Bài giảng Truyền nhiệt & thiết bị trao đổi nhiệt - Chương 4: Trao đổi nhiệt đối lưu (Dòng một pha) - Nguyễn Thị Minh Trinh
MÔN HỌC:
TRUYỀN NHIỆT
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
1
CHƢƠNG 4:
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU
(Dòng một pha)
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
2
Chƣơng 4
4.1. Khái niệm chung
Trao đổi nhiệt đối lưu là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra khi một bề
mặt vật rắn tiếp xúc với một môi trường chất lỏng (hoặc khí) chuyển
động có sự chênh lệch nhiệt độ với nhau.
Ví dụ
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
3
Chƣơng 4
4.1. Khái niệm chung
Để tính toán nhiệt lượng truyền do trao đổi nhiệt đối lưu thường
dùng công thức Newton:
Q F tw tf
Trong đó:
Q – Nhiệt lượng truyền qua bề mặt trong một đơn vị thời gian, W
F – Diện tích bề mặt tỏa nhiệt, m2
tw – Nhiệt độ trung bình trên bề mặt vật rắn, 0C
tf – Nhiệt độ trung bình của chất lỏng (hoặc khí), 0C
– Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt , W/m2K
Bằng thực nghiệm thông qua các tiêu chuẩn
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
4
Chƣơng 4
4.1. Khái niệm chung
Hệ số trao đổi nhiệt là một hàm phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
f
tw ,tf ,,,,,cp,,,l...
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu có thể xác định theo lý thuyết bằng
việc giải phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng và năng
lượng theo phương pháp xấp xỉ hoặc phương pháp số.
Trong thực tế thường được xác định thông qua tiêu chuẩn
Nusselt
Từ lý thuyết đồng dạng, trong điều kiện trao đổi nhiệt ổn định,
tiêu chuẩn Nusselt có dạng:
Nu f(Re,Gr ,Pr)
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
5
Chƣơng 4
4.1. Khái niệm chung
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
6
Chƣơng 4
4.1. Khái niệm chung
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
7
Chƣơng 4
4.1. Khái niệm chung
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
8
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU TỰ NHIÊN
Trong không
Trong không
gian hẹp
gian rộng
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
9
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU TỰ NHIÊN
(Trong không gian rộng hay không gian vô hạn)
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
10
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU TỰ NHIÊN (tt)
(Trong không gian rộng hay không gian vô hạn)
Bảng tra hệ số C và n đối với ống tròn đặt nằm ngang, vật hình cầu,
ống tròn đặt thẳng đứng, vách đặt thẳng đứng.
Với
Ra = (Gr.Pr)m - Tiêu chuẩn Reyleigh
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
11
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU TỰ NHIÊN (tt)
(Trong không gian rộng hay không gian vô hạn)
Bảng tra hệ số C và n đối với tấm phẳng đặt nằm ngang.
Với
Ra = (Gr.Pr)m - Tiêu chuẩn Reyleigh
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
12
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU TỰ NHIÊN
(Trong không gian hẹp hay không gian hữu hạn)
Xem quá trình trao đổi nhiệt trong
trường hợp này cơ bản là do dẫn
nhiệt.
Sử dụng hệ số dẫn nhiệt tương
đương tđ
tđ
,W/m2
q
tw1 tw2
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
13
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU TỰ NHIÊN (tt)
(Trong không gian hẹp hay không gian hữu hạn)
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
14
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
VÍ DỤ
VD 3.1
Một ống đặt thẳng đứng có chiều dài L = 2m, đường kính ngoài
của ống d = 100mm, nhiệt độ bề mặt vách ống duy trì không
đổi tw = 1000C, đặt trong môi trường không khí yên tĩnh có
nhiệt độ tf = 400C
1. Tính nhiệt lượng vách ống truyền cho không khí.
2. Nếu ống này đặt trong môi trường nước cũng có nhiệt độ
tf = 400C, nhiệt độ vách ống không đổi thì nhiệt lượng vách
ống truyền đi là bao nhiêu?
ĐS:
1. = 5,7 W/m2K
Q = 214,8W
Q = 57891,6W
2. = 1536,4 W/m2K
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
15
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
VÍ DỤ
VD 3.2
Một vách phẳng được cấu tạo từ hai tấm tôn có diện tích
F = 2m2, khoảng cách giữa chúng = 5 cm. Nhiệt trở dẫn nhiệt
của tôn có thể bỏ qua. Áp suất không khí giữa hai tấm tôn xem
bằng áp suất khí trời (pkq = 760 mmHg).
Tính nhiệt lượng truyền qua vách trong 2 trường hợp:
200 C
400C
Q
Q
Khoâng khí B = 760 mmHg
Khoâng khí B = 760 mmHg
200 C
400C
a)
b)
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
16
Chƣơng 4
4.2. Trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên
VÍ DỤ
Đáp số VD 3.2
1. Khi tấm nóng ở trên, tấm lạnh ở dưới, không khí giữa 2 tấm
đứng yên chỉ tồn tại dẫn nhiệt
,0C
tf 0,5
tw1 tw2 0,5(40 20) 10
= 2,51 10-2 W/mK
q t
2,51102
5102
,W/m2
60 30,12
2. Khi tấm nóng ở dưới, tấm lạnh ở trên đối lưu tự nhiên
trong không gian hẹp.
q = 193 W/m2
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
17
Chƣơng 4
4.3. Trao đổi nhiệt đối lƣu cƣỡng bức
TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƢU CƢỠNG BỨC
Chất lỏng chảy
trong ống
Chất lỏng chảy
ngoài ống
Chất lỏng chảy
ngang qua ống đơn
Chất lỏng chảy
ngang qua chùm ống
Chất lỏng chảy ngang qua
tấm phẳng
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
18
Chƣơng 4
4.3. Trao đổi nhiệt đối lƣu cƣỡng bức
TRƢỜNG HỢP CHẤT LỎNG CHẢY TRONG ỐNG
Nhiệt độ tính toán: Là nhiệt độ trung bình của chất lỏng tf
Kích thước tính toán:
* Đối với ống tròn: l = d (đường kính trong của ống), m
* Đối với ống có hình dạng khác: l = dtđ (đường kính tương đương)
4F
,m
dtđ
U
Trong đó:
U – Chu vi ướt, m
F – Diện tích tiết diện ngang mà chất lỏng lưu động qua, m2
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
19
Chƣơng 4
4.3. Trao đổi nhiệt đối lƣu cƣỡng bức
TRƢỜNG HỢP CHẤT LỎNG CHẢY TRONG ỐNG (tt)
Các trường hợp cần xác định đường kính tương đương:
Các chế độ chảy của chất lỏng trong ống:
* Chảy tầng: Ref 2200
* Chảy rối: Ref > 104
* Chảy quá độ: 2200 < Re < 104
CBGD: NGUYỄN THỊ MINH TRINH
20
Tải về để xem bản đầy đủ
42 trang
21280
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Truyền nhiệt & thiết bị trao đổi nhiệt - Chương 4: Trao đổi nhiệt đối lưu (Dòng một pha) - Nguyễn Thị Minh Trinh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_truyen_nhiet_thiet_bi_trao_doi_nhiet_chuong_4_trao.pdf
