Bài giảng Truyền nhiệt: Chương 6 - ThS. Phan Thành Nhân

Bài giảng Truyền nhiệt - Chương 6: Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức (Dòng một pha). Những nội dung chính trong chương này gồm có: Khái niệm chung, trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi chất lỏng chảy trong ống, trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi chất lỏng chảy bên ngoài ống. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG TOẢ NHIỆT ĐỐI LƯU CƯƠNG CƯỢNG BƯC BỨC (Dòng pha) Khái niệm chung Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ống Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng chất lỏng chảy bên ống Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Khái niệm ệ chungg + Lưu chấ chatt chuyen chuyển động tac tác động cua ngoai ngoại lưc lực (bơm (bơm, quat quạt, má may y né nen…) n ) Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Lớp biên vận tốc: Xét dòng lưu chất chảy qua bề mặt phẳng Lớp biên chảy tầ chay tang ng Vùng chuyển chuyen đổi Lớp biên chảy roi chay rối V1 V1 V1 Lớp rối Lớp đệm Lớp tầng Bề dày lớp biên v Xét dòng lưu chất chảy bên ống Lớp biên vận tốc Vùøng thủ h ûy độ đ ng vàøo Phân bố vận tốc Vung Vù ng thủ thuy y động phát triển Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Lớp biên nhiệt: Xét dòng lưu chất chảy qua bề mặt phẳng T1 Dòng tự T1 T1 Lớp biên nhiệt t Ts+0,99(T1-Ts) Xét dòng lưu chất chảy bên ống Lớp biê Lơp bien n nhiệt Vùng nhiệt động vào Ph ân bố Phâ b nhiệ hi ät Vùng nhiệt động phá đ h ùt triể i ån Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ống Chế độ dòng chảy lưu chất chảy ống thể qua tiê tieu u chuan chuẩn Reynolds: Chế độ chuyển động Re Chảy tầng Re < 2200 Chảy độ (từ tầng sang rối) 2200 < Re < 104 Chảy rối Re > 104 Tuỳ theo chế độ chuyển động dòng lưu chất mà cường độ trao đổi nhiệt đối lưu khác Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Lưu lượ lương ng khoi khối lượ lương: ng: dong dòng lưu chat chất chay chảy ong ống đượ đươcc xac xác định theo giá trị tb: G  tb Fc Kg/s • Số Reynolds: Re  .L  • Kích thướ thươcc xac xác định: 4Fc L  d tđ  U : Khối lượng riêng dòng lưu chất Fc: Diệän tích mặët cắt ngang g g oáng U: Chu vi ướt Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Từ lý thuyết đồng dạng kết hợp với thực nghiệm điều kiện trao đoi đổi nhiệt on ổn định ta tìm đượ đươcc phương trình: Nu = f(Re, Gr, Pr) Xác định phương trình Nu = f(Re, Gr, Pr) cho trường hợp: - Lưu chất chảy rối - Lưu chất chảy tầng - Lưu chất chảy độ (từ chảy tầng chuyển sang chảy rối) Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2.1 Chế độ chảy rối: Khi Re > 104 Phương trình Nu = f(Re, Gr, Pr) sau: Nu f  0,021 Re ,8 f , 43 f Pr  Prf   Prw    , 25 l R ĐỐÁI VỚÙI KHÔÂNG KHÍ: Í Do Pr thay đổi theo nhiệt độ: Nu f  0,018 Re 0f ,8 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Nhiệt độ xá xacc định + tf: nhiệt độ trung bình lưu chất - tff’ : nhiệt độ ngõ vào lưu chất - tf’’: nhiệt độ ngõ lưu chất  f  tf  Prf   f t f  t f '  t f ''  + tw: nhiệt độ bề mặt vách tw   Prw • Kích thước xác định + Ong Ố tròøn: L = dtr + Hình dạng khác: L  d tđ  4Fc U Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Hệ so số xet xét đen đến anh ảnh hương hưởng cua phương hương hướng dong dòng nhiệt  Prf  Pr  w tf q tf tw tw > tf q    0, 25 tw tw < tf • Hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng chiều dài ống: l Nếu l/d  50: l tra bảng theo giá trị Re 1.104 1,65 1.50 1,34 10 1,23 l/d 15 1,17 2.104 1,51 1,40 1,27 1,18 1,13 1,10 1,05 1,02 55.10 104 34 1,34 27 1,27 18 1,18 13 1,13 10 1,10 08 1,08 04 1,04 02 1,02 1.105 1,28 1,22 1,15 1,10 1,08 1,06 1,03 1,02 1.106 1,14 1,11 1,08 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 Ref 20 1,13 30 1,07 40 1.03 50 Nếu l/d > 50: l = 10 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng chất lỏng chảy bên vật thể Lớp biên chảy tầng Vùng chuyển đổi đoi Lớp biên chảy rối V1 V1 V1 Lớp rối Lớp đệm Lớp tầng Bề dày lớp biên v V1 Đường tâm Điểm ứ đọng  D Lớp bien Lơp biên Điểm tá Điem tach ch + Đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ngang qua taám phaúng + Đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ngang qua ống đơn + Đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ngang qua chùm ống 17 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3.1 Đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ngang qua phẳng: T1 V1 Chảy tầng Vùng chuyển đổi Chảy rối x • Kích thước xác định: L = l (chiều dài tấm) • Nhiệt độ xác định: nhiệt độ trung bình chất loûng tf 18 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Trường hơp Trương hợp tổ tong ng quatt  Khi Ref >  Khi Ref < 105 Nu f  0,037 Re 105 Nu f  0,68 Re ,8 f 0,5 f , 43 f Pr , 43 f Pr  Prf  Pw  Pr  Prf   Prw    , 25    , 25 ĐỐI VỚI KHÔNG KHÍ:  Khi Ref > 105 Nu f  0,032 Re0f,8  Khi Ref < 105 Nu f  0,59 Re f0,55 19 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3.2 Đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ngang qua oáng đơn: Lớp biên rối Lớp biên tầng Lớp biên tầng Lớp biên rối V1 V1  D Điểm tách (a) Dòng chảy tầng Re < 2.105  D Điểåm tách (b) Dòng chảy rối Re > 2.105 Quá trình toả nhiệt chất lỏng chảy ngang qua ống có hình dạng phức tạp cần tiến hành thí nghiệm riêng Phần khảo sát ống tròn 20 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • Kích thước xác định: ị L = dng • Nhiệt độ xác định: nhiệt độ trung bình chất lỏng tf  Khi Ref = 10  103  Khi Ref = 103  2.105 Nu f  0,56 Re 0,5 f Nu f  0,28 Re 0,6 f , 36 f Pr Pr , 36 f  Prf   Prw  Prf   Prw    , 25    , 25   ĐỐI VƠI ĐOI VỚI KHONG KHÔNG KHÍ:  Khi Ref = 10  103 Nu f  0,49 Re 0f ,5  Khi Ref = 103  2.105 Nu f  0,245 Re 0f ,6 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM : hệ sốá hiệu chỉnh góc va ốáng dòng chấát lỏng + Dòng chất lỏng chảy vuông góc với ống:  =1 ( = 90o) +  = 90o: tra đồ thị 22 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3.3 Đối lưu cưỡng chất lỏng chảy ngang qua chùm ống: Đối với chùm ống có hai kiểu bố trí song song so le S2 S1 S1 S2 0 0 • Kích thươc thước xac xác định: L = dng • Nhiệt độ xác định: nhiệt độ trung bình chất lỏng tf • : xáùc định đị h tạ t i vịị trí t í hẹ h p nhấ h át củûa dò d øng lưu lư chấ h át 23 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Chum Chuøm ong ống song song • Khi Ref < • Khi Ref > 103 103 Nu f  0,56 Re Nu f  0,22 Re 0,5 f , 65 f , 36 f Pr , 36 f Pr  Prf   Prw  Prf   Prw    , 25    i , 25 i ĐỐI VỚI KHÔNG KHÍ:  Khi Ref < 103 Nu f  0,49 Re 0f ,5  Khi Ref > 103 Nu f  0,149 Re 0f,65 24 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM  Chum Chùm ong ống so le • Khi Ref < 103 • Khi Ref > 103  Pr Nu f  0,56 Re 0f,5 Prf0,36  f  Prw Nu f  0,4 Re 0,6 f , 36 f Pr  Prf   Prw       , 25 i   , 25 i ĐỐI VỚI KHÔNG KHÍ:  Khi Ref < 103 Nu f  0,49 Re 0f ,5 103 Nu f  0,35 Re 0f ,6  Khi Ref > 25 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • : hệä số hiệäu chỉnh ggóc va ggiữa ống dòng chất loûng +  = 90o   = +  < 90o   tra đồ thị bảng   10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o 80o 0,42 0,52 0,67 0,78 0,88 0,94 0,98 90o 26 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM • i: hệ so số hiệu chỉnh số so hang hàng ong ống Hàng ống Chùm ống song song Chùm ống so le Hàng thứ 1 = 0,6 1 = 0,6 Hàng thứ hai 2 = 0,9 2 = 0,7 H øng thứ Hà h ù ba b trởû i = i = 27 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hệ so số toa toả nhiệt trung bình cua toan toàn chum chùm ong: ống:  - Phải xác định hệ số toả nhiệt trung bình haøng: n   F i 1 n i i F i 1 i i Hệ sốá toả nhiệt trung bình hàng ốáng thứ i Fi tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt hàng ống thứ i n so số hang hàng ong ống tính theo chiề chieu u dong dòng chay chảy 1    n  3  n 28 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví dụ: bai 10.40 10 40 trang 243 Tính hệệ số toả nhiệt ệ trungg bình từ dòng khói chảy cắt ngang g g chùm ống bố trí sole, bước ống S1 = S2 = 2d, đường kính d = 38mm, số dãy ống theo chiều dòng chảy 30 Nhiệt độ khói vào chùm oáng t’f = 650oC vaø t’’f = 350oC, tốc độ khói qqua tiết diện hẹp 10m/s Nếu ống bố trí song song điều kiện khác giữ nguyên hệä số toả nhiệät trungg bình bao nhieâu? 29 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 Toàn Phong, Phong Bài Giảng môn học truyền nhiệt, nhiệt Trường Đại học Bách Khoa TpHCM J.P.Holman, heat transfer, Ninth edition, Mc Grew Hill 30 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM HẾT CHƯƠNG 31 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... Grew Hill 30 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM HẾT CHƯƠNG 31 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com...  < 90o   tra đồ thị bảng   10o 20o 30o 40o 50o 60 o 70o 80o 0,42 0,52 0 ,67 0,78 0,88 0,94 0,98 90o 26 Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt... = f(Re, Gr, Pr) cho trường hợp: - Lưu chất chảy rối - Lưu chất chảy tầng - Lưu chất chảy độ (từ chảy tầng chuyển sang chảy rối) Cán giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt