Nguyễn toàn phong 1 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN Chương VI Friday, September 17, 2010 TRUYỀN NHIỆT và THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT § 6.1. Khái Niệm về Thiết Bò Trao Đổi Nhiệt Thiết bò trao đổi nhiệt loại hỗn hợp Thiết bò trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt Thiết bò trao đổi nhiệt loại bề mặt Nguyễn toàn phong 2 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN § 6.2. Phương Trình Truyền Nhiệt Ta khảo sát trường hợp hai lưu chất nóng và lạnh truyền nhiệt qua một bề mặt vách, nếu nhiệt độ hai lưu chất không thay đổi dọc theo bề mặt truyền nhiệt, ta có các phương trình trao đổi nhiệt như sau 6.2.1 Trường Hợp Vách Phẳng F qFQ ⋅= , W (6-1) ( ) 2f1fFF ttkq −⋅= , 2 mW (6-2) 2 n 1i i i 1 F 11 1 k α + λ δ + α = ∑ = , )K.m(W 2 (6-3) 6.2.2 Trường Hợp Vách Trụ   qQ ⋅= , W (6-4) ( ) 2f1f ttkq −⋅=  , dài mW (6-5) Nguyeón toaứn phong 3 of 38 Chửụng VI Truyenù Nhieọt & TBTẹN 22 n 1i i 1i i11 d 1 d d ln 2 1 d 1 k + + = = + , )K.m(W daứi (6-6) Nguyễn toàn phong 4 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN 6.2.3 Trường Hợp Vách Phẳng Làm Cánh Một Phía Khi hệ thống ổn đònh, ta có ba phương trình truyền nhiệt sau ( ) ( ) ( )        =−⋅⋅α= =−⋅⋅ δ λ = =−⋅⋅α= α λ α QttFQ QttFQ QttFQ 2f2w * 222 2w1w1 1w1f111 (6-7) * 22111 2f1f F 1 F 1 F 1 tt Q ⋅α +⋅ λ δ + ⋅α − =⇒ , W (6-8) với    ⋅η+= += ccoc * 2 coc2 FFF FFF (6-9) 2w t λ F 2 1w t δ 1f 1 t α F 1 2f 2 t α Nguyễn toàn phong 5 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN Thông thường nhiệt lượng được tính cho một đơn vò diện tích  Tính theo một đơn vò diện tích bề mặt không làm cánh ( ) 2f1f1 1 1 ttk F Q q −⋅== , W (6-10) * 2 1 21 1 F F 11 1 k ⋅ α + λ δ + α = , )K.m(W 2 (6-11)  Tính theo một đơn vò diện tích bề mặt có làm cánh ( ) 2f1f2 2 2 ttk F Q q −⋅== , W (6-12) * 2 2 21 2 F F 11 1 k ⋅ α +β⋅ λ δ + β⋅ α = , )K.m(W 2 (6-13) với 1 2 F F =β là tỷ số làm cánh hay hệ số làm cánh (6-14) Nguyễn toàn phong 6 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN 6.2.4 Trường Hợp Vách Trụ Có Cánh Đây là trường hợp đặc biệt của trường hợp vách phẳng có làm cánh, ta tính nhiệt lượng trao đổi ứng với 1m chiều dài ống ( ) ( ) 1w1ftr1tr ttdq −⋅ ⋅π⋅α= (6-15.a) tr ng 2w1w d d ln .2 1 tt q ⋅ λ⋅π − = λ (6-15.b) ( ) 2f2w * 22ng ttFq −⋅⋅α= (6-15.c) với dụnghiệucánhlàmsốhệ)d.(F cánhlàmsốhệ)d.(F FFF FFF ng * 2 * ng2 ccoc * 2 coc2 −π=β −π=β ⋅η+= += (6-16) d tr F oc F c d ng α 1 t f1 α 2 t f2 λ η c Nguyễn toàn phong 7 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN Phương trình 6-15.c được viết lại ( ) 2f2w * ng2ng tt).d(q −⋅β⋅π⋅α= (6-15.d) Trường hợp dẫn nhiệt ổn đònh, ta có ngtr qqqq === λ , dài mW (6-15.e) Phương trình 6-15 a, b, d, e cho ta ( ) 2f1f ttkq −⋅=  , dài mW (6-17) với * ng2tr ng tr1 1 d 1 d d ln 2 1 d 1 k β ⋅ ⋅α +⋅ λ⋅ + ⋅α π =  , )K.m(W dài (6-18) Nguyễn toàn phong 8 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN 6.2.5 Trường Hợp Trao Đổi Nhiệt Phức Tạp Trong trường hợp trao đổi nhiệt giữa bề mặt rắn và chất khí, thông thường có kèm theo trao đổi nhiệt bức xạ, do đó bxđl qqq += , 2 mW (6-19) với ( ) ( ) ( ) fwbx fw fw 4 f 4 w oqđbx fwđlđl tt TT TT TT q ttq −⋅α= −⋅       − − ⋅σ⋅ε= −⋅α= Vậy ( ) ( ) fwbxđlbxđl ttqqq −×α+α=+= , 2 mW (6-20) Trong đó ( ) ( ) 2 f 2 wfwoqđ fw 4 f 4 w oqđbx TTTT TT TT +⋅+⋅σ⋅ε=       − − ⋅σ⋅ε=α , )K.m(W 2 (6-21) với 8 o 10.67,5 − =σ )K.m(W 42 Nguyễn toàn phong 9 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN § 6.3. Các Ảnh Hưởng Đến Hệ Số Truyền Nhiệt Ta xét trường hợp truyền nhiệt qua vách phẳng, biểu thức 6-3 2 n 1i i i 1 F 11 1 k α + λ δ + α = ∑ = (a) 6.3.1 Xét nh Hưởng của Hệ Số Tỏa Nhiệt Đối Lưu Trường hợp này bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt trở do dẫn nhiệt, 0 n 1i i i ≈ λ δ ∑ = 21 21 21 0 11 1 k α+α α⋅α = α + α = (b) Ta thấy ( ) 210 ,Mink αα< Đồ thò dưới đây cho ta quan hệ giữa giá trò hệ số truyền nhiệt với các hệ số trao đổi nhiệt đối lưu. Nguyễn toàn phong 10 of 38 Chương VI – Truyềnï Nhiệt & TBTĐN Nhận xét: Để tăng cường truyền nhiệt (tăng hệ số truyền nhiệt) người ta sẽ tìm cách tăng hệ số trao đổi nhiệt đối lưu về phía có giá trò nhỏ hơn. Trong trường hợp không thể tăng hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của chất khí nhỏ hơn rất nhiều so với nước hay quá trình biến đổi pha) thì người ta tăng diện tích trao đổi nhiệt (bằng cách làm thêm cánh) về phía lưu chất có hệ số trao đổi nhiệt nhỏ hơn. [...]... của Nhiệt Trở Dẫn Nhiệt Từ biểu thức a và b cho ta kF = k0 1 n δi i =1 λ i 1+ k0 ⋅ ∑ (6-22) Đồ thò dưới đây cho ta quan hệ ở trên Nhận xét: Đồ thò cho ta sự sai biệt của hệ số truyền nhiệt khi bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt Cần lưu ý sự tăng nhiệt trở dẫn nhiệt của lớp cáu bẩn trong các thiết bò truyền nhiệt Đònh kỳ vệ sinh về phía lưu chất có bám bẩn Nguyễn toàn phong TBTĐN 11 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt. .. đó Hệ số truyền nhiệt, W (m 2 K ) Tính theo giá trò trung bình, xem là hằng số trên toàn diện tích trao đổi nhiệt F kF (t1 − t 2 ) Chênh lệch nhiệt độ giữa lưu chất nóng và lạnh tại bề mặt phân tố dF Tích phân phương trình 6-25 trên toàn bộ diện tích F ta xác đònh được nhiệt lượng truyền qua của thiết bò trao đổi nhiệt Q = ∫ k F ⋅ ∆t ⋅ dF = k F ⋅ F ⋅ ∆t tb (6-26) F ∆t tb Gọi là độ chênh lệch nhiệt độ... TBTĐN 24 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & Nguyễn toàn phong TBTĐN 25 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & 6.4.3 Tính TB TĐN Theo PP Hiệu Suất ε-NTU ε=  Hiệu quả truyền nhiệt của thiết bò Nhiệt lượng thực tế truyền qua thiết bò Nhiệt lượng lớn nhất truyền được (6-45.a) Phương trình 6-24 cho ta: lưu chất nào có đương lượng không khí nhỏ hơn thì chênh lệch nhiệt độ của nó lớn hơn, và nó lớn nhất trong trường... ε = 1 − e − NTU NTU = − ln(1 − ε ) Nguyễn toàn phong TBTĐN (6-54) (6-55) 35 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & Nhiệt độ thay đổi dọc bề mặt trao đổi nhiệt như sau Sự thay đổi nhiệt độ khi một lưu chất ngưng tụ Sự thay đổi nhiệt độ khi một lưu chất bay hơi Nguyễn toàn phong TBTĐN 36 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & ... & § 6.4 Truyền Nhiệt của Lưu Chất Không Biến Đổi Pha 6.4.1 Các Phương Trình Cơ Bản  PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT Q = G1 ⋅ c p1 ⋅ (t '1 −t"1 ) = G 2 ⋅ c p 2 ⋅ (t"2 −t '2 ) , kW (6-23) Trong đó Q Nhiệt lượng trao đổi của thiết bò, kW   Ký hiệu cho lưu chất nóng Ký hiệu cho lưu chất lạnh G1, G2 Lưu lượng khối lượng của lưu chất nóng và lạnh, kg/s cp1, cp2 Nhiệt dung riêng của lưu chất nóng và lạnh,... t’1, t’2 Nhiệt độ của lưu chất nóng và lạnh ở đầu vào, oC t”1, t”2 Nhiệt độ của lưu chất nóng và lạnh ở đầu ra, oC Trong tính toán người ta gọi đại lượng C = G.cp là nhiệt dung lưu lượng khối lượng hay đương lượng không khí của chất lỏng Từ biểu thức 6-23 cho ta C1 t" − t ' δt =− 2 2 =− 2 C2 t"1 − t '1 δt1 Nguyễn toàn phong TBTĐN 12 of 38 (6-24) Chương VI – Truyền Nhiệt &  PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN NHIỆT... trung bình giữa lưu chất nóng và lưu chất lạnh Việc xác đònh phụ thuộc vào sơ đồ chuyển động và tỷ số đượng lượng không khí của các lưu chất Nguyễn toàn phong TBTĐN 13 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & 6.4.2 Tính TB TĐN Theo Chênh Lệch Nhiệt Độ PP Chênh Lệch Nhiệt Độ Trung Bình Logarith LMTD Ta xét hai trường hợp lưu động song song cùng chiều và ngược chiều với biến đổi nhiệt độ như hình bên dưới Nguyễn... 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & Nguyễn toàn phong TBTĐN 15 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & δQ = k F ⋅ dF ⋅ ∆t =  (G.c p )1 ⋅ dt 1 = ± (G.c p )2 ⋅ dt 2 Đặt C1 ≡ (G.cp )1  ,WK  C2 ≡ (G.cp )2  (6-27) (6-28) Là đương lượng không khí của lưu chất nóng và lạnh Phương trình 6-27 được viết lại: (6-29)  C1 ⋅ dt 1 = C 2 ⋅ dt 2 Cho đến vò trí Fi, nhiệt lượng trao đổi giữa lưu chất nóng và lạnh là Qi theo... toàn phong TBTĐN 32 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & Lưu động cắt nhau – hai lưu chất không xáo trộn Nguyễn toàn phong TBTĐN 33 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & Lưu động cắt nhau – một lưu chất không xáo trộn Nguyễn toàn phong TBTĐN 34 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & • Trường hợp có một lưu chất có biến đổi pha C max → ∞ , ở tất cả các dạng sơ đồ (song song và phức tạp): lim ε = 1 − e −NTU C max... 38 (6-53) Chương VI – Truyền Nhiệt & Lưu động song song ngược chiều Nguyễn toàn phong TBTĐN 30 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & • Trường hợp thiết bò thuộc loại lưu động phức tạp  thì ε = f (C, NTU ) không đơn giản như phương trình 6-51 và 6-53, lúc này ε được cho ở dạng đồ thò tương ứng với sơ đồ Chùm ống vỏ bọc một pass Nguyễn toàn phong TBTĐN 31 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & Chùm ống vỏ bọc . Chương VI – Truyền Nhiệt & TBTĐN Chương VI Friday, September 17, 2010 TRUYỀN NHIỆT và THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT § 6.1. Khái Niệm về Thiết Bò Trao Đổi Nhiệt Thiết bò trao đổi nhiệt loại. hỗn hợp Thiết bò trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt Thiết bò trao đổi nhiệt loại bề mặt Nguyễn toàn phong 2 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & TBTĐN § 6.2. Phương Trình Truyền Nhiệt Ta. hệ số truyền nhiệt với các hệ số trao đổi nhiệt đối lưu. Nguyễn toàn phong 10 of 38 Chương VI – Truyền Nhiệt & TBTĐN Nhận xét: Để tăng cường truyền nhiệt (tăng hệ số truyền nhiệt)