vietnhu_90
New Member
Download miễn phí Giáo trình Lý thuyết truyền nhiệt
Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất
rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp
chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp
rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây
dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế chế tạo
máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời sống vv.
Ngày nay ngành kỹ thuật lạnh đãphát triển rất mạnh mẽ, được sử
dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và
trở thành ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng, không thể thiếu được
trong đời sống và kỹ thuật của tất cả các nước.
Dưới đây chúng tôi trình bày một số ứng dụng phổ biến nhất của kỹ
thuật lạnh hiện nay.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
lt; 50 thì hệ số toả nhiệt cần nhân thêm hệ số hiệu chỉnh.3.2.1.2 Tỏa nhiệt khi chất lỏng chấy rối
Rl
25,0
WƯ
f43,0 ..
Pr
Pr
Re021,0 εε⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛= f0,8ff PrNu (3-14)
tr−ờng hợp:
d
l
> 50 thì ε1 = 1
Nếu
d
l < 50: ε1 tra bảng
3.2.2 Tỏa nhiệt khi chất lỏng chảy ngang qua chùm ống
3.2.3.1. Đối với chùm ống song song
sl
25,0
WƯ
f33,0 ..
Pr
Pr
Re026,0 εε⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛= f0,65ff PrNu (3-15)
εi - hệ số kể đến thứ tự hàng ống.
Đối với hàng ống thứ nhất ε1 = 0,6, hàng ống thứ hai ε2 = 0,9, hàng ống thứ ba trở
đi ε3 = 1.
εs - hệ số kể đến ảnh h−ởng của b−ớc ống theo chiều sâu.
15,0
2
s d
S
s ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
3.2.3.1. Đối với chùm ống so le
95
sl
25,0
WƯ
f33,0 ..
Pr
Pr
Re41,0 εε⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛= f0,6ff PrNu (3-16)
εi - hệ số kể đến thứ tự hàng ống.
Đối với hàng ống thứ nhất ε1 = 0,6, hàng ống thứ hai ε2 = 0,7, hàng ống thứ ba trở
đi ε3 = 1.
εs - hệ số kể đến ảnh h−ởng của b−ớc ống theo chiều sâu.
2
1
S
S < 2
15,0
2
1
s S
S
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=ε
2
1
S
S
> 2 εs = 1,12
S2 – b−ớc dọc, S1 – b−ớc ngang,
Trong các công thức trên, Rè = 10
3 ữ 105. Kích th−ớc xác định là đ−ờng
kính ngoài. Nhiệt độ xác định là nhiệt độ trung bình của chất lỏng tf .
3.2.4 Toả nhiệt khi biến đổi pha
3.2.4.1. Toả nhiệt khi sôi
Khi n−ớc sôi bọt ở áp suất p = 0,2 ữ 80 bar:
α = 0,46.∆t2,33.p0,5, W/m2.K
∆t = tw – ts
tw - nhiệt độ bề mặt vách đốt nóng,
ts - nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất sôi;
p - áp suất sôi;
3.2.4.1. Toả nhiệt khi ng−ng màng
Ng−ng trên bề mặt vách ống đứng:
4
ws
3
d d)tt(
.g..r943,0 −γ
λρ=α , w/m2.K (3-18)
Ng−ng trên bề mặt ống nằm ngang:
4
ws
3
n d)tt(
.g..r724,0 −γ
λρ=α , w/m2.K (3-18)
trong đó:
g - Gia tốc trọng tr−ờng , 9,81 m/ss
λ - hệ số dẫn nhiệt cuả chất lỏng, W/m.K;
r - nhiệt ẩn hoá hơI, J/kg;
ρ - khối l−ợng riêng của chất lỏng ng−ng, kg/m3;
ν - độ nhớt động học, m2/s;
h – chiều cao của vách hay ống đặt đứng, m;
96
d - đ−ờng kính ngoàI của ống, m;
tw - nhiệt độ bề mặt vách,
0C;
ts - nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất sôi;
Trong các công thức trên, nhiệt độ xác định là tm = 0,5(tw + ts).
3.3 BàI tập về dẫn nhiệt
Bài 3.1 Vách buồng sấy đ−ợc xây bằng hai lớp gạch đỏ cố độ dày 250 mm, có
hệ số dẫn nhiệt bằng 0,7 W/mK; lớp nỉ bọc ngoài có hệ số dẫn nhiệt bằng 0,0465
W/mK. Nhiệt độ mặt t−ờng bên trong buồng sấy bằng 1100C. Nhiệt độ mặt t−ờng
bên ngoài bằng 250C. Xác định chiều dày lớp nỉ để tổn thất nhiệt qua vách buồng
sấy không v−ợt quá 110W/m2. Tính nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp.
Lời giải
Mật độ dòng nhiệt qua vách buồng sấy:
2
2
1
1
2WƯ1WƯ ttq
λ
δ+λ
δ
−= , W/m2,
2
1
12WƯ1WƯ
2 .q
tt λ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
λ
δ−−=δ
0465,0.
7,0
25,0
110
25110
2 ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −−=δ = 0.019 m.
Vậy chiều dày lớp nỉ bằng 0,019 m.
Nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp dựa vào đIều kiện dòng nhiệt ổn định:
λ
−==
q
tt
qq 2WƯ1WƯ1 :
1
1
1WƯ1 qtt λ
δ−=
C7,70
7,0
25,0.110110t 01 =−=
Bài 3.2 Vách phẳng hai lớp có độ chênh nhiệt độ 105 0C, chiều dày dày và hệ số
dẫn nhiệt t−ơng ứng của hai lớp: δ1 = 100 mm, δ2 = 50 mm, λ1 = 0,5 W/mK, λ2 =
0,1 W/mK. Xác định mật độ dòng nhiệt qua vách
Lời giải
Mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng hai lớp theo (3-1) với δ1 = 100 mm =
0,1 m; δ2 = 50 mm = 0,05 m và ∆t = tW1 – tW2 = 105 0C:
97
150
1.0
05,0
5,0
1,0
105ttq
2
2
1
1
2WƯ1WƯ =
+
=
λ
δ+λ
δ
−= , W/m2,
Bài 3.3 Biết dòng nhiệt qua vách phẳng dày 20 cm, có hệ số dẫn nhiệt 0,6
W/m.K là 150 W/m2. Xác định độ chênh nhiệt độ giữa hai mặt vách.
Lời giải
Theo (3-1), mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng một lớp với q = 150 W/m2,
δ = 20 cm = 0,2 m; ∆t = tW1 – tW2 :
λ
−=
q
tt
q 2WƯ1WƯ ; ∆t =
6,0
2,0.150.q =λ
δ
= 50 0C.
Bài 3.4 Vách trụ dài 1 m, đ−ờng kính d2/d1 = 144/120 mm,có độ chênh nhiệt độ
giữa hai mặt vách 60C0, hệ số dẫn nhiệt của vách 0,4 W/m.K. Xác định dòng
nhiệt dẫn qua vách.
Lời giải
Dòng nhiệt qua vách trụ một lớp theo (3-2) với l = 1 m; ; ∆t = tW1 – tW2 =
60 0C:
WƯ7,826
120
144ln
4,0.14,3.2
1
60.1
d
d
ln
2
1
)tt.(l
q.lQ
1
2
21
l ==
πλ
−==
Bài 3.5 Một ống dẫn hơi bằng thép đ−ờng kính d2/d1 = 110/100 mm, hệ số dẫn
nhiệt λ1 = 55 W/mK đ−ợc bọc một lớp cách nhiệt có λ2 = 0,09 W/mK. Nhiệt độ
mặt trong ống tw1 = 200
0C, nhiệt độ mặt ngaòi lớp cách nhiệt tw3 = 50
0C.
Xác định chiều dày δ và nhiệt độ tW2 để tổn thất nhiệt qua vách ống không
v−ợt quá 300W/m.
Lời giải
Dòng nhiệt trên 1 m chiều dài ống theo (3-2) với vách 2 lớp:
2
3
21
2
1
3WƯ1WƯ
l
d
d
ln
2
1
d
d
ln
2
1
)tt(
q
πλ+πλ
−=
2
1
2
1l
3WƯ1WƯ
2
3 2
d
d
ln
2
1
q
)tt(
d
d
ln πλ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
πλ−
−=
98
282,009,0.14,3.2
100
110ln
55.14,3.2
1
300
50200
d
d
ln
2
3 =⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −−=
282,0
2
3 e
d
d =
d3 = d2.e
0,282 = 110. e0,282 = 146 mm.
Chiều dày cách nhiệt δ:
18
2
110146
2
dd 23 =−=−=δ mm.
Để tìm nhiệt độ giữa hai lớp tW2 ta dựa vào đIều kiện tr−ờng nhiệt độ ổn
định: q1 = q11 =q12 = const.
1
2
1
2WƯ1WƯ
1ll
d
d
ln
2
1
)tt(
πλ
−==
1
2
1
11WƯ2WƯ d
d
ln
2
1qtt πλ−=
9,199
100
110ln
55.14,3.2
1300200t 2WƯ =−= 0C.
Bài 3.6 Một thiết bị sấy bằng đIện đ−ợc chế tạo từ các dây hợp kim niken-crom
đ−ờng kính d = 2 mm, dài 10 m. Không khí lạnh thổi vào thiết bị sấy có nhiệt độ
200C. Tính nhiệt l−ợng toả ra trên 1 m dây, nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ tâm của
dây. Nếu dòng điện đốt nóng có c−ờng độ 25 A, điện trở suất ρ = 1,1 Ωmm2/m,
hệ số dẫn nhiệt λ = 17,5 W/mK, hệ số toả nhiệt từ bề mặtdây tới không khí α =
46,5 W/m2.K.
Lời giải
Điện trở của dây đốt nóng:
5,3
1.14,3
10.1,1
S
lR 2 ==ρ= Ω,
Nhiệt do dây toả ra:
Q = R.I2 = 3,5. 252 = 2187,5 W,
Nhiệt l−ợng toả ra trên 1 m dây:
m/WƯ75,218
10
5,2187
I
Qq l ===
Năng suất phát nhiệt:
3622
0
l
v m/WƯ10.7,69001,0.14,3
75,218
r
q
q ==π=
Nhiệt độ bề mặt dây:
99
769
5,46.2
10.1.10.7,6920
2
rq
tt
36
0v
fw =+=α+=
−
C0,
Nhiệt độ tại tâm dây:
5,17.4
10.10.1.7,69
5,46.2
10.1.10.7,6920r
4
q
2
rq
tt
6636
2
0
v0v
f0
−−
+=λ+α+=
t0 = 770 C0.
Bài 3.7 Một tấm cao su dày = 2 mm, nhiệt độ ban đầu t0 = 140 0C đ−ợc làm
nguội trong môi tr−ờng không khí có nhiệt độ tf = 140 0C. Xác định nhiệt độ bề
mặt và nhiệt độ tâm của tấm cao su sau 20 ph. Biết hệ số dẫn nhiệt của cao su λ
= 0,175 W/mK, hệ số dẫn nhiệt độ a = 8,33.10-8 m2/s. Hệ số toả nhiệt từ bề mặt
tấm cao su đến không khí α = 65 W/m2.K.
Lời giải
71,3
075,0
01,0.65Bi ==λ
αδ= ,
1
01,0
60.20.10.33,8.aFo 2
8
2 ==δ
τ=
−
Căn cứ Bi = 3,71 và Fo = 1, từ đồ thị hình 3-2 và 3-1 ta có:
038,0* 1X =θ =
26,0* 0X =θ =
Vậy nhiệt độ bề mặt:
tX=δ = tf + θ*X=δ.(t0-tf)
tX=δ = 15 + 0,038.(140 –15) = 25,4 C0,
Nhiệt độ tai tâm:
tX=0 = tf + θ*X=0.(t0-tf)
tX=0 = 15 + 0,26.(140 –15) = 47,5 C
0,
Bài 3.8 Một t−ờng gạch cao 5 m, rộng 3m, dày 250 mm, hệ số dẫn nhiệt của
gạch λ = 0,6 W/mK. Nhiệt độ bề mặt t−ờng phía trong là 70 0C và bề mặt t−ờng
phía ngoài là 20 0C. Tính tổn thất nhiệt qua t−ờng.
Trả lời Q = n1800W,
3.4. Bà...