Bg truyennhiet c vi tnhiet va tbtdnhiet

Chương
VI
Tuesday, April 11,
2023

TRUYỀN NHIỆT và
THIẾT BỊ TRAO ĐỔI
NHIỆT

§ 6.1.
Khái Niệm về Thiết Bị Trao
Đổi Nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp
Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt loại bề mặt


§ 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
,W
(6-1)
,
(6-2)

,

(6-3)

6.2.2 Trường Hợp Vách Truï
,W
,
,

(6-4)
(6-5)
(6-6)


6.2.3 Trường Hợp Vách Phẳng Làm
Cánh Một Phía

1

2

tf 1

tf 2





tw2

tw1

F2

F1
Khi hệ thống ổn định, ta có ba phương trình
truyền nhiệt sau
(6-7)
,W

(6-8)

với
(6-9)


Thông thường nhiệt lượng được tính cho một
đơn vị diện tích
 Tính theo một đơn vị diện tích bề mặt
không làm cánh
,W
,

(6-10)
(6-11)

 Tính theo một đơn vị diện tích bề mặt
có làm cánh
,W

,

(6-12)
(6-13)

với
là tỷ số làm cánh hay hệ số
làm caùnh
(614)


6.2.4 Trường Hợp Vách Trụ Có Cánh
Foc

1
tf1

Fc


dtr
dng

c

2
tf2

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
(6-15.a

(6-15.b

(6-15.c)
với
(6-16)


Phương trình 6-15.c được viết lại

(6-15.d
Trường hợp dẫn nhiệt ổn định, ta có
,
Phương trình 6-15 a, b, d, e cho ta
,
với
,

(6-15.e
(6-17)
(6-18)


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

,
(6-19)
với

Vậy
Trong đó

,

,
với

(6-20)

(6-21)


§ 6.3.
Các Ảnh Hưởng Đến Hệ
Số Truyền Nhiệt
Ta xét trường hợp truyền nhiệt qua vách
phẳng, biểu thức 6-3
(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,
(b)
Ta thấy
Đồ thị dưới đây cho ta quan hệ giữa giá trị

hệ số truyền nhiệt với các hệ số trao đổi
nhiệt đối lưu.


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 trị 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 hôn.


6.3.2 Xét nh Hưởng của Nhiệt
Trở Dẫn Nhiệt
Từ biểu thức a và b cho ta
(6-22)
Đồ thị dưới đây cho ta quan hệ ở trên

Nhận xét: Đồ thị 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 bị truyền nhiệt. Định kỳ vệ
sinh về phía lưu chất có bám bẩn.


§ 6.4. Truyền Nhiệt của Lưu Chất
Không Biến Đổi Pha
6.4.1
Các Phương Trình Cơ Bản
 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
kW
(6-23)
Trong đó
Q
Nhiệt lượng trao đổi của thiết bị, 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, kJ/(kg.K)
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
là
nhiệt dung lưu lượng khối lượng hay đương

lượng không khí của chất lỏng.
Từ biểu thức 6-23 cho ta
(6-24)


 PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN NHIỆT
,W
(6-25)
Trong đó
kF
Hệ số truyền nhiệt,
Tính theo giá trị trung bình, xem là
hằng số trên toàn diện tích trao đổi
nhiệt F
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 định được nhiệt lượng truyền qua
của thiết bị trao đổi nhiệt.
(6-26)
Gọi là độ chênh lệch nhiệt độ trung
bình giữa lưu chất nóng và lưu chất
lạnh.
Việc xác định phụ thuộc vào sơ đồ
chuyển động và
tỷ số đượng lượng không khí của các
lưu chất.

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




(6-27)
Đặt
,
(6-28)
Là đương lượng không khí của lưu chất
nóng và lạnh
Phương trình 6-27 được viết lại:
(6-29)
Cho đến vị trí Fi, nhiệt lượng trao đổi giữa lưu
chất nóng và lạnh là Qi theo phương trình sau:
Cùng chiều:
(6-30)
Ngược chiều:
(6-31)


Chênh lệch nhiệt độ giữa hai lưu chất tại vị
trí Fi:

(6-32)


Hệ phương trình 6-27 cho ta:
(6-33)
Lấy tích phân 2 vế phương trình trên:
(6-34)
Với giả thuyết
Hệ phương trình 6-33 trở thành:

(6-35)

(6-36.a


Theo sơ đồ lưu động, ta đặt:

Hệ phương trình 6-36.a trở thành:

(6-36.b
Phương trình 6-24


Từ 6-36.b và 6-24 cho ta:

hay

(6.36-c)