Tổng hợp công thức kỹ thuật nhiệt

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

MÔN KỸ THUẬT NHIỆT

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>PHẦN I: NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT</b>

Chương 1: Khí lý tưởng Chương 2: Khí thực

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>Thông số trạng tháiThông số năng lượng</b>

<b>1, NHIỆT ĐỘ</b>

- t [<small>o</small>C]; T [<small>o</small>K]- T= t+273 [<small>o</small>K]

- Khối lượng riêng:𝜌 = ^𝐺

<b>6, ENTROPY</b>

- S [kJ/K]; s [kJ/kgK]- S=G.s [kJ/K]

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

𝜇𝜇

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b><small>Các công thức sau hòa trộn</small></b>

<small>Nhiệt độ sau hòa trộn</small>

<small>2 hoặc nhiều dòng mơi chất gặp nhau và đượchịa trộn. Lúc đó ta có hỗn hợp theo dịng</small>

<b><small>Các cơng thức sau hịa trộn</small></b>

<small>Nhiệt độ sau hịa trộn</small>

<small>Lưu lượng thể tích sau hịa trộn có thể xác định theo cơngthức khí lý tưởng</small>

<small>Nhiệt độ sau hòa trộn</small>

<small>Áp suất sau hòa trộn xác định theo cơng thức khí lý tưởng</small>

<small>𝑝𝑉 = 𝐺𝑅𝑇</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Hơi bão hịa khơ<b>: x=1</b>

<b>- Bảng 3: Nước và hơi nước bão hịa (theo nhiệt độ) -</b> bảng 1 thơng số

<b>- Bảng 4: Nước và hơi nước bão hòa (theo áp suất) –</b> bảng 1 thông số

<b>Vùng lỏng</b>

<b>chưa sôi^{Vùng hơi bão hòa ẩm}^{Vùng hơi}_{quá nhiệt}</b>

<b>1</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b><small>Q trình đẳng tích</small></b>

<b><small>V</small>₁<small>=V</small>₂<small>, v</small>₁<small>=v</small>₂^{Q trình đẳng áp}<small>p=contp</small>₁<small>=p</small>₂</b>

<b><small>Q trình đẳngnhiệt</small></b>

<b><small>T = const T</small>₁<small>= T</small>₂</b>

<b><small>Quá trình đoạn nhiệt</small></b>

<b><small>q = const s</small>₁<small>= s</small>₂<small>Nhiệt lượng q</small></b>

<b><small>[kJ/kg]</small></b> q = u₂ – u₁

=(i₂ – i₁) + v(p₁ – p₂) ^{q = i}= (u² ^{– i}₂– u¹ ₁) + p(v₂– v₁) ^{q = T.(s}² ^{– s}¹⁾ ^q=0Q=0

<b><small>Cơng thể tích l</small>_tt<small>[kJ/kg]</small></b>

<b><small>(Cơng dãn nở)</small></b>

l_tt= 0 l_tt = p.(v₂– v₁) l_tt = q – (u₂– u₁) l_tt= u₁– u₂

<b><small>Công kỹ thuật l</small>_kt<small>[kJ/kg]</small></b>

<b><small>(Công máy nén)</small></b>

l_kt= v.(p₁– p₂) l_kt = 0 l_kt= q – (i₂ – i₁) l_kt= i₁ – i₂

<b>Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí thực</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

𝑈 = ෍

𝑚_𝑖Cân bằng khối lượng

Cân bằng năng lượng

Cân bằng khối lượng

Cân bằng năng lượng𝐻 = ෍

𝑚 = ෍

𝑚_𝑖Cân bằng khối lượng

Cân bằng năng lượng𝑈 = 𝑚_𝑖. 𝑢_𝑖 + ෍

𝑚_𝑖ℎ_𝑖

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Khơng khí ẩm_{Khơng khí khơ}

Khơng khí ẩm = Hơi nước (H

₂

O) + Khơng khí khơ (N

₂

,O

₂

)

Khơng khí ẩm cũng có thể được coi là khí lý tưởng

p = p_h+ p_kt = t_h= t_k

<b>Đại lượng chung</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>PHÂN LOẠI KHƠNG KHÍ ẨM</b>

(dựa trên trạng thái hơi nước có trong khơng khí)

<b>Khơng khí ẩm chưa bão hịa</b>: Khi hơi nước trong khơng khí ẩmở trạng thái hơi q nhiệt (điểm A). Khơng khí ẩm chưa bão hịa

có thể nhận thêm hơi nước.

<small>t = constD</small>

<b>Khơng khí ẩm bão hịa</b>: Khi hơi nước trong khơng khí ẩm ở trạng thái hơi bão hịa (điểm B). Khơng khí ẩm bão hịa khơng thể nhận thêm hơi nước.

<b>Khơng khí ẩm q bão hịa</b>: Khi hơi nước trong khơng khí ẩmở trạng thái hơi bão hịa ẩm (điểm D). Khơng khí ẩm q bãohịa sẽ khơng bền vững và có xu hướng quay trở lại khơng khíẩm bão hịa

Cách để đưa khơng khí ẩm chưa bão hịa về khơng khí ẩm bão hịa

<b>Cách 1: </b>Giữ ngun nhiệt độ, phun thêm ẩm, phân áp suất tăng từ p_h lên p_hbh tương ứng nhiệt độ t. Quá trình AB

<b>Cách 2: </b>Giảm nhiệt độ, giữ nguyên p_h, cho đến khi t phù hợp với p_h thì dừng. Quá trình AC

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b><small>Độ ẩm tuyệt đối</small></b><small>: Khối lượng hơi nước có trong 1m3khơng khí ẩm được gọi là độ ẩm tuyệt đối</small>

<small>𝜌</small>_ℎ <small>=</small> ^𝑚^ℎ<small>𝑉</small>

<b><small>Độ ẩm tương đối</small></b><small>: Là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của khơng khí ẩm (ρ</small>_h<small>) và độ ẩm tuyệt đối củakhơng khí ẩm bão hịa có cùng nhiệt độ (ρ</small>_hbh<small>). Đặc trưng cho khả năng nhận thêm hơi nước củakhơng khí ẩm</small>

<small>𝜑 =</small> ^𝜌^ℎ<small>𝜌</small>_ℎ𝑏ℎ ⁼

<small>𝑝</small>_ℎ<small>𝑝</small>_ℎ𝑏ℎ ^%

<b><small>Độ chứa hơi</small></b><small>: Là lượng hơi nước có trong khơng khí ẩm tương ứng với 1 kg khơng khí khơ</small>

<small>𝑑 =</small> ^𝑚^ℎ<small>𝑚</small>_𝑘

<b><small>Enthalpy</small></b><small>: là enthalpy tương ứng với 1kg khơng khí khô</small>

<small>Hơi nước rất dễ bay hơi hay ngưng tụ nên hơi nước trong khơng khí ẩm rất dễ hay đổi liên tục. Do đó Enthalpy của khơng khí ẩm được tính tương ứng với 1kg kk khơ</small>

<small>Khơng khí khơ</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Đường đẳng thể tích riêng là đườngmàu xanh lá cây hướng chéo xuống

Nhiệt độ bầu ướt: là nhiệt độ khi lượng hơi nước trong khơng khí ẩm là bão hòaTra tại đường độ ẩm tương đối = 100%

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Đường đẳng độ chứa hơilà đường thẳngvuông góc với trục hồnh

Đường đẳng enthalpy là các đường màu đenchéo xuống

Đường đẳng độ ẩm tương đốilà các đườngcong màu xanh đậm

Đường đẳng nhiệt độ là các đường thẳng màuđỏ gần như nằm ngang

Nhiệt độ bầu ướtđược ghi cùng giá trị enthalpy

<b>Đồ thị I-d</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>Quá trình gia nhiệt</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<small>Δd = d</small>₁<small>– d</small>₂ <small>(kg /kg kkk)• Nhiệt lượng lấy đi</small>

<small>q = i</small>₁<small>- i</small>₂ <small>(kJ/kg kkk)</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>Quá trình tăng ẩm đoạn nhiệt</b>

m₁,d₁,t₁,i₁,φ₁ m₂,d₂,t₂,i₂,φ₂

Đặc điểm:

• Cách nhiệt mơi trường bên ngồi

• Nhiệt độ bay hơi nước được lấy từ chính khơng khí → nhiệt độ khơng khí giảm• Độ ẩm tương đối tăng

• Enthalpy khơng đổi

• Lượng hơi nước thêm vào Δd = d

₂

– d

₁

(kg/kg kkk)

<b>CÁC Q TRÌNH XỬ LÝ KHƠNG KHÍ ẨM</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>Quá trình sấy</b>

Quá trình sấy gồm 2 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Khơng khí được cấp nhiệt giảm độ ẩm tương đối

• Giai đoạn 2: Khơng khí sau khi được làm khơ sẽ được đưa vào buồng sấyLượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy 𝑞₁₂ = 𝑖₂ − 𝑖₁ ^𝑘𝐽

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Máy nén khí là gì ?

Máy để tăng áp suất cho mơi chất để thực hiện q trình cơng nghệ

^{Áp suất môi chất sau khi nén sẽ}_{cao hơn áp suất trước khi nén}

<b>Máy nén pittong 1 cấp</b>

1 – xy lạnh2 – pittong3 – van nạp4 – van đẩy

5 – bình chứa khí6 – thanh truyền

Nén đẳng nhiệt (1 - 2_T): T = const, L min

Nén đoạn nhiệt (1- 2_k): L max, q = const (cách nhiệt)

Nén đa biến (1 – 2_n): 1<n<k

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>NÉN ĐẲNG NHIỆTNÉN ĐOẠN NHIỆTNÉN ĐA BIẾN</b>

𝐿_𝑚𝑛 = 𝑝₁𝑉₁𝑙𝑛^𝑣²𝑣₁𝐿_𝑚𝑛 = −𝐺𝑅𝑇₁𝑙𝑛^𝑝²

𝐿_𝑚𝑛 = ^−𝑘

𝑘 − 1^𝑝¹^𝑉¹

− 1

𝐿_𝑚𝑛 = ^−𝑘

𝑘 − 1^𝐺𝑅𝑇¹

− 1𝐿_𝑚𝑛 = ^𝑘

𝑘 − 1^{𝐺𝑅 𝑇}¹ ^{− 𝑇}²

𝐿_𝑚𝑛 = ^−𝑛

𝑛 − 1^𝑝¹^𝑉¹

− 1

𝐿_𝑚𝑛 = ^−𝑛

𝑛 − 1^𝐺𝑅𝑇¹

− 1𝐿_𝑚𝑛 = ^𝑛

𝑛 − 1^{𝐺𝑅 𝑇}¹ ^{− 𝑇}²

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Nhược điểm của máy nén 1 cấp là tỷ số nén hạn chế , nhiệt độ cuối tầm nén cao

Máy nén nhiều cấp

a – 1 : quá trình hút khí vào pittong 11 – 2 : q trình nén khí ở pittong 12 – 3 : q trình làm mát trung gian3 – 4 : quá trình nén khí ở pittong 24 – b : q trình đẩy khí vào bình chứa

Do cuối q trình nén nhiệt độ khí caoLàm mát trung gian sử dụng khơng khí mơi trường để làm mát

T₃ = T₁

p

₂

khơng q cao so với p

₁

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Đối với máy có m cấp và tỷ số nén của các cấp là như nhau

𝜋 = 𝜋

₁

= 𝜋

₂

= ⋯ = 𝜋

_𝑚

=

^𝑚

^𝑝

^{𝑐𝑢ố𝑖}

𝑝

_đầ𝑢

CƠNG CỦA Q TRÌNH NÉN

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

phần này sẽ chỉ nghiên cứu <i>quá trình lưu động đoạn nhiệt </i>(không trao đổi nhiệt với môi trường)

<small>Phân loại các loại ống lưu động</small>

<small>Ống tăng tốcỐng tăng áp</small>

<i><small>Tốc độ sau khi qua ống được tăng lên nhưng áp suất giảm đi</small></i>

<i><small>Áp suất sau đi ra khỏi ống tăng lên nhưng vận tốc giảm đi</small></i> 𝛽 = ^𝑝²𝑝₁

<i>Khi vận tốc khí hoặc hơi trong ống ω = a → Dịng mơi chất đạt vận tốc tới hạn hay trạng thái tới hạn</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Tốc độ tại miệng ra (cửa ra)

Khí vào được coi là khí lý tưởng ^𝜔<small>2</small> =

𝑘 − 1^𝑅𝑇¹^{[1 − 𝛽} ^𝑘 ^] 𝑠Hơi nước 𝜔₂ = 2 𝑖₁ − 𝑖₂ ^𝑚

𝑚𝑠𝜔_𝑘 = 2 𝑖₁ − 𝑖_𝑘 ^𝑚

𝑠LƯU LƯỢNG

G = const

𝐺 = ^{𝜔. 𝑓}𝑣

F : tiết diện của ống (m<small>2</small>)ω : tốc độ (m/s)

v : thể tích riêng (m<small>3</small>/kg)

LƯU LƯỢNG LỚN NHẤT ( G_MAX) _{Tại trạng thái tới hạn, lưu lượng của dòng môi chất đạt giá trị lớn nhât G}_maxỐng tăng tốc nhỏ dần 𝐺_𝑚𝑎𝑥 = ^𝑓²^{. 𝑔. 𝑤}^𝑘

𝑣_𝑘𝑓 . 𝑤

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<i><b>Ống tăng tốc nhỏ dần</b></i>

𝑝₁𝛽_𝑘 = 0,527

𝛽_𝑘 = 0,55Khí lý tưởng

Hơi nước

Nếu tỷ số β < β_k : Quá trình lưu động đạt tới trạng thái tới hạn 𝜔₂ = 𝜔_𝑘 𝐺 = 𝐺_𝑚𝑎𝑥

Nếu tỷ số β > β_k : Quá trình lưu động chưa đạt tới trạng thái tới hạn ω₂ theo công thức và G theo công thức

<i><b>Ống tăng tốc hỗn hợp</b></i>

ω = ω_k

Lưu lượng G = Gmax

Vận tốc ω₂tính theo cơng thức thơng thường

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

CHU TRÌNH CACNO THUẬN CHIỀU

Nhiệt trao đổi ở nguồn nóng: 𝒒_𝑯 = 𝑞_𝐴𝐵 = 𝑻_𝑯. (𝒔_𝑩 − 𝒔_𝑨)

Nhiệt trao đổi ở nguồn lạnh: ^𝒒<small>𝑪</small> = 𝑞_𝐶𝐷 = 𝑇_𝑐. 𝑠_𝐷 − 𝑠_𝐶 = −𝑻_𝑪. (𝒔_𝑪 − 𝒔_𝑫)Tổng công bằng tổng nhiệt

𝑇_𝐻 − 𝑇_𝐶 . (𝑠_𝐵 − 𝑠_𝐴)𝑇 . (𝑠 − 𝑠 ) ⁼

𝑻_𝑯 − 𝑻_𝑪𝑻

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Các quá trình

B-A: Thải nhiệt đẳng nhiệt ra nguồn nóngC-B: Nén đoạn nhiệt – Nhận cơng

D-C: Nhận nhiệt đẳng nhiệt từ nguồn lạnh

A-D: Giãn nở đoạn nhiệt

𝑇_𝐻. 𝑠_𝐵 − 𝑠_𝐴

𝑇_𝐻 − 𝑇_𝐶 . (𝑠_𝐵 − 𝑠_𝐴) ⁼

𝑇_𝐻𝑇_𝐻 − 𝑇_𝐶T

CD

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Các quá trình:

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt ( s = const) 2-3: Quá trình cấp nhiệt đẳng tích (v = const)3-4: Q trình giãn nở sinh cơng (s = const)4-1: Q trình thải nhiệt đẳng tích (v = const)

Các đại lượng

Tỷ số nén 𝜀 = ^𝑣¹

𝑝₂Nhiệt cấp 𝑞_𝑖𝑛 = 𝑞₂₃ = 𝑐_𝑣. (𝑇₃ − 𝑇₂)

Nhiệt thải ^|𝑞<small>𝑜𝑢𝑡</small>| = |𝑞₄₁| = 𝑐_𝑣. (𝑇₄ − 𝑇₁)Công thực hiện 𝑙 = 𝑞_𝑖𝑛 − |𝑞_𝑜𝑢𝑡|

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt ( s = const) 2-3: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp (p = const)3-4: Q trình giãn nở sinh cơng (s = const)4-1: Q trình thải nhiệt đẳng tích (v = const)

Tỷ số nén _{𝜀 =} ^𝑣<small>1</small>

Hệ số giãn nở sớm 𝜌 = ^𝑣³𝑣₂Nhiệt cấp 𝑞_𝑖𝑛 = 𝑞₂₃ = 𝑐_𝑝. (𝑇₃ − 𝑇₂)

Nhiệt thải |𝑞_𝑜𝑢𝑡| = |𝑞₄₁| = 𝑐_𝑣. (𝑇₄ − 𝑇₁)Công thực hiện 𝑙 = 𝑞_𝑖𝑛 − |𝑞_𝑜𝑢𝑡|

Hiệu suất nhiệt của động cơ 𝜂 = ^𝑙

Các quá trình:

Các đại lượng

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt ( s = const) 2-3’: Q trình cấp nhiệt đẳng tích (v = const)3’’-4: Q trình giãn nở sinh cơng (s = const)4-1: Q trình thải nhiệt đẳng tích (v = const)3’-3’’: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp (p = const)

Tỷ số nén𝜀 = ^𝑣¹

Hệ số giãn nở sớm𝜌 = ^𝑣^3′′

Tỷ số tăng áp𝜆 = ^𝑝^3′

Nhiệt cấp 𝑞_𝑖𝑛 = 𝑞₂₃<small>′′</small> = 𝑞₂₃<small>′</small> + 𝑞₃<small>′3</small>^′′ = 𝑐_𝑣. 𝑇₃<small>′</small> − 𝑇₂ + 𝑐_𝑝. (𝑇₃<small>′′</small> − 𝑇₃<small>′</small>)Nhiệt thải |𝑞_𝑜𝑢𝑡| = |𝑞₄₁| = 𝑐_𝑣. (𝑇₄ − 𝑇₁)

Công thực hiện 𝑙 = 𝑞_𝑖𝑛 − |𝑞_𝑜𝑢𝑡|

Các quá trình:

Các đại lượng

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<small>1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt ( s = const) </small>

<small>3-4: Quá trình giãn nở sinh cơng (s = const)4-1: Q trình thải nhiệt đẳng áp (p = const)2-3: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp (p = const)</small>

<small>𝛽 =</small> ^𝑝²<small>𝑝</small>₁<small>Tỷ số tăng áp</small>

<small>𝜌 =</small> ^𝑣³<small>𝑣</small>₂<small>Tỷ số giãn nở sớm</small>

<small>𝑞</small>_𝑖𝑛 <small>= 𝑞</small>₂₃ <small>= 𝑐</small>_𝑝<small>. (𝑇</small>₃ <small>− 𝑇</small>₂<small>)Nhiệt cấp </small>

<small>|𝑞</small>_𝑜𝑢𝑡<small>| = |𝑞</small>₄₁<small>| = 𝑐</small>_𝑝<small>. (𝑇</small>₄ <small>− 𝑇</small>₁<small>)Nhiệt thải</small>

<small>𝜂 =</small> ^𝑙

<small>𝑞</small>_𝑖𝑛 ^{= 1 −}

<small>𝑞</small>_𝑖𝑛 ^{= 1 −}<small>1𝛽</small>^𝑘−1<small>𝑘</small>

<small>Hiệu suất nhiệt của động cơ</small>

Các quá trình:

Các đại lượng

<small>𝑙 = 𝑞</small>_𝑖𝑛 <small>− |𝑞</small>_𝑜𝑢𝑡<small>|Công thực hiện</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

Các quá trình trong chu trình

1 – 2 : Quá trình nhận công đẳng entropy (s₁ = s₂)

2 – 3 : Quá trình nhận nhiệt đẳng áp khi qua lị hơi (p₂ = p₃)3 – 4 : Q trình sinh cơng đẳng entropy khi qua tuabin (s₃ = s₄)4 – 1 : Quá trình thải nhiệt đẳng áp khi qua bình ngưng (p₄ = p₁)

Do công bơm thường nhỏ hơn rất nhiều so với công của tuabin nên bỏ qua công bơm ➔ h₁ = h₂Lượng nhiệt nhận ở lò hơi 𝑄₂₃ = 𝐺. ℎ₃ − ℎ₂

Lượng thải ra ở bình ngưng ^𝑄<small>41</small> = 𝐺. ℎ₄ − ℎ₁

Hiệu suất của chu trình 𝜂 = ^𝐿^{𝑡𝑢𝑎𝑏𝑖𝑛}𝑄_{𝑙ò ℎơ𝑖} ⁼

𝐿₃₄𝑄₂₃ ⁼

ℎ₃ − ℎ₄ℎ₃ − ℎ₂ ⁼

ℎ₃ − ℎ₄ℎ₃ − ℎ₁

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Các quá trình trong chu trình

1 – 2 : Quá trình nhận công đẳng entropy (s₁ = s₂)

2 – 3 : Quá trình thải nhiệt đẳng áp khi qua dàn ngưng tụ (p₂ = p₃)3 – 4 : Quá trình đẳng enthalpy khi qua van tiết lưu (h₃ = h₄)

4 – 1 : Quá trình nhận nhiệt đẳng áp khi qua dàn bay hơi (p₄ = p₁)Lượng nhiệt nhận ở dàn bay hơi

𝑄₂₃ = 𝐺. ℎ₃ − ℎ₂Lượng thải ra ở dàn ngưng tụ

𝑄₄₁ = 𝐺. ℎ₄ − ℎ₁

𝐿_{𝑚á𝑦 𝑛é𝑛} ⁼𝑄₄₁

𝐿₁₂ ⁼

ℎ₄ − ℎ₁ℎ₂ − ℎ₁

ℎ₂ − ℎ₁

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<b>Nhận xét:</b>

• Tấm phẳng rộng vơ hạn

• Các mặt đẳng nhiệt vng góc với trục x

• Nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao xuống thấp• Hệ số dẫn là hằng số

Mật độ dịng nhiệt

R

𝑞 =^𝑡

^𝑤1

^{− 𝑡}

^𝑤2

𝑡

_𝑤1

− 𝑡

_𝑤2

𝛿

t

_w1

t

_w2

q

Mơ hình hóa

𝑅 =^𝛿𝜆⁽

𝑚

²

. 𝐾𝑊⁾

Nhiệt trở dẫn nhiệt

Tổng lượng nhiệt truyền qua vách

𝑄 = 𝑞. 𝐹 (𝑊)

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

𝑡

_𝑤1

− 𝑡

_𝑤(𝑛+1)

σ

_𝑖=1^𝑛

^𝛿

^𝑖

<b>Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp</b>

Mật độ dòng nhiệt qua vách 1:𝑞

₁

=^𝑡

^𝑤1

^{− 𝑡}

^𝑤2

𝑅

₁

⁼

𝑡

_𝑤1

− 𝑡

_𝑤2

𝛿

₁

𝜆

₁

δ

₁

δ

₂

δ

₃

Mật độ dòng nhiệt qua vách 2:𝑞

₂

=^𝑡

^𝑤2

^{− 𝑡}

^𝑤3

𝑅

₂

⁼

𝑡

_𝑤2

− 𝑡

_𝑤3

𝛿

₂

𝜆

₂

Mật độ dòng nhiệt qua vách 3:𝑞

₃

=^𝑡

^𝑤3

^{− 𝑡}

^𝑤4

𝑅

₃

⁼

𝑡

_𝑤3

− 𝑡

_𝑤4

𝛿

₃

𝜆

₃

Mật độ dòng nhiệt qua 3 vách :𝑞 =^𝑡

^𝑤1

^{− 𝑡}

^𝑤4

𝑅

₁

+ 𝑅

₂

+ 𝑅

₃

⁼

𝑡

_𝑤1

− 𝑡

_𝑤4

𝛿

₁

𝜆

₁

⁺𝛿

₂

𝜆

₂

⁺

λ

₁

λ

₂

λ

₃

t

x

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

𝑡

_𝑤1

− 𝑡

_𝑤2

1

2. 𝜋. 𝜆^𝑙𝑛𝑟

₂

𝑟

₁

Trường nhiệt độ theo bán kính𝑡 = 𝑡

_𝑤1

−^𝑡

^𝑤1

^{− 𝑡}

^𝑤2

𝑙𝑛^𝑟_𝑟

²

Mơ hình hóa^{Nhiệt trở dẫn nhiệt theo chiều dài}^𝑅

<small>𝑙</small>

=¹

2𝜋. 𝜆^𝑙𝑛𝑟

₂

𝑟

₁

𝑚. 𝐾𝑊

t

_w1

_t

_w2

q

U

₁

U

₂

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

q

₁

Mơ hình hóa

<b>Tổng qt</b>_𝑞

_𝑙

₌^𝑡

<small>𝑤1</small>

− 𝑡

_𝑤(𝑛+1)

σ

_𝑖=1^𝑛

𝑅

_𝑙𝑖

⁼

𝑡

_𝑤1

− 𝑡

_𝑤(𝑛+1)

σ

_𝑖=1^𝑛

¹

2𝜋𝜆

_𝑖

^ln(𝑟

_𝑖+1

𝑟

_𝑖

⁾

<b>Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp</b>

Mật độ dòng nhiệt theo chiều dài qua vách trụ 1:

Mật độ dòng nhiệt theo chiều dài qua vách trụ 2:

𝑞

_𝑙1

=^𝑡

^𝑤1

^{− 𝑡}

^𝑤2

1

2. 𝜋. 𝜆

₁

^ln𝑟

₂

𝑟

₁

𝑞

_𝑙2

=^𝑡

^𝑤2

^{− 𝑡}

^𝑤3

1

2. 𝜋. 𝜆

₂

^ln𝑟

₃

𝑟

₂

Mật độ dòng nhiệt tổng qua vách

𝑞

_𝑙

=^Δ𝑡

𝑅

₁

+ 𝑅

₂

⁼

𝑡

_𝑤1

− 𝑡

_𝑤3

1

2. 𝜋. 𝜆

₁

^ln𝑟

₂

𝑟

₁

⁺

2. 𝜋. 𝜆

₂

^ln𝑟

₃

𝑟

₂

𝑊𝑚

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên trong không gian vô hạn

Công thức tiêu chuẩn

𝑁𝑢_𝑓 = 0,76. (𝐺𝑟_𝑓. 𝑃𝑟_𝑓)^0,25 . ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

10<small>3 </small>< (Gr_f.Pr_f ) < 10<small>9</small>

10<small>9 </small>< (Gr_f.Pr_f ) _𝑁𝑢_𝑓 _{= 0,15. (𝐺𝑟}_𝑓_{. 𝑃𝑟}_𝑓₎<small>0,33</small>. ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

Công thức tiêu chuẩn

10<small>3 </small>< (Gr_f.Pr_f ) < 10<small>9</small> 𝑁𝑢_𝑓 = 0,5. (𝐺𝑟_𝑓. 𝑃𝑟_𝑓)^0,25 . ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

Bề mặt nóng quay lên trên thì α tăng 30%Bề mặt nóng quay lên xuống thì α tăng 30%

Ống nằm ngang: dTấm nằm ngang: δ

Ống/tấm đứng: hNhiệt độ xác định: t_f

</div><span class="text_page_counter">Trang 41</span><div class="page_container" data-page="41">

Chảy tầng ( Re < 2300)

𝑁𝑢

_𝑓

= 0,15. 𝑅𝑒

_𝑓^0.33

. 𝑃𝑟

_𝑓^0.43

𝐺𝑟

_𝑓^0.1

^𝑃𝑟

^𝑓

𝑃𝑟

_𝑤

𝜀

_𝑙

. 𝜀

_𝑅

𝜀

_𝑅

Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ cong ống tới hệ số tỏa nhiệt

𝜀

_𝑅

= 1 + 1,77^𝑑𝑅𝜀

_𝑙

Hệ số hiệu chỉnh theo chiều dài ống

Đối với khơng khí ( Pr

_f

≈ 0.7)

𝑁𝑢

_𝑓

= 0,13. 𝑅𝑒

_𝑓^0.33

. 𝐺𝑟

_𝑓^0.1

. 𝜀

_𝑙

. 𝜀

_𝑅

<i>Kíchthước xác định là đường kính trongcủa ống</i>

<i>Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi chất lỏng/khí chảy trong ống</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 42</span><div class="page_container" data-page="42">

Chảy rối ( Re > 2300)

𝑁𝑢_𝑓 = 0.021. 𝑅𝑒_𝑓^0.8. 𝑃𝑟_𝑓^0.43 ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

. 𝜀_𝑙. 𝜀_𝑅Đối với không khí ( Pr_f ≈ 0.7)

𝑁𝑢_𝑓 = 0,018. 𝑅𝑒_𝑓^0.8. 𝜀_𝑙. 𝜀_𝑅

𝜀_𝑅 Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ cong ống tới hệ số tỏa nhiệt𝜀_𝑅 = 1 + 1,77 ^𝑑

𝑅𝜀_𝑙 Hệ số hiệu chỉnh theo chiều dài ống

<i>Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi chất lỏng/khí chảy trong ống</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 43</span><div class="page_container" data-page="43">

<i>Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi chất lỏng/khí chảy ngang qua ống</i>

<i>Chảy ngang qua 1 ống</i>

Khi 5 < Re < 10<small>3</small> 𝑁𝑢_𝑓 = 0,5. 𝑅𝑒_𝑓^0.5. 𝑃𝑟_𝑓^0.38 ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

. 𝜀_𝜑

Khi 10<small>3</small> < Re < 2.10<small>5</small> 𝑁𝑢_𝑓 = 0,25. 𝑅𝑒_𝑓^0.6. 𝑃𝑟_𝑓^0.38 ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

𝜀_𝜑Với khơng khí 𝑁𝑢_𝑓 = 0,43. 𝑅𝑒_𝑓^0.5. 𝜀_𝜑

Với khơng khí _𝑁𝑢_𝑓 _{= 0,216. 𝑅𝑒}_𝑓<small>0.6</small>. 𝜀_𝜑

<i>Kíchthước xác định là đường kính ngồi của ống</i>

ε_ϕ- hệ số hiệu chỉnh góc của dịng chảy ( Tra đồ thị bên cạnh )

</div><span class="text_page_counter">Trang 44</span><div class="page_container" data-page="44">

<i>Chảy ngang qua chùm ống</i>

<b>Chùmống song song</b>

<b>Chùmống so le</b>

𝑁𝑢_𝑓 = 0,26. 𝑅𝑒_𝑓^0,65. 𝑃𝑟_𝑓^0,35. ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

. 𝜀_𝑠. 𝜀_𝜑Với khơng khí 𝑁𝑢_𝑓 = 0,21. 𝑅𝑒_𝑓^0,65. 𝜀_𝑠. 𝜀_𝜑

𝑁𝑢_𝑓 = 0,41. 𝑅𝑒_𝑓^0,6. 𝑃𝑟_𝑓^0,33. ^𝑃𝑟^𝑓𝑃𝑟_𝑤

. 𝜀_𝑠. 𝜀_𝜑Với khơng khí 𝑁𝑢_𝑓 = 0,37. 𝑅𝑒_𝑓^0,6. 𝜀_𝑠. 𝜀_𝜑

<i><b>Phương trình tiêu chuẩn tính chohàng ống thứ 3 trở đi 10<small>3</small>< Re_f<10<small>5</small></b></i>

Hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của bước ống ε_s 𝜀_𝑆 = ^𝑠²𝑑

Hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của bước ống ε_s

s₁/s₂ < 2s₁/s₂ > 2

𝜀_𝑆 = ^𝑠¹𝑠₂

𝜀_𝑆 = 1,12

<i>Tốc độ là tốc độ qua tiết diện hẹp nhất của chùm ống</i>

<i>Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi chất lỏng/khí chảy ngang qua ống</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 45</span><div class="page_container" data-page="45">

<i>Xácđịnh hệ số tỏa nhiệt trung bình của cả chùm ống</i>

𝛼

_𝑡𝑏

=^𝛼

¹

^{+ 𝛼}

²

^{+ (𝑛 − 2)𝛼}

³

𝑛

<i>Chảy ngang qua chùm ống</i>

<i>Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi chất lỏng/khí chảy ngang qua ống</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 46</span><div class="page_container" data-page="46">

Hệ số phản xạ𝑅 = ^𝑄^𝑅

Hệ số xuyên qua𝐷 = ^𝑄^𝐷

𝑄Năng suất bức xạ _{𝐸 =} ^𝑄

<i><b>Định luật Stefan – Boltzman</b></i>

Vật đen tuyệt đối (A=1) ^𝐸<small>𝑜</small> = 𝜎_𝑜. 𝑇⁴ = 𝐶_𝑜. ^𝑇100

Vật xám (vật có độ đen ε) ^{𝐸 = 𝜀. 𝜎}<small>𝑜</small>. 𝑇⁴ = 𝜀. 𝐶_𝑜. ^𝑇100

Trong đó: σ_o = 5,67.10<small>-8</small> ( W/m<small>2</small>K<small>4</small>) – hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đốiC_o = 5,67 (W/m<small>2</small>K<small>4</small>) – hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

</div><span class="text_page_counter">Trang 47</span><div class="page_container" data-page="47">

𝐸_ℎ𝑑 = 𝐸 + 𝐸_𝑅 = 𝐸 + (1 − 𝐴). 𝐸_𝑇

<i><b>Trao đổi nhiệt bức xạ giữa 2 tấm phẳng đặt song song</b></i>

𝑞₁₂ = 𝜀_𝑞𝑑. 𝜎_𝑜. (𝑇₁⁴ − 𝑇₂⁴) = 𝜀_𝑞𝑑. 𝐶_𝑜. ^𝑇¹100

− ^𝑇²100

1𝜀₁ ⁺

𝜀₂ ^{− 1}

1𝜀₁ ⁺

𝜀₂ ^{− 1 + 𝑛.}2

𝜀_𝑚 ^{− 1}

<i><b>Trao đổi nhiệt bức xạ giữa 2 tấm phẳng đặt song song có màng chắn ở giữa</b></i>

𝑞₁₂ = 𝜀_𝑞𝑑. 𝜎_𝑜. (𝑇₁⁴ − 𝑇₂⁴) = 𝜀_𝑞𝑑. 𝐶_𝑜. ^𝑇¹100

− ^𝑇²100

Độ đen quy dẫn

Độ đen quy dẫn

</div><span class="text_page_counter">Trang 48</span><div class="page_container" data-page="48">

Vật 1 có diện tích F₁Vật 2 có diện tích F₂Lượng nhiệt trao đổi bức xạ giữa vật 1 và vật 2

𝑄₁₂ = 𝜀_𝑞𝑑. 𝜎₀. 𝐹₁ 𝑇₁⁴ − 𝑇₂⁴ = 𝜀_𝑞𝑑. 𝐶_𝑜. 𝐹₁. ^𝑇¹100

− ^𝑇²100

1𝜀₁ ⁺

𝜀₂ ^{− 1}Độ đen quy dẫn

Trong trường hợp F₁ << F₂ thì coi F₂/F₁ = 0𝜀_𝑞𝑑 = 𝜀₁

Độ đen quy dẫn

Diện tích ống hình trụ( bỏ qua diện tích 2 đầu): 𝐹 = 𝜋𝑑𝑙

Diện tích ống hình hộp chữ nhật _{𝐹 = 2. (𝑎 + 𝑏). 𝑙}

</div><span class="text_page_counter">Trang 49</span><div class="page_container" data-page="49">

𝑊𝑚

²

𝐾𝑞 = 𝑘 𝑡

_𝑓1

− 𝑡

_𝑓2

^𝑊

</div><span class="text_page_counter">Trang 50</span><div class="page_container" data-page="50">

𝑞 = 𝑘 𝑡

_𝑓1

− 𝑡

_𝑓2

^𝑊𝑚

<i><b>Trong đó:</b></i><b>k là hệ số truyền nhiệt [W/m2K]</b>

𝑊𝑚𝐾Mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng

<i><b>Truyền nhiệt qua vách trụ</b></i>

Hệ số truyền nhiệt

</div><span class="text_page_counter">Trang 51</span><div class="page_container" data-page="51">

<b>Truyền nhiệt qua vách có cánh</b>

𝑞

₁

=^𝑄𝐹

₁

⁼

𝑡

_𝑓1

− 𝑡

_𝑓2

1

𝛼

₁

⁺𝛿𝜆⁺

1𝛼

₂

. 𝜀

𝑞

₂

=^𝑄𝐹

₂

⁼

𝑡

_𝑓1

− 𝑡

_𝑓2

1

𝛼

₁

^{. 𝜀 +}𝛿

𝜆^{. 𝜀 +}1𝛼

₂

[𝑊/𝑚

²

]Mật độ dịng nhiệt phía khơng làm cánh

Mật độ dịng nhiệt phía làm cánh

Hệ số làm cánh_{𝜀 =}^𝐹

²

𝐹

₁

</div><span class="text_page_counter">Trang 52</span><div class="page_container" data-page="52">

G₁,G₂ – lưu lượng lưu chất nóng và lưu chất lạnh (kg/s)

Q nhiệt lượng trao đổi giữa hai môi trường – thiết bị [W]

F diện tích bề mặt trao đổi nhiệt [m<small>2</small>]

k hệ số truyền nhiệt [W/m<small>2</small>K]

∆t độ chênh nhiệt độ trung bình (<small>o</small>C)

Cp – nhiệt dung riêng đẳng áp [J/kgK]

t^’₁ , t^’’₁ – Nhiệt độ của lưu chất nóng ở đầu vào và đầu ra (<small>o</small>C)t^’₂ , t^’’₂ – Nhiệt độ của lưu chất lạnh ở đầu vào và đầu ra (<small>o</small>C)i₁^’,i₁’’ - enthalpy của lưu chất nóng vào và ra (kJ/kg)

i₂’,i₂<small>’’</small> – enthalpy của lưu chất lạnh vào và ra (kJ/kg)

Nhiệt lượng Q

Nhiệt của lưu chất nóng tỏa ra

Nhiệt của lưu chất lạnh tỏa ra

𝑄₁ = 𝐺₁𝐶_𝑝1 𝑡₁^′ − 𝑡₁^′′ = 𝐺₁ 𝑖₁^′ − 𝑖₁^′′

𝑄₂ = 𝐺₂𝐶_𝑝2 𝑡₂^′′ − 𝑡₂^′ = 𝐺₂ 𝑖₂^′′ − 𝑖₂^′

</div><span class="text_page_counter">Trang 53</span><div class="page_container" data-page="53">

<i><b>Độ chênh nhiệt độ</b></i>

∆𝑡 = ^∆𝑡^𝑚𝑎𝑥 ^{− ∆𝑡}^𝑚𝑖𝑛ln ^∆𝑡_∆𝑡^𝑚𝑎𝑥

<i><b>Nhiệt độ ra của chất tải nhiệt</b></i>

𝑡₁^′′ = 𝑡₁^′ − 𝑄. ¹𝐺₁. 𝐶𝑝₁𝑡₂^′′ = 𝑡₂^′ + 𝑄. ¹

𝐺₂. 𝐶𝑝₂

<small>′</small> − 𝑡₂^′1

2. 𝐺₁. 𝐶𝑝₁ ⁺1𝑘𝐹 ⁺

12. 𝐺₂. 𝐶𝑝₂Nhiệt độ ra của chất tải nóng

Nhiệt độ ra của chất tải lạnh

<i>Nếu có biến đổi pha thì nhiệt độ của lưu chất biến đổi pha luôn không đổi và bằngnhiệt độ sôi tại áp suất xác định</i>

Nhiệt lượng trao đổi

</div>