Bài giảng nhiệt động kỹ thuật chương 6 và 7

BỨC XẠ NHIỆT __________________________ 1. Định nghĩa TĐNBX Quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện bằng sóng điện từ.  Đặc điểm - Mọi vật có T > 0 0 K  có khả năng bức xạ năng lượng, biến đổi nội năng do dao động điện từ. - Các sóng điện từ có cùng bản chất và chỉ khác nhau về chiều dài bước sóng.  Ví dụ: - Các tia vũ trụ và tia gama: m - Các tia Rơn nghen: m - Các tia tử ngoại : m - Các tia ánh sáng: m - Các tia hồng ngoại: m - Các sóng vô tuyến: mm 4 4 0,1.10 10.10      4 4 10.10 200.10      0, 02 0, 4    0, 4 0, 76    0, 76 400    0,2   I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Định nghĩa TĐNBX - Các tia hồng ngoại và ánh sáng trắng có bước sóng có hiệu ứng nhiệt cao còn gọi là các tia nhiệt. - Bức xạ nhiệt: Quá trình truyền các tia nhiệt trong không gian. - Hấp thụ bức xạ: Quá trình hấp thụ một phần hay toàn bộ tia nhiệt để biến thành nhiệt năng. - Cách trao đổi nhiệt: Nhiệt năng  Năng lượng bức xạ  Nhiệt năng - Vật ở trạng thái cân bằng sẽ có năng lượng bức xạ bằng năng lượng hấp thụ. ( 0,4 400 m)     I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN   m 0,4 400     2. Vật đen tuyệt đối, trắng tuyệt đối, trong tuyệt đối Giả sử: Có vật như hình vẽ: Dòng bức xạ Q đập tới vật sẽ sinh ra 3 phần: + Phần bị phản xạ Q R , + Phần được vật hấp thụ Q A + Phần xuyên qua vật Q D . Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có: ( 0,4 400 m)     I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN A R D Q Q Q Q    Q Q R Q A Q D 2. Vật đen tuyệt đối, trắng tuyệt đối, trong tuyệt đối - Viết lại biểu thức bảo toàn năng lượng: Trong đó: : Gọi là hệ số hấp thụ. : Gọi là hệ số phản xạ. : Gọi là hệ số xuyên qua. - Biểu thức dạng các hệ số: A + R + D = 1 A R D Q Q Q 1 Q Q Q    A Q A Q  R Q R Q  D Q D Q  I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2. Vật đen tuyệt đối, trắng tuyệt đối, trong tuyệt đối - Biểu thức dạng các hệ số: A + R + D = 1 + Nếu A = 1 (R và D = 0): Vật được gọi là đen tuyệt đối - Vật có khả năng hấp thụ toàn bộ năng lượng đập tới nó. + Nếu R = 1 (A và D = 0): Vật được gọi là trắng tuyệt đối - vật có khả năng phản xạ lại toàn bộ năng lượng đập tới nó. + Nếu D = 1 (A và R = 0): Vật được gọi là trong suốt tuyệt đố i - vật có khả năng cho toàn bộ năng lượng đi qua. + Các khí có số nguyên tử trong phân tử ≤ 2 có thể xem là vật trong suốt tuyệt đối với tia nhiệt, D = 1. I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2. Vật đen tuyệt đối, trắng tuyệt đối, trong tuyệt đối + Vật đục: Không cho các tia nhiệt xuyên qua. Các vật rắn và chất lỏng có thể coi D = 0. Khi đó A + R = 1 nghĩa là vật hấp thụ tốt thì phản xạ tồi và ngược lại. + Vật xám: Là trường hợp đặc biệt của vật đục trong đó khả năng hấp thụ tốt hơn khả năng phản xạ. Hoặc: Vật mà có đường cong năng suất bức xạ đơn sắc E(λ) (phụ thuộc vào nhiệt độ và bước sóng) có dạng giống như của vật đen tuyệt đối, tức là: + Thực nghiệm cho thấy phần lớn các vật liệu dùng trong kỹ thuật đều có thể coi là vật xám. ,0 E const E    I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3. Dòng bức xạ, năng suất BX, năng suất BX riêng, năng suất BX hiệu dụng 3.1 Dòng bức xạ - Tổng năng lượng bức xạ từ bề mặt có diện tích F của vật theo mọi phương của không gian bán cầu và ở mọi bước sóng ( = 0 tới ) trong một đơn vị thời gian. - Ký hiệu là: Q (W; J/s). - Nếu bức xạ tính trong khoảng λ đến (λ+dλ) thì gọi là bức xạ đơn sắc  dòng bức xạ đơn sắc Q λ . I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3. Dòng bức xạ, năng suất BX, năng suất BX riêng, năng suất BX hiệu dụng 3.2 Năng suất bức xạ (khả năng bức xạ) - Dòng bức xạ toàn phần ứng với một đơn vị diện tích của bề mặt bức xạ. - Ký hiệu là: E (W/m 2 ); + Với bức xạ đơn sắc: Năng suất bức xạ đơn sắc. (W/m 3 ) + Nếu tại mọi điểm trên bề mặt, năng suất bức xạ có giá trị không đổi: hay Q = EF 3.3 Năng suất bức xạ riêng Năng suất bức xạ của bản thân vật. dQ E dF  dE E d    Q E F  I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3. Dòng bức xạ, năng suất BX, năng suất BX riêng, năng suất BX hiệu dụng 3.4 Năng suất bức xạ hiệu dụng Giả sử : - Vật đục (A + R = 1) có nhiệt độ T. - Hệ số hấp thụ A, năng suất bức xạ đập tới là E t . - Năng suất bức xạ riêng của bản thân vật là E.  Khi đó vật sẽ hấp thụ một phần : A.E t  Phần còn lại vật sẽ phản xạ trở lại : R.E t = (1-A).E t I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN E E t (1-A)E t E hd T, A [...]... Diện tích hai mặt là như nhau F = F1 = F2 Nhiệt độ hai mặt vách chưa biết ký hiệu là tw1 và tw2 tf2 x II TRUYỀN NHIỆT HỖN HỢP QUA VÁCH PHẲNG 1 Truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp Nhận thấy: Trong trường hợp ổn định nhiệt, nhiệt truyền từ môi trường nóng tới mặt trái của vách (bằng phương thức đối lưu) bằng lượng nhiệt truyền qua vách (bằng dẫn nhiệt) và bằng lượng nhiệt truyền từ bề mặt phải của vách tới... TRUYỀN NHIỆT HỖN HỢP QUA VÁCH PHẲNG 1 Truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp Giải hệ PT, rút ra: q t t 1  1      f1 f2 1 Đặt k 2 1 1  1      1 2 k : gọi là hệ số truyền nhiệt, W/m2K Khi đó: q = k(tf1-tf2) Dòng nhiệt Q : Q = F.q = kF(tf1-tf2) II TRUYỀN NHIỆT HỖN HỢP QUA VÁCH PHẲNG 1 Truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp Đại lượng nghịch đảo của hệ số truyền nhiệt gọi là nhiệt trở truyền nhiệt: ... dạng trao đổi nhiệt khác có thể xem xét bằng các hệ số hiệu chỉnh II TRUYỀN NHIỆT HỖN HỢP QUA VÁCH PHẲNG 1 Truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp t Giả sử: + Vách phẳng một lớp, có  = const, =const tf1 1 t w1 + Chiều dầy  . 0, 76    0, 76 400    0,2   I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Định nghĩa TĐNBX - Các tia hồng ngoại và ánh sáng trắng có bước sóng có hiệu ứng nhiệt cao còn gọi là các tia nhiệt. - Bức xạ nhiệt: . các tia nhiệt trong không gian. - Hấp thụ bức xạ: Quá trình hấp thụ một phần hay toàn bộ tia nhiệt để biến thành nhiệt năng. - Cách trao đổi nhiệt: Nhiệt năng  Năng lượng bức xạ  Nhiệt năng -. xạ đơn sắc E(λ) (phụ thuộc vào nhiệt độ và bước sóng) có dạng giống như của vật đen tuyệt đối, tức là: + Thực nghiệm cho thấy phần lớn các vật liệu dùng trong kỹ thuật đều có thể coi là vật