›
›

Bài giảng Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection) - Nguyễn Văn Hạp

Download
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.1 Khái niệm chung về TĐN đối lưu  
9.2 Cơ sở tính toán TĐN đối lưu  
9.3 Các tiêu chuẩn đồng dạng của TĐN đối lưu  
9.4 Toả nhiệt đối lưu tự nhiên  
9.5 Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.1 Khái niệm chung về TĐN đối lưu  
Quá trình TĐN do sự chênh lệnh nhiệt độ giữa một bề mặt vật rắn có  
nhiệt độ tw tiếp xúc với môi trường chất lỏng có nhiệt độ tf  
tw  
f  
w  
tf  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.1 Khái niệm chung về TĐN đối lưu  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.2 Cơ sở tính toán TĐN đối lưu  
Công thức Newton:  
tw  
t  
1
Q  F(tw tf )  Ft   
Lôùp chaát loûng saùt  
beà maët khoâng  
chuyeån ñoäng  
F  
ĐL Fourier:  
t  
tf  
   
Q  F  
   
n  
 n0  
t  
   
Cần biết phân bố nhiệt  
q    
   
t  
   
n  
 n0  
   
   
t t n  
độ của chất lỏng  
 n0  
w
f
q (tw tf )  
Thực nghiệm  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.3 Các tiêu chuẩn đồng dạng của TĐN đối lưu  
TĐN đối lưu ổn định, tiêu chuẩn đồng dạng:  
Ltd: Kích thước xác định (m)  
Nu f Re,Gr,Pr  
: Vận tốc trung bình của chất  
lỏng (m/s)  
g: Gia tốc trọng trường (m/s2)  
: Độ nhớt động học (m2/s)  
a: Hệ số khuyết tán nhiệt  
: Hệ số giãn nở nhiệt (1/K)  
Ltd  
Nu   
Re   
Tiêu chuẩn Nusselt  
Tiêu chuẩn Reynolds  
Tiêu chuẩn Prantdl  
L
td  
a
  
Pr   
gL3td t  
Tiêu chuẩn Grashof  
: Độ nhớt động lực học (Ns/m2)  
Gr   
2  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.4 Toả nhiệt đối lưu tự nhiên  
Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian vô hạn  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.4 Toả nhiệt đối lưu tự nhiên  
Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian vô hạn  
 
n  
n
Num C Gr.Pr CRam  
Ra tieâu chuaån Rayleigh  
m
Chế độ chuyển động trong đối lưu tự nhiên  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.4 Toả nhiệt đối lưu tự nhiên  
Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian vô hạn  
 
n  
n
Num C Gr.Pr CRam  
m
Nhiệt độ xác định  
1
2
tm tf tw  
Kích thước tính toán:  
+ Ống tròn nằm ngang, hình cầu lấy Ltd = d  
+ Vách phẳng đứng và ống đứng thì Ltd = chiều cao;  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.4 Toả nhiệt đối lưu tự nhiên  
Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian hữu hạn  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.4 Toả nhiệt đối lưu tự nhiên  
Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian hữu hạn  
tñ  
q   
tw1 tw2  
td  
td  
hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng trong khe hẹp tính theo tf = 0,5(tw1 + tw2 )  
: Chiều dày khe hẹp; Ltd =   
tñ f Gr Pr  
3
Gr Pr 10 td 1  
f
0,25  
3
tñ 0,18 Gr Pr  
Gr Pr 10  
f
f
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.5 Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức  
9.5.1 Chất lỏng chảy trong ống  
Chảy tầng  
Re 2200  
2200 Re 104  
Re 104  
Chảy quá độ  
Chảy rối  
Chế độ chuyển  
động của chất  
lỏng  
Ltd Ltd  
Dtd  
Re     
Dtd  
Ltd = Dtd: Đường kính tương đương  
Dtd  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.5 Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức  
9.5.1 Chất lỏng chảy trong ống  
Chảy tầng:  
Re 2200  
0,25  
Pr  
   
f
Nu f 0,15Re0f,33 Prf0,43 Grf0,1  
L  
   
   
Prw  
   
L/d > 50: L = 1  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.5 Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức  
9.5.1 Chất lỏng chảy trong ống  
Re 104  
Chảy rối:  
0,25  
Pr  
   
f
Nu f 0,021Re0f,80 Prf0,43  
LR  
   
   
Prw  
   
L f Re f , L / d  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.5 Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức  
9.5.1 Chất lỏng chảy trong ống  
Re 104  
Chảy rối:  
0,25  
Pr  
   
f
Nu f 0,021Re0f,80 Prf0,43  
LR  
   
   
Prw  
   
Hệ số hiệu chỉnh độ uống cong ống  
R  
:
Ống thẳng:  
Ống cong:  
R 1  
d
R
R 11,77  
Đối với không khí:  
Nuf 0,018 Re0f ,80  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.5 Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức  
9.5.2 Chất lỏng chảy bên ngoài ống tròn  
Re 103  
0,25  
Pr  
   
f
Nu f 0,56Re0f,5 Prf0,36  
  
   
   
Prw  
   
Re 103  
0,25  
Pr  
   
f
Nu f 0,28Re0f,6 Prf0,36  
  
   
   
Prw  
   
Đối với không khí:  
Re 103  
Nu f 0,49Re0f,5  
Nu f 0,245Re0f,6  
Re 103  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
9.5 Toả nhiệt đối lưu cưỡng bức  
9.5.2 Chất lỏng chảy bên ngoài ống tròn  
Ảnh hưởng của góc va :  
= 900  = 1  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
VD1  
Một vách tường lò nung có chiều cao h = 2,5m; F = 39m2 ; tw = 900C ; không  
khí xung quanh tf = 300C. Tính và tổn thất nhiệt Q.  
1
  
T(K)  
Dtd h  
tm 600 C  
Grm 7,671010  
Ram 5,341010  
c 0,135; n 1/3  
Num 508  
Numm  
  
5,9W / m2K  
Dtd  
Q Ft 13,8kW  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
VD2  
Một đường ống dẫn hơi nằm ngang trong phòng được bọc cách nhiệt, nhiệt  
độ bề mặt ngoài lớp cách nhiet tw = 530C; đường kính ngoài D=250mm. Nhiệt  
độ không khí trong phòng tf = 230C. Xác định tổn thất nhiệt trên 1m ống  
tm 380 C  
Ram 3,68107  
c 0,135; n 1/3  
Num 44,83  
Numm  
  
4,8W / m2K  
Dtd  
qL Dt 113W / m  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
VD3  
Ống dẫn khí nóng nằm ngang: d = 0,5m; tw = 4700C; không khí xung  
quanh tf = 300C. Tính và tổn thất nhiệt qL. Nếu d* = d/2 thì * = ?  
tm 2500 C  
Grm 6,26108  
Ram 4,25108  
c 0,135; n 1/3  
Num 101,5  
Numm  
  
8,67W / m2K  
Dtd  
qL Dt 6kW / m  
qL* ?  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection)  
VD4  
Một khe hẹp giữa 2 tấm phẳng chứa không khí có =25mm, tw1 = -150C,  
tw2 = 150C. Tính q và nhiệt trở /td  
tm 00 C  
td 0,18Ram0,25 2,9  
m 13,3106 m2 / s  
m 2,43102W / mK  
td  
q  t 84,6W / m2  
td  
R   0,35m2C /W  
1
  
Tm  
Grm 9,55104  
Ram 6,8104  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 23 trang myanh 22120 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Chapter 9: Trao đổi nhiệt đối lưu (Heat convection) - Nguyễn Văn Hạp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nhiet_dong_luc_hoc_va_truyen_nhiet_chapter_9_trao.pdf