Các quá trình truyền nhiệt - Phần 5 pot

Nguyễn Minh Tân 2Các phương thức truyền nhiệt • Dẫn nhiệt/ Conduction : Quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau • Đối lư

Trang 1

Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt

GV: TS Nguyễn Minh Tân

Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm

Trang 2

QTTB II 01 TS Nguyễn Minh Tân 2

Các phương thức truyền nhiệt

• Dẫn nhiệt/ Conduction : Quá trình truyền nhiệt từ phần tử

này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau

• Đối lưu/ Convection : Quá trình truyền nhiệt do các phần

tử chất lỏng hoặc chất khí đổi chỗ cho nhau, do chúng có nhiệt độ khác nhau hoặc là do bơm, quạt, khuấy trộn,…

• Bức xạ/ Radiation : Qua trình truyền nhiệt dưới dạng các

sóng điện từ Nhiệt năng biến thành các tia bức xạ rồi

truyền đi, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lượng bức xạ đố được biến thành nhiệt năng, một phần phản xạ lại, và một phần xuyên qua vật thể

Trang 3

t t  F t t  W

T T

C

K T

4 4

2 1

1.4.1 TRAO ĐỔI NHIỆT PHỨC TẠP

Việc vận chuyển nhiệt lượng được xảy ra đồng thời theo ba phương thức: dẫnnhiệt, bức xạ nhiệt và đối lưu Quá trình trao đổi nhiệt như vậy gọi là trao đổi nhiệt phức tạp.

Ví dụ: sự trao đổi nhiệt giữa vật thể rắn và môi trường khí -> Quá trình này gồm

cả đối lưu và bức xạ.

1.4 Truyền nhiệt

Lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ:

TTvà TK - nhiệt độ của tường và khí, o K.

W T

T F

C

100100

4 4

Trang 4

1.4.1 TRAO ĐỔI NHIỆT PHỨC TẠP

s m

1

2 2



Toàn bộ lượng nhiệt do tường cấp bằng bức xạ và bằng đối lưu:

dl - hệ số cấp nhiệt do đối lưu

bx - hệ số cấp nhiệt do bức xạ

 T K  dl  T K 

bx dl

Trang 5

1.4.2. TRUYỀN NHIỆT ĐẲNG NHIỆT QUA TƯỜNG PHẲNG VÀ TƯỜNG ỐNG

Truyền nhiệt: Quá trình vận chuyển nhiệt lượng từ một lưu thể này sang lưu

thể khác (cấp nhiệt, dẫn nhiêt và bức xạ nhiệt

Truyền nhiệt đẳng nhiệt xẩy ra trong trường hợp nhiệt độ của hai lưu thể đều

không thay đổi theo cả vị trí và thời gian, tức là hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể làmột hằng số ở mọi vị trí và thời gian

Truyền nhiệt biến nhiệt xẩy ra trong trường hợp nhiệt độ của lưu thể có thay

đổi trong thời gian làm việc, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể có thay đổi:

-Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định: khi hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể biến

đổi theo vị trí nhưng không biến đổi trong không gian Chỉ xảy ra với cácquá trình làm việc liên tục

- Truyền nhiệt biến nhiệt không ổn định khi hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu

thể có biến đôỉ theo cả vị trí và thời gian Chỉ xảy ra trong các quá trìnhlàm việc gián đoạn

Trang 6

Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường

phẳng

Giả thiết: Quá trình nhiệt ổn đinh, lượng nhiệt chuyển qua

mỗi giai đoạn cùng một khoảng thời gian thì bằng nhau

(I) Nhiệt truyền từ lưu thể nóng đến bề mặt tường (cấp nhiệt);

(II) Nhiệt dẫn qua tường (dẫn nhiệt );

Quá trình truyền nhiệt từ lưu thể nóng đến lưu thể nguội gồm ba giai đoạn:

Trang 7



Vùng III: Cấp nhiệtđối lưu từ tường đếnlưu thể lạnh

Trang 8

1

truyền nhiệt Hệ số truyền nhiệt K là lượng nhiệt truyền đi trong 1 giây từ lưu

thể nóng đến lưu thể nguội qua 1m2 bề mặt tường phân cách khi hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể là 1 độ

Trang 9

1

Nhiệt trở củahai lưu thểNhiệt trở của

tường

Trang 10

Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng nhiều lớp

đô m

1

, 1 1

Trang 11

L r

Q t

2

lg 3 , 2

1 2 tT tT

r r

r Q

1

2 2

2

2 L 2 r

Q t

r r

Q t

.3,211

2 2 1

2 1

1 2

Q  T 1  2 2 

2 2 1

2 1

1

1 lg

3 , 2 1

r r

1

2

Q t

K





.2

Trang 12

1.4.3. TRUYỀN NHIỆT BIẾN NHIỆT ỔN ĐỊNH

- Hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể biến đổi theo vị trí nhưng không biến

đổi theo thời gian (tương ứng từng vị trí của bề mặt trao đổi nhiệt, hiệu số

nhiệt độ giữa hai lưu thể có giá trị khác nhau)

- Không thể tính lượng nhiệt truyền đi với t = t1-t2 như trong truyền nhiệt

đẳng nhiệt mà phải tính theo nhiệt độ trung bình ttb

Chiều chuyển động của lưu thể

121

Lưu thể nóng giảmnhiệt độ từ t1đ đếnnhiệt độ cuối t1c

Lưu thể nguội tăngnhiệt độ từ t2đ đếnnhiệt độ cuối t2C

Hiệu số nhiệt độ giữahai lưu thể thay đổi từtrị số đầu tđ đến trị

số cuối tC

Trang 13

Hiệu số nhiệt độ trung bình

Xuôi chiều

Vì hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể thay đổitheo vị trí nên ta phải nghiên cứu hiện tượngtruyền nhiệt qua một nguyên tố bề mặt rấtnhỏ dF để hiệu số nhiệt độ giữa hai bề mặtlưu thể thay đổi không đáng kể

Lượng nhiệt truyền qua một nguyên tố bề mặt dF

1C dt G

Đối với lưu thể nguội

2 2

2C dt G

Trang 14

Xuôi chiều

1

2

C G C

G

dQ t

G

t t

d dQ

1

2

1 2

1

C G C

G

t t

d dF

t t

K

Trang 15

1

C G C

G

KdF t

t d

t t

t1  2  

d d

c c

t

dF C

G C

G

K t

t dc

1 1

F C G C G

K d

c d

C G C

G

K t

1

1 1

ln

Trang 16

Theo qui luật cân bằng nhiệt lượng

C G

Q1  1 1 1  1  2 2 2  2

Q

t t

t

t C

G C

1

1 1

Trang 17

c d

t

t t

t KF

tb c

Trang 18

c d

c

d tb

t

t t

td và hiệu số nhiệt độ nàonhỏ hơn làm hiệu số nhiệt độcuối tc

c d

c

d t

tb

t

t t

Trang 19

1.4.4. CHỌN CHIỀU LƯU THỂ

Khi truyền nhiệt ổn định, có 3 trường hợp:

- Cả hai lưu thể cùng không biến đổi nhiệt độ theo vị trí cũng như thời gian

- Một trong hai lưu thể không biến đổi nhiệt độ trong suốt quá trình trao đổi nhiệtcòn lưu thể kia thì biến đổi nhiệt độ theo vị trí từ tđ đến tc nhưng không biến đổitheo thời gian

- Cả hai lưu thể đều biến đổi nhiệt độ theo vị trí, nhưng không biến đổi theo thờigian

Trang 20

1.4.4. CHỌN CHIỀU LƯU THỂ

t d t c G C t c t d

C G

Q 1 1 1  1  2 2 2  2

C G

C

G

1 1

1

2 2

C

G

2 2

2

1 1

Trang 21

Bài tập

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	469,48 KB