Trao đổi nhiệt là sự truyền dẫn nhiệt năng khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Lượng nhiệt năng trong quá trình trao đổi được gọi là nhiệt lượng và là một quá trình biến thiên. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra theo hướng chuyển nhiệt năng từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp.
Bạn đang đọc: Ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưu
Dẫn nhiệtDẫn nhiệt Cần phân biệt trao đổi nhiệt với cân bằng nhiệt, là quá trình trao đổi nhiệt giữa hai hoặc nhiều vật chất tới khi đạt được một nhiệt độ chung.
Đại lượng vật lý mô tả sự trao đổi nhiệt là dòng nhiệt
Q
˙
{\displaystyle {\dot {Q}}}
Trao đổi nhiệt được sống sót dưới ba hình thức : dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ nhiệt .
Có thể bạn quan tâm
- 5 ngàn won đổi được bao nhiêu tiền Việt Nam?
- Lưu ý tuyển sinh UNC Y khoa 2023
- Nhiệt độ dầu máy ô tô là bao nhiêu
- Chuyến lưu diễn Guns N Roses 2023
- 1000 yên Nhật đổi ra tiền Việt Nam được bao nhiêu?
- Dẫn nhiệt (hay tán xạ nhiệt) là sự truyền động năng giữa các nguyên tử hay phân tử lân cận mà không kèm theo sự trao đổi phần tử vật chất. Hình thức trao đổi nhiệt luôn diễn ra từ vùng có mức năng lượng cao hơn (với nhiệt độ cao hơn) đến vùng có mức năng lượng thấp hơn (với nhiệt độ thấp hơn). Sự truyền nhiệt trong kim loại thông qua sự chuyển động của các electron cũng là sự dẫn nhiệt.
- Đối lưu nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhờ sự chuyển động của chất lỏng hay chất khí giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau hoặc sự truyền nhiệt từ một hệ rắn sang một hệ lỏng (hoặc khí) và ngược lại. Người ta phân biệt giữa đối lưu tự nhiên (dòng vật chất chuyển động nhờ nội năng trong chất lỏng, khí) và đối lưu cưỡng bức (dòng chuyển động do ngoại lực tác dụng, ví dụ như quạt, bơm v.v…)
Đối lưu trong một thùng chứa được đốt nóng từ phía dưới
- Bức xạ nhiệt là sự trao đổi nhiệt thông qua sóng điện từ. Bức xạ nhiệt có thể truyền qua mọi loại vật chất cũng như qua chân không. Tất cả các vật thể có nhiệt độ lớn hơn độ không tuyệt đối (0 Kelvin) đều bức xạ nhiệt. Trong bức xạ nhiệt, dòng nhiệt không chỉ truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh mà còn theo chiều ngược lại. Tuy nhiên, vì dòng nhiệt từ nóng sang lạnh luôn luôn lớn hơn dòng từ lạnh sang nóng nên dòng nhiệt tổng hợp luôn theo chiều từ nóng sang lạnh. Hiểu theo một cách khác, sự chênh lệch nhiệt độ luôn nhỏ đi. Trong bức xạ nhiệt, dòng nhiệt được tính thông qua định luật Stefan-Boltzmann.
Đối lưu trong một thùng chứa được đốt nóng từ phía dưới
Bức xạ nhiệtBức xạ nhiệt
Trong trong thực tiễn, một hệ hoàn toàn có thể gồm có nhiều hình thức trao đổi nhiệt khác nhau. Ví dụ trong vật rắn hình thức đa phần là dẫn nhiệt, tuy nhiên cũng có thêm bức xạ nhiệt, trong chất lỏng hay khí xảy ra thêm đối lưu nhiệt. Dòng nhiệt còn phụ thuộc vào vào hình dạng của vật thể. Sự bức xạ nhiệt hoàn toàn có thể xảy ra giữa những mặt tiếp xúc, nhưng hầu hết trong chân không. Chất khí cũng hoàn toàn có thể cho bức xạ nhiệt truyền qua .Kể cả ở trạng thái cân đối nhiệt ( nhiệt độ bằng nhau ) hệ vẫn có sự trao đổi nhiệt, nhưng do nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra nên dẫn đến cân đối .
Lý thuyết về sự trao đổi nhiệt có ứng dụng rất lớn trong hoạt động giải trí của rất nhiều thiết bị và mạng lưới hệ thống .Một vài ví dụ : Tản nhiệt cho động cơ điện, sưởi ấm trong mùa đông, thiết bị truyền dẫn nhiệt, dàn ngưng tụ và bay hơi v.v…
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm [ 1 ]
- ^
“Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm”.
Công thức Newton-Rikhman Quá trình trao đổi nhiệt đối lưu được xác lập qua côngthức Newton : Q = α. F. ∆ tTrong đó : – F-Diện tích mặt phẳng tiếp xúc giữa vách rắn và chất lỏng – ∆ T = l tc-tcll – độ chênh nhiệt độ, nhiệt độ chất lỏng và nhiệt độbề mặt vách rắn – α-hệ số tỏa nhiệt ( thông số trao đổi nhiệt đối lưu ) W / m2K. ∂ t ) y → 0 ∂ ytc − tclλ ( α = Trên trong thực tiễn việc xác lập nó là rất khó khăn vất vả. 41L ý thuyết đồng dạngVí dụ về hai kênh : Các hiện tượng kỳ lạ thủy động là đồngdạng nếu so với những điểm tươngtự trong khoảng trống được tuântheo quy luật tỷ suất về tốc độ, cáctính chất vật lý như tỷ lệ, độnhớt … : l1l1ϖ1µ1ρ1 = kl ; = kϖ ; = kµ ; = kρl2ϖ2µ2ρ2Trong đó những hằng số đồng dạng : l2kl ; kϖ ; k µ ; k ρ42Các tiêu chuẩn đồng dạng cơ bản trongtrao đổi nhiệt đối lưu Tiêu chuẩn Nusselt ( Nu ) đặc trưng cho cường độ trao đổi nhiệtα. lNu = λ w. lTiêu chuẩn Reynolds ( Re ) Re = vg. β. ∆ t. l 3T iêu chuẩn Grashof GrGr = v2Tiêu chuẩn Prandtl ( Pr ) đặ trưng cho đặc thù vật lý của chấtvlỏng. Pr = aL ( m ) – Kích thước xác lập mặt phẳng tỏa nhiệt ; β ( 1 / K ) – Hệ số dãn nở vì nhiệt của chất lỏng, so với khí lý tưởng β = 1 / T Quan hệ giữa những tiêu chuẩn : Nu = C. Re n Gr m. Pr pC, m, n, p những hằng số xác lập bằng thực nghiệm. 432.4 TỎA NHIỆT KHI SÔI VÀ NGƯNGTrao đổi nhiệt khi sôi là một quá tình quan trọng nó xẩyra trong lò hơi, lò phản ứng hạt nhân. Tỏa nhiệt khi sôi : Hệ số trao đổi nhiệt khi nước sôi trong điều kiện kèm theo thể tíchkhông hạn chế α = 46 ∆ t 2,33 p 0,544 Tỏa nhiệt khi ngưng : λq = ( t H − tc ) = α ( t H − tc ) δ Mật độ dòng nhiệt : Độ dầy màng nước ngưng tại thiết diện x trong điều kiện kèm theo dòng chẩy tầng4λµ ( t H − tc ) xδx = 42 rρ g Hệ số tỏa nhiệt trung bình so với chiều cao H của vách : rρ 2 gλ3α = 0,9434 µ ( t H − tc ) HCác hằng số vật lý λ thông số dẫn nhiệt của giọt nước ngưng tụ, ρ tỷ lệ chấtlỏng, µ thông số độ nhớt động học lấy theo giá trị nhiệt trung bình : tCP = ( tHtC ) / 2. α thông số tỏa nhiệt α = λ / δ, x khoảng cách từ mép vách tới điểm xác địnhđộ dầy màng, r nhiệt ngưng tụ hơi Đối với ống nằm ngang có đường kính dn, thay µ / g = vrρλ3α = 0,7284 vd n ( t H − tc ) 45
Chương 3 : Trao đổi nhiệt bằng ĐỐI LƯUNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 1 p. 13.1 Khái niệm chung về TĐN Đối lưu3. 2 Một số yếu tố cơ bản ảnh hưởng tác động TĐN Đối lưu3. 4 Cơ sở lý luận đồng dạng3. 5 Các tiêu chuẩn đồng dạng của TĐN Đối lưu ổn định3. 3 Các pt vi phân TĐN Đối lưu3. 1 Khái niệm chung về TĐN Đối lưuNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 2 p. 2 ĐN : là quy trình trao đổi nhiệt xảy ra khi giữa một mặt phẳng vật rắn tiếp xúc với môi trường tự nhiên chất lỏng ( khí ) có nhiệt độ khác nhau Æ có sự hoạt động của chất lỏngVí dụ : Một số ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưuMột số ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưuNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 3 p. 3C ơ chế đối lưu tự nhiên của nước trong ốngNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 4 p. 4 Để tính trao đổi nhiệt đối lưuĐể tính trao đổi nhiệt đối lưuÆÆththườường dng dùùng cng côông thng thứứccNewtonNewton :: Người soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 5 p. 5TH ỰC NGHIỆMQFTwTf ( ) fwTTFQ − = α ( W ) hayα / 1T qΔ = ( W / mét vuông ) trong đó : – α là thông số tỏa nhiệt đối lưu ( W / mét vuông. K ) – Flà diện tích quy hoạnh mặt phẳng trao đổi nhiệt ( mét vuông ) – Twlà nhiệt độ trung bình của mặt phẳng ( K hoặc oC ) – Tflà nhiệt độ trung bình của chất lỏng ( K hoặc oC ) Hệ số tỏa nhiệt α phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố ( ) K321pfwl, l, l, ,, , c, ,, t, tfΦμρλω = αPhương pháp giải tích gặp rất nhiều khó khănα được xác lập từ thực nghiệm bằng chiêu thức CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỒNG DẠNGNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 6 p. 61. Nguyên nhân phát sinh chuyển động9 CĐ cưỡng bức : nhờ bơm, quạt, máy nén, sức gió 9 CĐ tự nhiên : do chênh lệch tỷ lệ giữa những phầnnóng lạnh ; khi ρ chất lỏng biến hóa và ởtrong một trường lực, ví dụ trọng trường. TCVL có ảnh hưởng tác động nhất là : λ, cp, ρ, a và μ. Chúng là hàm ( t, p ). 2. Tính chất vật lý của chất lỏng Độ nhớt μ có tầm quan trọng rất lớn. μ thông số nhớt động lực, Ns / mét vuông ; ν = μ / ρ thông số nhớt động học, mét vuông / sChất lỏng giọt : thông số nhớt động lựcμkhông nhờ vào vào p và giảm khi t tăng. Chất khí : μtăng khi t và p tăng, nhưng tác động ảnh hưởng của p rất ít. Người soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 7 p. 73.2 Một số yếu tố cơ bản ảnh hưởng tác động TĐN đối lưu Hệ số co và giãn nhiệt : Đối với chất khí ( gần với khí lý tưởng ) thì : β = 1 / T, 1 / độconstptvv1 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = β9 Khi vận tốc dòng đạt trò số tới hạn : chảy tầng → chảy rối. wth ≠ const, biến hóa theo loạichất lỏng và hình dạng kênh. 9 Biến thiên nhiệt độ : đa phần trong lớp mỏng mảnh sát BM vật ( lớp biên ). 3. Chế độ chuyển động2 chính sách CĐ cơ bản : Chảy tầng : những thành phần chất lỏng CĐ / / với vách. Chảy rối : những thành phần chất lỏng CĐ hỗn loạn. Người soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 8 p. 8PTVP tỏa nhiệt, PT nguồn năng lượng, PT hoạt động và PT liên tục. 4. Hình dáng, kích cỡ mặt phẳng TĐN Làm đặc tính CĐ của dòng khác nhau, dẫn đến lớp biên bò biến hóa. Ví dụ 1 tấm phẳng : hoàn toàn có thể đặt đứng hay nằm ngang ; khi nằm thì BM tỏa nhiệt cóthể hướng lên hoặc hướng xuống 1. Phương trình vi phân tỏa nhiệtSát BM vật rắn có một lớp chất lỏng tónh. ĐL Fourier : 0 nntq = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ λ − = Mặt khác theo CT Newton : q = α ( tf – tw ) Muốn tínhα cần biết phân bổ nhiệt độ trong dòng chất lỏng. 0 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − − = nwfntttλαNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 9 p. 93.3 CÁC PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN TĐN ĐỐI LƯU2. Phương trình năng lượngViết PT CBN cho phần tử hình hộp ( dx, dy, dz ). Giả thiết Q. đưa vào chỉ làm thay đổientanpi của nó, không có công co và giãn. Kếtquả, so với chất lỏng không chòu nén : ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ = ∂ ∂ ω + ∂ ∂ ω + ∂ ∂ ω + τ ∂ ∂ 222222 zyxztytxtaztytxttPT này diễn đạt sự phân bổ tobên trong chất lỏng CĐ. Vế trái là đạo hàm toàn phần củatotheo thời hạn, thường ký hiệu Dt / dτ. tadDt2 ∇ = τNếu ωx = ωy = ωz = 0 PTNL trở thành PTVP dẫn nhiệt của vật rắn. Ta thấy TNĐ trong chất lỏng nhờ vào vận tốc ωx, ωy, ωz. Vậy cần phải biết biếnthiên vận tốc, hay PTVP hoạt động. Người soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 10 p. 103. Phương trình chuyển độngCân bằng những lực công dụng lên thành phần : lực quán tính, trọng trường, ma sát và AS. 2×2 xxdyddxdpgdD ωμ + − ρ = τωρDạng vectơ : ω ∇ μ + ∇ − ρ = τωρrrr2pgdD ) Xuất hiện biến số mới p, nên phải thiết lập PT liên tục. PT Navier − Stock : Người soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 11 p. 11K hối lượng chất lỏng tích tụ trong thành phần sau thời hạn dτ bằng tổng Khối lượng tích tụtheo 3 phương. Khối lượng dư này chính là biến thiên tỷ lệ chất lỏng trong thành phần. 4. Phương trình liên tục ( ) ( ) ( ) ττ ∂ ρ ∂ − = τ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ρω ∂ ∂ + ρω ∂ ∂ + ρω ∂ ∂ dvddvdzyxzyxTrường hợp chất lỏng không chòu nén ρ = const : 0 zyxzyx = ∂ ω ∂ + ∂ ω ∂ + ∂ ω ∂ Hệ PTVP + những ĐKĐT diễn đạt khá đầy đủ dưới dạng toán học quy trình TNĐLa. Điều kiện hình học. b. Điều kiện vật lý. c. Điều kiện biên. d. ĐK thời hạn ( hay ĐK bắt đầu ). 5. Điều kiện đơn vòNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 12 p. 123.4 Cơ sở lý luận đồng dạngNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 13 p. 13H ạn chế của PP giải tích : Chỉ công thức hóa yếu tố ( lập hệ PTVP + ĐKB ) Cần 1 số ít giả thiết ( không tương thích trọn vẹn với trong thực tiễn ). Do vậ y phải thực nghiệm. PP đồng dạng : suy rộng hiệu quả điều tra và nghiên cứu riêng biệt cho những hiện tượng kỳ lạ đồng dạng. Mở rộng : ĐD những hiện tượng kỳ lạ vật lý cùng loại. Đồng dạng hiện tượng kỳ lạ VL : ĐD về trường của tấtcả những ĐLVL cùng tên diễn đạt hiện tượng kỳ lạ ấy, ví dụtrường tỷ lệ, trường độ nhớt, trường nhiẹât độ, trườngtốc độ ¾ KHÁI NIỆM VỀ ĐỒNG DẠNGHằng số đồng dạng hình học : Cllllll332211 = ′ ′ ′ = ′ ′ ′ = ′ ′ ′ Người soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 14 p. 14M ỗi ĐLVL trong mạng lưới hệ thống ĐD có một hằng số đồng dạng nhất đònh ; trò số cácHSĐD không giống nhau, giữa chúng sống sót quan hệ ràng buộc. Xét sự đồng dạng nhiệt : Giả sử có hai mạng lưới hệ thống nhiệt ĐD.Phương trình trao đổi nhiệt : HT 1 : ntt ′ ∂ ′ ∂ λ ′ − = ′ Δα ′ HT 2 : ntt ′ ′ ∂ ′ ′ ∂ λ ′ ′ − = ′ ′ Δα ′ ′ Do hai quy trình ĐD nên : 1C nnxx = ′ ′ ′ = ′ ′ ′ tCtttt = ′ ′ ′ = ′ Δ ′ ′ Δλ = λ ′ λ ′ ′ Cα = α ′ α ′ ′ CNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 15 p. 15D o đó điều kiện kèm theo ĐD là : 1 ttCCCCCλα = tiêu chuẩn Nusselt : idemlNu = λα = Tiêu chuẩn ĐD : tổng hợp KHƠNG THỨ NGUN do một số ít ĐLVL tạo thành. PP để tìm được TCĐD gọi làphép biến hóa đồng dạng. Thay thế vào HT2 ta được : ntCCCtCC1tt ′ ∂ ′ ∂ λ ′ − = ′ Δα ′ λα1CCC1 = λα ‘ ‘ ‘ ‘ l ‘ ‘ ‘ ‘ l ‘ λα = λαNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 16 p. 163.5 CÁC TIÊU CHUẨN ĐỒNG DẠNG của TĐN ĐỐI LƯU ỔN ĐỊNH Ỉ Pt tiêu chuẩn : Nu = f ( Re, Gr, Pr ) TC Nusselt : biểu thò cường độ tỏa nhiệt : λα = lNuý nghóa VL : Nu = Q tỏa nhiệt đối lưu / Q. dẫn nhiệt. Nu là TC chưa xác đònh ( chứa α ). TC Reynolds : νω = lRelà tỷ số giữa lực quán tính và lực nhớt. => Đặc trưng cho TN đối lưu cưỡng bức TC Grashof : tglGr23Δνβ = TC Prandtl : aPrν = Biểu thò ảnh hưởng tác động của những thơng sốvậtlýcủa chất lỏng so với TĐN => Đặc trưng cho TN đối lưu tự nhiên αNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 17 p. 17 ¾ Ý nghĩa những thông số kỹ thuật : νω = lRetglGr23Δνβ = aPrν = ( ) Pr, Re, GrfNu = αl : Kích thước xác lập ( m ) trong đó : ω : vận tốc trung bình của dòng chất lỏng ( m / s ) λ : thông số dẫn nhiệt của chất lỏng ( W / m. độ ) ν : độ nhớt động học ( mét vuông / s ) a : thông số khuyếch tán nhiệt của chất lỏng ( mét vuông / s ) g : tần suất trọng trường ( m / s2 ) β : thông số co và giãn nhiệt ( 1 / K ) Tra bảng theo nhiệt độ xác địnhĐối với chất khí : β = 1 / TĐối với chất lỏng : TRA BẢNGNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 18 p. 18S ơ đồ đo lường và thống kê cho bài toán TĐN Đối lưu2 / Tính : νω = lRetglGr23Δνβ = ( ) Pr, Re, GrfNu = 3 / Suy ra : lNuλα = 1 / Xác định : Nhiệt độ xác lập ( oC ) Kích thước xác lập l ( m ) Tra bảngλ, a, ν, β, PrLưu ý : Đối với chất khí : β = 1 / TNgười soạn : TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM8 / 2009 p. 19 p. 19
Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Mua Bán Đồ Cũ