Bài giảng Truyền nhiệt: Chương 1 - ThS. Phan Thành Nhân

Bài giảng Truyền nhiệt - Chương 1: Tổng quan về truyền nhiệt. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Tổng quan truyền nhiệt, tổng quan dẫn nhiệt, tổng quan đối lưu, tổng quan bức xạ. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM MÔN HỌC: TRUYỀN NHIỆT CBGD: ThS PHAN THÀNH NHÂN Bộ môn: Công Nghệ Nhiệt Lạnh Khoa: Cơ Khí – Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM TRUYỀN NHIỆT lớp vữa tN ,α N tT ,α T gạch oáng Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Sơ lược mơn học • Tên mơn học: Truyền nhiệt Mã mơn học: 210015 Số tiết: 42 tiết Số tín chỉ: Hình thức đánh giá:  Kiểm tra kỳ: 20%  Bài tập lớn: 30%  Kiểm tra cuối kỳ: 50% • Tài liệu tham khảo:  Hồng Đình Tín, truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001  Hoàng Đình Tín, Bùi Hải, Bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật truyền nhiệt, NXB…  J.P.Holman, Heat transfer, ninth edition, Mc Graw Hill • • • • Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM NỘI DUNG MÔN HỌC • Chương 1: Tổng quan truyền nhiệt • Chương 2: Khái niệm dẫn nhiệt phương trình vi phân dẫn nhiệt vật rắn • Chương 3: Dẫn nhiệt ổn định • Chương 4: Dẫn nhiệt khơng ổn định (tham khảo) • Chương 5: Khái niệm trao đổi nhiệt đối lưu • Chương 6: To ả nhiệt đối lưu tự nhiên • Chương 7: To ả nhiệt đối lưu cưỡng • Chương 8: Cơ sở lý thuyết xạ • Chương 9: Trao đổi nhiệt xạ vật rắn đặt mơi trường suốt • Chương 10: Thiết bị trao đổi nhiệt Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT Tổng quan truyền nhiệt Tổng quan Dẫn nhiệt Tổng quan Đối lưu Tổng quan Bức xạ Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tổng quan truyền nhiệt  Truyền nhiệt trình trao đổi nhiệt vật thể, lưu chất khác có nhiệt độ chênh lệch  Quá trình truyền nhiệt trình phức tạp, diễn theo nhiều dạng khác  Các dạng truyền nhiệt diễn đồng thời, tác động đến giá trị nhiệt độ, giá trị dòng nhiệt vật thể, lưu chất môi trường khảo sát Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Truyền nhiệt dẫn nhiệt – Nhiệt lượng truyền hai vật tiếp xúc trực tiếp với có chênh lệch nhiệt độ – vùng có nhiệt độ khác vật Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Truyền nhiệt đối lưu – Nhiệt lượng trao đổi lưu chất bề mặt rắn có chênh lệch nhiệt độ 10 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2.2 Hệ số dẫn nhiệt vật liệu: λ(W/m độ)  Hệ số dẫn nhiệt chất khí: – Giá trị hệ số dẫn nhiệt cho ta biết tốc độ truyền nhiệt chất khí nhanh hay chậm – Muốn truyền nhiệt nhanh phân tử khí chuyển động nhanh va chạm mạnh với nhau, để xảy tượng phải gia tăng nhiệt độ phân tử khí Hệ số dẫn nhiệt chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ 14 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Hệ số dẫn nhiệt chất lỏng: − Bản chất hệ số dẫn nhiệt chất lỏng gần giống chất khí − nhiên chất lỏng phức tạp phân tử chất lỏng không gian kín trường lực phân tử tác động làm ảnh hưởng mạnh đến trao đổi lượng trình va chạm − Có thể xem cấu truyền nhiệt chất lỏng truyền lượng dao động đàn hồi hỗn loạn 15 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Quan hệ hệ số dẫn nhiệt nhiệt độ chất lỏng chất khí 16 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Heä số dẫn nhiệt chất rắn: Năng lượng nhiệt truyền qua vật liệu rắn cách: – trình chấn động mạng tinh thể – truyền dẫn e tự Các vật liệu dẫn điện tốt có tính dẫn nhiệt tốt, đồng, bạc, nhôm chất dẫn nhiệt tốt Ngược lại vật liệu cách điện tốt cách nhiệt toát 17 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Moái quan hệ hệ số dẫn nhiệt nhiệt độ số vật liệu rắn 18 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bảng tra: Hệ số dẫn nhiệt số vật liệu 0oC: Vật liệu Kim loại Bạc Đồng Nhôm Niken Sắt Thép 1%C Chì Thép Crôm Niken (18%Cr,8%Ni) Vật liệu phi kim loại Thạch anh MgCO2 Cẩm thạch Sa thạch Kính cửa sổ Gỗ thích, gỗ sồi Mùn cưa Bông thủy tinh Chất lỏng Thủy ngân Nước Ammoniac Dầu bôi trơn, SAE 50 Freon 12, CCl2F2 Chất khí Hydro Heli Không khí Hơi nước (bảo hòa) Cacbonic CuuDuongThanCong.com W/ Hệ số dẫn nhiệt Btu/h.ft.oF m oC 410 385 202 93 73 43 35 16,3 237 223 117 54 42 25 20,3 9,4 41,6 4,15 2,08 – 2,94 1,83 0,78 0,17 0,059 0,038 24 2,4 1,2 – 1,7 1,06 0,45 0,096 0,034 0,022 8,21 0,556 0,54 0,147 0,073 4,74 0,327 0,312 0,085 0,042 0,175 0,141 0,024 0,0206 0,0146 0,101 0,081 0,0139 0,0119 0,00844 https://fb.com/tailieudientucntt 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tổng quan đối lưu dòng chất lỏng tf uf u q Vận tốc dòng chảy giảm dần đến bề mặt phẳng, – Tại bề mặt phẳng: v = trình truyền nhiệt phẳng chất lỏng trình dẫn nhiệt – Phía bề mặt phẳng: v tăng dần có chênh lệch nhiệt độ phẳng dòng chất lỏng qua nên trao đổi nhiệt xảy trao đổi nhiệt đối lưu 20 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Theo định luật Newton: xác định giá trị dòng nhiệt trình trao đổi nhiệt đối lưu sau: Q = αF( t w − t f ) Trong đó: Q – dòng nhiệt, W F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m2 α – hệ số tỏa nhiệt đối lưu, W/m2oC tw – nhiệt độ bề mặt phẳng, oC K tf – nhiệt độ trung bình chất lỏng, oC K 21 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM – Quá trình đối lưu cưỡng bức: – Quá trình đối lưu tự nhiên: – Các dạng truyền nhiệt ngưng tụ truyền nhiệt bay trình truyền nhiệt đối lưu 22 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Phương thức đối lưu Hệ số tỏa nhiệt W/m2oC Btu/h.ft2.oF Tấm phẳng đứng 0,3m (1ft) đặt không khí 4,5 0,79 Thanh trụ ngang, đk 5cm đặt không khí 6,5 1,14 890 157 Một vuông cạnh 0,2m đặt dòng khí 2m/s 12 2,1 Một vuông cạnh 0,75m đặt dòng khí 35m/s 75 13,2 Dòng khí 2atm ống, đk 2,5cm có vận tốc 10m/s 65 11,4 Nước chảy ống, đk 2,5cm với lưu lượng 0,5kg/s 3500 616 Dòng khí thổi ngang qua ống, đk 5cm với vận tốc 50m/s 180 32 2500 – 35.000 440 – 6200 5000 – 100.000 880 – 17.600 Các bề mặt đứng 4000 – 11.300 700 – 2000 Qua dàn ống nằm ngang 9500 – 25.000 1700 – 4400 Đối lưu tự nhiên, ∆t = 30 o C Thanh trụ ngang, đk 2cm đặt môi trường nước Đối lưu cưỡng Nước bay Trong bể chứa thùng Chảy ống Ngưng tụ nước, 1atm 23 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tổng quan xạ  Với trình truyền nhiệt dẫn nhiệt đối lưu hai môi trường truyền nhiệt trực tiếp cho nhau,  trình truyền nhiệt xạ trình truyền vật, bề mặt đặt cách xa  Nhiệt lượng trao đổi hai vật có nhiệt độ chênh lệch không tiếp xúc môi trường chất khí chân không 24 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Định luật Stefan – Boltzman: xạ nhiệt vật đen tuyệt đối – Năng lượng xạ vật đen tuyệt đối tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối bậc diện tích bề mặt xạ vật thể Q bx = σFT σ số tỉ lệ, số Stefan – Boltzman σ = 5,6697.10 −8 W / m K – Trao đổi nhiệt xạ hai bề mặt tỷ lệ với hiệu bậc nhiệt độ tuyệt đối hai bề mặt xạ diện tích bề mặt xạ Q = Fσ T14 − T24 ( ) 25 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM – Đối với nhữngvật xám: hệ số phát xạ ε + Năng lượng xạ: Q bx = εσFT + Dòng xạ vật xám có giá trị nhiệt độ t1 với diện tích bề mặt F, hệ số phát xạ ε đặt hệ bề mặt khép kín có nhiệt ñoä t2: ( Q = εFσ T14 − T24 ) 26 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tài liệu tham khảo: Hồng Đình Tín, truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 Nguyễn Tồn Phong, Bài Giảng mơn học truyền nhiệt, Trường Đại học Bách Khoa TpHCM J.P.Holman, heat transfer, Ninth edition, Mc Grew Hill 27 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM HẾT CHƯƠNG 28 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... Btu/h.ft.oF m oC 410 385 202 93 73 43 35 16 ,3 237 223 11 7 54 42 25 20,3 9,4 41, 6 4 ,15 2,08 – 2,94 1, 83 0,78 0 ,17 0,059 0,038 24 2,4 1, 2 – 1, 7 1, 06 0,45 0,096 0,034 0,022 8, 21 0,556 0,54 0 ,14 7 0,073 4,74... 8, 21 0,556 0,54 0 ,14 7 0,073 4,74 0,327 0, 312 0,085 0,042 0 ,17 5 0 ,14 1 0,024 0,0206 0, 014 6 0 ,10 1 0,0 81 0, 013 9 0, 011 9 0,00844 https://fb.com/tailieudientucntt 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Tổng... Grew Hill 27 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM HẾT CHƯƠNG 28 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com