KỸ THUẬT NHIỆT - PHẦN 7 ppsx

PHẦN THỨ HAI
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
CÁC DẠNG TRAO ĐỔI NHIỆT CƠ BẢN
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
 Dẫn nhiệt: là quá trình trao đổi
nhiệt giữa các phần của vật hay giữa
các vật có nhiệt độ khác nhau khi
chúng tiếp xúc với nhau.
 Đối lưu: là quá trình trao đổi nhiệt
nhờ sự chuyển động của chất lỏng
hoặc chất khí giữa những vùng có
nhiệt độ khác nhau.
 Bức xạ: Là quá trình trao đổi nhiệt
được thực hiện bằng sóng điện từ
TRAO ĐỔI NHIỆT
BỨC XẠ
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 được thực
hiện bằng sóng điện từ.
 Tia nhiệt là tia bức xạ được các vật
hấp thụ và biến thành nhiệt.
 Tia nhiệt gồm:
- Ánh sáng trông thấy ( = 0,4  0,8
m)
- Hồng ngoại ( = 0,8  400 m).
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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 bức xạ gồm:
- Nhiệt năng  năng lượng bức xạ (vật
phát)
- Năng lượng bức xạ lan truyền trong
không gian
- Năng lượng bức xạ  nhiệt năng (vật
nhận)
 Các vật luôn đồng thời phát ra và hấp
thụ năng lượng bức xạ: khi chúng có
nhiệt độ bằng nhau  trị số năng
lư
ợ
ng
b
ứ
c
x
ạ
b
ằ
ng
tr
ị
s
ố
năng
lư
ợ
ng

TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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
 Cường độ trao đổi nhiệt bức xạ phụ
thuộc vào:
- Độ chênh nhiệt độ giữa các vật
- Nhiệt độ tuyệt đối của các vật.
 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật
còn có thể xảy ra trong chân không.
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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
 Hệ số hấp thụ:
 Hệ số phản xạ:
 Hệ số xuyên qua:
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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
Q
Q
A
A

Q
Q
R
R

Q

Q
D
D

1
1
R





D
R
A
Q
Q
Q
Q
Q
Q
QQQQ
DA
DRA
 Vật đen tuyệt đối:
 Vật trắng tuyệt đối:
 Vật trong suốt tuyệt đối (khí có số
nguyên tử trong phân tử  2:
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ

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
QQA
A


;1
QQR
R


;1
QQD


D
;1
 Vật đục (vật rắn và chất lỏng): hấp
thụ tốt thì phản xạ tồi và ngược lại.
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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
QQQ
RA
D
RA




;1
;0
 Dòng bức xạ: là tổng năng lượng bức
xạ phát đi từ diện tích F của vật theo
mọi hướng của không gian bán cầu
trong một đơn vị thời gian ứng với toàn
bộ chiều dài bước sóng ( = 0  h). Ký
hiệu Q, đơn vị W.
 Dòng bức xạ đơn sắc: Q

(từ  đến  +
d ).
 Năng suất bức xạ: là dòng bức xạ ứng
với một đơn vị diện tích bề mặt.
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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
/ mW
dF
dQ
E 
 Cường độ bức xạ: là năng suất bức
xạ ứng với một khoảng hẹp (đơn vị)
của chiều dài bước sóng.
 Năng suất bức xạ riêng: là năng
suất bức xạ của bản thân vật.

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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


3
/ mW
d
dE
I



 Năng suất bức xạ hiệu dụng.
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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 mWEAEE
thd

 Vật xám: là vật có I

(cường độ bức

xạ) của nó có dạng (quan hệ I

- )
giống I
0
của vật đen tuyệt đối ở mọi
nhiệt độ.
 được gọi là hệ số bức xạ hay độ
đen.
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO
TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ
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


 
const
TI
TI




0
 Định luật Planck: quan hệ giữa
cường độ bức xạ của vật đen tuyệt
đối với nhiệt độ và chiều dài bước
sóng.
C
1

= 0,374.10
-15
[Wm
2
]
C
2
= 1,4388.10
-12
[mK]
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN VỀ BỨC XẠ
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
1
2
5
1
0



T
C
e
C
I




 Định luật Planck
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN VỀ BỨC XẠ
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
1
2
5
1
0



T
C
e
C
I



 Định luật Wien: quan hệ bước sóng
ứng với trị số I
0
cực đại, 
max
, và
nhiệt độ T.
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN VỀ BỨC XẠ
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
 
mKT
T
C
e
I
T
C
3
max
max
20
10.988,2
01
5
max
2
max













 Định luật Wien
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN VỀ BỨC XẠ
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
5
0
0
0

K
3
0
0
0

K
1
0
0
0

K
3
0
0
K
m

a
x
m
K
 Định luật Stefan-Boltzmann: Năng suất
bức xạ của vật đen tuyệt đối tỉ lệ với
nhiệt độ tuyệt đối lũy thừa 4.

0
= 5,67.10
-8
[W/m
2
K
4
] là hằng số
bức xạ của vật đen tuyệt đối.
C
0
= 5,67 [W/m
2
K
4
] là hệ số bức xạ
của vật đen tuyệt đối
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN VỀ BỨC XẠ
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
 

2
4
0
4
00
0
5
1
0
00
W/m
100
1
2













T
CTE
d

e
C
dIE
T
C






 Định luật Stefan-Boltzmann với vật
xám:
C - hệ số bức xạ của vật xám
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN VỀ BỨC XẠ
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


2
4
W/m
100








T
CE
0
4
0
0
0
0
0
0
0
;
100
CC
T
CE
EdIdIdIE















 Định luật Kirchkoff: các vật đục (D =
0; A + R = 1) có cùng nhiệt độ thì tỉ
số giữa năng suất bức xạ và hệ số
hấp thụ là như nhau và bằng năng
suất bức xạ của vật đen tuyệt đối ở
cùng nhiệt độ.
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN VỀ BỨC XẠ
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
AE
A
E
E
A
E
A
E



0
0
2
2
1
1

 Tất cả các tia năng lượng phát ra từ bề
mặt này đều đập tới bề mặt kia và
ngược lại.
BỨC XẠ GIỮA 2 MẶT PHẲNG, RỘNG
VÔ HẠN, SONG SONG (không màn chắn)
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
2121
2112
12
1222
2111
2112
)1(
)1(
AAAA
EAEA
q
EAEE
EAEE
EEq
hdhd
hdhd
hdhd












BỨC XẠ GIỮA 2 MẶT PHẲNG, RỘNG
VÔ HẠN, SONG SONG (không màn chắn)
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





























































1
11
1
100100
100
100
21
4
2
4
1
012
4
2
022
4
1
011







qd
qd
TT
Cq
A
T
CE
T
CE
 Giả thiết màn chắn có độ đen 
m
(n -
số màn chắn)
BỨC XẠ GIỮA 2 MẶT PHẲNG, RỘNG
VÔ HẠN, SONG SONG (có màn chắn)
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


































4
2
4
1
0
21
12
2112

100100
1
2
1
11
1
TT
C
n
q
qqq
m
mm

T
1
, E
1
T
2
, E
2
T
m
,
m
 Nếu 
m
= 
1

= 
2
BỨC XẠ GIỮA 2 MẶT PHẲNG, RỘNG
VÔ HẠN, SONG SONG (có màn chắn)
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
1
12
12


n
q
q
m
T
1
, E
1
T
2
, E
2
T
m
,
m
 Vật 1: F
1
, T

1
, A
1
, 
1
 Vật 2: F
2
, T
2
, A
2
, 
2
 Hệ số góc bức xạ của vật 2 tới vật 1
BỨC XẠ GIỮA 2 VẬT BỌC 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
 
W;
100100
1
11
4
2
221
4
1
1
2
21

1
0
12
2
21
21

































T
F
T
F
C
Q
Q
Q





2
1