Bài giảng kĩ thuật nhiệt

TRUYềN NHIệTvật khi có độ chênh nhiệt độ Các hình thức truyền nhiệt cơ bản: 1.. Dẫn nhiệt: Là QT truyền nhiệt giữa hai phần của một vật hay giữa hai vật trực tiếp tiếp xúc với nhau khi

BµI GI¶NG Kü THUËT NHIÖT

TRUYềN NHIệT

vật khi có độ chênh nhiệt độ

Các hình thức truyền nhiệt cơ bản:

1 Dẫn nhiệt: Là QT truyền nhiệt giữa hai phần của một

vật hay giữa hai vật trực tiếp tiếp xúc với nhau khi có độ chênh nhiệt độ.

2 TĐNĐL: Là QT truyền nhiệt giữa một dịch thể và một bề

mặt vật rắn chuyển động t ơng đối với nhau khi có độ chênh nhiệt độ

3 TĐNBX: Là QT truyền nhiệt giữa các vật không trực

tiếp tiếp xúc với nhau mà chỉ thông qua các tia bức xạ ( λ = 0,4 ữ 400 à m)

Hà nội- 9/2009

t(x) - ổn định 01 chiều

7.1.3 Gradient nhiệt độ:

7.2ư Dòngư nhiệt,ư mậtư độư dòngư nhiệtư ư vàưđịnhưluậtưFourierưvềưdẫnưnhiệt 7.2.1 Dòng nhiệt và Mật độ dòng nhiệt: Dòng nhiệt là nhiệt l ợng Q (W) truyền qua một bề mặt đẳng nhiệt F (m 2 ) nào

đó trong một đơn vị thời gian.

Mật độ là nhiệt l ợng q (W/m 2 ) truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian.

Hà nội- 9/2009

k z

t j y

t i x

t n

n

z y x t grat    

∂

∂ +

∂

∂ +

=

F

Q dF z

y x q

7.1.2 Bề mặt đẳng nhiệt

x q q

q z

t y

t x

t gradt

∂

∂ +

Hà nội- 9/2009

Chươngư7.ưDẫnưnhiệt

7.4ưDẫnưnhiệtưổnưđịnhưmộtưchiềuưkhiưkhôngưcóưnguồnưnhiệt 7.4.1 Dẫn nhiệt qua vách phẳng (Hình 7.3 trang 164)

Hà nội- 9/2009

7.4.2 DÉn nhiÖt qua v¸ch trô (H×nh 7.4 trang 167)

7.4.3 DÉn nhiÖt qua thanh (H×nh 7.5 trang 169)

Hà nội- 9/2009

Chươngư7.ưDẫnưnhiệt

7.5.ưDẫnưnhiệtưổnưđịnhưkhiưcóưnguồnưnhiệtưbênưtrong

7.5.1 Dẫn nhiệt trong tấm phẳng khi có nguồn

Hà nội- 9/2009

M« h×nh to¸n häc:

NghiÖm:

0 2

2

0

; 0

1

r r

q dr

dt r dr

+

λ

0

) (

r

dr dt

t

t dr

dt

α λ

)

( 4 2

2

2 0

r

q t

=

λ α

λ

2

2 0

0 0

r q r

q t

=

α 2

0

r

q t

7.6ưDẫnưnhiệtưkhôngưổnưđịnh

7.6.1 Dẫn nhiệt không ổn định trong tấm phẳng (Hình 7.6 trang 178)

Hà nội- 9/2009

Xácưđịnhưnhiệtưđộưởưtâmưsauưthờiưgianư τ ưư(Hình 7.7 trang 180)

Ví dụ: Fo = 5 và Bi = 0,7

VÝ dô Fo = 5 vµ Bi = 0,7

Hà nội- 9/2009

VÝ dô Bi = 10, Fo = 0,5

1 0

Fo

θ θ

θ

),

VÝ dô Fo = 2 va Bi = 0,7

VÝ dô Fo = 2 vµ Bi = 0,7

XácưđịnhưnhiệtưlượngưQ(0 →τ ):

Ví dụ Bi = 10, Fo = 0,1

Hà nội- 9/2009

Chương 8

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

8.1ưTĐNĐLưvàưcácưnhânưtốưảnhưhưởng

8.1.1 Lớp biên và TĐNĐL

Quan hệ giữa lớp biên thủy

8.2.1 §Þnh luËt Newton

α (tf – tw) khi tf > tw

q = α∆ t = α (tw – tf) khi

tw > tf

Chương 8

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

lý víi nhau ph¶i lµ c¸c hiÖn t îng ®

îc miªu t¶ bëi mét ph ¬ng tr×nh hoÆc

Chương 8

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

- TĐNĐL tự nhiên: Nu = f(Gr,Pr)

- TĐNĐLc ỡng bức: Nu = f(Re,Pr)

3 Kích th ớc xác định: Kích th ớc xác định l (m), d(m)hoặc δ (m) là kích th ớc

đặc tr ng cho một hiện t ợng TĐNĐL và có mặt trong một số các TCĐD và do

ng ời xây dựng công thức TN quy định.

- Đ ờng kính t ơng đ ơng:

4 Nhiệt độ xác định: Nhiệt độ xác định là nhiệt độ xác định các đại l ợng vật lý

nh ν, a v.v mà ng ời xây dựng các công thức TN quy định …

Quy ớc:

– Chân các TCĐD có chữ m chỉ nhiệt độ xác định là nhiệt độ trung bình

tm = 0,5(tf + tw) – Chân cacs TCĐD có chữ f chỉ nhiệt độ xác định là nhiệt độ dòng dịch

thể – Chân các TCĐD có chữ w chỉ nhiệt độ xác định là nhiệt độ bề mặt vật

U F

d td = 4

−Tấm hoặc ống đặt đứng: l xđ = chiều cao

−Tấm hoặc đặt nằm ngang: l xđ = chiều rộng

54 ,

m

m Gr Nu

− Tấm hoặc ống đặt đứng: lxđ = chiều cao

− Tấm hoặc đặt nằm ngang: lxđ = chiều rộng

− ống đặt nằm ngang: lxđ = đ ờng kính ngoài

− Tấm đặt nằm ngang và bề mặt nóng quay lên trên thì α tăng lên 30%.

− Riêng đối với không khí có thể lấy gần

đúng: (Prf/Prw) = 1

8.4.2 TĐNĐL tự nhiên trong không gian hẹp

Với 10 3 < (Grf.Prf) < 10 6 : ; lxđ = δ

Với 10 6 < (Grf.Prf) < 10 10 : ; lxđ = δ

Pr

Pr Pr

135 ,

m

m Gr Nu

δ

λ

dl td w w

q = 1 − 2 ; =

3 , 0

) Pr (

105 ,

dl = Gr

ε

2 , 0

) Pr (

4 ,

0 f f

dl = Gr

ε

Chương 8

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

Chương 8

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

Hà nội- 9/2009

Chương 8

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

Chương 8

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

Hà nội- 9/2009

Chương 9

TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ

9.1ưCácưđịnhưnghĩaưcơưbản

1 Dòng bức xạ dQ (W): là tổng năng l ợng bức xạ phát đi với mọi b ớc

sóng từ bề mặt dF theo mọi h ớng trong một đơn

vị thời gian

Chương 9

TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ

9.2ưCácưđịnhưluậtưcơưbảnưvềưbứcưxạ

Hà nội- 9/2009

Chương 9

TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ

2 Gi÷a hai vËt bäc nhau

Hà nội- 9/2009

Chương 9

TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ

9.5 Bức xạ của các chất khí

9.5.1 Các đặc tr ng bức xạ và hấp thụ của các chất khí

1 Đặc tính chọn lọc: Các chất khía bức xạ và hấp thụ có tính

chất chọn lọc theo từng dải b ớc sóng Ví dụ CO2 chỉ BX và HT các dải λ = (2,6 ữ 2,8) àm, λ = (4,2 ữ 5,1) àm và λ = (13 ữ 17)

k ε 2 βε 2

ε = +

( )0 , 33 3,5

100 07

, 4

, 0 8 , 0

100 07

, 4

Chương 9

TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ

Hà nội- 9/2009

Độ dài thiên văn: 1AE = rm = 149,6.10 6 km

Hằng số mặt trời: E 0 = (1367 ± 1,6) W/m 2 (ở khoảng cách 1AE) 99% E0 có b ớc sóng λ ≤ 3,8 àm

Bức xạ trực xạ: là chùm tia truyền từ MT tới quả đất

Bức xạ tán xạ: là phần phần NL mặt trời bị khí quyển tán xạ giáng xuống quả đất Tổng xạ: là tổng trực xạ và tán xạ của bầu trời

3 Vai trò của tầng ozôn:

Tầng trên khí quyển chứa O và N (Ng.tử) hấp thụ λ ≤ 0,085 àm

Thấp hơn là tầng ozôn chứa nhiều oxy d ới dạng O 3 (ozôn)

Chiều dày tầng ozôn δ = 2,5 mm ở xích đạo và 4,5 mm ở hai cực

Tầng ozôn hấp thụ dải BS λ = (0,2 ữ 0,35) àm

O, N và O3 hấp thụ toàn bộ tia tử ngoại λ = (0,02 ữ 0,35) àm

có tỷ số AS/ε nhỏ ví dụ sơn phủ lớp trắng kẽm có AS/ε = 0,24

liệu có tỷ số AS/ε lớn Kim loại sơn đen th ờng có AS/ε lớn.

mặt trời để đun n ớc nóng phổ biến hiện nay.

Hà nội- 9/2009