KỸ THUẬT NHIỆT - PHẦN 5

Thể loại: Điện Điện tử
Lượt xem: 54,122Lượt tải: 7Số trang: 41

Mô tả tài liệu

NỘI DUNG CƠ BẢN Phần nhiệt động: nghiên cứu các quá trình biến đổi năng lượng liên quan đến năng lượng nhiệt (chủ yếu giữa CƠ NĂNG và NHIỆT NĂNG) Phần truyền nhiệt: nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt giữa các vật

Tóm tắt nội dung

NỘI DUNG 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 Phần nhiệt động: nghiên cứu các quá trình biến đổi năng lượng liên quan đến năng lượng nhiệt (chủ yếu giữa CƠ NĂNG và NHIỆT NĂNG) Phần truyền nhiệt: nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt giữa các vật Đối tượng nghiên cứu: chủ yếu là MÁY NHIỆT và THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 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 DẪN 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 Trường nhiệt độ: là tập hợp các giá trị nhiệt độ của các điểm khác nhau trong không gian khảo sát tại một thời điểm nào đó. Trường nhiệt độ không ổn định 3 chiều: t = f (x, y, z, ) Trường nhiệt độ ổn định 3, 2, 1 chiều: t = f (x, y, z); t = f (x, y); t = f (x) NHỮNG KHÁI NIỆM 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 Mặt đẳng nhiệt: là bề mặt chứa tất cả các điểm có cùng giá trị nhiệt độ tại một thời điểm. Các mặt đẳng nhiệt không cắt nhau. NHỮNG KHÁI NIỆM 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 Građian nhiệt độ: là tốc độ thay đổi nhiệt độ theo hướng pháp tuyến với mặt đẳng nhiệt. Grad(t) là một đại lượng véctơ có phương vuông góc với mặt đẳng nhiệt và chiều + là chiều tăng nhiệt độ. NHỮNG KHÁI NIỆM 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  mK n t n ttgrad n /lim)( 0        x n t t + ∆t t - ∆t ∆n ∆x Mật độ dòng nhiệt: là lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt vuông góc với hướng truyền nhiệt trong một đơn vị thời gian – q (W/m2) Dòng nhiệt: là lượng nhiệt truyền qua toàn bộ diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian – Q (W) NHỮNG KHÁI NIỆM 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  F qdFQqdFdQ ; Định luật Fourier về dẫn nhiệt: Véc tơ mật độ dòng nhiệt có phương trùng với phương của grad(t), chiều dương là chiều giảm nhiệt độ (ngược chiều với grad(t)). NHỮNG KHÁI NIỆM 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  2W/m;)( n ttgradq     Hệ số dẫn nhiệt: là nhiệt lượng truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian khi grad(t) = 1 Hệ số dẫn nhiệt  đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của vật. NHỮNG KHÁI NIỆM 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  K n t q W/m    Phụ thuộc vào bản chất của các chất rắn > lỏng > khí Phụ thuộc vào nhiệt độ  = o(1 + bt) o - hệ số dẫn nhiệt ở 0oC b - hệ số thực nghiệm (+/-) HỆ SỐ DẪN 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  của kim loại nguyên chất và hầu hết chất lỏng (trừ nước và Glyxerin) giảm khi t tăng Chất cách nhiệt và chất khí có  tăng khi t tăng  của vật liệu xây dựng còn phụ thuộc vào độ xốp và độ ẩm.  ≤ 0,2 W/mK có thể làm chất cách nhiệt HỆ SỐ DẪN 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 Xét dòng nhiệt truyền qua bề mặt dxdy: Lượng nhiệt tích lại theo phương z PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN 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 2 2 2 z tdxdydzdQdQ z tdxdydz z tdxdy dz z tt z dxdydQ z tdxdydQ dzzz dzz z                               Lượng nhiệt tích lại theo 3 phương: PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN 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 2 2 2 2 2 z tdxdydzdQdQ y tdxdydzdQdQ x tdxdydzdQdQ dzzz dyyy dxxx                z y x dQx dQx+dx dQy dQy+dy dQz dQz+dz dx dy dz qv Tổng lượng nhiệt tích lại theo cả 3 phương: PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN 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 2 2 2 2 2 z t y t x tdxdydzdQ  z y x dQx dQx+dx dQy dQy+dy dQz dQz+dz dx dy dz qv Theo định luật bảo toàn năng lượng: a - hệ số dẫn nhiệt độ [m2/s] PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN 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        C q z t y t x tat C q z t y t x t C t qdxdydztdxdydzCdQ z t y t x tdxdydzdQ v v v                                                      2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 . z y x dQx dQx+dx dQy dQy+dy dQz dQz+dz dx dy dz qv Điều kiện thời gian: cho sự phân bố nhiệt độ tại thời điểm ban đầu. Điều kiện hình học: cho biết hình dạng, kích thước của vật đang khảo sát. Điều kiện vật lý: thông số vật lý của vật đang khảo sát. ĐIỀU KIỆN ĐƠN TRỊ 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 Điều kiện biên: - Loại 1: phân bố nhiệt độ trên bề mặt của vật ở thời điểm bất kỳ. - Loại 2: mật độ dòng nhiệt qua bề mặt vật ở thời điểm bất kỳ. - Loại 3: quy luật trao đổi nhiệt giữa bề mặt của vật với môi trường xung quanh. ĐIỀU KIỆN ĐƠN TRỊ 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   0       x fw dx dttt  Tìm phân bố nhiệt độ (trường nhiệt độ) Tìm mật độ dòng nhiệt GIẢI BÀI TOÁN DẪN 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 DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH KHI KHÔNG CÓ NGUỒN NHIỆT BÊN TRONG 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 ỔN ĐỊNH, KHÔNG NGUỒN TRONG 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 0 0;0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2                                    z t y t x t qt C q z t y t x tat v v   z y x dQx dQx+dx dQy dQy+dy dQz dQz+dz dx dy dz qv QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP 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     R tttttqttx txqt tCttx CxqCAxt qA dx dtq A dx dt dx td z t y t x t ww www w ww                                         21 212 1 11 2 2 2 2 2 2 2 2 , ,0 00 x t tw1 = const tw2 dx QUA VÁCH PHẲNG NHIỀU LỚP 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                                           i i nww i nww wwww ww ww ww ww wwww ww tt R tt q tt RRR ttq RRRqtt qRtt qRtt qRtt R ttttttq            1111 3 3 2 2 1 1 41 321 41 32141 343 232 121 1 21 1 1 21 21 1 1 x t tw1 1 tw2 tw3 tw4 2 3 QUA VÁCH TRỤ MỘT LỚP 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  mWR tt r r tt l Qq r r l Qttttrr r r l Qtt r l QtCttrr Cr l Qt r dr l Qdt dr dtrlQ l wwww l www w ww 21 1 2 21 1 2 1222 1 1 1111 ln 2 1 ln 2 ; ln 2 ln 2 ; ln 2 2 )2(                                   r r t, z tw1 = const tw2 dr r1 r2 QUA VÁCH TRỤ NHIỀU LỚP 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                                                  i i i nww li nww l lll ww l llllww llww llww llww l wwww l d d tt R tt q RRR ttq RRRqtt Rqtt Rqtt Rqtt R tt d d ttq 1 1111 321 41 32141 343 232 121 1 21 1 2 1 21 ln 2 1 ln 2 1   rr1 t tw1 1 tw2 tw3 tw4 2 3 r2 r3 r4 DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH KHI CÓ NGUỒN NHIỆT BÊN TRONG 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 ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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 0 0 ;0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2                                                       v v v q z t y t x t C q z t y t x ta t C q z t y t x tat z y x dQx dQx+dx dQy dQy+dy dQz dQz+dz dx dy dz qv TẤM PHẲNG ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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   wv v ww vv vv v txqt qtCttx Cxqtxq dx dt C dx dtx Cxq dx dtq dx td q z t y t x t                    22 2 2 2 2 1 12 2 2 2 2 2 2 2 2 2 , 2 00,0 0 0         TẤM PHẲNG ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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           fvfw f vv w v v fw fw v fw x v txqttt tqxqt txqt qtt ttq tt dx dt xq dx dt                          22 22 22 2 2 2                 TẤM PHẲNG ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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 v o f vv o o f vv vw v v tqt tqqt ttx tqxqt m Wqqx m Wxqq xq dx dt dx dtq                                      2 2 ;0 2 2 2 22 2 2 THANH TRỤ ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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 11 1 2 2 2 ln 4 22 2 0 0 0 0 CrCrqt r Crq dr dt r Crqu Crqurrdrqurd rdrqudrrdu q r u dr du dr dtu q rdr dt dr td v vv vv v v v                    r 2ro t tw = const tw tftf r to 0 THANH TRỤ ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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 ov ov w wo v v trrqt rqtC ttrr Crqt C u dr dtr Crqur                        4 4; 4 0 0;0 2 22 2 2 2 2 1 1 2 r 2ro t tw = const tw tftf r to 0 THANH TRỤ ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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 ov f ovov o f ovov w ov ov fw rr fwfw rr vv trqtrqrqtr trqrrqtrrqt rqtt dr dttttt dr dt rq dr dt r Crq dr dt oo                            424 0 244 2 2 0 2 22 2222 1 r 2ro t tw = const tw tftf r to 0 THANH TRỤ ỔN ĐỊNH, CÓ NGUỒN TRONG 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  fwovw v v ttrqq rqq dr dtq rq dr dt              2 2 2 r 2ro t tw = const tw tftf r to 0 DẪN NHIỆT KHÔNG ỔN ĐỊNH, KHÔNG CÓ NGUỒN TRONG 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 Định nghĩa: là quá trình dẫn nhiệt tương ứng với trường nhiệt độ phụ thuộc vào thời gian, t = f (x,y,z,). Ví dụ: quá trình đốt nóng hoặc làm nguội một vật là quá trình không ổn định. DẪN NHIỆT KHÔNG ỔN ĐỊNH 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 ĐỐT NÓNG – LÀM NGUỘI MỘT VẬT 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 tf x t tw = const tw -x to 0 = 0 = tf 1 2 3 4 DẪN NHIỆT KHÔNG ỔN ĐỊNH, KHÔNG CÓ NGUỒN TRONG 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 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ;0 z t y t x tat q C q z t y t x tat v v   z y x dQx dQx+dx dQy dQy+dy dQz dQz+dz dx dy dz qv DẪN NHIỆT KHÔNG ỔN ĐỊNH, KHÔNG NGUỒN TRONG CỦA TẤM 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                                                       l l aFolBi l xFoBif ttxaf tt dx d tt dx da d dtt dx tda d dt z t y t x tat o fo fww x foo f ;;;,, ,,,,,, ;0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = const w to 0 0 = 0 = 0 1 2 3 4 w o x-x DẪN NHIỆT KHÔNG ỔN ĐỊNH, KHÔNG NGUỒN TRONG CỦA TẤM 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       foofmoxfwx qo o x o x tttttt aFoBi FoBif Q QCfQ l xFoBif l xFoBif                                     ;; ;; ,;2 0;, 1;, 2 0 0 0 2 0 1 = const w to 0 0 = 0 = 0 1 2 3 4 w o x-x DẪN NHIỆT KHÔNG ỔN ĐỊNH, KHÔNG NGUỒN TRONG CỦA VẬT 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       foofmorfwrr o o qoo o r o rr tttttt r aForBi FoBif Q QClrQ FoBif FoBif o o                      ;; ;; ,; , , 2 0 02 0 2 0 1 2ro = const w to 0 0 = 0 = 0 1 2 3 4 w o rr