Chuong 3 Trao doi nhiet bang doi luu

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM CHƢƠNG TRAO ĐỔI NHIỆT BẰNG ĐỐI LƢU Tổng quan TĐN đối lƣu Đồng dạng số không thứ nguyên Toả nhiệt đối lƣu tự nhiên Toả nhiệt đối lƣu cƣỡng TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 3.1 Tổng quan TĐN đối lƣu 3.1.1 Một số khái niệm đối lƣu dòng chất lỏng tf uf u q Trao đổi nhiệt xảy bề mặt vật rắn tiếp xúc với lưu chất lỏng (khí) có chênh lệch nhiệt độ TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Theo định luật Newton: Trong đó: q   (tw  t f ) (W/m2) Q   F (tw  t f ) (W) q – mật độ dòng nhiệt, W/m2 Q – dòng nhiệt, W F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m2  – hệ số tỏa nhiệt đối lưu, W/m2K tw – nhiệt độ bề mặt phẳng, oC K tf – nhiệt độ trung bình chất lỏng, oC K TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hệ số toả nhiệt  q  , W / m2 K tw  t f  Trao đổi nhiệt đối lưu trình phức tạp phụ thuộc nhiều yếu tố:   f  tw , t f ,  ,  ,  ,  , C p ,  ,  ,     φ Tốc độ chuyển động lưu chất, m/s Hệ số dẫn nhiệt lưu chất, W/mK Hệ số nhớt động lực học, N.s/m2 Hình dáng hình học  ……… Kích thước tính toán, m TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 3.1.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến : Nguyên nhân phát sinh chuyển động: – Chuyển động tự nhiên: + Gây nên chênh lệch khối lượng riêng  – Chuyển động cưỡng bức: + Gây nên tác động ngoại lực (bơm, quạt, máy nén…) TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Chế độ chuyển động: Khảo sát dòng chảy tầng dòng chảy rối lưu chất màu lưu chất màu Dòng chảy tầng: phần tử lưu chất chảy theo dòng phẳng, theo trật tự định (dòng ổn định) Dòng chảy rối: phần tử lưu chất chảy không ổn định ngẫu nhiên TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Tính chất vật lý lưu chất lỏng (khí): Các thông số ảnh hưởng lớn đến  là: + hệ số dẫn nhiệt:  + nhiệt dung riêng cp + khối lượng riêng:  + hệ số khuyếch tán nhiệt: a + độ nhớt động lực học: µ (N.s/m2) a  c d s dn   -là hệ số khuyếch tán nhiệt, m2/s -lực ma sát (s-N/m2) tỷ lệ với độ biến thiên tốc độ theo phương pháp tuyến -hệ số nhớt động học lưu chất, m2/s TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Vý Dụ: Xét loại lưu chất thường gặp kỹ thuật: để thấy mức độ ảnh hưởng thông số vật lý lưu chất đến  + Không khí (hoặc khí, hơi): có hệ số  bé - Đối lưu tự nhiên:    10W/m2K - Đối lưu cưỡng bức:   15  60W/m2K + Dầu: tuỳ loại dầu độ nhớt - Đối lưu tự nhiên:   50  100W/m2K - Đối lưu cưỡng bức:   150  300W/m2K + Nước: có hệ số  lớn - Đối lưu tự nhiên:   100  600W/m2K - Đối lưu cưỡng bức:   1000  9000W/m2K TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hình dáng kích thước bề mặt trao đổi nhiệt: Ảnh hưởng đến chuyển động dòng lưu chất Ảnh hưởng đến hệ số toả nhiệt  TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 3.1.3 Phương trình vi phân trao đổi nhiệt đối lưu (Tham khảo) • Phương trình vi phân toả nhiệt • Phương trình lượng • Phương trình chuyển động • Phương trình liên tục 10 ...TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 3. 1 Tổng quan TĐN đối lƣu 3. 1.1 Một số khái niệm đối lƣu dòng chất lỏng tf uf u q Trao đổi nhiệt xảy bề mặt vật rắn tiếp xúc với lưu chất... động dòng lưu chất Ảnh hưởng đến hệ số toả nhiệt  TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 3. 1 .3 Phương trình vi phân trao đổi nhiệt đối lưu (Tham khảo) • Phương trình vi phân toả nhiệt • Phương trình...   150  30 0W/m2K + Nước: có hệ số  lớn - Đối lưu tự nhiên:   100  600W/m2K - Đối lưu cưỡng bức:   1000  9000W/m2K TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hình dáng kích thước bề mặt trao đổi nhiệt: