Bg truyennhiet c1 iv tdn doiluu dong motpha phan 01

IP NET C hö ôn g IV W ed ne sd ay , O ct ob er 1 5, 20 08 TR A O Ñ O ÅI N H IE ÄT Ñ O ÁI LÖ U D O ØN G M O ÄT P H A A C A ÙC K H A ÙI N IE ÄM C H U N G I PH Ö Ô N G T R ÌN H T R A O Ñ O ÅI N H IE ÄT Ñ[.]

Chương IV Wed

tw

tf

và do đó trong lớp này chỉ đơn thuần xảy ra hiện tượng dẫn nhiệt, nhiệt lượng này bằng nhiệt lượng trao đổi đối lưu

w ˜

Lưu chất chuyển động do ngoại lực tác động

Lưu chất chuyển động do chênh lệch mật độ khối lượng của các phần tử lưu chất khác biệt về nhiệt độ

Các phần tử lưu chất chuyển động cùng hướng dòng chảy

Ngoài chuyển động theo hướng dòng chảy, các phần tử lưu chất còn có các dao động ngang Dao động ngang càng lớn, độ rối càng lớn

Chất lỏng gồm nhiều lớp xếp chồng lên nhau Vận tốc của lớp chất lỏng nằm sát bề mặt vách có vận tốc bằng zero do không bị trượt

đối lưu tự nhiên hay cưỡng bức đều có thể lưu động chảy tầng hoặc chảy rối

bức, chế độ chảy phụ thuộc nhiều vào một giá trị không thứ nguyên gọi là tiêu chuẩn Reynolds

là tỷ số giữa lực quán tính và lực nhớt ma sát trong chất lỏng

Trong đó có sự tác động của tính nhớt và sự thay đổi của vận tốc có ý nghĩa,

Trong đó ảnh hưởng của ma sát có thể bỏ qua và vận tốc thay đổi rất ít

Profile vận tốc trong dòng chảy tầng gần giống đường parabolic và trở nên giống hơn trong vùng chảy rối, với hình dáng gần bề mặt giảm độ dóc

Page 9 of 69

Trong vùng chảy rối, lưu chất chia làm ba vùng xLớp đệm tầng

Một lớp rất mỏng nằm sát bề mặt vách do tác động của tính nhớt lớn

Ngay sát lớp đệm tầng, trong đó ảnh hưởng của tính rối rất đáng kể nhưng tính lan truyền không lớn,

khoảng cách từ bề mặt sao cho nhiệt độ tại đó thỏa phương trình

s

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu quan hệ trực tiếp với gradient nhiệt độ tại vị trí khảo sát Hình dáng của profile nhiệt trong lớp biên nhiệt quy định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa bề mặt rắn và lưu chất lưu động qua nó

Trong trường hợp lưu động qua một bề mặt được gia

nhiệt (hay làm lạnh), thì cả lớp biên nhiệt và lớp biên thủy lực sẽ cùng phát sinh đồng thời

Vận tốc của lưu chất ảnh hưởng mạnh đến profile nhiệt độ, sự phát triển của lớp biên thủy lực có quan hệ với lớp biên nhiệt sẽ ảnh hưởng mạnh đến hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

ra khái niệm lớp biên vào năm 1904 và góp phần đáng kể vào xây dựng lý thuyết lớp biên

rằng động lượng và nhiệt lượng tiêu tán đi xuyên qua lưu chất có cùng giá trị

Tiêu chuẩn không thứ nguyên Nusselt Tiêu chuẩn Nusselt

Là tỷ số nhiệt lượng trao đổi qua một lớp lưu chất

' ˜

Giá trị Nusselt càng lớn, thể hiện sự đối lưu càng lớn Giá trị hệ số Nusselt

thực nghiệm, sau đó được xây dựng thành các phương trình tiêu chuẩn: có rất nhiều tác giả làm công việc này

nhiều phương trình tiêu chuẩn có thể sử dụng cho cùng một trường hợp, và không có khái niệm đúng sai giữa các phương trình

C, m, n là các hằng số thực nghiệm L

tốc và chiều dày của lớp biên nhiệt dọc theo dòng, do đó thay đổi dọc theo bề mặt truyền nhiệt của tấm phẳng

xác định như sau 3

¸ ¹

¨ ©

¸ ¹

¨ ©

xcr

¸ ¹

¨ ©

¸ ¹

¨ ©

Tính nhiệt lượng đối lưu

4% trong trường hợp chảy rối so với trường hợp bề mặt đẳng nhiệt

Vùng lớp biên nhiệt phát triển và đạt đến chiều dày giữa

triển nhanh hơn lớp biên nhiệt Kết quả là chiều dài vùng thủy lực ban đầu sẽ nhỏ hơn chiều dài vùng nhiệt ban đầu Điều ngược lại xảy ra đối với những lưu chất có

giữ không thay đổi trong vùng thủy lực mở rộng, hệ số ma sát vì vậy cũng giữ không đổi trong vùng này Ta cũng

bởi vì chiều dày lớp biên là zero, sau đó sẽ giảm từ từ đến vùng mở rộng toàn phần Do đó tổn thất áp suất và mật độ dòng nhiệt sẽ cao hơn khi trong vùng ban đầu của ống, và tác động của vùng ban đầu luôn làm tăng cao hệ số ma sát trung bình và hệ số truyền nhiệt trung bình trong

Ac Tiết diện ngang lưu chất di chuyển qua, Ví dụ ống tiết diện tròn

Cp

nhiệt độ trung bình của lưu chất

¸ ¹

¨ ©

Zm

được xác định đơn giản theo phương trình bảo toàn năng lượng

Quan hệ tổng quát của hệ số Nusselt trung bình trong

vùng thủy lực hay vùng nhiệt mở rộng chảy tầng trong ống cho bởi Sieder và Tate

¸¸ ¹

¨¨ ©

¸ ¹

¨ ©

Pw

tính hệ số Nusselt trong vùng mở rộng hoàn toàn đối với ống phẳng, gọi là

¸ ¹

¨ ©

¸ ¹

¨ ©

Hệ số Nusselt trong trường hợp bề mặt nhám có thể xác

định theo công thức 4-33 bằng cách thay thế giá trị hệ số ma sát từ biểu đồ Moody

ù Ống có bề mặt xù xì có hệ số trao đổi nhiệt cao hơn bề mặt phẳng

400% bằng việc làm nhám bề mặt Tuy nhiên sẽ làm tăng công suất của quạt hay bơm

¸¸ ¹

¨¨ ©

§ ˜

Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của đối lưu tự nhiên

Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt

Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của vùng biên ban đầu (thủy lực và nhiệt), tra theo tỷ số

¸¸ ¹

¨¨ ©

§ ˜

Ko

Ko

¸¸ ¹

¨¨ ©

§ ˜

Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của vùng biên ban đầu (thủy lực và nhiệt), tra theo tỷ số

Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của lực ly tâm trong trường hợp ống bị uốn cong với bán kính R

Xác định chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa vách ống và lưu chất

ù Nhiệt độ trung bình của lưu chất khi lưu động trong ống phải thay đổi khi trao đổi nhiệt

ù Nhiệt độ của lưu chất tăng tuyến tính trong trường hợp mật độ dòng nhiệt là hằng số (vì bề mặt truyền nhiệt cũng tăng tuyến tính theo chiều dòng chảy)

Chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa vách và lưu chất

Ttb

Ttb

chênh lệch nhiệt độ trung bình đơn giãn giữa vách và lưu chất ở đầu vào và đầu ra Điều này chỉ đúng trong trường hợp

Lưu ý rằng, chênh lệch nhiệt độ giảm theo hàm mũ, và

đổi nếu ta tăng chiều dài ống Hệ số NTU lớn và diện tích truyền nhiệt lớn là mong muốn theo quan điểm truyền nhiệt, nhưng có thể không được chấp nhận theo quan điểm kinh tế Việc chọn thiết bị trao đổi nhiệt thông thường phải thỏa cả hai mục tiêu

Phương trình 4-49 cho ta

Được gọi là nhiệt độ trung bình logarithmic Khi so sánh 4-53 và 4-45

bình giữa bề mặt và lưu chất ở đầu vào và đầu ra của ống Công thức trên sử dụng cho cả hai trường hợp gia nhiệt và làm lạnh trong ống

LƯU ĐỘNG NGANG QUA VÁCH TRỤ hoặc VÁCH HÌNH CẦU

trao đổi nhiệt thông qua một bề mặt, mặt này có thể là mặt phẳng hay thường gặp là mặt trụ

trường hợp lưu động trong ống, phần này ta sẽ tính cho trường hợp bên ngoài ống (hoặc chùm ống) và vách cầu

qua vách trụ hay vách cầu là đường kính ngoài D, tiêu chuẩn Reynolds được tính