Chương 2 : TRAO ĐỔI NHIỆT BẰNG ĐỐI LƯU pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM NG KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG NG CHƯƠNG II TRAO ĐỔI NHIỆT BẰNG ĐỐI LƯU NỘI DUNG    Đối lưu nhiệt gì? Điều kiện xảy ĐLN? Tính tóan ĐLN ĐỐI LƯU NHIỆT I ĐỐI LƯU Trong thí nghiệm dẫn nhiệt nước, ta không gắn miếng sáp đáy ống nghiệm mà để miếng sáp miệng ống nghiệm đun nóng đáy ống nghiệm, thời gian ngắn sáp nóng chảy Trong trường hợp nước truyền nhiệt cách nào? ĐỐI LƯU NHIỆT I ĐỐI LƯU Thí nghiệm Đặt gói nhỏ đựng hạt thuốc tím vào đáy cốc thuỷ tinh đựng nước dùng đèn cồn đun nóng cốc nước phía có đặt thuốc tím Quan sát tượng xảy ĐỐI LƯU NHIỆT I ĐỐI LƯU 1.Thí nghiệm 2.Trả lời câu hỏi C1 Nước màu tím di chuyển thành dịng từ lên từ xuống hay di chuyển hổn độn theo phương? Nước màu tím di chuyển thành dịng từ lê từ xuống C2 Tại lớp nước đun nóng lại lên phía trên, cịn lớp nước lạnh phía lại xuống dưới? Lớp nước nóng lên trước, nở ra, trọng lượng riêng giảm nên nhỏ trọng lượng riêng lớp nước lạnh phía Do lớp nước nóng nỗi lên cịn lớp nước lạnh chìm xuống C3 Tại biết nước cốc nóng lên Nhờ nhiệt kế mà ta biết nước cốc nóng lên ĐỐI LƯU NHIỆT I ĐỐI LƯU 1.Thí nghiệm 2.Trả lời câu hỏi Sự trao đổi nhiệt sự tạo thành dịng mơi chất gọi đối lưu nhiệt Sự đối lưu xảy chất lỏng và khí 3.Vận dụng C4 Trong thí nghiệm hình 23.3, đốt nến hương ta thấy dịng khói hương từ xuống vịng qua khe hở miếng bìa ngăn đáy cốc lên phía nến Hãy giải thích tượng Phần khơng khí bên nến nóng lên, nở ra, trọng lượng riêng giảm nên nên bay lên phía Do khơng khí bên nến hút khơng khí lạnh bên khói hương sang, làm cho khói hương theo xuống hồ khơng khí nóng bay lên ĐỐI LƯU NHIỆT I ĐỐI LƯU 3.Vận dụng C5 Tại muốn đun chất lỏng chất khí phải đun từ phía dưới? Để phần phía nóng lên trước, lên tạo dịng đối lưu phần xuống chất đun nóng C6 Trong chân khơng chất rắn có xảy đối lưu khơng? Tại sao? Trong chân không chất rắn không xảy tượng đối lưu Vì chân khơng chất rắn khơng thể tạo dịng đối lưu Ảnh hưởng nhiệt độ tới chuyển động khí Hình ảnh đối lưu nhiệt HƠI RA ỐNG NƯỚC XUỐNG ỐNG N ƯỚC XUỐNG Sự ln chuyển nước nồi ỐNG NƯỚC LÊN NƯỚC CẤP PHÂN LOẠI ĐỐI LƯU NHIỆT  ĐỐI LƯU NHIỆT TỰ NHIÊN – Trong không gian vô hạn – Trong không gian hưũ hạn  ĐỐI LƯU NHIỆT CƯỠNG BỨC – Trong ống – Ngoài ống 10 t t Q  Ft f  t w    R F 33 1.Trao đổi nhiệt chất lỏng chảy ống Nu  f Gr, Re, Pr  a.Khi chất lỏng chảy rối: Re > 104 Pr f 0.8 0.43  Nu f  0.021 Re f Pr f   Pr  w     0.25  l  R - Nhiệt độ xác định: nhiệt độ trung bình chất lỏng tf - Prf : Tiêu chuẩn Pr lấy theo nhiệt độ trung bình chất lỏng tf - Prw : Tiêu chuẩn Pr lầy theo nhiệt độ vách ống tw - l: Kích thước xác định Nếu ống khơng trịn thì tính theo đường kính tương đương: 4F d td   U - F : diện tích tiết diện ngang dòng chất lỏng [m2] U : chu vi ướt [m] l : hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng đoạn đầu ống, l = f(Re, l/d) εR: hệ số hiệu chỉnh ống bị uốn cong 34 l/d 10 15 20 30 40  50 Ref 104 1.56 1.50 1.34 1.23 1.17 1.13 1.07 1.03 2.104 1.51 1.40 1.27 1.18 1.13 1.10 1.05 1.02 5.104 105 106 1.34 1.27 1.28 1.22 1.14 1.11 1.18 1.15 1.08 1.13 1.10 1.05 1.10 1.08 1.04 1.08 1.06 1.03 1.04 1.03 1.02 1.02 1.02 1.01 1 * Đối với không khí, Pr xem số nên sử dụng công thức sau: Nu f  0.18 Re 0.8 f R d  R   1.77 R d 35 b Chất lỏng chảy tầng (Ref < 2200): Nu = f(Re,Gr,Pr) Nu f  0,15 Re L/d l 0.33 f Pr 0.43 f 10  Pr f  Gr    Prw  0,25 0.1 f 15 20  l   R 30 40 50 1.7 1.44 1.28 1.18 1.13 1.05 1.02 c Chảy độ 2200< Re 103 Nu f  0.22 Re 0.65 f 0.36 f Pr  Prf   Pr  w  Prf   Pr  w 0.25    i     - Ở hàng ống thứ nhất: i = 0.6 - Ở hàng ống thứ hai: i= 0.9 - Từ hàng ống thứ ba: i = 0.25    i     38 Chùm ống so le: * Khi Re < 103 0.5 f ,d 0.36 f Nu f , d  0.56 Re Pr  Prf   Pr  w 0.25   i     * Khi Re > 103 Nu f ,d  0.40 Re 0.6 f ,d Pr 0.36 f  Pr f   Pr  w     0.25  i   - Ở hàng ống thứ nhất: i = 0.6 - Ở hàng ống thứ hai: i= 0.7 - Từ hàng ống thứ ba: i = 39  1.0 0.8 0.6   0.4 900 700 500 300 100  = f() 40 Đối với khơng khí, ta có i- Chùm ống song song: * Khi Re < 103 Nu f  0,49 Re0.5 f * Khi Re > 103 Nu f  0,194 Re 0.65 f ii- Chùm ống so le: * Khi Re < 103 Nu f ,d  0,49 Re 0.5 f Khi Re > 103 Nu f ,d  0.245 Re 0.6 f 41 HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP ĐỐI LƯU NHIỆT • • • • • • • • Bước 1: Xác định loại toán: ĐLTN hay ĐLCB, ống hay ống, nằm ngang hay thẳng đứng … Bước 2: Xác định nhiệt đợ và kích thước tính tốn: nhiệt đợ TB mơi chất (tf) hay nhiêt độ vách thiết bị (tw ) hay nhiệt độ TB (tm) Bước 3: Tra thông số nhiệt - vật lý ứng với môi chất đã cho nhiệt độ xác định Bước 4: Tính chuẩn sớ (Pr tra bảng, có bảng) Bước 5: Xác định chế đợ chảy: dựa vào kết tính tốn Re, Gr.Pr Ra Bước 6: Xác định cơng thức tính tốn phù hợp Bước 7: Tính hệ sớ toả nhiệt thông qua chuẩn số Nu Bước 8: Xác định công suất nhiệt yêu cầu 42 • Máy biến áp 43 44 45 46 Thiết bị sưởi nước nóng 47 ... nóng lên Nhờ nhiệt kế mà ta biết nước cốc nóng lên ĐỐI LƯU NHIỆT I ĐỐI LƯU 1.Thí nghiệm 2. Trả lời câu hỏi Sự trao đổi nhiệt sự tạo thành dịng mơi chất gọi đối lưu nhiệt Sự đối lưu xảy chất lỏng... TĐN ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN TRONG KHÔNG GIAN VÔ HẠN 12 TĐN ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN TRONG KHÔNG GIAN VÔ HẠN 13 Đối lưu tự nhiên không gian hữu hạn 14 Đối lưu cưỡng ống 15 TỔNG QUAN VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU... t  26 Trong đ? ?: • ? ?: thời gian • a: Đợ dẫn nhiệt đợ (m/s2) • ? ?: Tốc độ trung bình dịng lưu chất (m/s2) • ? ?: Hệ số dẫn nhiệt mơi chất (W/m.K) • ? ?: Độ nhớt động học mơi chất (m/s2) • ? ?: Độ