Thiet Bi Truyen Nhiet

Embed Size (px)

Text of Thiet Bi Truyen Nhiet

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    1/31

    .

    1

    baoduongcokhi.com

    THIT B TRUYN NHIT.

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    2/31

    .

    2

    THIT B TRUYN NHIT.1. Gii thiu chung:

    Truyn nhit l qu trnh vn chuyn nhit t mt lu th ny sang lu th khc.Qu trnh truyn nhit l qu trnh mt chiu, dng nhit ch truyn t vng c nhit cao sang vng c nhit thp. V vy, s truyn nhit ch xy ra khi c s chnhlch v nhit trong h hay ni cch khc l h tn ti mt gradient nhit . Nnglng c truyn i di dng dng nhit nn khng tho trc tip gi tr nhitlng m xc nh thng qua i lng vt l c tho c l nhit .

    S phn b nhit v gi tr ca dng nhit(lng nhit truyn qua mt n vdin tch b mt trong mt n v thi gian) l nhng vn quan tm hng u trongnghin cu v thit k cc thit b trao i nhit. Cc phn tch v qu trnh truynnhit l iu ct li quyt nh kch thc v kt cu ca thit b t a ra nhnggii php k thut v kinh t cho mt thit b trao i nhit.

    Ngi ta phn bit qu trnh truyn nhit n nh v qu trnh truyn nhitkhng n nh, trong qu trnh truyn nhit n nh, nhit c th thay i theo

    khng gian nhng khng thay i theo thi gian, cn qu trnh truyn nht khng nnh th nhit thay i theo c khng gian v thi gian. Qu trnh truyn nhit nnh ch xy ra trong cc thit b lm vic lin tc, qu trnh truyn nhit khng nnh xy ra trong cc thit b lm vic gin on hoc trong giai on u v cui caqu trnh lin tc.

    Nhit c truyn t vt ny sang vt khc theo cc phng thc sau y:

    Dn nhit: Dn nhit l qu trnh truyn nhit t phn t ny n phn tkhc trong h khi chng tip xc trc tip vi nhau v c nhit khc nhau. Qutrnh ny thng xy ra trong cc vt th rn. Cc phn t c nhit cao hn th dao

    ng mnh, va chm vi cc phn t ln cn v truyn ng nng cho chng. C nhvy , nhit nng c truyn theo mi hng ca vt th. Dn nhit cng xy ra trongmi trng kh v lng nu cht kh v lng trng thi ng yn hay chuyn ngdng.

    i lu nhit: i lu nhit l hin tng truyn nhit do cc phn t khhoc lng i ch cho nhau. Si ch l do c s chnh lch v khi lng ring dos khc nhau v nhit gia cc phn t hoc do cc tc ng chc nh bm,qut, khuy...

    Bc x nhit: Bc x nhit l qu trnh truyn nht bng sng in t, ngha

    l nhit nng bin thnh cc tia bc x ri truyn i trong mi trng, khi gp vt thcn, mt phn nng lng t cc tia bc xai c vt hp th chuyn thnh nhitnng, mt phn b phn x trli v mt phn i xuyn qua vt th.

    Trong thc t, truyn nhit l nt qu trnh phc tp, khng xy ra vi mtphng thc duy nht no m lun xy ra ng thi 2 hoc 3 phng thc trn. Khixem xt, nghin cu mt qu trnh truyn nhit, tu tng trng hp c th, nu nhhng ca mt phng thc no khng ng k so vi ton b qu trnh th ta cth b qua.

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    3/31

    .

    3

    2. Cc nh lut v truyn nhit.

    2.1 Truyn nhit theo phng thc dn nhit qua b mt vch :

    2.1.1 nh lut Fourier v dn nhit :

    Qu trnh dn nhit tun theo nh lut Fourier: Mt nguyn t nhit lng dQtruyn qua mt nguyn t b mt dA, trong khong thi gian d t l vi gradient

    nhit , vi i lng b mt v thi gian, ngha l:

    .... ddAdn

    dtdQ = [J].

    Vi : dn nhit (W/m.0K).

    Q: lng nhit trao i (J).

    A: din tch b mt vung gc vi dng nhit truyn (m2).

    n: khong cch (m).

    Du () v phi ca phng trnh chng t l dng nhit bin i theo chiugim nhit .Gi s lng nhit truyn khng ph thuc vo thi gian ta c:

    Lng nhit truyn i:

    dAn

    dQ ..

    =

    .

    Dng nhit truyn qua mt n v din tch b mt :

    ..ndA

    dQ

    ==

    2.1.2 Dn nhit qua vch phng:

    Dn nhit qua vch phng mt lp:

    Xt qu trnh dn nhit qua vch phng, ng nht. Theo nh lut Fourier ta c:

    Lu lng nhit truyn qua vch :

    eAQ 21..

    =

    Dng nhit truyn qua mt n v din tch b mt :

    m

    edAdQ

    == . Vi R = e/m.

    Vi e: chiu dy ca vch (m).

    R: nhit trca vch (m2.0K/W).

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    4/31

    .

    4

    Dn nhit qua vch phng nhiu lp:

    =i

    ieR

    Vi e , : b dy v dn nhit vch th i.

    Nh vy: Lu lng nhit trao i cng ln nu t c mt hoc tt c cc yu tsau y:

    - B mt truyn nhit ln.

    - Chnh lch nhit giu cc lu th ln.

    - Trnhit nh.

    2.1.3 Dn nhit qua vch ng:

    Xt qu trnh dn nhit qua mt ng kim loi c ng knh ngoi de, ngknh trong d, dn nhit .

    Vi mt nguyn t chiu di l ca ng, lu lng nhit trao i c tnh nh sau:

    i

    e

    ei

    d

    dLn

    Q)(..2

    = .

    Dng nhit truyn qua mt n v din tch b mt :

    i

    ee

    ei

    e

    d

    dLn

    dld

    Q

    ..2..

    =

    =

    2

    e

    l 1

    e2

    21 n

    e1 en

    21 3 n n+1l

    de

    i edi

    l

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    5/31

    .

    5

    Nhit tr:

    i

    ee

    d

    dLn

    dR .

    .2 =

    Trng hp nhiu vch tr kp :

    += m

    e

    ei

    m

    e d

    dLn

    d

    dLndR

    ..2

    1

    ..2

    1

    . .

    2.2 Truyn nhit theo phng thc i lu nhit :

    Cc nh lut v truyn nhit i lu rt phc tp do chng lin quan n chchuyn ng ca dng chy. Ch thung ng vai tr cho trong ng lcca qu trnh trao i nhit, hn na cn lin quan n cc nh lut v dn nhit. Vthc cht qu trnh trao i nhit i lu n thun khng tn ti m lun i km viqu trnh dn nhit, qu trnh ny cn c gi l to nhit i lu. To nhit i luxy ra khi c s trao i nhit gia b mt vt rn vi cht lng chuyn ng, qutrnh ny rt ph bin trong truyn nhit.

    Trao i nhit i lu ph thuc vo rt nhiu yu t nh : nguyn nhn gy rachuyn ng ca cc lu th, s thay i trng thi ca lu th trong qu trnh truynnhit(truyn nhit c chuyn pha hay khng chuyn pha) ch chuyn ng, tnhcht vt l ca cc lu th v hnh dng, kch thc ca b mt trao i nhit.

    Mt cch tng qut, dng nhit trong trng hp trao i nhit i lu c vitnh sau:

    ..

    =

    = hR

    h=R1 : h s cp nhit hay h s mng.

    2.2.1 H s cp nhit trong trng hp trao i nhit khng c sthay i pha:

    H s cp nhit l c trng ca qu trnh trao i nhit i lu nn cng phthuc vo cc yu t lin quan n qu trnh: thng s hnh hc ca thit b, iu kinlm vic v tnh cht dng chy. Do s ph thuc phc tp , khng th thit lpc mt cng thc tng qut xc nh h s cp nhit h m ty tng trng hpc th ngi ta a ra nhng cng thc thc nghim tnh. Cc cng thc ny cxy dng trn cscc chun s sau:

    Trng hp i lu cng bc, h s cp nhit h c suy ra t cng thc sau:Nu = a.Ren.Prm.

    Hoc: St = a.Ren1.Prm1.

    Cc h s: a, n, m c xc nh theo tng trng hp c th.

    Cc chun s: Nu, Re, St c thit lp tng dng nhit.

    Chun s Nusselt: ..

    lhNu =

    h: H s cp nhit.

    l: Kch thc hnh hc c trng ca thit b(m).

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    6/31

    .

    6

    : h s dn nhit(W/m2.K),

    Chun s Reynolds: ...

    Re

    l=

    l: chiu di hnh hc c trng ca thit b.

    : vn tc trung bnh ca dng chy.

    : khi lng ring ca lu th.: nht ng lc.

    Chun s Re c trng cho ch chuyn ng ca dng chy.

    Re

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    7/31

    .

    7

    lp m lm tng nhit trcp nhit ng thi ngn cn hi tin n b mt truynnhit, lm gim h s cp nhit ca hi.

    H s cp nhit khi qu trnh ngng t ch b khng ch bi trng lc:

    Nu=1.51Re-1/3

    H s cp nhit khi qu trnh ngng t b khng ch bi ma st gia 2 pha lng-hi: Nu=0.22Re0.6Pr0.4

    i vi qu trnh ngng t hon ton: =0.5(1+V

    L

    )

    v, l: Khi lng ring ca hi v lng ngng t.

    H s cp nhit ca hi:

    Nu=0.22Re0.6Pr1/3

    2.3 Truyn nhit theo phng thc bc x nhit:

    Tt c cc vt th c nhit cao hn 0K u c th pht ra nhng tia nng

    lng di dng tia bc x v lan truyn trong khng gian xung quanh vt th. Nichung tia bc x l do kt qu ca s bin i cc dng nng lng khc m thnh,trong ch yu l do s bin i nng lng. Mc bin i ny c xc nhbng trng thi nhit ca vt th, th hin bng nhit ca n.

    Ngi ta chia ra bn loi vt th sau:

    Vt en tuyt i: Tt c cc tia bc xu c vt th hp th hon ton.

    Vt trng tuyt i: Tt c cc tia bc xu c phn x hon ton.

    Vt trong sut: Tt c cc tia bc xu xuyn qua vt.

    Vt th xm: Vt th ch hp th mt phn tia bc x vi mi bc sng.Trong thc t ch c mt vt th duy nht l vt xm, 3 vt th cn li khng tn ti.

    Cc nh lut cbn ca bcx:

    a. nh lut Stphan-Bnzman.

    E0=C0(100

    T)4

    Trong : E0: kh nng bc x ca vt en tuyt i(W/m2).

    C0: H s bc x ca vt en tuyt i, gi tr ca n l 5.7W/m2(0K)4

    Ni mt cch cht ch th nh lut Stphan-Bnzman chng i vi vt entuyt i. Tuy nhin, bng thc nghim, Stphan v cc nh nghin cu khc in kt lun l c thng dung nh lut cho vt xm v phng trnh c dng:

    E=C(100

    T)4

    H s bc x C ph thuc vo loi vt th, trng thi b mt v nhit ca vtth. Gi tr ca n c xc nh bng thc nghim.

    b. nh lut Kichp:

    nh lut kichp thit lp quan h gia kh nng bc x v hng s bc x cavt th.

    A

    E=E0

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    8/31

    .

    8

    Vi A: Kh nng hp th ca vt th.

    Ni dung nh lut: T s gia kh nng bc x v kh nng hp th ca mi vtth l ging nhau v bng kh nng bc x ca vt en tuyt i cuing nhit vch ph thuc vo nhit .

    2.4 H s truyn nhit chung :

    2.4.1 Trng hp truyn nhit qua vch phng:

    Xt qu trnh truyn nhit t lu th nng(lu th 1) c nhit cao, sang luth lnh (lu th 2) c nhit thp.

    Dng nhit:

    =

    =

    ++

    = .

    11

    21

    21P

    P

    P

    UR

    h

    e

    h

    .

    Vi R l tng nhit tr.- R1: Nhit trca qu trnh cp nhit t lu th 1 n tng.

    - Rp: Nhit trca tng.

    - R2: Nhit trca qu trnh cp nhit t tng n lu th 2.

    - Up: L h s truyn nhit chung.

    Ta c:21

    111

    h

    e

    hUR

    P

    P

    P

    ++==

    .=R1+Rp+R2

    Trong qu trnh truyn nhit, cc cn bn bm trn b ca hai mt vch gy ramt nhit trRS.

    RS = RS1 + RS2.

    Khi h s truyn nhit trong trng hp vch c bm cn c tnh nh sau:

    S

    PS

    RUU

    +=11

    =R1+Rp+R2+Rs

    21 P1P2

    Lu th 1

    eP

    P

    1/h1

    1/h2

    Lu th 2

  • 7/15/2019 Thiet Bi Truyen Nhiet

    9/31

    .

    9

    2.4.2 Trng hp truyn nhit qua tng ng:

    Dng nhit qua thnh ng, c ng knh ngoi de, ng knh trong d.

    ).(1

    ..2

    .