Giáo trình thiết bị nhiệt pptx

1 TR¦êNG §¹I HäC B¸CH KHOA §µ N½NG KHOA HãA - NGµNH cnhh & VËT LIÖU 2007 2 Chơng 1 Chuyển động khí trong lò công nghiệp 1. 1Khái niệm và định luật cơ bản. 1.1.1 Khái niệm. Sự chuyển động của dòng khí trong thiết bị nhiệt nói chung và trong lò sấy, lò nung ngành sản xuất vật liệu xây dựng nói riêng có ảnh hởng nhiều đến năng suất của lò. Bởi vì sự chuyển động này gắn liền với hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng khí và vật liệu trong lò. Do đó tốc độ, thành phần của khí, chiều hớng và đặc tính chuyển động của dòng khí cần phải đảm bảo. Ngoài những yếu tố trên còn yêu cầu hợp lí về kết cấu lò, kỹ thuật gia công chuẩn bị vật liệu, sự phân bố nhiệt độ và duy trì môi trờng trong lò. Ngày nay trong các thiết bị nhiệt hiện đại, sự chuyển động tự nhiên của dòng khí khó đảm bảo cho lò làm việc có năng suất cao, công suất lớn. Nên hầu hết các thiết bị nhiệt đều dùng quạt để tạo ra sự chuyển động cỡng bức dòng khí. Thực tế ở lò công nghiệp, áp suất d hay chân không thông thờng nhỏ hơn 50mm H 2 O, do vậy khi tính các quá trình liên quan đến dòng khí có thể bỏ qua ảnh hởng của các yếu tố áp suất tới sự nén hoặc giãn nở của khí, mà chỉ xem xét nó nh chất lỏng không chịu nén, đồng nhất và liên tục lấp đầy kênh dẫn. Nên vận dụng đợc những định luật chuyển động của chất lỏng vào chất khí. Cần chú ý điểm khác cơ bản giữa chất khí và chất lỏng ở chỗ chất khí biến đổi thể tích, tốc độ, mật độ rất nhiều theo nhiệt độ. Nên việc nghiên cứu và áp dụng những định luật cơ bản về chất khí cũng rất cần thiết để khảo sát dòng khí trong lò. 1.1.2 Các định luật. 1.1.2.1 Định luật Boil - Mariotte. Khi nhiệt độ không đổi, áp suất của khối khí tỷ lệ nghịch với thể tích của nó. - T = const ta có 1 2 2 1 V V P P = (1-1) Hay: pv = const 1.1.2.2 Định luật Gay - Lussac. Khi áp suất không đổi, thể tích riêng khí lý tởng sẽ biến đổi tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. - P = const, ta có 2 1 2 1 T T V V = (1-2) Hay: T V = const Khối lợng riêng của khí khi áp suất không đổi sẽ biến đổi tỷ lệ nghịch với nhiệt độ của nó. 2 1 1 2 2 1 / / T T m m === 2 1 V V (1-3) 3 Khi tính toán ta thờng gặp và phải tính thể tích khí với khối lợng riêng của khí ở nhiệt độ t o C khi biết thể tích và khối lợng riêng của nhiệt độ chuẩn O o C. 273 273 1 t T T V V oo t + == V t = V o (1+ 273 1 t ) , [ m 3 ] (1-4) 273 1 : hệ số dãn nở thể tích, đại lợng này hầu nh không đổi với tất cả các loại khí. t = o ( t 273 273 + ) , [ Kg/m 3 ] (1-5) Khối lợng riêng của hỗn hợp khí xác định bằng công thức sau: hh = 100 2211 nn VVV + + + V 1 , V 2 , , V n : Thể tích các khí thành phần (%) 1 , 1 , , n : Khối lợng riêng các khí thành phần (kg/m 3 ) Nếu biết tốc độ khí ở nhiệt độ chuẩn (hoặc nhiệt độ nào đó) ta có thể xác định đợc tốc độ khí ở nhiệt độ (t 0 C) õang khảo sát Wt = Wo ( 273 273 t + ) , [ m/s] (1-6) Khi thể tích không đổi, áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó. - v = const 2 1 2 1 T T P P = (1-7) Suy ra quan hệ áp suất ở nhiệt độ t và nhiệt độ chuẩn O o C: P t = P o (1+ 273 1 t) (1-8) 1.1.2.3 Phơng trình trạng thái của khí. Quan hệ giữa áp suất, nhiệt độ và thể tích biểu thị phơng trình trạng thái của khí. Pv = RT (1-9) P: áp suất của khí , [N/ m 2 ] v: thể tích riêng của khí , [m 3 / kg ] T: nhiệt độ tuyệt đối , [ o K] R:Hằng số khí bằng 8314/M, [j / kg. 0 C] và M khối lợng mol của khí. 1.1.2.4 Định luật Dalton. áp suất chung của hổn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của khí thành phần. P hh = P 1 + P 2 + + P n (1-10) V hh = V 1 + V 2 + + V n . (1-11) P hh : áp suất của hỗn hợp khí. 4 P 1 , P 2 , , P n : áp suất riêng phần của các khí. V hh : thể tích của hỗn hợp khí V 1 , V 2 , , V n : Thể tích riêng của từng khí có trong hỗn hợp khí. Từ Boil - Mariotte ta tính đợc áp suất riêng phần, ta có hh n hh n V V P P = suy ra: P n = P hh . hh n V V (1-12) 1.2. Các dạng áp suất khí. Sự chuyển động của chất khí trong ống dẫn, trong kênh lò đều gắn liền với lực gây chuyển động khí đó là áp suất. Đối với khí lý tởng có 3 dạng áp suất: áp suất tỉnh học, áp suất tốc độ (hay động học) và áp suất hình học. Với khí thực, ngoài 3 dạng áp suất trên còn có áp suất tổn thất hay trở lực. 1.2.1. áp suất tỉnh học. áp suất tỉnh học đó là sự chênh lệch áp suất thực trong nồi hơi, trong lò hay trên đờng ống (gọi là áp suất tuyệt đối P tu ) với áp suất khí quyển bên ngoài thờng đo bằng baromet P ba và nó có giá trị âm hay dơng. P th = P tu - P ba (1-13) Trong cơ học chất khí, áp suất tĩnh học đợc coi là dự trữ năng lợng, năng lợng này sẽ tiêu tốn khi khí chuyển động. Vì vậy áp suất tĩnh học là thế năng của khí. Đơn vị đo của áp suất có thể là átmốtphe kỹ thuật [at], átmốtphe vật lí [atm], hoặc [mmHg], [N/m 2 ], [mmH 2 O], [KG/cm 2 ]. Quan hệ giữa các đơn vị đo: 1 at ứng với 735,56mmHg, hay tơng đơng 10 mH 2 O = 10.000 mmH 2 O = 1kG/cm 2 = 9.81.10 4 N/ m 2 . 1atm ứng với 760mmHg hay tơng đơng 10,333 m H 2 O = 10.033mmH 2 O 1.2.2. áp suất hình học. áp suất hình học đợc xác định bằng tích số của chiều cao cột khí và độ chênh lệch khối lợng riêng của các khí thay thế nhau ( không khí và khí). P hh = Hg ( kk - k ) , [ N/m 2 ] (1-14) H - Chiều cao của cột khí , [m] g - Gia tốc trọng trờng [ m/s 2 ] kk , k = Khối lợng riêng không khí và khí, [kg/m 3 ] Nh vậy áp suất hình học đợc tạo ra phụ thuộc vào độ cao H và độ chênh lệch khối lợng riêng của khí và không khí. Nếu chiều cao H càng lớn, nhiệt độ khí càng cao tức k càng nhỏ thì áp suất hình học hay sức hút do ống tạo nên càng lớn. Giữa 2 tiết diện kênh hay ống dẫn có thể có áp suất hình học nếu có chênh lệch độ cao của 2 tiết diện này và có khí chuyển động trong ống kênh đó (hình 1-1). Trờng hợp này áp suất hình học xác định bằng P hh = (H 2 -H 1 ) g ( kk - k ) 5 P hh = H.g ( kk - k ) , [N/ m 2 ] (1-15) Hình 1-1 - Sơ đồ áp suất hình học Giá trị áp suất hình học có thể dơng (+) hoặc âm (-). 1.2.3. áp suất tốc độ. áp suất tốc độ là động năng của dòng khí chuyến động. Trong cơ học, động năng của vật thể rắn khi có khối lợng m chuyển động với tốc độ W xác định bằng đại lợng mW 2 /2. Nếu ta thay khối lợng m bằng khối lợng riêng của vật thể khí ở nhiệt độ t o là t ta sẽ đợc áp suất tốc độ: P tđ = g W t 2 2 t [ mmH 2 O] Hay P tđ = 2 2 t W t , [ N/ m 2 ] (1-16) P tđ = 2 2 o W o ( ).1( t + ). , [N/ m 2 ] (1-17) W o ; o - Tốc độ và khối lợng riêng của khí ở nhiệt độ O o C. áp suất tốc độ của khí thành lập bởi quạt đẩy hoặc quạt hút hoặc do cả hai. Vì áp suất tốc độ có liên quan và phụ thuộc nhiều vào tốc độ dòng khí, nên ta phải chú ý đến chuẩn số Reynolds đặc trng chuyển động của dòng khí. Re = t t dW t - độ nhớt động học của khí ở nhiệt độ t, [m 2 /s.] W t Vận tốc khí ở nhiệt độ t, [m/s] d - đờng kính thủy lực của ống dẫn , [m] ví dụ kênh dẫn khí hình chữ nhật có số đo các cạnh a, b d = ba ab2 + (1-18) 6 Nếu Re < 2200 ta có chuyển động dòng Re > 2200 ta có chuyển đọỹng xoáy Re = 2200 ta có chuyển động quá độ của dòng khí. 13 Phơng trình các chất khí. 1.3.1. Phơng trình cân bằng khí. Xét một bình hở đáy chứa đầy khí và nằm ở trang thái tĩnh hình 1-3 khí này có mật độ k nhỏ hơn mật độ không khí xung quanh kk . Ta có: áp suất trong bình P k = P a - Hg k , [N/m 2 ] áp suất ngoài không khí P kk = P a - Hg kk , [ N/m 2 ] Do đó: P = P k - P kk = Hg ( kk - k ) [ N/m 2 ] (1-19) Cũng chứng minh tơng tự, nếu bình hở miệng ta sẽ có: P k = P a + Hg k P kk = P a + Hg kk P = P k - P kk = - Hg ( kk - k ) [ N/m 2 ] Trong trờng hợp đầu thờng ứng dụng để tính chiều cao hợp lí để đặt các thiết bị đo hoặc thiết kế các cửa quan sát, lấy mẫu, thử mẫu. ở trờng hợp thứ hai, áp suất khí trong bình nhỏ hơn áp suất không khí. Cho nên nếu ta mồớ cửa ở dới, không khí sẽ ùa vào bình và đẩy khí ra khỏi bình lên phía trên thờng ứng dụng để tính chiều cao ống khói. 1.3.2. Phơng trình dòng liên tục. Khi khí chuyển động thì khối lợng khí đi qua mọi tiết diện đều bằng nhau. Nên phơng trình liên tục của dòng sẽ có dạng sau: F 1 W 1 1 = F 2 W 2 2 = const (1-20) F 1 , F 2 - Tiết diện 1 và 2, [m 2 ] W 1 , W 2 - Tốc độ khí của tiết diện 1 và 2, [m/s] 1 , 2 - Mật độ khí của tiết diện 1 và 2, [Kg/m 3 ] Nếu = const khi T = const F 1 W 1 = F 2 W 2 = V = const (1-21) Do đó: W = F V Và nếu F 1 = F 2 1 W 1 = 2 W 2 = const (1-22) Do đó: W 2 = W 1 1 2 T T (1-23) Nếu trên đờng ống không kín, khí trong ống rò ra ngoài hoặc không khí lọt vào đờng ống qua lỗ hở đó, thì phơng trình liên tục của dòng có dạng sau: 7 1 . F 1 . W 1 = G [Kg/s] hh . F 2 . W 2 = G 2 V [Kg/s ] (1-24) hh - Khối lợng thể tích của hỗn hợp khí [Kg/m 3 ] 2 - Khối lợng thể tích của khí lọt [Kg/m 3 ] V thể tích khí lọt vào có dấu (+) và rò ra ngoài có dấu (-), [m 3 /s] 1.3.3. Phơng trình chuyển động của khí. Năng lợng toàn phần của dòng khí lý tởng bao gồm áp suất tĩnh học, hình học và áp suất tốc độ. Quan hệ giữa các áp suất này đợc biểu thị bằng phơng trình Bernulli, đó là một dạng của định luật bảo toàn năng lợng của dòng khí chuyển động ở áp suất không cao lắm. Xét tiết diện 1 và 2 của kênh dẫn khí, phơng trình chuyển động của khí lý tởng sẽ là: H 1 + g2 W g P 2 11 + = H 2 + g W g P 2 2 22 + = const (1-25) hay Hg + P + 2 2 W = const (1-26) Đó cũng chính là: P hh + P th + P tđ = const (1-27) Đối với khí thực, giữa tiết diện 1 và 2 có tổn thất áp suất cho nên phơng trình Bernulli sẽ có dạng sau: Hg + P + 2 2 W + h t+t = const (1-28) Có nghĩa là: Đối với khí thực, khi chúng chuyển động thì tổng áp suất tĩnh học, hình học, tốc độ và áp suất tổn thất là một đại lợng không đổi. Nếu ống kênh nằm ngang, áp suất hình học bằng không, lấy ví phân ta có: tt dh dpdW ++ 2 2 = 0 Tốc độ khí phụ thuộc vào tiết diện của ống, của kênh dẫn và nhiệt độ. Nếu kênh mở rộng, đồng thời áp suất tốc độ không đổi thì tổn thất áp suất chỉ để thắng sức cản do ma sát. Trong ống kênh nằm ngang với tiết diện không đổi. Giả thiết không có tổn thất h tt = 0. Quan hệ giữa sự biến đổi nhiệt độ và áp suất có thể viết dới dạng: - dp = W d W , (*) Lấy tích phân xác định (*), cuối cùng ta có P 1 - P 2 = 2 W 2 2 - 1 W 2 1 = 2 ( 1 2 1 2 2 2 2 W 2 W ) 8 Nếu ống kênh không nằm ngang, chiều cao của tiết diện 1 là H 1 , của tiết diện 2 là H 2 và H 2 > H 1 ta sẽ có phơng trình: P 1 - P 2 = 2 ( 1 2 1 2 2 2 2 W 2 W ) + o 12 TT 273 g (H 2 - H 1 )1n 1 2 T T Nếu từ tiết diện 1 đến tiết diện 2 có tổn thất thì phơng trình chuyển động của khí có dạng: P 1 - P 2 = 2 ( 1 2 1 2 2 2 2 W 2 W ) + o 12 TT 273 g (H 2 - H 1 )1n 1 2 T T +h tt (1-29) Những phơng trình trên sử dụng khi nhiệt độ thay đổi nhiều nh trong buồng thu hồi nhiệt chẳng hạn. 1.4.Sự chuyển hóa giữa các dạng áp suất. Hãy khảo sát sự chuyển động khí theo đờng ống ở hình 1- 4, áp suất hình học h hh = O và giả sử áp suất tổn thất h tt = O. ở đoạn tiết diện hẹp, áp suất tốc độ tăng lên dẫn tới giảm áp suất tĩnh học một đại lợng chính bằng đại lợng tăng của áp suất tốc độ. Nh vậy có nghĩa là áp suất tĩnh học đã chuyển thành áp suất tốc độ hay nói khác đi áp suất tốc độ đợc tạo ra bởi áp suất tĩnh học. Hình 1-4 - Sự chuyển áp suất tĩnh học thành áp suất tốc độ. (Xem trang sau) Dự trữ năng lợng của khí là áp suất tĩnh học nhờ đó mà khí chuyển động. Trong dòng khí chuyển động lại xuất hiện áp suất tổn thất. Nh vậy ngay cả khí chuyển động khí theo đờng ống có tiết diện không đổi áp suất tĩnh học dần dần chuyển thành áp suất tốc độ và áp suất tốc độ lại liên tục chuyển thành áp suất tổn thất. h th h tđ h tt Khi đó, trong kênh tỉết diện không đổi, áp suất tốc độ luôn luôn không đổi do sự chuyển hóa của áp suất tĩnh học. áp suất tổn thất thì ngợc lại, nó không thể biến thành dạng áp suất nào khác, điều đó có nghĩa là áp suất tổn thất là dạng không thuận nghịch. Động năng của khí khi đó chuyển thành nhiệt năng ứng với đại lợng áp suất tổn thất. Thực tế, nhiệt độ khí khi đó tăng lên rất ít (chỉ vài phần của độ) và coi nh không tăng. Do đó áp suất tổn thất làm giảm dự trữ năng lợng của áp suất tĩnh học. Từ phơng trình Bernulli ta thấy rằng, khi thay đổi một áp suất này thì áp suất kia cũng thay đổi theo. Điều đó có nghĩa là một áp suất này có thể chuyển thành áp suất khác khi tổng áp suất của dòng khí chuyển động duy trì không đổi. Thông thờng sự chuyển hóa áp suất xãy ra khi có sự thay đổi tiết diện kênh dẫn. 1.5 Sức cản (trở lực) của dòng khí. Khi dòng khí chuyển động thẳng trong kênh thẳng có tiết diện không đổi thì năng lợng của dòng khí phải tiêu tốn một ít do khí ma sát vào tờng, vào kênh Khi tiết diện kênh thay đổi nh co hẹp hay ở rộng, hoặc thay đổi chiều hớng chuyển động (quay vòng) hay có một cản trở nào đó trên đờng đi của dòng khí, đều xuất hiện trồớ lực phụ và dòng khí phải tiêu tốn năng lợng để khắc phục trở lực đó. Trở lực này xuất hiện làm cho tốc độ dòng khí phải phân bố lại theo tiết diện ngang, đồng thời tạo ra các dòng xoáy phụ dẫn đến tiêu tốn năng lợng. 9 Nh vậy trên đờng đi của khí vào kênh ( ống hay tờng) và có. - Sức cản do ma sát của khí vào kênh (ống hay tờng) và sức cản này xuất hiện trên toàn bộ đờng đi của khí trong kênh dẫn ở mọi tiết diện và chiều hớng khác nhau. - Sức cản địa phơng xuất hiện chỉ ở những khu vực hay đoạn nào đó của kênh dẫn, ví dụ: đoạn kênh đoù thay đổi tiết diện hoặc thay đổi hớng đi Tuy nhiên bên cạnh hai dạng sức cản trên còn có dạng sức cản khác do áp suất hình học tạo nên. Trờng hợp này chỉ xảy ra khi chuyển khí nóng theo đờng ống xuống phía dới nghĩa là ngợc với chiều chuyển động tự nhiên của khí nóng. Trái lại, nếu chuyển động khí nóng lên phía trên thì áp suất hình học lại là năng lợng chuyển vận khí và nó phải phụ thêm vào áp suất tĩnh học và áp suất tĩnh học là năng lợng của dòng khí chuyển động. Vì thế nếu áp suất hình học là sức cản thì phải đa vào tổng sức cản của hệ thống, ngợc lại nếu đó là năng lợng chuyển động thì nó sẽ giảm sức cản của hệ cho nên tổng sức cản của hệ sẽ bằng: h tt = h ms + h df h hh (1-30) h ms - sức cản do ma sát h đf - sức cản địa phơng (cục bộ). h hh - áp suất hình học Đơn vị đo bằng N/m 2 hoặc mm H 2 O. 1.5.1. Sức cản do ma sát. Sức cản do ma sát có trên suốt đờng đi của khí, nó phụ thuộc vào đặc tính chuyển động của dòng khí tức chuẩn số Reynolds, trạng thái bề mặt của kênh dẫn, chiều dài và đờng kính của kênh đó: h ms = d L . 2 W 2 o . o 273 t273 + , [N/m 2 ] (1-31) Trong đó: 2 W 2 o . o 273 t273 + = h tđ - hệ số ma sát, nó phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của kênh dẫn và chế độ chuyển động của khí tức là phụ thuộc vào chuẩn số Re. L - Chiều dài kênh dẫn khí, [m] d - Đờng kính kênh dẫn khí, [m]. Khi chuyển động dòng: = Re 64 ; Re = d.W (1-32) W - tốc độ dòng khí. [m/s] - độ nhớt động của khí [m 2 /s] d - đờng kính qui đổi (đờng kính thủy lực) của kênh dẫn khí. 10 d = C F4 F - tiết diện ngang của kênh dẫn, [m 2 ] C- chu vi của tiết diện đó, [m] Khi chuyển động xoáy, sự phân bố tốc độ trở nên không đều đặn. Do có dòng xoáy mà trở lực tăng lên. Ngoài ra ở chỗ gồ ghề của mặt kênh còn tạo ra sức cản phụ do các dòng xoáy riêng biệt gặp nhau. Nếu tốc độ chuyển động của khí càng cao, độ xoáy càng lớn thì độ gồ ghề của mặt kênh càng có ảnh hởng nhiều đến sức cản. Lớp khí cứ chuyển động dòng ngay sát mặt kênh dần dần biến mất do độ xoáy tăng lên và sức cản đạt tới giá trị cực đại. Khi khí chuyển động xoáy trong ống kim loại nhẫn, hệ số cản do ma sát không phụ thuộc vào loại khí chuyển động. Nếu Re 10 5 hệ số này xác định theo công thức Bzarius bằng: = 25,0 Re 3164,0 (1-33) Trong đó kim loại xù xì: = 12,0 Re 129,0 (1-34) Trong ống xây bằng gạch = 12,0 Re 175,0 (1-35) Khi độ xoáy của dòng tăng cao, độ gồ ghề của kênh có ảnh hởng rất nhiều đến hệ số cản. Khi đó hệ số cản không phụ thuộc vào chuẩn số Re nữa mà chỉ phụ thuộc vào độ gồ ghề của mặt kênh. = 0,19 3 (1-36) = d K - Độ gồ ghề tơng đối của mặt kênh. K - Chiều cao trung bình của lớp gồ ghề của mặt kênh dẫn, [mm]. d - Đờng kính của kênh dẫn, [mm] Đối với các ống, ta có trị số K sau: ống kim loại mới K= 0,04 - 0,17 ống gang mới K= 0,21 - 0,42 ống kim loại bẩn K= 0,75- 0,90 Kênh gạch K= 0,80 - 6,0 Gần đúng, trị số có thể lấy giá trị sau: ống kim loại mới = d 5,0 Kênh gạch = d 3 [...]... tất cả những điểm có nhiệt độ giống nhau trong trờng nhiệt độ sẽ tạo thành một mặt gọi là mặt đẳng nhiệt Đối với một vật, các mặt đẳng nhiệt đợc khép kín và không bao giờ cắt nhau Dòng nhiệt sẽ đi từ mặt đẳng nhiệt có nhiệt độ cao tới mặt đẳng nhiệt có nhiệt độ thấp hơn Građian nhiệt độ (grad t) Gọi khoảng cách giữa mặt đẳng nhiệt thứ nhất tới mặt đẳng nhiệt thứ hai là n, chênh lệch nhiệt độ giữa hai... Đổi Nhiệt Trao đổi nhiệt là hiện tợng chuyển vận nhiệt tự nhiên từ vật thể có nhiệt độ cao đến vật thể có nhiệt độ thấp hơn Sự xuất hiện trao đổi nhiệt gắn liền với sự chuyển động nhiệt phân tử, do vậy trao đổi nhiệt còn xảy ra ngay bên trong một vật thể do sự phân bố nhiệt độ trong vật thể đó không đồng đều Trao đổi nhiệt giữa hai vật thể tiếp xúc với nhau là do sự biến đổi tơng hổ của năng lơng nhiệt. .. tổn thất nhiệt ra môi trờng xung quanh Tờng lò nung hay các thiết bị nhiệt khác làm việc ở nhiệt độ cao thờng có 3 lớp: Lớp trong cùng là gạch chịu lửa, lớp giữa là vật liệu cách nhiệt, lớp ngoài cùng xây bằng gạch đỏ Đối với tờng 1 lớp ta có thể áp dụng Fourier Nếu coi mặt đẳng nhiệt bên trong có nhiệt độ t1, bên ngoài có nhiệt độ t2, chiều dày của tờng , bề mặt F (m2) tacó công thức dòng nhiệt: Q=... i i i=n 2.2 Truyền nhiệt bằng đối lu 2.2.1 Dòng nhiệt đối lu Trong môi trờng chất lỏng và khí vận chuyển nhiệt chủ yếu bằng phơng thức đối lu Quá trình vận chuyển nhiệt từ chất lỏng (khí) đến bề mặt chất rắn khi tiếp xúc với nhau và có nhiệt độ khác nhau hay ngợc lại từ vật rắn tới chất lỏng ( khí) gọi là quá trình cấp nhiệt Nguyên nhân trao đổi nhiệt bằng đối lu là chuyển động nhiệt phân tử Lực liên... độ dẫn nhiệt của nó có ý nghĩa rất lớn đến truyền nhiệt bằng đối lu Lợng nhiệt cấp đi từ vật thể nóng tới vật thể lạnh bằng đối lu xác định công thức bằng công thức của Newton: Q = đ1 (t1- t2) F , W (2-23) 33 Hay q= Q = đ1(t1- t2) , F W/m2 (2-24) đ1 - hệ số cấp nhiệt bằng đối lu W/m2.độ t1 - nhiệt độ vật thể cho nhiệt, oC t2 - nhiệt độ vật thể nhận nhiệt, oC F - bề mặt truyền nhiệt, m2 Phơng trình 2-24... này là t thì Građian nhiệt độ của nó sẽ là: grad t = lim n t dt = n dn (2-1) 0 Vậy građian nhiệt độ thể hiện nhiệt độ biến thiên ở một điểm cho trớc trên vật thể có trị số bằng độ biến thiên nhiệt độ trên một đơn vị chiều dài theo phơng pháp tuyến với mặt đẳng nhiệt Khi grad t = 0 trờng nhiệt trong vật thể là đẳng nhiệt ( không xãy ra dẫn nhiệt trong vật thể) Khi grad t 0 có dòng nhiệt xuất hiện trong... [W] 1 d1 (2-25) Tơng tự nh phơng trình truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt, ở đây 1 gọi là nhiệt cản khi d1 truyền nhiệt bằng đối lu Hệ số cấp nhiệt bằng đối lu là công suất của dòng nhiệt đi qua 1m2 tờng khi chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng (hoặc khí) với bề mặt tờng là 1oC, trong thời gian 1 giây Đại lợng này phụ thuộc vào trạng thái bề mặt, hình dạng của nó, kích thớc, nhiệt độ, các thông số lý học của... ứng Ngoài ra ở mô hình và thiết bị cùng có những chuẩn số nh nhau, đó là tỷ lệ lực tác dụng lên dòng chất lỏng chuyển động hoặc lực gây nên trao đổi nhiệt Ví dụ tỷ lệ lực gây chuyển động là lực nhớt, điều kiện đồng dạng nhiệt là đồng dạng trờng nhiệt độ, nghĩa là nhiệt độ ở các điểm tơng ứng của mô hình và thiết bị cần phải có tỷ lệ nh nhau Mặt khác các chuẩn số đồng dạng nhiệt phải bằng nhau Những... và nhiệt độ Wd Pr= a = Wd a (2-33) Chuẩn số Nusselt là tỷ lệ giữa dòng nhiệt truyền đến tờng bằng đối lu qd1 và dòng nhiệt truyển qua lớp giới hạn bằng dẫn nhiệt qdn : qdn = (t1 - t2) , [W/m2] (2-34) d qđl = đ1 (t1 - t2) , [W/m2] (2-35) Nu = qd 1 d 1 d = q dn (2-36) Tức tỷ số nhiệt cản nội d/ và nhiệt cản ngoại 1/d1 Dùng chuẩn số này để xác định hệ số cấp nhiệt bằng đối lu Nếu mô hình và thiết bị. .. đoạn dr với chênh lệch nhiệt độ dt, theo định luật Fourier cờng độ dòng nhiệt qua lớp dr biểu thị bằng phơng trình: dt q=- [W/m2] dr Q=- dt F dr (2-14) [W] (2-15) Dấu âm trong phơng trình thể hiện sự giảm nhiệt độ theo chiều của dòng nhiệt Với ống có chiều dài 1m thì F = 2r , m2 do đó: Q = - 2 r Từ đây - dt = dt dr Qdr 2 r (2-16) (2-17) Dòng nhiệt đi qua từ r1 đến r2 trong khoảng nhiệt độ từ t1 đến t2 . lớn, cho nên việc làm đồng đều nhiệt độ là nhờ dòng cỡng bức. Đa khí vào hay thải khí ra khỏi lò nung, lò sấy hoặc các thiết bị nhiệt khác đợc tiến hành bởi thiết bị thông gió. Có hai phơng pháp. không bị oxy hóa m = 0,025 ống kim loại bị oxy hóa ít m = 0,035 ống kim loại bị oxy hóa nhiều m = 0,045 Trong công nghiệp lò, do quá trình khí chuyển động gắn liền với sự trao đổi nhiệt. cầu hợp lí về kết cấu lò, kỹ thuật gia công chuẩn bị vật liệu, sự phân bố nhiệt độ và duy trì môi trờng trong lò. Ngày nay trong các thiết bị nhiệt hiện đại, sự chuyển động tự nhiên của dòng