Bài giảng Truyền nhiệt VP - Bài 1: Những khái niệm cơ bản - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)

Bài 1 Những khái niệm cơ bản của Bài giảng Truyền nhiệt VP trình bày khái niệm chung về truyền nhiệt, 3 dạng truyền nhiệt, bài toán truyền nhiệt tổng hợp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Truyền nhiệt VP - Bài 1: Những khái niệm cơ bản - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM) I : Những khái niệm cơ bản1.1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt - Dẫn nhiệt1.2 3 dạng Truyền nhiệt - Đối lưu - Bức xạ1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp p.5 Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM 1 Khái niệm chung về Truyền nhiệt™ Là dạng truyền năng lượng khi có sự chênh lệch về nhiệt độ Joule: J = N.m NHIỆT LƯỢNG Q : đơn vị Watt : W = J/s VD: - Xác định nhiệt độ tại 1 vị trí nào đó trong vật Bài toán truyền nhiệt : - Xác định Nhiệt lượng Q truyền qua vật p.6 2 3 dạng truyền nhiệt cơ bảna. Dẫn nhiệt- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữacác vùng trong vật rắn hoặc giữa 2vật rắn tiếp xúc nhau.b. Đối lưu- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bềmặt vật rắn với môi trường chất lỏngxung quanh nó.c. Bức xạ- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độgiữa 2 vật đặt cách xa nhau p.7 1.3 Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp¾ Bài toán truyền nhiệt trong thực tế bao gồm: Dẫn nhiệt + Đối lưu + Bức xạ p.8 II : Trao đổi nhiệt bằng DẪN NHIỆT 1 trường nhiệt độ2 Dẫn nhiệt ổn định A. Dẫn nhiệt qua vách phẳng B. Dẫn nhiệt qua vách trụ C. Dẫn nhiệt qua thanh và cánh3 Dẫn nhiệt không ổn định p.9 Người soạn: TS. Hà anh Tùng 8/2009 ĐHBK tp HCM 1 trường nhiệt độ¾ Trường nhiệt độ (TNĐ): tập hợp giá trị nhiệt độ của tất cả các điểm trongvật tại một thời điểm nào đó - Phân loại TNĐ: TNĐ ổn định: không biến thiên theo thời gian + Theo thời gian: t = f ( x, y , z ) TNĐ không ổn định: biến thiên theo thời gian t = f ( x, y , z , τ ) + Theo tọa độ: TNĐ 1 chiều, 2 chiều hay 3 chiều. VD: TNĐ ổn định 1 chiều: t = f (x) p.10¾ Định luật FOURIER (ĐL cơ bản về dẫn nhiệt) ∂t dQτ = −λ dFdτ (J) dF ∂n Với : λ là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (W/m.độ) dQτ ∂t Mật độ dòng nhiệt: q = = −λ (W/m2) dFdτ ∂nMuoán tính ñöôïc Q truyeàn qua caàn phaûi bieát phaân boá nhieät beân trong vaät tìm PT tröôøng nhieät ñoä laø nhieäm vuï cô baûn cuûa daãn nhieät. p.11 ¾ Phương trình vi phân dẫn nhiệt: - Áp dụng ĐL Bảo toàn năng lượng cho một phần tử thể tích dv = dx.dy.dz trong vật trong khoảng thời gian dτ, chứng minh được: ∂t λ ⎛ ∂ 2 t ∂ 2 t ∂ 2 t ⎞ qv (2.1) = ⎜⎜ 2 + 2 + 2 ⎟⎟ + ∂τ cρ ⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ cρ c là nhiệt dung riêng của vật (J/kg.độ) ρ là khối lượng riêng của vật (kg/m3)trong đó: λ là hệ số dẫn nhiệt của vật (W/m.độ) qv là năng suất phát nhiệt của nguồn nhiệt bên trong vật (W/m3) p.12 2.2 Dẫn nhiệt ổn định: ∂t t = f ( x, y , z ) =0 ∂τ λ ⎛ ∂ 2 t ∂ 2 t ∂ 2 t ⎞ qv Từ (2.1) ⎜⎜ 2 + 2 + 2 ⎟⎟ + =0 (2.2) cρ ⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ cρNếu không tồn tại nguồn nhiệt bên trong: qv = 0 suy ra: ∂ 2t ∂ 2t ∂ 2t (2.3) + 2+ 2 =0 ∂x 2 ∂y ∂z Ví dụ: một số trường hợp dẫn nhiệt ổn định, trường nhiệt độ chỉ biến thiên theo 1 chiều như: -Vách phòng lạnh - Đường ống dẫn hơi ở chế độ ổn định p.13A. Dẫn nhiệt qua vách phẳng Xét 1 vách phẳng: - Đồng chất và đẳng hướng - Dày δ, chiều rộng rất lớn so với chiều dày - Có hệ số dẫn nhiệt λ - Nhiệt độ 2 bề mặt t1 và t2 không đổi Cần tìm: - Phân bố nhiệt độ trong vách ? - Q t ...