Giáo trình hướng dẫn tìm hiểu về cấu tạo,nhiệt độ và áp suất của mặt trời cũng như những ảnh hưởng của nó đến các hành tinh phần 10 ppsx

Trong các thiết bị gia nhiệt Q
m
> 0 và U > 0, còn trong các thiết bị làm
lạnh Q
m
< 0 và U < 0. Nếu tính theo khối lợng riêng ,(kg/m
3
) , vận tốc v,m/s
và tiết diện dòng chảy f,(m
2
) thì biểu thức của lu lợng G (kg/s) sẽ có dạng:
G = f.
Phơng trình CBN tổng quát, liên hệ các thông số nêu trên sẽ có dạng:

I
V
i
C
i
(t
i

- t
0
) + [(
1

1
f
1
(i

1

i
1

) +
2

2
f
2
(i
2

i
2

) + k
i
(
i
t t
f
)F
i
] = 0.
Phơng trình này cho phép tìm đợc 1 đại lợng cha biết nào đó, ví dụ thời
gian để khởi động thiết bị, khi có thể xác định tất cả các đại lợng còn lại.

* Phơng trình cân bằng nhiệt khi ổn định:

Trên thực tê, ngời ta thờng tính nhiệt cho TBTĐN khi nó đã làm việc ổn
định, với U = 0. Về lý thuyết , nếu giả thiết Q
m
= 0 thì phơng trình CBN có
dạng:
I
1
= I
2
, hay G
1
(i
1

i
1

) = G
2
(i
2

i
2

), (W).
Nếu chất lỏng không chuyển pha thì phơng trình CBN có dạng:
G
1

C
p1
(t
1

t
1

) = G
2
C
p2
(t
2

t
2

), (W).
Nếu gọi GC
p
= fC
p
=C là nhiệt dung (hay đơng lợng nớc) của dòng
chất lỏng thì phơng trình trên có dạng:
C
1
(t
1

t
1

) = C
2
(t
2

t
2

) hay C
1
t
1
= C
2
t
2
, (W),
ở dạng vi phân, trên mỗi phân tố diện tích dF của mặt TĐN, thì phơng
trình CBN có dạng:
- C
1
dt
1
= C
2
dt
2

, (W),
Nếu chất lỏng là hơI quá nhiệt có C
p11
, t
1

vào TBTĐN, đợc làm nguội
đến nhiệt độ ngng tụ t
s
, ngng tụ hoàn toàn và toả ra lợng nhiệt r thành nớc
ngng có nhiệt dung riêng C
p12
rồi giảm nhiệt độ đến t
2

> t
s
có nhiệt dung riêng
C
p22
thì phơng trình CBN có dạng:
G
1
C
p1
(t
1

t
1

) = G
2
[C
p21
(t
s
t
2

) + r + C
p21
(t
2

t
s
) ], (W).
Đây là phơng trình CBN cho lò hơi hay tuốc bin hơi.

12.3.2.2. P hơng trình truyền nhiệt:

Dạng vi phân: Lợng nhiệt Q truyền từ chất lỏng nóng t
1
đến chất lỏng
lạnh t
2
qua phân tố diện tích dF
x
của mặt vách có dạng:

Q = k (t
1
- t
2
) dF
x
= k t
x
dF
x
, (W),
trong đó: k = f(
1
,
2
, , ), (W/m
2
K), là hệ số truyền nhiệt qua vách , thờng
đợc coi là không đổi trên toàn mặt F,
t
x
= (t
1
- t
2
) là độ chênh nhiệt độ 2 chất lỏng ở 2 bên mặt dF
x
phụ
thuộc vào vị trí của dF
x

, tức là t
x
= f(F
x
).
Dạng tích phân: Lợng nhiệt Q truyền qua diện tích F của vách có thể
tính:

tkFdF)F(tkdFtkQ
F
0
xxx
F
xx
===

, (W),
với:

=
F
0
xxx
dF)F(t
F
1
t
gọi là độ chênh trung bình trên mặt F của nhiệt độ 2 chất
lỏng.

12.3.3. Xác định độ chênh trung bình
t

12.3.3.1. Sơ đồ song song ngợc chiều

Phơng trình CBN và truyền nhiệt qua dF
x
theo sơ đồ song song ngợc
chiều trên đồ thị (t-F
x
) ở hình 12.3.3.1 có dạng:




=
==

xx
2211
dFtkQ
dtCdtCQ
,





Từ đó ta có:
dt

1
= dt
1
=
Q.
C
1
C
1
21










,
hay: dt
x
=-mkt
x
dF
x
,
với m =

21
C
1
C
1
, (K/W).
Nếu m và k không đổi thì:


=




F
0
x
t
t
x
x
dFmk

t
td
x
0
, hay:

x
mkF
0xx
x
x
ettmkdF
t
td
ln

==


hay
Theo định nghĩa
t ta có:

)1e(
mkF
t
dFe
F
t
dFt

F
1
t
xx
mkF
0
F
0
x
mkF
0
F
0
xxx



=

==



Thay quan hệ
mkF
0F
ett

= vào trên ta đợc:

0
F
0F
0
F
F
0
0
t
t
ln
tt
1
t
t
t
t
ln
t
t



=

=
,
Với
0
t = t
1

t
2

;
F
t

=

t
1

- t
2

là độ chênh nhiệt độ tại hai đầu mặt truyền nhiệt.

12.3.3.1. Sơ đồ song song cùng chiều

Từ hệ phơng trình CBN




=
==

xx
2211
dFtkQ
dtCdtCQ
,
biến đổi nh trên, với m =








+
21
C
1

C
1
,
sẽ đợc:

0
F
0F
t
t
ln
tt
t



=
,
Với
0
t = t
1

- t
2

;
F
t

=

t
1

- t
2

là độ chênh t
x
tạ F
x
= 0 và F
x
= F.

12.3.3.3. Các sơ đồ khác

Biểu thức
t của các sơ đồ khác (song song đổi chiều, giao nhau 1 hay n
lần) đợc tính theo sơ đồ song song ngợc chiều rồi nhân với hệ số

t
cho từng sơ
đồ bởi đồ thị:

);R,P(f
t
=

trong đó
max
2
'
2
'
1
'
2
"
2
t
t
tt
tt
P


=


=
và
2
1
'
2
"

2
"
1
'
1
t
t
tt
tt
R


=


=



12.3.4. Tính nhiệt độ của các chất ra khỏi TBTĐN

Khi tính kiểm tra hoặc tính chọn 1 TBTĐN có sẵn, thờng cho biết t
1

, t
2

,

k, C

1
, C
2
và cần tính nhiệt độ t
1

, t
2

ra khỏi TBTĐN để xem nhiệt độ có phù hợp
với công nghệ hay không. Phép tính này có thể thực hiện cho các sơ đồ song song
không đổi chiều nh sau:

12.3.4.1. Sơ đồ song song ngợc chiều


Tại F
x
= F , phơng trình
x
mkF
0x
ett

= sẽ có dạng:

x
mkF
0
F

e
t
t

=


hay
)n1(N
C
C
1
C
kF
"
2
'
1
'
2
"
1
ee
tt
tt
2
1
1

=


,
với
1
C
kF
N =
và
2
1
C
C
n =
là các số khong thứ nguyên.
Sau khi trừ 2 vế của đẳng thức trên cho 1 và khử mẫu số ta đợc:
(t
2

- t
2

) (t
1

t
1

) = [( t
1

- t
2

) - (t
2

- t
1

)] [e
-N(1-n)
- 1].
Nếu gọi t
1
= (t
1

t
1

), t
2
= (t
2

- t
2

), khi kết hợp phơng trình trên với
phơng trình cân bằng nhiệt ta có hệ sau:

[]
[
]

tt
ttt
21
212



=
=

21
)n1(N"
2
'
1

CC
1e)tt(

Đây là hệ 2 phơng trình bậc 1 của 2 ẩn t
1
và t
2
, có nghiệm là:


t
t
2
1





=
=


=


)N,n(nZ)tt(
)N,n(Z)tt(
ne1
e1

)tt(
"
2
'
1
"
2
'
1
)n1(N
)n1(N
"
2
'
1

Nhờ đó tìm đợc: Nếu gọi t
1

= t
1

- t
1
, t
2

= t
2

+ t
2
.

12.3.4.2. Sơ đồ song song cùng chiều

Với các ký hiệu N, n, t
1
, t
2
và cách chứng minh nh trên, sẽ thu đợc hệ
phơng trình:

[
]

tt
tt
21
12



=
=+
+
21
)n1(N"
2
'

1
CC
e1)tt(
,
Các nhiệt độ ra tính theo t
1
, t
2
sẽ có dạng:
t
1

= t
1

- t
1
= t
1

(t
1

t
2

)
n1
e1
)n1(N

+

+
= t
1

(t
1

t
2

)P(n,N)
t
2

= t
2

+ t
2
= t
2

+ (t
1

t
2

)nP(n,N).
Khi chất lỏng sôI, ví dụ trong lò hơI hoặc thiết bị bốc hơi thì t
2

= t
2

= t
s
.
C
2
= G
2
C
p2
= nên n =
2
1
C
C
= 0, do đó t
1

= t
1

(t
1

t
s
)(1 e
-N
).

12.3.4.3. So sánh công suất nhiệt của sơ đồ cùng chiều và ngợc chiều

Tỷ số các công suất nhiệt của TBTĐN theo sơ đồ song song cùng chiều
Q
p
= C
1
t
1p
và khi ngợc chiều Q
z
= C
1
t
1z
sẽ có dạng:

[
]
[
]
[]

)n1(N

)n1(N)n1(N
z
p
e1)n1(
ne1e1
Q
Q

+


=
< 1.
Khi có cùng chỉ số n và N, công suất trao đổi nhiệt của sơ đồ song song
ngợc chiều luôn lớn hơn công suất nhiệt của sơ đồ song song cùng chiều. ./.



20
Chỉång 2: NÀNG LỈÅÜNG MÀÛT TRÅÌI

2.1. Nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi
Trong ton bäü bỉïc xả ca màût tråìi, bỉïc xả liãn quan trỉûc tiãúp âãún cạc
phn ỉïng hảt nhán xy ra trong nhán màût tråìi khäng quạ 3%. Bỉïc xả γ ban âáưu
khi âi qua 5.10
5
km chiãưu dy ca låïp váût cháút màût tråìi, bë biãún âäøi ráút mảnh.
Táút c cạc dảng ca bỉïc xả âiãûn tỉì âãưu cọ bn cháút sọng v chụng khạc nhau åí
bỉåïc sọng. Bỉïc xả γ l sọng ngàõn nháút trong cạc sọng âọ (hçnh 2.1). Tỉì tám
màût tråìi âi ra do sỉû va chảm hồûc tạn xả m nàng lỉåüng ca chụng gim âi v

báy giåì chụng ỉïng våïi bỉïc xả cọ bỉåïc sọng di. Nhỉ váûy bỉïc xả chuøn thnh
bỉïc xả Rången cọ bỉåïc sọng di hån. Gáưn âãún bãư màût màût tråìi nåi cọ nhiãût âäü
â tháúp âãø cọ thãø täưn tả
i váût cháút trong trảng thại ngun tỉí v cạc cå chãú khạc
bàõt âáưu xy ra.
Âàûc trỉng ca bỉïc xả màût tråìi truưn trong khäng gian bãn ngoi màût
tråìi l mäüt phäø räüng trong âọ cỉûc âải ca cỉåìng âäü bỉïc xả nàòm trong di 10
-1
-
10 µm v háưu nhỉ mäüt nỉía täøng nàng lỉåüng màût tråìi táûp trung trong khong
bỉåïc sọng 0,38 - 0,78 µm âọ l vng nhçn tháúy ca phäø.

Chm tia truưn thàóng tỉì màût tråìi gi l bỉïc xả trỉûc xả. Täøng håüp cạc tia
trỉûc xả v tạn xả gi l täøng xả. Máût âäü dng bỉïc xả trỉûc xả åí ngoi låïp khê
10exp -8
10exp -6
10exp -4 10exp -2 10exp 0 10exp 2 10exp 4
10exp 6
10exp 8 10exp 10
Tia Gamma
Tỉí ngoải
Radar, TV, Radio
Radio Radio
Sọng di
Sọng ngàõn
Bỉïc xả nhiãût
Tia Cosmic
Tia X .
Gáưn
xa

Tia häưng ngoải
25
Ạnh sạng trong tháúy 0.38 - 0.78
Nàng lỉåüng màût tråìi
3
ÂÄÜ DI BỈÅÏC SỌNG (
Hçnh 2.1 Di bỉïc xả âiãûn tỉì