bài giảng truyền nhiệt

Mục đích môn học¾ Nắm vững sự truyền năng lượng xảy ra giữa các vật và trong thiết bị do sự chênh lệch nhiệt độ gây nên Æ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng ¾ là môn cơ sở để nghiên c

TRUYỀN NHIỆT

¾ Số tiết học: 42 tiết kéo dài trong 16 tuần

¾ GV : TS HÀ ANH TÙNG – Bộ môn “Công nghệ nhiệt lạnh”

- Tuần 1 Æ 7 : 4 chương đầu tiên

- Tuần 8 - 9 : KIỂM TRA giữa học kỳ

- Tuần 10 Æ 16 : 4 chương cuối

- THI CUỐI HỌC KỲ

20%

80%

Mục đích môn học

¾ Nắm vững sự truyền năng lượng xảy ra giữa các vật và trong thiết bị do

sự chênh lệch nhiệt độ gây nên Æ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng

¾ là môn cơ sở để nghiên cứu và thiết kế các loại máy nhiệt nói riêng và các hệ thống nhiệt động nói chung

VD: - Các loại động cơ nhiệt: ĐC đốt trong, ĐC phản lực

Nội dung môn học

¾ Chương 1: Những khái niệm cơ bản

¾ Chương 2: Dẫn nhiệt

¾ Chương 3: Những khái niệm cơ bản về trao đổi nhiệt đối lưu

¾ Chương 4: Trao đổi nhiệt đối lưu trong môi trường 1 pha

¾ Chương 5: Trao đổi nhiệt khi chất lỏng biến đổi pha

¾ Chương 6: Trao đổi nhiệt bằng bức xạ

¾ Chương 7: Truyền nhiệt

¾ Chương 8: Thiết bị trao đổi nhiệt

Tài liệu tham khảo

1 Hoàng đình Tín, Truyền nhiệt & Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt , NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007

2 Hoàng Đình Tín, Bùi Hải – Bài tập Nhiệt động lực học

Kỹ thuật & Truyền Nhiệt - NXB ĐHQG TpHCM 2002

3 Hoàng đình Tín, Cơ sở Nhiệt công nghiệp , NXB Đại học quốc gia Tp HCM, 2006

4 M Mikheyev - Fundamental of Heat Transfer - Mir Publisher, Moscow, 1968.

Bài 1

Chương 1 (Phần 1): Những khái niệm cơ bản

1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt

1.2 3 dạng Truyền nhiệt

1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp

1.4 Giới thiệu về Thiết bị trao đổi nhiệt

- Dẫn nhiệt

- Đối lưu

- Bức xạ

1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt

™ Là dạng truyền năng lượng khi có sự chênh lệch về nhiệt độ

NHIỆT LƯỢNG

VD:

Bài toán truyền nhiệt : - Xác định nhiệt độ tại 1 vị trí nào đó trong vật

- Xác định Nhiệt lượng Q truyền qua vật

Joule: J = N.m

Watt : W = J/s

Q : đơn vị

1.2 3 dạng truyền nhiệt cơ bản

B Đối lưu

A Dẫn nhiệt

- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa

các vùng trong vật rắn hoặc giữa 2

vật rắn tiếp xúc nhau.

- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ

giữa 2 vật đặt cách xa nhau

- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bề

mặt vật rắn với môi trường chất lỏng

xung quanh nó.

A Dẫn nhiệt

ĐN: là quá trình truyền nhiệt khi có 2 điều kiện:

- Từ vùng có To cao đến vùng có To thấp

- và giữa các phần của 1 vật hay giữa các vật tiếp xúc nhau

(Đây là qt truyền nhiệt điển hình trong vật rắn: bản chất do sự truyền động năng

hay va chạm giữa các phân tử, nguyên tử )

Q

™ Dòng nhiệt truyền qua vật (trong 1s) theo phương x được tính theo ĐL Fourier:

Qx

∂

∂ λ

−

x

T F

Q

∂ λ

−

=

- Qx là dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W)

- qx là mật độ dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W/m2)

- T là nhiệt độ tuyệt đối của vật (K)

- F là diện tích tiết diện vuông góc với phương x (m2)

- λ là hệ số dẫn nhiệt của vật (W/m.K)

với:

Ví dụ: Tính toán dẫn nhiệt qua vách phẳng

Ứng dụng phương pháp nhiệt trở

3 2

1

4

1

R R

R

t

t q

+ +

−

=

Trong thực tế có thể xem λ là hằng

số ứng với nhiệt

độ trung bình của vật ttb

Từ ttb của vật tra bảng suy ra λ

λ phụ thuộc vào nhiệt độ

) 1

o +

= λ λ

Một số ứng dụng của hiện tượng dẫn nhiệt

Vật liệu cách nhiệt (có λ nhỏ ) Lớp nước đá có tác dụng cách

nhiệt chống hơi lạnh xâm nhập

B Trao đổi nhiệt ĐỐI LƯU

ĐN: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra khi giữa một bề mặt vật rắn tiếp xúc với môi trường chất lỏng (khí) có nhiệt độ khác nhau Æ có sự chuyển động của chất lỏng

Ví dụ:

Một số ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưu

Trao đổi nhiệt đối lưu khi không khí tiếp xúc dàn nóng, dàn lạnh

q Δ

trong đó: - α là hệ số tỏa nhiệt đối lưu (W/m2.K)

- F là diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2)

- Tw là nhiệt độ trung bình của bề mặt ( K hoặc oC)

- Tf là nhiệt độ trung bình của chất lỏng ( K hoặc oC)

Tương tự quá trình dẫn nhiệt đặt

là nhiệt trở đối lưu

Tf

Rα

SƠ ĐỒ:

C Trao đổi nhiệt BỨC XẠ

ĐN: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa các vật có nhiệt độ khác nhau đặt cách

xa nhau Æ Năng lượng bức xạ truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ

Tính chất của năng lượng bức xạ

- Mọi vật luôn phát ra năng lượng bức

xạ và nhận năng lượng bức xạ từ các vật khác đến

- Năng lượng bức xạ phát ra từ vật tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối lũy thừa bậc 4

E ~ T4

- Vật đen tuyệt đối sẽ nhận năng lượng bức xạ lớn nhất

A White sifaka Lemur

To warm up in the morning, they turn their dark bellies toward the sun.

Để tính trao đổi nhiệt bức xạ Æ công thức Stefan-Boltzmann:

2

4 1

1 12

2 1

2 2

2 1 2 1

1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp

1.4 Giới thiệu về Thiết bị trao đổi nhiệt

Động cơ đốt trong

Máy điều hòa nhiệt độ

-HẾT BÀI 1