Giáo trình hướng dẫn giải các bài toán về hệ thống nén khí từ các bài tập có sẵn phần 4 pps

qv – năng suất phát nhiệt của nguồn bên trong, W/m3 Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đường cong parabol... Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đường cong par

qv – năng suất phát nhiệt của nguồn bên trong, W/m3 Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đường cong parabol

) x r 4

q r q t

0 v 0 v

λ

+ α +

Nhiệt độ bề mặt thanh trụ:

α +

=

2

r q t

f

Nhiệt độ tại tâm của tấm:

2 0 v 0 v f

4

q 2

r q t t

λ

+ α +

Mật độ dòng nhiệt tại bề mặt:

2

r q

Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đường cong parabol

3.1.2 Dẫn nhiệt không ổn định

Với tấm phẳng rộng 2δ

Nhiệt độ tại tâm của tấm:

θ*x=0 = f1(Bi/Fo) tra đồ thị hình 3.1 Nhiệt độ bề mặt tấm:

θ*x=1 = f2(Bi/Fo) tra đồ thị hình 3.2 trong đó:

λ

αδ

=

Bi , là tiêu chuẩn Biot,

2

a Fo δ

τ

= , là tiêu chuẩn Fourier

δ

X , kích thước không thứ nguyên

Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đường cong parabol

3.2 trao đổi nhiệt đối lưu

Khi tính toán lượng nhiệt trao đổi bằng đối lưu ta dùng công thức Newton:

], W [ ), t t ( F

F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m2

TW – Nhiệt độ trung bình của bề mặt,

Tf – Nhiệt độ trung bình của môI trường (chất lỏng hoặc khí)

α - hệ số tỏa nhiệt, W/m2

.K

Hệ số tỏa nhiệt α được xác định từ các phương trình tiêu chuẩn Các phương trình tiêu chuẩn này được xác định từ thực nghiệm

Nu = f(Re,Pr,Gr, ) Trong đó:

- Nu =

λ

αl

là tiêu chuẩn Nusselt,

a

=

ư là tiêu chuẩn Prandtl,

ν

ω

=

ưRe l là tiêu chuẩn Reynolds,

2

3

t l g Gr

ν

=

ư β ∆ là tiêu chuẩn Grashof,

với

α - hệ số toả nhiệt, W/m2

.K;

λ - hệ số dẫn nhiệt, W/m.K;

ω - tốc độ chuyển động, m/s

ν - độ nhớt động học, m2/s;

a - hệ số dẫn nhiệt độ, m2/s;

g - gia tốc trọng trường 9,81 m/s2

∆t = (tw - tf)

β - hệ số dãn nở thể tích, (1/0K)

với chất lỏng ta tra bảng;

với chất khí:

T

1

=

l – kích thước xác định

3.2.1 Tỏa nhiện tự nhiên

3.2.1.1 Tỏa nhiện tự nhiên trong không gian vô hạn

Đối với ống hoặc tấm đặt đứng, khi (Grf.Prf ) > 109 :

25 , 0

W

Ư

f

Pr

Pr (

15 ,

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

f f

f Gr Pr )

Đối với ống hoặc tấm đặt nằm ngang, khi 103 < (Grf.Prf ) < 109 :

25 , 0

W

Ư

f

Pr

Pr (

5 ,

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

f f

f Gr Pr )

Nhiệt độ xác định là nhiệt độ tf, kích thước xác định với ống hoặc tấm đặt

đứng là chiều cao h, với ống đặt nằm ngang là đường kính, với tấm đặt nằm ngang là chiều rộng

3.2.2 Tỏa nhiệt cưỡng bức khi chất lỏng chuyển độngtrong ống

3.2.2.1 Chế độ chảy tầng

25 , 0

W

Ư

f 1 , 0 f 43 , 0

Pr

Pr Gr

Re 15 ,

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

f

Đối với không khí:

1 , 0 f

Gr Re 13 ,

f f

Công thức trên áp dụng cho trường hợp

d

l

> 50

Nếu

d

l < 50 thì hệ số toả nhiệt cần nhân thêm hệ số hiệu chỉnh

3.2.1.2 Tỏa nhiệt khi chất lỏng chấy rối

R l

25 , 0

W

Ư

f 43 , 0

Pr

Pr Re

021 ,

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

f

trường hợp:

d

l

> 50 thì ε1 = 1 Nếu

d

l < 50: ε1 tra bảng

3.2.2 Tỏa nhiệt khi chất lỏng chảy ngang qua chùm ống

3.2.3.1 Đối với chùm ống song song

s l

25 , 0

W

Ư

f 33 ,

Pr

Pr Re

026 ,

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

f

εi - hệ số kể đến thứ tự hàng ống

Đối với hàng ống thứ nhất ε1 = 0,6, hàng ống thứ hai ε2 = 0,9, hàng ống thứ ba trở

đi ε3 = 1

εs - hệ số kể đến ảnh hưởng của bước ống theo chiều sâu

15 , 0 2 s

d

S

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=

s l

25 , 0

W

Ư

f 33 , 0

Pr

Pr Re

41 ,

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

f

εi - hệ số kể đến thứ tự hàng ống

Đối với hàng ống thứ nhất ε1 = 0,6, hàng ống thứ hai ε2 = 0,7, hàng ống thứ ba trở

đi ε3 = 1

εs - hệ số kể đến ảnh hưởng của bước ống theo chiều sâu

2

1

S

S

< 2

15 , 0

2

1 s

S

S

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

= ε

2

1

S

S

> 2 εs = 1,12

S2 – bước dọc, S1 – bước ngang, Trong các công thức trên, Rè = 103 ữ 105 Kích thước xác định là đường kính ngoài Nhiệt độ xác định là nhiệt độ trung bình của chất lỏng tf

3.2.4 Toả nhiệt khi biến đổi pha

3.2.4.1 Toả nhiệt khi sôi

Khi nước sôi bọt ở áp suất p = 0,2 ữ 80 bar:

α = 0,46.∆t2,33.p0,5, W/m2.K

∆t = tw – ts

tw - nhiệt độ bề mặt vách đốt nóng,

ts - nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất sôi;

p - áp suất sôi;

3.2.4.1 Toả nhiệt khi ngưng màng

Ngưng trên bề mặt vách ống đứng:

4

w s

3 d

d ) t t (

g r 943 , 0

ư γ

λ ρ

=

Ngưng trên bề mặt ống nằm ngang:

4

w s

3 n

d ) t t (

g r 724 , 0

ư γ

λ ρ

=

trong đó:

g - Gia tốc trọng trường , 9,81 m/ss

λ - hệ số dẫn nhiệt cuả chất lỏng, W/m.K;

r - nhiệt ẩn hoá hơI, J/kg;

ρ - khối lượng riêng của chất lỏng ngưng, kg/m3

;

ν - độ nhớt động học, m2

/s;

h – chiều cao của vách hoặc ống đặt đứng, m;