bài giảng truyền nhiệt

TRUYỀN NHIỆT ¾ Số tiếthọc: 42 tiết kéo dài trong 16 tuần ¾ GV: TS. HÀ ANH TÙNG –Bộ môn “Công nghệ nhiệt lạnh” Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.1 p.1 -Tuần 1 Æ 7 : 4 chương đầu tiên -Tuần 8 - 9 : KIỂM TRA giữa học kỳ -Tuần 10 Æ 16 : 4 chương cuối - THI CUỐI HỌC KỲ 20% 20% 80% 80% Mục đích môn học ¾ Nắm vững sự truyền năng lượng xảy ra giữa các vật và trong thiết bị do sự chênh lệch nhiệt độ gây nên Æ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng ¾ là môn cơ sở để nghiên cứu và thiết kế các loại máy nhiệt nói riêng và các hệ thống nhiệt động nói chung VD: -Các loại động cơ nhiệt: ĐC đốt trong, ĐC phản lực -HTĐHKK, Tủ lạnh -Cácthiếtbị sấy, lò hơi -Bơm, máy nén -Các hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời, vv…. Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.2 p.2 Nội dung môn học ¾ Chương 1: Những khái niệm cơ bản ¾ Chương 2: Dẫn nhiệt ¾ Chương 3: Những khái niệm cơ bản về trao đổi nhiệt đối lưu ¾ Chương 4: Trao đổi nhiệt đối lưu trong môi trường 1 pha ¾ Chương 5: Trao đổi nhiệt khi chất lỏng biến đổi pha ¾ Chương 6: Trao đổi nhiệt bằng bức xạ ¾ Chương 7: Truyền nhiệt ¾ Chương 8: Thiết bị trao đổi nhiệt Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.3 p.3 Tài liệu tham khảo 1. Hoàng đình Tín, Truyền nhiệt & Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa họcvàKỹ thuật, 2007. 2. Hoàng Đình Tín, Bùi Hải–Bài tập Nhiệt động lực học Kỹ thuật& Truyền Nhiệt -NXB ĐHQG TpHCM. 2002 3. Hoàng đình Tín, Cơ sở Nhiệt công nghiệp, NXB Đại học quốc gia Tp HCM, 2006. 4. M. Mikheyev - Fundamental of Heat Transfer - Mir Publisher, Moscow, 1968. Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.4 p.4 Bài 1 Chương 1 (Phần1): Những khái niệm cơ bản 1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt 1.2 3 dạng Truyền nhiệt 1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.5 p.5 1.4 Giới thiệu về Thiết bị trao đổi nhiệt -Dẫn nhiệt - Đối lưu -Bức xạ 1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt  Là dạng truyền năng lượng khi có sự chênh lệch về nhiệt độ Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.6 p.6 NHIỆT LƯỢNG VD: Bài toán truyền nhiệt : - Xác định nhiệt độ tại1 vị trí nào đó trong vật - Xác định Nhiệt lượng Q truyền qua vật Joule: J = N.m Watt : W = J/s Q : đơn vị 1.2 3 dạng truyền nhiệt cơ bản Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.7 p.7 B. Đối lưu C. Bức xạ A. Dẫn nhiệt -Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng trong vật rắn hoặc giữa 2 vật rắn tiếp xúc nhau. -Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa 2 vật đặt cách xa nhau -Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt vật rắn với môi trường chất lỏng xung quanh nó. A. Dẫn nhiệt Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.8 p.8 ĐN: là quá trình truyền nhiệt khi có 2 điều kiện: -Từ vùng có T o cao đến vùng có T o thấp -và giữa các phần của 1 vật hay giữa các vật tiếp xúc nhau. (Đây là qt truyền nhiệt điển hình trong vật rắn: bảnchất do sự truyền động năng hay va chạmgiữa các phân tử, nguyên tử) Q Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.9 p.9  Dòng nhiệt truyền qua vật (trong 1s) theo phương x được tính theo ĐL Fourier: TiếtdiệnF x Q x x T FQ x ∂ ∂ λ−= (W) x T F Q q x x ∂ ∂ λ−== (W/m 2 ) - Q x là dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W) - q x là mật độ dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W/m 2 ) - T là nhiệt độ tuyệt đối của vật (K) - F là diện tích tiết diện vuông góc với phương x (m 2 ) - λ là hệ số dẫn nhiệt của vật (W/m.K) với: Ví dụ Ví dụ : : Tính toán dẫn nhiệt Tính toán dẫn nhiệt qua qua vách phẳng vách phẳng Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.10 p.10 Q T 1 T 2 - Vách phẳng có: + Diện tích F (m 2 ) + Bề dày δ (m) + Hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.K) + Nhiệt độ 2 bề mặt vách T 1 và T 2 δ λ T FQ Δ = ĐL Fourier (W) hay λ δ / T q Δ = (W/m 2 ) (R λ được gọi là nhiệt trở dẫn nhiệt của vách phẳng) ĐL Ohm R U I = T 1 T 2 λ δ λ =R [...]... phương pháp nhiệt trở t1 − t 4 q= R1 + R2 + R3 p.11 8/2009 Người soạn: TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM Hệ số dẫn nhiệt λ của vật liệu λ phụ thuộc vào nhiệt độ λ = λo (1 + bt ) Trong thực tế có thể xem λ là hằng số ứng với nhiệt độ trung bình của vật ttb Từ ttb của vật tra bảng suy ra λ p.12 8/2009 Người soạn: TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM Một số ứng dụng của hiện tượng dẫn nhiệt Vật liệu cách nhiệt (có λ nhỏ)... Trao đổi nhiệt đối lưu khi không khí tiếp xúc dàn nóng, dàn lạnh p.16 8/2009 Người soạn: TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM Để tính trao đổi nhiệt đối lưu Q F Q = α F (Tw − T f ) Tf Tw trong đó: thường dùng công thức Newton: hay q= ΔT 1/ α - α là hệ số tỏa nhiệt đối lưu (W/m2.K) (W/m2) THỰC NGHIỆM - F là diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2) - Tw là nhiệt độ trung bình của bề mặt ( K hoặc oC) - Tf là nhiệt độ... - Tf là nhiệt độ trung bình của chất lỏng ( K hoặc oC) Tương tự quá trình dẫn nhiệt đặt Rα = 1 α Tf là nhiệt trở đối lưu SƠ ĐỒ: p.17 (W) Rα Tw Người soạn: TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 C Trao đổi nhiệt BỨC XẠ ĐN: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa các vật có nhiệt độ khác nhau đặt cách xa nhau Năng lượng bức xạ truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ p.18 8/2009 Người soạn: TS Hà anh... tích trao đổi nhiệt (m2) - σ là hằng số Stefan-Boltzmann (σ = 5,6697.10-8 W/m2.K4) - Τ1, Τ2 là nhiệt độ tuyệt đối tại bề mặt hai vật 1 và 2 (K) Trong trường hợp T1 – T2 . Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.4 p.4 Bài 1 Chương 1 (Phần1): Những khái niệm cơ bản 1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt 1.2 3 dạng Truyền nhiệt 1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp Người soạn: TS LƯỢNG VD: Bài toán truyền nhiệt : - Xác định nhiệt độ tại1 vị trí nào đó trong vật - Xác định Nhiệt lượng Q truyền qua vật Joule: J = N.m Watt : W = J/s Q : đơn vị 1.2 3 dạng truyền nhiệt cơ bản. đổi nhiệt -Dẫn nhiệt - Đối lưu -Bức xạ 1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt  Là dạng truyền năng lượng khi có sự chênh lệch về nhiệt độ Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 p.6 p.6 NHIỆT