1. Trang Chủ
  2. Hoá dầu
  3. Chương 4: Trao đổi nhiệt đối lưu trong môi trường 1 pha

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

Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên 4.3 Tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức NHẮC LẠI: Để tính trao đổi nhiệt đối lưu Q F Tw trong đó: thường dùng công thức Newton: Q = α F (Tw − T f ) (W) (W/m2) Tf hay ΔT q= 1/ α - α là hệ số tỏa nhiệt đối lưu (W/m2.K) - F là diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2) THỰC NGHIỆM - Tw là nhiệt độ trung bình của bề mặt ( K hoặc oC) - Tf là nhiệt độ trung bình của chất lỏng ( K hoặc oC) p.2 Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 8/2009 Hệ số tỏa... Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐH

Thể loại Tài liệu miễn phí Hoá dầu

Số trang 31

Ngày tạo 8/29/2018 7:01:54 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước

Tên tệp

Tải Chương 4: Trao đổi nhiệt đối lưu trong môi trường ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM Chương 4: TĐN đối lưu trong môi trường 1 pha 4.1 CÁC TIÊU CHUẨN ĐỒNG DẠNG CỦA TĐN ĐỐI LƯU ỔN ĐỊNH 4.2 Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên 4.3 Tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức p.1
  2. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM NHẮC LẠI: Để tính trao đổi nhiệt đối lưu thường dùng công thức Newton: Q Q = α F (Tw − T f ) (W) Tf F ΔT hay q= (W/m2) Tw 1/ α trong đó: - α là hệ số tỏa nhiệt đối lưu (W/m2.K) THỰC NGHIỆM - 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) p.2
  3. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM Hệ số tỏa nhiệt α phụ thuộc rất nhiều yếu tố ( ) α = f t w , t f , ω, λ, c p , ρ, μ, Φ, l 1 , l 2 , l 3 K Phương pháp giải tích gặp rất nhiều khó khăn α được xác định từ thực nghiệm bằng phương pháp CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỒNG DẠNG p.3
  4. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM 4.1 CÁC TIÊU CHUẨN ĐỒNG DẠNG của TĐN ĐỐI LƯU ỔN ĐỊNH Pt tiêu chuẩn: Nu = f(Re, Gr, Pr) αl TC Nusselt: bieåu thò cöôøng ñoä toûa nhieät: Nu = α λ yù nghóa VL: Nu = Q toûa nhieät ñoái löu / Q daãn nhieät. Nu laø TC chöa xaùc ñònh (chöùa α). ωl TC Reynolds: Re = laø tyû soá giöõa löïc quaùn tính vaø löïc nhôùt. ν => Ñaëc tröng cho TN ñoái löu cöôõng böùc βgl 3 TC Grashof: Gr = 2 Δt => Ñaëc tröng cho TN ñoái löu töï nhieân ν ν Bieåu thò aûnh höôûng cuûa các thông số TC Prandtl: Pr = vật lý của chaát loûng ñoái vôùi TĐN a p.4
  5. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM ωl βgl 3 ν Ý nghĩa các thông số: Re = Gr = 2 Δt Pr = ν ν a trong đó: Nu = f (Re,Gr, Pr ) α l: Kích thước xác định (m) ω: tốc độ trung bình của dòng chất lỏng (m/s) g: gia tốc trọng trường (m/s2) λ: hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng (W/m.độ) Tra bảng theo nhiệt a: hệ số khuyếch tán nhiệt của chất lỏng (m2/s) độ xác định ν: độ nhớt động học (m2/s) Đối với chất khí: β = 1/T β: hệ số giãn nở nhiệt (1/K) Đối với chất lỏng: TRA BẢNG p.5
  6. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM Sơ đồ tính toán cho bài toán TĐN Đối lưu 1/ Xác định: Nhiệt độ xác định (oC) Kích thước xác định l (m) Tra bảng λ, a, ν, β, Pr Lưu ý: Đối với chất khí: β = 1/T ωl βgl 3 2/ Tính: Re = Gr = 2 Δt ν ν λ 3/ Suy ra: Nu = f (Re,Gr, Pr ) α = Nu l p.6
  7. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM 4.2 Tỏa nhiệt đối lưu TỰ NHIÊN A) TNĐL töï nhieân trong khoâng gian voâ haïn B) TNĐL töï nhieân trong khoâng gian höõu haïn p.7
  8. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM Ví dụ về TĐN Đối lưu tự nhiên p.8
  9. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM VD về TĐN đối lưu tự nhiên: TOÅN THAÁT NHIEÄT TÖØ MAÙY/THIEÁT BÒ RA MOÂI TRÖÔØNG * Thaát thoaùt nhieät töø vaùch buoàng saáy, loø nung , loø hôi, buoàng haáp-khöû truøng, buoàng khöû öùng suaát,… * Toån thaát nhieät treân ñöôøng oáng daãn hôi, khí noùng, … * Laøm maùt “daøn noùng” tuû laïnh gia ñình * Nhieät toaû ra töø maùy moùc cô khí: maùy ñuøn nhöïa,… p.10
  10. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM ĐẶC TRƯNG của ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN CÑ cuûa chaát loûng doïc bề mặt (BM) laø do söï toàn taïi Δt. Nhieät ñoä chæ thay ñoåi trong lôùp moûng (lôùp bieân) saùt BM TÑN. Tröôøng toác ñoä trong lớp biên thay ñoåi lôùn, taïi BM w = 0. Khi TĐN maõnh lieät, bieán thieân to lôùn thì chaát loûng CÑ caøng maïnh. Hai cheá ñoä CÑ cô baûn: chaûy taàng vaø chaûy roái. p.11
  11. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM A) TNĐL tự nhiên trong không gian vô hạn Sử dụng PHƯƠNG TRÌNH TIÊU CHUẨN: λ Nu m = C(Gr. Pr ) n m α = Num l Trình tự tính toán: 1/ KTXÑ: oáng ngang laáy l = d ; vaùch ñöùng và oáng ñöùng thì l = chieàu cao; còn tấm ngang thì l lấy bằng chiều hẹp của tấm 1 Tra bảng 2/ Nhiệt độ XÑ: tm = (t f + t w ) λ, a, ν, β, Pr 2 βgl 3 Lưu ý: Đối với chất khí: β = 1/Tm 3/Tính Gr = 2 Δt ν 4/ Tra 2 hệ số C, n từ bảng p.12
  12. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM Tra 2 hệ số C, n từ bảng Traïng thaùi chuyeån ñoäng (Gr.Pr)m C n Chaûy maøng < 10 -3 0,5 0 Quaù ñoä töø chaûy maøng sang chaûy taàng 1. 10 -3 ÷ 5. 102 1,18 1/8 Chaûy taàng 5. 102 ÷ 2. 107 0,54 1/4 Chaûy roái 2. 107 ÷ 1. 1013 0,135 1/3 Riêng trường hợp đối với tấm phẳng đặt nằm ngang: (Gr.Pr)m p.13
  13. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM B) TNĐL tự nhiên trong không gian hữu hạn Ñeå ñôn giaûn, xem QT TĐN naøy cô baûn laø do λ tñ q= (t w1 − t w2 ) (W/m2) dẫn nhiệt, vôùi “heä soá daãn nhieät töông ñöông” λtñ. δ p.14
  14. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM Tính toán hệ số dẫn nhiệt tương đương: λtd = λ.ε td - KTXĐ: lấy theo chieàu daøy khe δ - NÑXÑ: lấy theo nhiệt độ trung bình chaát loûng tf = 0,5(tw1 + tw2). Tra bảng λ, a, ν, β, Pr Lưu ý: Đối với chất khí: β = 1/Tm βgδ 3 - Tính Grf = (tw1 − tw2 ) ν 2 - Tính εtđ Khi (Gr ⋅ Pr ) f < 103 thì εtñ = 1 vaø λtñ = λ (DN ñôn thuaàn) ε tñ = 0,18(Gr ⋅ Pr )f 0 , 25 (Gr ⋅ Pr ) f ≥ 10 3 p.15
  15. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM 4.3 TỎA NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC p.16
  16. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM A. Chất lỏng chuyển động trong ống, rãnh A.1 Toaû nhieät khi chaûy roái A.2 Toûa nhieät khi chaát loûng chaûy taàng A.3 Toaû nhieät ôû traïng thaùi quaù ñoä Nu = f (Gr , Re, Pr ) α p.17
  17. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM Caùc CT thöïc nghieäm ñöôïc chia theo 3 vuøng CÑ: chaûy taàng, chaûy roái, g/ñoaïn quaù ñoä. NÑXÑ: nhieät ñoä chaát loûng tf 4F KTXĐ: d trong, hoaëc Þ töông ñöông d tñ = U F − dieän tích tieát dieän ngang doøng chaûy, m . 2 U − chu vi öôùt, m. dtđ = d1 – d2 p.18
  18. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM A1. Tỏa nhiệt khi chảy rối ωl Cheá ñoä chaûy roái: khi Re > 104 Re = ν Xaùo troän raát maïnh; aûnh höôûng cuûa ÑL töï nhieân coù theå boû qua. PTTC toång quaùt: 0 , 25 ⎛ Pr f ⎞ Nu f = 0,021 Re 0 ,80 f Pr 0 , 43 f ⎜ ⎜ Pr ⎟ ⎟ ε lε R ⎝ w⎠ Khoâng khí coù Pr ≈ const do ñoù: Nuf = 0,018Ref0,80 Chuù yù: Moät soá taøi lieäu thöôøng ñöa ra nhöõng CT ñôn giaûn ñeå tính tröïc tieáp α . Ñoù chæ laø caùch bieåu dieãn khaùc ruùt ra töø PTTC, khoâng maâu thuaãn vôùi nhöõng CT treân. Coù moät soá CT thöïc nghieäm khaùc nhau, nhöng khoâng theå noùi CT naøo öu vieät hôn. p.19
  19. 8/2009 1. εl - aûnh höôûng cuûa ñoaïn ñaàu oáng. Khi l/d > 50 thì εl = 1. Khi l/d < 50 BAÛNG : Trò soá εl khi chaûy roái l/d Ref 1 2 5 10 15 20 30 40 50 1⋅104 1,65 1,50 1,34 1,23 01,17 01,13 01,07 01,03 01 2⋅104 1,51 1,40 1,27 1,18 01,13 01,10 01,05 01,02 01 5⋅104 1,34 1,27 1,18 01,13 01,10 01,08 01,04 01,02 01 1⋅105 1,28 1,22 1,15 01,10 01,08 01,06 01,03 01,02 01 1⋅106 1,14 1,11 1,08 01,05 01,04 01,03 01,02 01,01 01 2. εR - aûnh höôûng cuûa oáng cong: löïc ly taâm khieán chaát loûng bò nhieãu loaïn hôn, laøm taêng α. d ε R = 1 + 1,77 R R : baùn kính cong cuûa oáng xoaén. p.20
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học