CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT
5.3. Tổn thất nhiệt ra môi trường qmt
5.3.1. Tổn thất qua tường bên
Tổn thất nhiệt ra môi trường bao gồm nhiệt lượng tổn thất qua tường, qua trần, qua nền và qua cửa (trang 198, [9]).
qmt = qt+ qc+ qtr+ 𝑞n Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong hầm sấy:
tf1 = 0.5(t1 + t2) = 0.5(75 + 36) = 55.5 ℃
Nhiệt độ không khí chuyển động đối lưu tự nhiên bên ngoài hầm sấy: tf2 = t0 = 27 ℃
Xem như tác nhân sấy chuyển động đối lưu cưỡng bức với tốc độ w = 2 m/s và không khí bên phía ngoài là đối lưu tự nhiên. Khi đó hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức: (VI-37,p171,[10])
Trong đó:
α1 là hệ số trao đổi nhiệt cưỡng bức từ tác nhân sấy đến mặt trong tường hầm sấy, có giá trị được xác định bằng công thức thực nghiệm là (7.46, trang 144, [9]):
α1 = 6.15 + 4.17*w = 6.15 + 4.17*1 = 10.32 W/m2. K
α2 là hệ số trao đổi nhiệt từ mặt ngoài tường hầm sấy ra môi trường, có giá trị được xác định bằng công thức thực nghiệm là: (7.50, trang 145, [9])
α2 = 1.715(tw4 – tf2)1/3 = 1.715(tw4 − 27)1/3 W/m2. K Ta thiết lập các phương trình truyền nhiệt cho 1 m2 thành hầm:
Nhiệt lượng truyền từ TNS trong hầm đến lớp vữa bên trong hầm sấy:
q1 = α1(tf1 – tw1) = 10.32(55.5 – tw1) (7.43 trang 143, [9]) Nhiệt lượng dẫn qua lớp vữa vôi trát tường mặt trong, chọn 𝜆1= 0.95:
q2 = 1 δ1(tw1 − tw2) = 0.95 0.02(tw1 − tw2) , 𝐾𝑡 = 1 1 𝛼1+ 𝛿1 𝜆1+ 𝛿2 𝜆2+ 𝛿3 𝜆3+ 1 𝛼2 (𝑊/𝑚2. 𝐾)
TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS. Thiều Quang Quốc Việt
𝜆1 từ 0.7 – 1.2 (Phụ lục 2 trang 237, [8] Nhiệt lượng dẫn qua lớp gạch đỏ, chọn 𝜆2= 0.75:
q3 = 2
δ2(tw2 − tw3) = 0.75
0.2 (tw2 − tw3) , 𝜆2 từ 0.7 – 0.8 (Phụ lục 2 trang 237, [8] Nhiệt lượng dẫn qua lớp vữa vôi trát tường mặt ngoài, chọn 𝜆3= 0.95:
q4 = 3
δ3(tw3 − tw4) = 0.95
0.02(tw3 − tw4) 𝜆3 từ 0.7 – 1.2 (Phụ lục 2 trang 237, [8]
Nhiệt lượng do đối lưu tự nhiên truyền từ lớp vữa bên ngoài hầm đến môi trường: q5 = 1.715(tw4 – tf2)4/3 = 1.715(tw4 − 27)4/3 (trang 145, [9])
Hình 0-1 Quá trình truyền nhiệt [6]
Do quá trình truyền nhiệt là ổn định nên mật độ dòng nhiệt là không đổi (q1 = q2 = q3 = q4 = q5). Khi đó các giá trị chưa biết được tìm bằng cách giả thiết nhiệt độ bề mặt thành trong của hầm tw1 (tw1 < tf1) để tính giá trị q1. Từ q1 và tw1 với điều kiện q2 = q1, tính được q2 và tw2. Tiếp tục lặp lại đến khi tìm ra được tw4. Thay tw4 vào để tính q5.
Kết quả thu được sau khi tính toán là:
Giả sử nhiệt độ mặt tường trong hầm sấy: tw1 = 51.75 oC Nhiệt độ mặt tường ngoài hầm sấy: tw4 = 39.83 oC
Chênh lệch nhiệt độ bề mặt trong và ngoài hầm sấy: ∆tw = 11.92 oC
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên giữa mặt ngoài của tường hầm với không khí ngoài trời là: α2 = 4.0144 W/m2. K
Mật độ dòng nhiệt truyền từ TNS đến 1 m2 mặt trong của tường hầm: q1 = 38.7 W/m2 = 139.32 kJ/m2.h
Mật độ dòng nhiệt truyền từ 1 m2 mặt ngoài của tường hầm sấy vào môi trường không khí:
q5 = 35.2751 W/m2 = 126.9905 kJ/m2.h Nhận thấy, sai số giữa q1 và q5:
%∆q =q5− q1
q5 . 100 = 9.71 % < 10 %
Do đó giả thuyết ban đầu chế độ chảy của không khí cả hai phía đều là chảy rối hoàn toàn hợp lý.
Kiểm tra lại giả thuyết về nhiệt độ:
Tính nhiệt độ bề mặt tường trong hầm sấy tiếp xúc với tác nhân sấy: 𝑡′′𝑤1 = 𝑡𝑓1−𝑘𝑡(𝑡𝑓1− 𝑡0)
𝛼1 = 55.5 −
1.5287(55.5 − 27)
10.32 = 51.28℃
Với kt là hệ số truyền nhiệt:
𝑘𝑡 = 1 1 𝛼1+ 𝛿1 1+𝛿22+𝛿33+𝛼12 𝑘𝑡 = 1 1 10.32+ 0.02 0.98+ 0.2 0.75+ 0.02 0.98+ 1 4.0144 = 1.5287 W m⁄ 2. K
So sánh với tw1 = 51.75oC (VI-59, trang 175, [10]) 𝑡𝑤1− 𝑡′′𝑤1
𝑡𝑤1 . 100 =
51.75 − 51.28
51.75 . 100 = 0.91% < 5% (đạ𝑡) Tính nhiệt độ bề mặt tường ngoài tiếp xúc với không khí bên ngoài:
TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS. Thiều Quang Quốc Việt
𝑡′′𝑤4 = 𝑡0+𝑘𝑡(𝑡𝑓1− 𝑡0)
𝛼2 = 27 +
1.5287(55.5 − 27)
4.0144 = 37.85℃ So sánh với tw4 = 39.83oC (VI-60, trang 175, [10]):
𝑡𝑤4− 𝑡′′𝑤4
𝑡𝑤4 . 100 =
39.83 − 37.85
39.83 . 100 = 4.95% < 5 % (đạ𝑡) Qua kiểm tra trên cho thấy các giá trị q1, q5, tw1, tw4 tính toán được chấp nhận. Tiết diện của 2 tường bên (VI-63, trang 176, [10]):
Ft = 2.L.H = 2*26.19*1.97 = 103.21 m2 Tổn thất nhiệt qua 2 tường bên (VI-62, trang 176, [10]):
= 3.6∗1.5287∗103.21(55.5 − 27)
87.3494 = 185.33 kJ/kgẩm