiết bị CNSH - CNTP TÀI LIỆU THAM KHẢO Các q trình thiết bị trao đổi nhiệt, Tơn Thất Minh Các trình thiết bị truyền nhiệt, Phạm Xuân Toản Thiết bị trao đổi nhiệt, Nguyễn Văn May Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, Hồng Đình Tín Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 2, Nguyễn Bin Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập – 2, Nguyễn Bin Heat transfer, J P Hofman TRUYỀN NHIỆT Các kiến thức truyền nhiệt Dẫn nhiệt Nhiệt đối lưu Nhiệt xạ Truyền nhiệt KHÁI QUÁT VỀ TRUYỀN NHIỆT Truyền nhiệt truyền lượng dạng nhiệt từ vật sang vật khác, vùng sang vùng khác Truyền nhiệt Truyền nhiệt Truyền nhiệt truyền lượng dạng nhiệt từ vật sang vật khác, vùng sang vùng khác LÀ GÌ? TRUYỀN NHIỆT KHI NÀO 80oC 80oC Truyền nhiệt Nhiệto độ 80 C cao Nhiệt độ 30oC Thấp Đá truyền lạnh vào tay??? Đá truyền lạnh cho nước??? SAI Truyền nhiệt truyền lượng dạng nhiệt từ vật sang vật khác, vùng sang vùng khác Dẫn nhiệt LÀ GÌ? THẾ NÀO Đối lưu TRUYỀN NHIỆT KHI NÀO Bức xạ Text Truyền nhiệt Nhiệt độ cao Nhiệto độ 30 C Thấp Đối lưu Bức xạ Đối lưu Bức xạ ĐỊNH LUẬT FOURIER VÀ ĐỘ DẪN NHIỆT ❖Độ dẫn nhiệt chất lỏng  = Cp   M Cp : Nhiệt dung riêng đẳng áp chất lỏng, J/kg.độ ρ – khối lượng riêng chất lỏng, kg/m3; M – Khối lượng mol chất lỏng ε – hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào tính chất chất lỏng ĐỊNH LUẬT FOURIER VÀ ĐỘ DẪN NHIỆT ❖Độ dẫn nhiệt chất khí  = BCv  Cv – nhiệt dung riêng đẳng tích chất khí, J/kg.độ;  – độ nhớt chất khí B – hệ số tỷ lệ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT t Q x = − dydzd x t Q y = − dxdzd y t Q z = − dxdyd z PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT Q z + dz Q y + dy t   t = − dxdyd −    dxdydzd z  z z t = − dxdzd y  t −    dxdydzd  y y Q x + dx t  t = − dydzd −    dxdydzd x  x x PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT dQ x = Q x − Q x + dx   2t    2t  =    dxdydzd dQ y = Q y − Q y + dy =    dxdydzd  x   y  dQ z = Q z − Q z + dz   2t  =    dxdydzd  z  PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT dQ = dQ x + dQ y + dQ z   2t  2t  2t  dQ =   + +  dxdydzd  x y z  = dV PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT   2t  2t  2t  t = a + + t   x y z  Với a=  C t =0 Nếu trình ổn định:  Mà a ≠   2t  2t  2t  a + + t =  x y z   2t  2t  2t + + =0 x y z DẪN NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG dQ = − ❖ Tường lớp  2t  2t  2t + + =0 x y z t tT1 t = C1x + C2 tT2 x x=δ (J)  2t =0 x t = C1 x t = tT1 = C2 t = tT2 = C1.δ + tT1 δ x=0 dt dFd , dn (t T1 - t T2 ) C1 = δ (t T2 - t T1 ) t= x + t T2 δ DẪN NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG ❖ Tường lớp dt dQ = − dFd , dn t tT1 tT2 (t T2 - t T1 ) dQ = − λ dFd δ (J) (J) Q trình ổn định ta có: δ x λ q = (t T1 - t T2 ).F, δ (W) DẪN NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG ❖ Tường nhiều lớp  δ1 δ2 δn  q  + + +  = (t T1 - t T2 ).F λn   λ1 λ q= ( tT − tT ) F i  i =1 i Trong đó: i =n (W) i – số thứ tự tường n – số lớp tường DẪN NHIỆT QUA TƯỜNG ỐNG ❖ Tường lớp dr dt dQ = − λ 2 Lrd dr Fourier Ổn định dt Q = − λ.2 Lr dr tT2 dr 2 L r r = t −λ Q dt T r2 dr 2 L =−λ dt r Q r r2 2 L ln = − λ (t T2 - t T1 ) r1 Q DẪN NHIỆT QUA TƯỜNG ỐNG ❖ Tường lớp 2πL(t T1 - t T2 ) q= r2 2,3lg λ r1 ❖ Tường nhiều lớp 2πL(t T1 - t T2 ) q= n ri +1 2,3lg  ri i =1 λ i Trong đó: (W) i – số thứ tự tường n – số lớp tường BÀI TẬP VÍ DỤ Bài 1: Tường phẳng lớp gạch thường dày 200mm, kích thước 2000×3000mm Nhiệt độ bên tường 6000C 500C Biết hệ số dẫn nhiệt tường 20W/m.độ Tính dịng nhiệt lượng truyền qua tường Bài 2: Một ống truyền nhiệt có đường kính 50mm, ngồi 57mm Hệ số dẫn nhiệt thành ống λ = 50(W/m.độ) Tính dịng nhiệt truyền qua ống, ống có chiều dài 10m, nhiệt độ vách 500C nhiệt độ vách 100C BÀI TẬP VÍ DỤ Bài 3: Mái nhà bê tơng có chiều dày 0,25 m, chiều rộng 6m dài 8m Độ dẫn nhiệt bê tông λ= 0.8 W/m.oC Nhiệt độ bên mái nhà 15°C 4°C Giả sử nhiệt độ mái nhà khơng đổi suốt q trình khảo sát a, Tính dịng nhiệt tổn thất qua mái nhà b, Nhiệt lượng mát thời gian 10h Bài 4: Một vách phẳng kích thước m x m, hệ số dẫn nhiệt qua vách 0,2 W/mK Dòng nhiệt qua vách 10000 W Hãy xác định chiều dày vách cần thiết để độ chênh nhiệt độ bề mặt vách không vượt 120oC