Co-So-Ky-Thuat-Dien__C10_4.-Su-Truyen-Nhiet-O-Che-Do-Xac-Lap_Nxcuong - [Cuuduongthancong.com].Pdf

.c
om
ng
co

1

ng

th

an

BMTBD-LT KCD-nxcuong

du
o

Sự truyền nhiệt (sự trao đổi nhiệt)

cu

u

Các dạng truyền nhiệt cơ bản là dẫn nhiệt, trao đổi nhiệt đối lưu và
trao đổi nhiệt bức xạ.

1/ Dẫn nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt giữa các phần của vật thể hay
giữa các vật thể có nhiệt độ khác nhau khi chúng tiếp xúc với nhau.
2/ Trao đổi nhiệt đối lưu là quá trình trao đổi nhiệt nhờ sự chuyển động
giữa các vùng của chất lỏng hoặc chất khí có nhiệt khác nhau.

Sự tỏa nhiệt đối lưu - trường hợp đặc biệt của trao đổi nhiệt đối lưu quá trình trao đổi nhiệt giữa bề Page
mặt vật1rắn với chất lỏng hoặc chất khí
chuyển động.
2
BMTBD-LT KCD-nxcuong

CuuDuongThanCong.com

/>

Sự truyền nhiệt (sự trao đổi nhiệt)
3/ Trao đổi nhiệt bức xạ là quá trình trao đổi nhiệt dưới dạng các tia
nhiệt do vật thể phát nóng bức xạ ra môi trường xung quanh : tia sáng,
tia hồng ngoại.

co

ng

.c
om

Trong thực tế cả ba dạng trao đổi nhiệt xảy ra đồng thời và có ảnh hưởng
lẫn nhau gọi là sự trao đổi nhiệt hỗn hợp. Ta cần xét xem dạng trao đổi
nhiệt nào là cơ bản, ảnh hưởng của các dạng cịn lại được tính đến bằng
cách dựa vào các hệ số hiệu chỉnh.

3

ng

th

an

BMTBD-LT KCD-nxcuong

du
o

Sự truyền nhiệt qua vách cách điện ở chế độ xác lập
Ở chế độ xác lập, xét vật thể dẫn điện có nhiệt lượng Q truyền thẳng
góc qua vách cách điện có tiết diện S khơng có nguồn nhiệt nội tại:

cu

u

Vật thể Vật thể
dẫn điện cách điện

Q

S

Các định nghĩa

T 

dQ

dt

T  T / S
0

nhiệt thông, nghĩa là công suất truyền nhiệt
mật độ nhiệt thông

Nếu P là công suất tổn hao trong vật thể
Page
2
 ΦT=P ở chế độ xác
lập nhiệt
4
BMTBD-LT KCD-nxcuong

CuuDuongThanCong.com

/>

Phương trình truyền nhiệt Fourrier
Phương trình truyền nhiệt Fourrier:
ΦT

 T  

S


S

x

x

.c
om

Nhiệt thơng truyền thẳng góc qua tiết diện S tỷ lệ với gradient nhiệt
độ tại vị trí x.
Dấu trừ do nhiệt thơng truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có
nhiệt độ thấp.

co

ng

λ, [W/(moC)] là hệ số dẫn nhiệt hay độ dẫn nhiệt.
Ví dụ hệ số dẫn nhiệt của đồng và PVC lần lượt là 385 và 0,16 W/(moC)
5

ng

th

an

BMTBD-LT KCD-nxcuong

du
o

Sự truyền nhiệt qua lớp cách điện phẳng

cu

u

Xét sự truyền nhiệt theo phương x qua 1 vách
phẳng có tiết diện S, bề dày , được giới hạn
bởi 2 mặt phẳng song song 1 và 2.

1

2

T

d
S
dx

S
x

Giải phương trình truyền nhiệt Fourrier:

 T  

2

1

δ

1
2
x

d   T

dx
S
x = 0,  = 1



T
x  1
S

x = ,  = 
Page 3 2

  1   2   T


 T R T
S

6

BMTBD-LT KCD-nxcuong

CuuDuongThanCong.com

/>

Sự truyền nhiệt qua lớp cách điện phẳng
1

  1   2   T


 T RT
S

2

1

1

2


T

RT

S
x

δ

2

 0
[ C/W]: nhiệt trở do dẫn nhiệt qua vách cách điện
 S có bề dầy , tiết diện S và hệ số dẫn nhiệt 

.c
om

RT 

T

co

ng

 = 1 - 2 : độ chênh nhiệt

7

ng

th

an

BMTBD-LT KCD-nxcuong

du
o

Sự truyền nhiệt qua lớp cách điện phẳng


 T RT
S

T



RT

2

cu

u

  1   2  T

1

Phương trình  = TRT là định luật Ohm trong truyền nhiệt, tương tự với
định luật Ohm trong mạch điện. Ở đây ta có sự tương tự giữa hai đại lượng
nhiệt và đại lượng điện.
Đại lượng nhiệt, đơn vị

Đại lượng điện, đơn vị

Nhiệt lượng, W.s

Điện lượng, A.s

Nhiệt thơng, W

Dịng điện, A

Mật độ nhiệt thông, W/m2
Hệ số dẫn nhiệt, W/m0C
Độ chênh nhiệt, 0C
Nhiệt trở, 0C/W
Nhiệt dung, W.s/ 0C

Mật độ dòng điện, A/m2
Điện dẫn suất, 1/m

Page 4Điện áp, V

Điện trở, 
Điện dung, F
8

BMTBD-LT KCD-nxcuong

CuuDuongThanCong.com

/>

Sự truyền nhiệt qua nhiều lớp cách điện phẳng

Nếu nhiệt lượng truyền qua nhiều vách phẳng sát nhau cùng tiết diện S có
bề dầy i và hệ số dẫn nhiệt i thì nhiệt trở tổng bằng tổng các nhiệt trở:

.c
om

i
1

S i i

co

ng

RT 

9

ng

th

an

BMTBD-LT KCD-nxcuong

du
o

Sự truyền nhiệt qua vách trụ

cu

u

Xét dây dẫn trịn, chiều dài l, bán kính dây dẫn R1, bán kính kể cả cách
điện R2; hệ số dẫn nhiệt của lớp cách điện ; nhiệt độ phần dẫn điện
1, nhiệt độ của bề mặt ngoài lớp cách điện 2
Xét l >> R1, R2 do đó nhiệt chỉ truyền theo hướng ngang trục (hướng
kính)

A-A
dr

A

R1

R2

r

1
A

2

l

Page 5

10
BMTBD-LT KCD-nxcuong

CuuDuongThanCong.com

/>

Sự truyền nhiệt qua vách trụ

A

A

Xét nhiệt lượng truyền qua mặt trụ bán kính r,
ta có phương trình truyền nhiệt Fourrier:

2

d
d
S  
2 rl
dr
dr


d 1   2    T
2 l




1

R2



R1

 d 

T dr
2 l r

A-A
dr
R1

R2

R
dr
1

 T
ln 2
r
2 l R1

  1   2  T RT

r

1
2

.c
om

T  

l

T : nhiệt thông trên đoạn chiều dài ống l
2l

ln

R2
R1

nhiệt trở trên đoạn chiều dài ống l

ng

1

co

RT 

11

ng

th

an

BMTBD-LT KCD-nxcuong

Sự truyền nhiệt qua vách trụ

du
o

A

A

Xét ống trụ có chiều dài 1 đơn vị

cu

u

1

A-A

  1   2   T1 R T1

T1 
RT1 

T
l
1
2

dr
R2

nhiệt thông trên một đơn vị chiều dài ống

ln

R2
R1

R1

r

1
2

nhiệt trở trên một đơn vị chiều dài ống
Page 6

12
BMTBD-LT KCD-nxcuong

CuuDuongThanCong.com

/>

Sự truyền nhiệt qua vách trụ
A

A
l

1
2



Ri 1
Ri

i

i

co

ng

RT1 

ln

.c
om

Trường hợp thành ống bao gồm nhiều lớp cách điện có hệ số dẫn
nhiệt i:

13

ng

th

an

BMTBD-LT KCD-nxcuong

du
o

Quá trình tỏa nhiệt từ bề mặt vật thể phát
nóng ra mơi trường xung quanh

cu

u

Nhiệt lượng truyền tới mặt ngồi lớp cách điện sẽ tỏa nhiệt ra mơi
trường xung quanh bằng tỏa nhiệt đối lưu và bức xạ theo phương trình
cân bằng nhiệt Newton ở chế độ xác lập:

   

RT 

1
kT S

T
kT S

 T RT

là nhiệt trở ứng với sự tỏa nhiệt từ bề mặt vật thể ra
môi trường chung quanh.

T: nhiệt thông trên bề mặt tỏa nhiệt, bằng với tổn hao công suất
trong vật dẫn điện nếu bỏ quaPage
tổn hao7công suất trong vách cách điện
kT: hệ số tỏa nhiệt (do đối lưu và bức xạ)
14
BMTBD-LT KCD-nxcuong

CuuDuongThanCong.com

/>