Giáo trình hướng dẫn ứng dụng các bài tập về xác định tốc độ dòng hơi trong áp suất tỏa nhiệt p4 docx

91
q
v
năng suất phát nhiệt của nguồn bên trong, W/m
3

Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đờng cong parabol.

3.1.2.2. Thanh trụ đồng chất bán kính r
0



)xr(
4
qrq
tt
2
2
0
v0v
f


+

+= (3-6)
Nhiệt độ bề mặt thanh trụ:

+=
2
rq
tt
0v
fw
(3-7)
Nhiệt độ tại tâm của tấm:

2
0
v0v
f0
r
4
q
2
rq
tt

+

+= (3-8)
Mật độ dòng nhiệt tại bề mặt:

2
rq
q
0v
w

= , W/m
2
(3-9)
Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đờng cong parabol.




92


3.1.2 Dẫn nhiệt không ổn định

Với tấm phẳng rộng 2
Nhiệt độ tại tâm của tấm:
*
x=0
= f
1
(Bi/Fo) tra đồ thị hình 3.1
Nhiệt độ bề mặt tấm:
*
x=1
= f
2
(Bi/Fo) tra đồ thị hình 3.2
trong đó:


=Bi

, là tiêu chuẩn Biot,

2
a
Fo


=
, là tiêu chuẩn Fourier


=
x
X
, kích thớc không thứ nguyên.
Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đờng cong parabol.


3.2 trao đổi nhiệt đối lu

Khi tính toán lợng nhiệt trao đổi bằng đối lu ta dùng công thức Newton:

],W[),tt(FQ
fWƯ
=
trong đó:
Q lợng nhiệt trao đổi trong một đơn vị thời gianlà một giây, s.

93
F diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m

2

T
W
Nhiệt độ trung bình của bề mặt,
T
f
Nhiệt độ trung bình của môI trờng (chất lỏng hoặc khí).
- hệ số tỏa nhiệt, W/m
2
.K.
Hệ số tỏa nhiệt đợc xác định từ các phơng trình tiêu chuẩn. Các
phơng trình tiêu chuẩn này đợc xác định từ thực nghiệm.
Nu = f(Re,Pr,Gr, . . . )
Trong đó:
- Nu =

l
là tiêu chuẩn Nusselt,

a
Pr

=
là tiêu chuẩn Prandtl,


=
l
Re

là tiêu chuẩn Reynolds,
2
3
tlg
Gr

=

là tiêu chuẩn Grashof,
với
- hệ số toả nhiệt, W/m
2
.K;
- hệ số dẫn nhiệt, W/m.K;
- tốc độ chuyển động, m/s
- độ nhớt động học, m
2
/s;
a - hệ số dẫn nhiệt độ, m
2
/s;
g - gia tốc trọng trờng 9,81 m/s
2
t = (t
w
- t
f
)
- hệ số dãn nở thể tích, (1/
0

K)
với chất lỏng ta tra bảng;
với chất khí:

T
1
=
,
0
K
-1
.
l kích thớc xác định.

3.2.1 Tỏa nhiện tự nhiên
3.2.1.1 Tỏa nhiện tự nhiên trong không gian vô hạn

Đối với ống hoặc tấm đặt đứng, khi (Gr
f
.Pr
f
) > 10
9
:

25,0
WƯ
f
Pr
Pr

(15,0








=
0,33
fff
)PrGrNu (3-10)
Đối với ống hoặc tấm đặt nằm ngang, khi 10
3
< (Gr
f
.Pr
f
) < 10
9
:

25,0
WƯ
f
Pr
Pr
(5,0

=
0,25
fff
)PrGrNu (3-11)

94
Nhiệt độ xác định là nhiệt độ t
f
, kích thớc xác định với ống hoặc tấm đặt
đứng là chiều cao h, với ống đặt nằm ngang là đờng kính, với tấm đặt nằm
ngang là chiều rộng.


3.2.2 Tỏa nhiệt cỡng bức khi chất lỏng chuyển độngtrong ống

3.2.2.1 Chế độ chảy tầng
25,0
WƯ
f
1,0
f
43,0
Pr

Pr
GrRe15,0








=
f
0,33
ff
PrNu (3-12)
Đối với không khí:
1,0
f
GrRe13,0
0,33
ff
Nu = (3-13)
Công thức trên áp dụng cho trờng hợp
d
l
> 50
Nếu
d
l
< 50 thì hệ số toả nhiệt cần nhân thêm hệ số hiệu chỉnh.

3.2.1.2 Tỏa nhiệt khi chất lỏng chấy rối

Rl
25,0
WƯ
f
43,0

Pr
Pr
Re021,0








=
f
0,8
ff
PrNu (3-14)
trờng hợp:

d
l
> 50 thì

1
= 1
Nếu
d
l
< 50:
1
tra bảng

3.2.2 Tỏa nhiệt khi chất lỏng chảy ngang qua chùm ống

3.2.3.1. Đối với chùm ống song song

sl
25,0
WƯ
f
33,0

Pr
Pr
Re026,0

=
f
0,65
ff
PrNu (3-15)

i
- hệ số kể đến thứ tự hàng ống.
Đối với hàng ống thứ nhất
1
= 0,6, hàng ống thứ hai
2
= 0,9, hàng ống thứ ba trở
đi
3
= 1.

s
- hệ số kể đến ảnh hởng của bớc ống theo chiều sâu.

15,0
2
s
d
S
s

=


3.2.3.1. Đối với chùm ống so le

95
sl
25,0
WƯ
f
33,0

Pr
Pr
Re41,0








=
f
0,6
ff
PrNu (3-16)

i
- hệ số kể đến thứ tự hàng ống.
Đối với hàng ống thứ nhất
1
= 0,6, hàng ống thứ hai
2
= 0,7, hàng ống thứ ba trở
đi
3
= 1.

s
- hệ số kể đến ảnh hởng của bớc ống theo chiều sâu.

2
1
S
S
< 2
15,0
2
1
s
S
S

=


2
1
S
S
> 2
s
= 1,12
S
2
bớc dọc, S
1
bớc ngang,
Trong các công thức trên, Rè
=
10
3
ữ 10
5
. Kích thớc xác định là đờng
kính ngoài. Nhiệt độ xác định là nhiệt độ trung bình của chất lỏng t
f
.

3.2.4 Toả nhiệt khi biến đổi pha

3.2.4.1. Toả nhiệt khi sôi

Khi nớc sôi bọt ở áp suất p = 0,2 ữ 80 bar:
= 0,46.t
2,33
.p
0,5
, W/m
2
.K
t = t
w
t
s

t
w
- nhiệt độ bề mặt vách đốt nóng,
t
s
- nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất sôi;
p - áp suất sôi;

3.2.4.1. Toả nhiệt khi ngng màng

Ngng trên bề mặt vách ống đứng:

4
ws
3
d
d)tt(
.g r
943,0


=
, w/m
2
.K (3-18)
Ngng trên bề mặt ống nằm ngang:
4
ws
3
n
d)tt(
.g r
724,0


=
, w/m
2
.K (3-18)
trong đó:
g - Gia tốc trọng trờng , 9,81 m/s
s

- hệ số dẫn nhiệt cuả chất lỏng, W/m.K;
r - nhiệt ẩn hoá hơI, J/kg;
- khối lợng riêng của chất lỏng ngng, kg/m
3
;
- độ nhớt động học, m
2
/s;
h chiều cao của vách hoặc ống đặt đứng, m;