TRUYỀN NHIỆT VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT docx

TRUYỀN NHIỆT VÀ THIẾT
BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333


Là quá trình trao đổi nhiệt, trong đó 1, 2
hoặc 3 dạng trao đổi nhiệt xảy ra đồng
thời.

Nghiên cứu về trao đổi nhiệt hỗn hợp
cần xem xét dạng trao đổi nhiệt nào là
cơ bản, có ảnh hưởng lớn, các dạng
khác được tính đến thông qua một số
hệ số hiệu chỉnh.
TRAO ĐỔI NHIỆT HỖN HỢP
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333


Trao đổi nhiệt giữa bề mặt vật rắn với chất
khí (ở nhiệt độ không lớn):
VÍ DỤ VỀ NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI
NHIỆT HỖN HỢP
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
( )
( )
( )
( )
( )

fwbxdlfw
fw
f
w
qd
dl
f
w
qdfwdlbxdl
TTTT
TT
T
T
C
q
T
T
CTTqqq
−+=−



















−
















−







+=
















−






+−=+=
αα
ε
α
εα

4
4
0
4
4
0
100100
100100


Là quá trình trao đổi nhiệt giữa 2 môi trường chất
lỏng hoặc chất khí có nhiệt độ khác nhau qua một
vách ngăn (một dạng của trao đổi nhiệt hỗn hợp).

Quá trình truyền nhiệt bao gồm:
-
Trao đổi nhiệt giữa môi trường có nhiệt độ cao với
bề mặt vách ngăn (chủ yếu đối lưu),
-
Dẫn nhiệt qua vách ngăn,
-
Trao đổi nhiệt (chủ yếu đối lưu) giữa vách ngăn với
môi trường có nhiệt độ thấp.
TRUYỀN NHIỆT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333

TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH PHẲNG
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333

[ ]
[ ]
( )
( )
[ ]
2
2
1
1
21
21
2
2
1
1
2
2
1
1
W/m
11
W/m
11
11
W/
11
αλ
δ
α
αλ

δ
α
αλ
δ
α
++
−
=−=
++
==
++=
∑
∑
∑
n
ff
ff
n
n
tt
ttkq
K
R
k
KmR

TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH TRỤ
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
[ ]

[ ]
( )
( )
[ ]
W/m
1
ln
2
11
W/m
1
W/
1
ln
2
11
22
1
1
11
21
21
22
1
1
11
dd
d
d
tt

ttkq
K
R
k
mK
dd
d
d
R
n
i
i
i
ff
ffll
l
l
n
i
i
i
l
παπλπα
παπλπα
++
−
=
−=
=
++=

∑
∑
+
+
[ ]
[ ]
( )
( )
[ ]
W/m
1
ln
2
11
W/m
1
W/
1
ln
2
11
22
1
1
11
21
21
22
1
1

11
dd
d
d
tt
ttkq
K
R
k
mK
dd
d
d
R
n
i
i
i
ff
ffll
l
l
n
i
i
i
l
παπλπα
παπλπα
++

−
=
−=
=
++=
∑
∑
+
+

TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH CÓ CÁNH
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
2
22
1
1
21
1
1
22111
21

21
22111
W/m
11
W
11
W
W/
1
W/
11
αλ
δ
α
αλ
δ
α
αλ
δ
α
F
F
tt
F
Q
q
FFF
tt
Q
ttkQ

K
R
k
K
FFF
R
ff
ff
ffc
c
c
c
++
−
==
++
−
=
−=
=
++=


Tăng cường các dạng trao đổi nhiệt cơ bản:
-
Dẫn nhiệt: giảm chiều dày vách, tăng λ, tăng ∆T…
-
Đối lưu: tăng tốc độ chuyển động, tăng ∆T…
-
Bức xạ: tăng độ đen, tăng T, tăng ∆T,…


Tăng cường truyền nhiệt qua vách: tăng hệ số toả
nhiệt α phía vách có giá trị nhỏ hoặc làm cánh (bỏ
qua nhiệt trở dẫn nhiệt).
TĂNG CƯỜNG TRUYỀN NHIỆT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333


Để giảm mật độ dòng nhiệt → dùng vật
liệu có λ nhỏ (vật liệu cách nhiệt).

Với vách phẳng: tăng chiều dày cách nhiệt
→ q giảm.

Với vách trụ:
CÁCH NHIỆT - ĐƯỜNG KÍNH TỚI HẠN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
( )
( )
2;
2
0
1
2
1
min
1
ln

2
1
ln
2
11
2
2
2
2
221
2
111
===⇒
=−==
+++=
cn
th
th
cn
th
cncncncn
l
l
cn
cn
cn
l
d
Bid
dddd

Rd
khiR
dd
d
d
d
d
R
λ
α
α
λ
παπλ
παπλπλπα


Đảm bảo

Hoặc
R
l1
- nhiệt trở đối lưu trong vách
R
l2
- nhiệt trở đối lưu ngoài vách
R
lcn
- nhiệt trở dẫn nhiệt lớp cách nhiệt
BỌC CÁCH NHIỆT VÁCH TRỤ
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt

Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
2
2
α
λ
cn
thcn
dd
=>
2
2 cn
cn
d
α
λ
≤


Định nghĩa: là thiết bị thực hiện sự trao đổi nhiệt giữa
2 chất tải nhiệt có nhiệt độ khác nhau.

Phân loại:
-
Kiểu vách ngăn: hoạt động liên tục, ổn định;
-
Kiểu hồi nhiệt: hoạt động theo chu kỳ, không ổn định;
-
Kiểu ống nhiệt: trọng trường, mao dẫn, ly tâm;
-
Kiểu hỗn hợp: trao đổi nhiệt + trao đổi chất

THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333

KIỂU VÁCH NGĂN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333

KIỂU VÁCH NGĂN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333

KIỂU VÁCH NGĂN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333

KIỂU VÁCH NGĂN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333

KIỂU HỖN HỢP
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333


Bài toán thiết kế: xác định diện tích bề
mặt trao đổi nhiệt theo những yêu cầu
đề ra.

Bài toán kiểm tra: kiểm tra nhiệt độ cuối

của chất tải nhiệt.
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI
NHIỆT KIỂU VÁCH NGĂN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333


Phương trình truyền nhiệt:
∆t: logarit hay số học

Phương trình cân bằng nhiệt:
W = GC
p
là nhiệt dung toàn phần [W/K]
(1) - nóng ; (2) - lạnh ; (‘) - vào; (“) - ra.
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI
NHIỆT KIỂU VÁCH NGĂN
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
tkFQ ∆=
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( )
( )
1
2
'
2
"

2
"
1
'
1
2
1
'
2
"
22
"
1
'
11
'
2
"
222
"
1
'
111
'
2
"
22
"
1
'

11
W
W
WW =
−
−
=⇒−=−=
−=−=
−=−=
tt
tt
t
t
ttttQ
ttCGttCGQ
iiGiiGQ
pp
δ
δ


Nhiệt độ trung bình lôgarit:

Nhiệt độ trung bình số học:
XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ
TRUNG BÌNH (song song)
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
K

t
t
tt
t
min
max
minmax
ln
∆
∆
∆−∆
=∆
[ ]
[ ]
K
tt
t
K
tttt
t
2
22
minmax
"
2
'
2
"
1
'

1
∆+∆
=∆
+
−
+
=∆

ε
∆t
xác định bằng đồ thị
XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ
TRUNG BÌNH (cắt nhau)
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
2
1
'
2
"
2
"
1
'
1
max
2
max
'

2
"
2
min
max
minmax
;
),(
ln
t
t
tt
tt
R
t
t
t
tt
P
RPf
tt
K
t
t
tt
t
t
nctcn
nc
δ

δδ
ε
ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
∆−∆
=∆
∆
∆

XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ
TRUNG BÌNH (cắt nhau)
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
2
1
'
2
"

2
"
1
'
1
max
2
max
'
2
"
2
;
),(
t
t
tt
tt
R
t
t
t
tt
P
RPf
tt
t
nctcn
δ
δ

δ
ε
ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
ε
∆t
xác định bằng đồ thị

XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ
TRUNG BÌNH (cắt nhau)
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
2
1
'
2
"
2

"
1
'
1
max
2
max
'
2
"
2
;
),(
t
t
tt
tt
R
t
t
t
tt
P
RPf
tt
t
nctcn
δ
δ
δ

ε
ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
ε
∆t
xác định bằng đồ thị

XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ
TRUNG BÌNH (cắt nhau)
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
2
1
'
2
"
2
"

1
'
1
max
2
max
'
2
"
2
;
),(
t
t
tt
tt
R
t
t
t
tt
P
RPf
tt
t
nctcn
δ
δ
δ
ε

ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
ε
∆t
xác định bằng đồ thị


Biết t’
1
, t’
2
, W
1
, W
2
, tính t”
1
, t”

2
với nhiệt độ
trung bình số học
TÍNH NHIỆT ĐỘ CUỐI CHẤT TẢI
NHIỆT
Trường ĐHBK Hà nội - Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh - Bộ môn Kỹ thuật nhiệt
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà nội ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
( ) ( )
21
'
2
'
1
'
2
"
22
"
1
'
11
"
2
'
2
"
1
'
1

W2
11
W2
1
WW
22
++
−
=⇒









−=−=
∆=
+
−
+
=∆
kF
tt
Q
ttttQ
tkFQ
K

tttt
t