111 Từ bảng số liệu (Nu, Re, Gr. Pr) ngời ta có thể tìm công thức rhực nghiệm ở dạng Nu = CRe n Gr m Pr p bằng cách lần lợt xác định các số mũ n, m, p và hằng số C trên các đồ thị logarit. 10.3.2.1. Khi Nu = f(Re) = CRe n Trên đồ thị (lgNu, lgRe) phơng trình trên có dạng đờng thẳng lgNu = nlgRe + lgC, với n, C đợc xác định nh sau: - Biễu diễn các điểm thực nghiệm trên đồ thị (lgNu,lgRe) - Xác định đờng thẳng đi qua tập điểm thực nghiệm nói trên theo phơng pháp bình phơng nhỏ nhất. - Tìm góc nghiêng của đờng thẳng và giao điểm C 0 = lgC với trục lgNu, nhờ đó tìm đợc n = tg và C = 10 C 0 Khi miền biến thiên của Re khá lớn, làm thay đổi chế độ chuyển động ngời ta chia miền đó ra các khoảng 1 ReRe + ữ ii khác nhau và tìm n i = tg i , C i = 10 C 0i cho mỗi khoảng. 112 10.3.2.2. Khi Nu = f(Re,Gr)= Cre n Gr m Để xác định hàm 2 biến trên, có thể lần lợt tìm ra n, m, C trên hai đồ thị logarit nh sau: 1. Tìm n theo họ các đờng thẳng dạng lgNu = nlgRe + lg (CG m i ) khi Gr = const trên đồ thị (lgNu, lgNu, lgRe) bằng cách: - Cố định Gr = Gr i = const để xác định đờng thẳng: lgNu i = n i lgRe i + lg(CG i m ) nh trên và tìm đợc n i = tg i , - Thay đổi Gr i , i = 1ữk, sẽ có 1 họ k đờng thẳng với độ dốc n i , i = 1ữk và xác định n nh giá trị trung bình .n k 1 n k 1i i = 2. Tìm m và C theo đờng thẳng lg n Re Nu = mlgGr + lgC trên đồ thị lg n Re Nu , lgGr nh trờng hợp hàm 1 biến, sẽ đợc m = tg với C = 10 C 0 . 10.3.2.3. Khi Nu = f(Re,Gr,Pr)= Cre n Gr m Pr p Để xác định hàm 3 biến trên, có thể tìm n, m, C theo trình tự sau: - Cố định Pr, Gr tại các trị số Pr j , Gr i khác nhau, biểu diễn trên toạ độ (lgNu, lgRe) sẽ đợc k họ đờng thẳng dạng lgNu = nlgRe + lg(CGr m Pr n ) và tìm đợc số mũ n trung baình theo n = == k 1j k 1i ị tg k 1 k 1 ; - Cố định Pr tại các trị số Pr j khác nhau, biểu diễn trên toạ độ (lg n Re Nu , lgGr) sẽ đợc 1 họ đờng thẳng lg n Re Nu = mlgGr và tìm đợc m = = k 1j ị tg k 1 . 113 -Biểu diễn k điểm đo trên toạ độ (lg mn G r Re Nu , lgPr) sẽ đợc họ đờng thẳng dạng: ClgPrlgp G r Re Nu lg mn += . có góc nghiêng và giao điểm c 0 = lgc, nhờ đó tìm đợc p = artg và .10c 0 c = 10.4. các công thức thực nghiệm tính 10.4.1. bài toán tỏa nhiệt và cách giải - Bài toán tỏa nhiệt thờng đợc phát biểu nh sau: tìm hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt có vị trí và hình dạng cho trớc, đợc đặc trng bởi kích thớc xác định l, có nhiệt độ t w đến môi trờng chất lỏng hoặc khí cho trớc có nhiệt độ t f và vận tốc chuyển động cỡng bức là , nếu có tác nhân cỡng bức. - Lời giải của bài toán trên là Nu l = , với Nu = f (Re,Gr,Pr) tìm theo công thức thực nghiệm tơng ứng với bài toán đã cho, trong đó các giá trị (, , , Pr) đợc xác định theo bảng thông số vật lí của chất lỏng tại nhiệt độ xác định theo quy định của công thức thực nghiệm. 10.4.2. Công thức tính tỏa nhiệt tự nhiên 10.4.2.1. Tỏa nhiện tự nhiên trong không gian vô hạn Không gian vô hạn là không gian chứa chất lỏng có chiều dày đủ lớn, để có thể coi chất lỏng chỉ trao đổi nhiệt với bề mặt đang xét. Công thức chung cho các mặt phẳng, trụ, cằu đặt thẳng đứng hoặc nằm ngang, có dạng: Nu m = n m Pr)C(Gr, Trong đó quy định: Nhiệt độ xác định là: [] ).tt( 2 1 tt fwm +== Kích thớc xác định là: [] = = = cầumặt hoặc ngang nămtrụmặt kínhdờng u 4f d dứng thẳngdặt ống hoặccủa vạch cao chiều h 1 Các số c và n cho theo bảng bên: Khi tấm phẳng nằm ngang và tỏa nhiệt lên thì lấy h n 3,1 = , nếu tỏa Nhiệt xuống dới thì lấy h n 7,0 = . (GrPr) m C n 10 -3 ữ5.10 2 5.10 2 ữ2. 10 7 2. 10 7 ữ10 13 1,18 0,54 0,13 1/8 1/4 1/3 114 10.4.2.2. Tỏa nhiện tự nhiên trong không gian hữu hạn Không gian hữu hạn đợc hiểu là 1 khe hẹp chứa chất lỏng có chiều dày nhỏ giữa 2 mặt có nhiệt độ khác nhau 21 ww tt > khiến cho chất lỏng vừa nhận nhiện từ mặt nóng vừa tỏa tỏa nhiệt vào mặt lạnh. Lợng nhiệt truyền từ mặt nóng đến mặt lạnh đợc tính theo công thức dẫn nhiệt qua vách chất lỏng dày với hệ số dẫn nhiệt tơng đơng td , cho bởi công thức nghiệm sau: n mmtd Pr)Gr(C= Với: [] )tt( 2 1 tt 21 wwm +== [] = =l chiều dày khe hẹp C và n đợc tính theo bảng bên. m (Gr.Pr) C N < 10 3 10 3 ữ 10 10 1 0,18 0 1/4 Với khe hẹp phẳng có: 2 ww td m/W),tt(q 21 = Với khe hẹp trụ có: .m/W, d d n1 2 1 t1 q 1 2 td ww 1 21 = 10.4.3. tỏa nhiệt cỡng bức 10.4.3.1. Khi chất lỏng chảy ngang qua 1 ống Khi chất lỏng nhiệt độ t f chảy cỡng bức với vận tốc , lệch 1 góc so với trục ống có đờng kính ngoài d, nhiệt độ t w thì công thức thực nghiệm có dạng: = . pr pr prReCNu 4/1 w f 38,0 f fd n fd Trong đó quy định [t] = t f ; [l] = d; C và n cho theo bảng sau: Re fd C N 10ữ10 3 10 3 ữ2.10 5 0,5 0,25 0,5 0,6 = f() là số hiệu chỉnh theo góc = (trục ống, ) cho theo đồ thị hình 10.4.3a. 10.4.3.2. Khi chất lỏng chảy ngang chùm ống Trong thiết bị trao đổi nhiệt, các ống thờng đợc bố trí theo chùm song song hoặc so le. Mặt cắt ngang của mỗi chùm có dạng nh H10.4.3.2, đợc đặc trng bởi bớc ngang s 1 , bớc dọc s 2 đờng kính ống d, số hàng ống theo phơng dòng chảy n. 115 Hệ số tỏa nhiệt trung bình giữa chất lỏng và mặt ống có thể tính theo công thức sau: - Khi chùm song song dS d pr pr PrRe26,0 n 5,0n 15,0. 2 4 1 w f 33,0 f 65,0 fd = , - Khi chùm sole với 2/ss 21 < thì: dS S pr pr Re41,0 n 7,0n 6 1 2 1 4/1 w f 6,0 fd = , Trong đó quy định [t]=t f , [l]= d; n là số hàng ống tính theo phơng vận tốc của chất lỏng. 10.4.3.3. Khi chất lỏng chảy trong ống Hệ số toả nhiệt giữa chất lỏng có nhiệt độ t f chảy với vận tốc bên trong 1 ống hoặc kênh mơng có tiết diện bất kỳ f = const, chu vi ớt là u, dàI l, nhiệt độ t w đợc tính theo công thức sau: 1 4 1 w f 1,0 fd 43,0 f 33,0 fdfd pr pr GrPrRe15,0Nu = khi Re < 2300 (chảy tầng) 1 4 1 w f 43,0 f 8,0 fdfd pr pr PrRe021,0Nu = khi Re > 2300 (chảy rối), trong đó: [] f tt = ; [] u f4 dl == , 1 là hệ số hiệu chỉnh theo chiều dài, = è 1 Re, d 1 f cho theo bảng ở phần phụ lục. Nếu ống cong với bán kính cong R nh ở đoạn cút hoặc ống xoắn ruột gà thì hệ số toả nhiệt trong ống cong là: +== R d 77,11 1 tRtR , trong đó: 1 là hệ số toả nhiệt khi ống thẳng tính theo các công thức trên. . artg và .10c 0 c = 10.4. các công thức thực nghiệm tính 10.4.1. bài toán tỏa nhiệt và cách giải - Bài toán tỏa nhiệt thờng đợc phát biểu nh sau: tìm hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt có vị trí. đó quy định [t]=t f , [l]= d; n là số hàng ống tính theo phơng vận tốc của chất lỏng. 10.4.3.3. Khi chất lỏng chảy trong ống Hệ số toả nhiệt giữa chất lỏng có nhiệt độ t f chảy với vận. trng bởi kích thớc xác định l, có nhiệt độ t w đến môi trờng chất lỏng hoặc khí cho trớc có nhiệt độ t f và vận tốc chuyển động cỡng bức là , nếu có tác nhân cỡng bức. - Lời giải của bài