truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt

KỸ THUẬT LẠNH TRUY TRUYTRUY TRUYỀ ỀỀ ỀN NHI N NHIN NHI N NHIỆ ỆỆ ỆT V T VT V T VÀ ÀÀ À THI THITHI THIẾ ẾẾ ẾT B T BT B T BỊ ỊỊ Ị TRAO Đ TRAO Đ TRAO Đ TRAO ĐỔ ỔỔ ỔI NHI I NHII NHI I NHIỆ ỆỆ ỆT TT T BÀI GIẢNG KHOA CƠ KHÍ – ĐẠI HỌC NHA TRANG BỘ MÔN: KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH Người soạn: ThS. Trần Thị Bảo Tiên THÔNG TIN CẦN BIẾT Môn học: Truy TruyTruy Truyề ềề ền nn n nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t v vv và àà à TB TB TB TB Trao TraoTrao Trao đ đđ đổ ổổ ổi ii i nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t GVGD: ThS ThSThS ThS. . . . Tr TrTr Trầ ầầ ần nn n Th ThTh Thị ịị ị B BB Bả ảả ảo oo o Tiên TiênTiên Tiên BM BM BM BM K KK Kỹ ỹỹ ỹ thu thuthu thuậ ậậ ật tt t Nhi NhiNhi Nhiệ ệệ ệt tt t l ll lạ ạạ ạnh nhnh nh – –– – Khoa KhoaKhoa Khoa Cơ CơCơ Cơ kh khkh khí íí í Thời gian học trên lớp: 45 tiết Thời gian tự nghiên cứu: 135 tiết Tham gia trên lớp học: 10% tổng điểm Bài tập lớn: 25% tổng điểm Bài kiểm tra: 15% tổng điểm Bài thi kết thúc HP: 50% tổng điểm Đ ÁNH GIÁ: MỤC ĐÍCH MÔN HỌC  Truyền nhiệt là môn học cơ sở giúp sinh viên nắm được sự truyền năng lượng xảy ra giữa các vật và trong thiết bị nhiệt khi có sự chênh lệch nhiệt độ.  Nghiên cứu Truyền nhiệt nhằm lập ra các phương trình hoặc công thức, cho phép xác định được nhiệt độ và dòng nhiệt trong các mô hình TĐN khác nhau.  Các quy luật truyền nhiệt có thể được ứng dụng để:  Tìm hiểu, giải thích, lợi dụng các hiện tượng trong tự nhiên  Khảo sát, điều chỉnh, kiểm tra các quá trình công nghệ  Tính toán, thiết kế, chế tạo các thiết bị công nghệ NỘI DUNG MÔN HỌC Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 1: 1:1: 1: T TT Tổ ổổ ổng ngng ng quan quanquan quan v vv về ềề ề Truy TruyTruy Truyề ềề ền nn n Nhi NhiNhi Nhiệ ệệ ệt tt t Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 2: 2:2: 2: Cơ CơCơ Cơ s ss sở ởở ở lý lýlý lý thuy thuythuy thuyế ếế ết tt t v vv về ềề ề D DD Dẫ ẫẫ ẫn nn n nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 3: 3:3: 3: D DD Dẫ ẫẫ ẫn nn n nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t ổ ổổ ổn nn n đ đđ đị ịị ịnh nhnh nh Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 4: 4:4: 4: D DD Dẫ ẫẫ ẫn nn n nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t không khôngkhông không ổ ổổ ổn nn n đ đđ đị ịị ịnh nhnh nh Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 5 55 5: : : : TĐN TĐN TĐN TĐN đ đđ đố ốố ối ii i lưu lưulưu lưu, , , , Đ ĐĐ Đố ốố ối ii i lưu lưulưu lưu t tt tự ựự ự nhiên nhiênnhiên nhiên Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 6: 6:6: 6: TĐN TĐN TĐN TĐN đ đđ đố ốố ối ii i lưu lưulưu lưu cư cưcư cưỡ ỡỡ ỡng ngng ng b bb bứ ứứ ức cc c Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 7: 7:7: 7: TĐN TĐN TĐN TĐN đ đđ đố ốố ối ii i lưu lưulưu lưu khi khikhi khi môi môimôi môi ch chch chấ ấấ ất tt t bi bibi biế ếế ến nn n đ đđ đổ ổổ ổi ii i pha phapha pha Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 8: 8:8: 8: Trao TraoTrao Trao đ đđ đổ ổổ ổi ii i nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t b bb bứ ứứ ức cc c x xx xạ ạạ ạ Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 9: 9:9: 9: Truy TruyTruy Truyề ềề ền nn n nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t v vv và àà à c cc cá áá ác cc c BP BP BP BP tăng tăngtăng tăng cư cưcư cườ ờờ ờng ngng ng s ss sự ựự ự TĐN TĐN TĐN TĐN Ch ChCh Chủ ủủ ủ đ đđ đề ềề ề 10: 10:10: 10: Thi ThiThi Thiế ếế ết tt t b bb bị ịị ị trao traotrao trao đ đđ đổ ổổ ổi ii i nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t G Ồ M CÁC CH Ủ ĐỀ : TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thị Bảo Tiên, Bài giảng Truyền nhiệt và TB Trao đổi nhiệt, 2012, Trường Đại học Nha Trang [2] Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng, Nhiệt kỹ thuật, NXB Giáo dục 1999. [3] Hoàng Đình Tín, Cơ sở Truyền nhiệt, NXB ĐHQG TPHCM, 2003 [4] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư, TB Trao đổi nhiệt, NXB KH&KT, 2001. [5] Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú, Truyền nhiệt, NXB Giáo dục, 2004. [6] Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú, Bài tập Kĩ thuật nhiệt, NXB Giáo dục, 1999. [7] Hoàng Đình Tín, Bùi Hải, Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật và Truyền nhiệt, NXB ĐHQG TPHCM, 2004. [8] Bùi Hải, Trần Thế Sơn, Bài tập Nhiệt động, Truyền nhiệt và KTL, NXB KH & KT Hà Nội, 2001 CHỦ ĐỀ 1 T TT TỔ ỔỔ ỔNG QUAN NG QUAN NG QUAN NG QUAN V VV VỀ ỀỀ Ề TRUY TRUYTRUY TRUYỀ ỀỀ ỀN NHI N NHIN NHI N NHIỆ ỆỆ ỆT TT T Người soạn: ThS. Trần Thị Bảo Tiên BM KỸ THUẬT LẠNH - KHOA CƠ KHÍ – ĐH NHA TRANG VẤN ĐỀ 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT CÁC N Ộ I DUNG C Ơ B Ả N: CHỦ ĐỀ 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT Trao đổi nhiệt phức hợp, Bài toán truyền nhiệt Các phương thức TĐN cơ bản 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRUYỀN NHIỆT Truy ề n nhi ệ t: 1.2. CÁC PHƯƠNG THỨC TĐN CƠ BẢN 1.2.1. DẪN NHIỆT - Định nghĩa: hiện tượng trao đổi động năng do va chạm trực tiếp các phần tử không tham gia chuyển động định hướng. - Điều kiện: khi có sự tiếp xúc trực tiếp giữa các vật đứng yên, khác nhau về nhiệt độ (∆ ∆∆ ∆t ≠ 0). - Tính chất: xảy ra chậm, ở khoảng cách rất ngắn. - Công thức tính nhiệt: Theo định luật Fourier: q gradt λ = −   [...]... lượng nhiệt vào, ra (V) ρV ∆u = τ ∑ Qi ,[ J ] Với: Qi = ∫ qi dF ,[W ] Fi Khi vật ổn định nhiệt (∆u = 0), PT CBN có dạng: ∑Q i =0 1.3 TĐN PHỨC HỢP, TRUYỀN NHIỆT 1.3.2 BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT TỔNG HỢP 1.4 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 1.4 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT CẦN XÁC ĐỊNH: Năng suất nhiệt Q Nhiệt độ vào/ra của chất nóng, lạnh Lưu lượng dòng nóng, lạnh Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt. .. mặt trao đổi nhiệt Hệ số truyền nhiệt k Giá thành thiết bị KỸ THUẬT LẠNH CHỦ ĐỀ 2 SỞ THUYẾ CƠ SỞ LÝ THUYẾT NHIỆ VỀ DẪN NHIỆT VẤN ĐỀ 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DẪN NHIỆT 2.1 Trường nhiệt độ; Mặt đẳng nhiệt; Gradient nhiệt độ; Vectơ dòng nhiệt; Công suất phát nhiệt 2.2 Định luật Fourier về dẫn nhiệt 2.3 Phương trình vi phân dẫn nhiệt 2.4 Các điều kiện đơn trị 2.5 Mô hình bài toán dẫn nhiệt 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM... Trên Fk: Đồng thời cả Tỏa nhiệt (qαk) và TĐN Bức xạ (qεk) với chất khí qk = qε k + qα k ,[W / m 2 ] qk = α k (Tw − T f ) + ε kσ o (Tw4 − T f4 ) = α (Tw − T f ) Với αph được gọi là hệ số TĐN phức hợp: α ph = α k + ε wσ o TĐN Phức hợp giữa vật rắn V và các môi trường khác Tw4 − T f4 Tw − T f ,[W / m 2 K ] 1.3 TĐN PHỨC HỢP, TRUYỀN NHIỆT 1.3.1 TRAO ĐỔI NHIỆT PHỨC HỢP Cân bằng nhiệt cho hệ TĐN phức hợp:... LUẬT FOURIER VỀ DẪN NHIỆT 2.2.1 PHÁT BIỂU Nhiệt lượng dQτ truyền qua phần tử bề MĐN dF trong một khoảng thời gian dτ tỉ lệ thuận với gradient nhiệt độ” 2.2.2 BIỂU THỨC [J] Với λ là HSDN của vật liệu, [W/m.độ] Mật độ dòng nhiệt q [W/m2] → Cần xác định hàm phân bố nhiệt độ t bên trong vật 2.2 ĐỊNH LUẬT FOURIER VỀ DẪN NHIỆT 2.2.3 Ý NGHĨA Là công thức tính nhiệt cơ bản 2.2.4 HỆ SỐ DẪN NHIỆT λ Là hệ số của... biến thiên nhiệt độ của vật trong quá trình DN không ổn định [m2 /s] C _ Nhiệt dung riêngcủa vật (J/kg.độ) ρ _ Khối lượng riêngcủa vật (kg/m3) λ _ Hệ số dẫn nhiệtcủa vật (W/m.độ) qv _ Năng suất phát nhiệtcủa nguồn nhiệt bên trong vật(W/m3) 2.3 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT 2.3 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT 2.3.3 CÁC DẠNG ĐẶC BIỆT CỦA PT VPDN VỚI qv = 0 ∂t = 0 , PT có dạng ∇ 2t = 0 Khi ổn định nhiệt, ... (bản chất, kết cấu, độ ẩm, nhiệt độ)VL → Được xác định bằng thực nghiệm (Bảng TSVL của VL) 2.3 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT 2.3.1 ĐỊNH NGHĨA: Là PT CBN viết cho một phân tố dV bất kỳ nằm hoàn toàn bên trong vật DN 2.3.2 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH 2.3 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT Theo ĐL BTNL, ta có: [Độ biến thiên nội năng của dV] = [Hiệu số nhiệt lượng (vào-ra)] + [Lượng nhiệt sinh ra trong dV] ⇔ Suy... đứng yên với chất lỏng (khí) và hấp thu sóng tiếp xúc nhau chảy qua nó điện từ Minh họa Điề kiệ Điều kiện cần Cườ Cường độ Có tiếp xúc trực Có chất lỏng (khí) Có môi trường tiếp các vật ko chuyển động, tiếp truyền sóng điện chuyển động xúc mặt vật rắn từ giữa hai vật q λ = −λ.gradt qα = α (tw − t f ) qε = ε σ o (T14 − T24 ) 1.3 TĐN PHỨC HỢP, TRUYỀN NHIỆT 1.3.1 TRAO ĐỔI NHIỆT PHỨC HỢP Định nghĩa: hiện... 2.1.2 MẶT ĐẲNG NHIỆT a, Định nghĩa: là tập hợp tất cả các điểm có cùng một giá trị nhiệt độ, tại một thời điểm cho trước b, Biểu thức: t = f(x,y,z) = const; hay f(x,y,z) = const C, Tính chất -Nhiệt độ trong vật chỉ thay đổi theo phương cắt các MĐN - Hai MĐN khác nhau thì không giao (cắt) nhau - Mặt đẳng nhiệt có thể là mặt cong kín hoặc hở 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.1.3 GRADIENT NHIỆT ĐỘ a, Định... chiều tăng nhiệt độ, có độ lớn bằng đạo hàm của MĐN theo phương ấy b, Biểu thức: ∂t ∂t ∂t + j +k = ∇t ∂x ∂y ∂z ∂t gradt = ,[ K / m] ∂n gradt = i Độ lớn: c, Ý nghĩa: Biết gradt → Xác định được dòng nhiệt q 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.1.4 VÉCTƠ DÒNG NHIỆT q a, Định nghĩa: là vectơ có độ lớn bằng nhiệt lượng q [W/m2] truyền qua 1m2 MĐN trong 1 giây, trên phương pháp tuyến MĐN theo chiều giảm nhiệt độ... Hiệu số dòng nhiệt (ra – vào) 1m3 của hệ ∂qx ∂q y ∂qz + + divq = ,[W / m3 ] ∂x ∂y ∂z 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.1.5 CÔNG SUẤT PHÁT NHIỆT qv a, Định nghĩa: là công suất nhiệt phát ra từ phân tố thể tích dV [m3] bao quanh điểm M ∈ vật V b, Biểu thức: ∂Q qv = ,[W / m3 ] dτ dV c, Ý nghĩa: Nếu biết qv = qv(x,y,z) thì suy ra Công suất phát nhiệt của nguồn V: Q = ∫ qv dV ,[W ] V Khi nguồn nhiệt phân bố . Thi ThiThi Thiế ếế ết tt t b bb bị ịị ị trao traotrao trao đ đđ đổ ổổ ổi ii i nhi nhinhi nhiệ ệệ ệt tt t G Ồ M CÁC CH Ủ ĐỀ : TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thị Bảo Tiên, Bài giảng Truyền nhiệt và TB Trao đổi nhiệt, 2012,. QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT CÁC N Ộ I DUNG C Ơ B Ả N: CHỦ ĐỀ 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT Trao đổi nhiệt phức hợp, Bài toán truyền nhiệt Các phương thức TĐN cơ bản 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRUYỀN NHIỆT Truy ề n. MÔN HỌC  Truyền nhiệt là môn học cơ sở giúp sinh viên nắm được sự truyền năng lượng xảy ra giữa các vật và trong thiết bị nhiệt khi có sự chênh lệch nhiệt độ.  Nghiên cứu Truyền nhiệt nhằm