Bài giảng Truyền nhiệt VP - Bài 2: Trao đổi nhiệt bằng đối lưu - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)

Bài 2 Trao đổi nhiệt bằng đối lưu trình bày khái niệm chung về trao đổi nhiệt bằng đối lưu, các tiêu chuẩn đồng dạng của trao đổi nhiệt đối lưu ổn định, tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên, tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Truyền nhiệt VP - Bài 2: Trao đổi nhiệt bằng đối lưu - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM) III. Trao đổi nhiệt bằng ĐỐI LƯU1 Khái niệm chung về TĐN Đối lưu2 CÁC TIÊU CHUẨN ĐỒNG DẠNG CỦA TĐN ĐỐI LƯU ỔN ĐỊNH3 Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên4 Tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức p.1 p3.1 Khái niệm chung về TĐN Đối lưu ĐN: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra khi giữa một bề mặt vật rắn tiếp xúc với môi trường chất lỏng (khí) có nhiệt độ khác nhau Æ có sự chuyển động của chất lỏngVí dụ: p.2Một số ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưu p.3Cơ chế đối lưu tự nhiên của nước trong ống p.4Để tính trao đổi nhiệt đối lưu Æ thường dùng công thức Newton: Q Q = α F (Tw − T f ) (W) Tf F ΔT hay q= (W/m2) Tw 1/ α trong đó: - α là hệ số tỏa nhiệt đối lưu (W/m2.K) THỰC NGHIỆM - F là diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2) - Tw là nhiệt độ trung bình của bề mặt ( K hoặc oC) - Tf là nhiệt độ trung bình của chất lỏng ( K hoặc oC) p.5Hệ số tỏa nhiệt α phụ thuộc rất nhiều yếu tố ( ) α = f t w , t f , ω, λ, c p , ρ, μ, Φ, l 1 , l 2 , l 3 K Phương pháp giải tích gặp rất nhiều khó khăn α được xác định từ thực nghiệm bằng phương pháp CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỒNG DẠNG p.63.2 CÁC TIÊU CHUẨN ĐỒNG DẠNG của TĐN ĐỐI LƯU ỔN ĐỊNH Æ Pt tiêu chuẩn: Nu = f(Re, Gr, Pr) αl ™ TC Nusselt: bieåu thò cöôøng ñoä toûa nhieät: Nu = α λ yù nghóa VL: Nu = Q toûa nhieät ñoái löu / Q daãn nhieät. Nu laø TC chöa xaùc ñònh (chöùa α). ωl ™ TC Reynolds: Re = laø tyû soá giöõa löïc quaùn tính vaø löïc nhôùt. ν => Ñaëc tröng cho TN ñoái löu cöôõng böùc βgl 3 ™ TC Grashof: Gr = 2 Δt => Ñaëc tröng cho TN ñoái löu töï nhieân ν ν Bieåu thò aûnh höôûng cuûa các thông số ™ TC Prandtl: Pr = vật lý của chaát loûng ñoái vôùi TĐN a p.7 ωl βgl 3 ν¾ Ý nghĩa các thông số: Re = Gr = 2 Δt Pr = ν ν atrong đó: Nu = f (Re,Gr, Pr ) α l: Kích thước xác định (m) ω: tốc độ trung bình của dòng chất lỏng (m/s) g: gia tốc trọng trường (m/s2) λ: hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng (W/m.độ) Tra bảng theo nhiệt a: hệ số khuyếch tán nhiệt của chất lỏng (m2/s) độ xác định ν: độ nhớt động học (m2/s) Đối với chất khí: β = 1/T β: hệ số giãn nở nhiệt (1/K) Đối với chất lỏng: TRA BẢNG p.8 Sơ đồ tính toán cho bài toán TĐN Đối lưu1/ Xác định: Nhiệt độ xác định (oC) Kích thước xác định l (m) Tra bảng λ, a, ν, β, Pr Lưu ý: Đối với chất khí: β = 1/T ωl βgl 32/ Tính: Re = Gr = 2 Δt ν ν λ3/ Suy ra: Nu = f (Re,Gr, Pr ) α = Nu l p.9 3.3 Tỏa nhiệt đối lưu TỰ NHIÊNA) TNĐL töï nhieân trong khoâng gian voâ haïnB) TNĐL töï nhieân trong khoâng gian höõu haïn p.10A) TNĐL tự nhiên trong không gian vô hạn¾ Sử dụng PHƯƠNG TRÌNH TIÊU CHUẨN: λ Nu m = C(Gr. Pr ) n m α = Num l¾ Trình tự tính toán: 1/ KTXÑ: oáng ngang laáy l = d ; vaùch ñöùng và oáng ñöùng thì l = chieàu cao; còn tấm ngang thì l lấy bằng chiều hẹp của tấm 1 Tra ...