Chương 4: Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt potx

Chương IV
TRUYỀN NHIỆT VÀ THIẾT BỊ TRAO
ĐỔI NHIỆT
IV.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM
IV.2. CÁC BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT
IV.3. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
IV.1.1. Khái niệm truyền nhiệt
- Trao đổi nhiệt giữa các vật có nhiệt độ
khác nhau.
- Gồm nhiều phương thức trao đổi nhiệt xảy
ra đồng thời.
IV.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM
IV.1.2. Phương pháp giải bài toán
truyền nhiệt
•
Phương pháp 1
Phân tích quá trình truyền nhiệt và chọn ra
phương thức trao đổi nhiệt đóng vai trò
quyết định rồi áp dụng công thức cho
phương thức trao đổi nhiệt đó. Các phương
thức khác được tính đến bằng cách đưa vào
các hệ số hiệu chỉnh.
Phương pháp 2
Áp dụng công thức: Q = k.∆t.F
Q = k.(t
f1
– t
f2
).F ; [W]
Trong đó:
Q [W]- công suất nhiệt của thiết bị

F [m
2
]- diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
k[W/m
2
K]- hệ số truyền nhiệt
∆t=(t
f1
-t
f2
)
IV.2. CÁC BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT
CƠ BẢN
IV.2.1. Truyền nhiệt qua vách phẳng
•
Giả thiết:
•
Kết luận:
( )
1 1 f1 w1
q t t= α −
w1 w2
2
t t
q
−
=
δ
λ
( )

3 2 w2 f 2
q t t= α −
( )
f1 f 2
1 2
1
q t t
1 1
= −
δ
+ +
α λ α
1 2
1
k
1 1
=
δ
+ +
α λ α
1 2
1 1 1
R
k
δ
= = + +
α λ α
1 2
1 1 2 2
1

k
1 1
=
δ δ
+ + +
α λ λ α
Với vách phẳng n lớp ta có:

n
i
i 1
1 i 2
1
k
1 1
=
=
δ
+ +
α λ α
∑
IV.2.2. Truyền nhiệt qua vách trụ
•
Giả thiết:
•
Kết luận:

λ
( ) ( )
l1 1 f1 w1 1 1 f1 w1 1

q t t .F t t 2 r= α − = α − π
w1 w2
l2
2
1
t t
q
r1
ln
2 r
−
=
πλ
( ) ( )
l3 2 w2 f 2 2 2 w 2 f 2 2
q t t F t t 2 r= α − = α − π
( )
l f1 f 2
2
1 1 1 2 2
1
q t t
r1 1 1
ln
2 r 2 r 2 r
= −
+ +
α π πλ α π
t
2

1 1 1 2 2
1
k
r1 1 1
ln
2 r 2 r 2 r
=
+ +
α π πλ α π
Vách trụ n lớp:
t
n
i 1
i 1
1 1 i i 2 n 1
1
k
r
1 1 1
ln
2 r 2 r 2 r
+
=
+
=
+ +
α π πλ α π
∑
IV.2.3. Truyền nhiệt qua vách có cánh
•

Giả thiết:
•
Kết luận:

( )
1 f1 w1 1
Q t t .F= α −
( )
w1 w 2 1
Q t t .F
λ
= −
δ
( )
2 w 2 f 2 2
Q t t .F= α −
( ) ( )
f1 f 2 f1 f 2 1
2
1 1 1 2 2 1
2
1
1 1
Q t t t t F
1 1 1 1
F
F F F
F
= − = −
δ δ

+ + + +
α λ α α λ
α
cc
2
1
2
1
1
k
1 1
F
.
F
=
δ
+ +
α λ
α
2
1
F
1
F
= ε >
IV.3. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
IV.3.1. Thiết bị trao đổi nhiệt và phân loại
IV.3.2. Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
a. Phương trình cân bằng nhiệt
∆t’

∆t’’
F
dF
dt
1
dt
2
δt
1
δt
2
∆t
x
t’
1
t’
2
t’’
2
t’’
1
Q
1
= G
1
.∆i
1
= G
1
(i

1
" - i'
1
) < 0

Q
2
= G
2
.∆i
2
= G
2
(i
2
"- i'
2
)
1 2
G (i' i'') G (i'' i')− = −
G
1
C
p1
(t'
1
- t"
1
) = G
2

C
p2
(t"
2
- t'
2
)
Trường hợp chất lỏng có chuyển pha
Bỏ qua tổn thất
Trường hợp chất lỏng không chuyển pha
1 2
2 1
t C
t C
δ
=
δ
(t'
1
- t"
1
) = δt
1
;

(t"
2
- t
2
’) = δt

2

G
1
.C
p1
= C
1
; G
2
.C
p2
= C
2

b. Phương trình truyền nhiệt
Q =K.∆t .F =k.(t
f1
-t
f2
). F
max min
max
min
t t
t
t
ln
t
∆ − ∆

∆ =
∆
∆
max min
1 1 2 2
t t
t ' t '' t ' t ''
t
2 2 2
∆ + ∆
+ +
∆ = = −
max
min
t
2
t
∆
≤
∆