Chương 3: Truyền nhiệt &cách nhiệt của các kết cấu bao che

Xảy ra khi các phần tử vật chất (nguyên tử, điện tử, phân tử) tiếp xúctrực tiếp với nhau), vì vậy dẫn nhiệt xảy ra mạnh ở môi trường chấtrắn, môi trường chất lỏng và rất ít trong chất khí. Trong kim loại, truyềnnhiệt bằng các điện tử tự do, vì vậy KL nào dẫn điện cao sẽ dẫn nhiệtcao. Trong VLXD thì phụ thuộc vào dao động của các phân tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 3: Truyền nhiệt &cách nhiệt của các kết cấu bao cheChương 3: Truyền nhiệt và cách nhiệt của các kết cấu bao che (heat transfer & thermal isulation) 3.1. Một số khái niệm cơ bản về truyền nhiệt - Một số k3.1. Khái niệm cơ bản về truyền nhiệt3.1. Khái niệm cơ bản về truyền nhiệt-Trường nhiệt : sự phân bố nhiệt độ trong môi trường vật chất Ổn định / không ổn định Biến thiên theo 1,2,3 chiều không gian+ nhiệt độ biến thiên theo 1 chiều trong không gian: th ường xảy ra trên m ảng t ườngphẳng δt/δx ≠ 0, δt/δy = 0, δt/δz = 0+ nhiệt độ biến thiên theo 2 chiều trong không gian: th ường xảy ra ở các góc t ường δt/δx ≠ 0, δt/δy ≠ 0, δt/δz = 0+ nhiệt độ biến thiên theo 3 chiều trong không gian: tiếp giáp giữa góc tường và mái, δt/δx ≠ 0, δt/δy ≠ 0, δt/δz ≠ 0- Truyền nhiệt: khi có sự chênh lệch nhiệt độ thì xảy ra truyền nhiệt;- Đặc điểm truyền nhiệt hay tính chất truyền nhiệt, xét theo thời gian: + Truyền nhiệt ổn đinh: trong suốt quá trình truyền nhiệt thì nhi ệt đ ộ môitrường không thay đổi theo thời gian, kể cả hướng và giá trị; + Truyền nhiệt không ổn định: ngược lại, nhiệt độ môi trường biến thiên lúclớn lúc nhỏ trong quá trình truyền nhiệt;3.1.1. Dẫn nhiệt• Xảy ra khi các phần tử vật chất (nguyên tử, điện tử, phân t ử) ti ếp xúc trực tiếp với nhau), vì vậy dẫn nhiệt xảy ra mạnh ở môi trường ch ất rắn, môi trường chất lỏng và rất ít trong chất khí. Trong kim lo ại, truy ền nhiệt bằng các điện tử tự do, vì vậy KL nào dẫn điện cao s ẽ d ẫn nhi ệt cao. Trong VLXD thì phụ thuộc vào dao động của các phân t ử.• Phương trình vi phân dẫn nhiệt một chiều (từ công th ức Furie): q = - λ.δt / δxÁp dụng định luật Furie cho dòng nhiệt qua kết cấu bao che:Giả thiết T1>T2 (T là nhiệt độ bề mặt KC): qd = λ (T1 – T2) /dHay qd = λ /d (T1 – T2), kcal/m2.h hay W/m2. oC- qd: cường độ dòng nhiệt, lượng nhiệt đi qua 1 m2 trong thời gian 1h;- λ : hệ số dẫn nhiệt của VL, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:+ Tính chất vật liệu (KL-sắt, nhôm… hay phi kim-g ạch, gỗ, đá, kính) (kcal/m.h.oC). Gạch: λ = 0,65 – 0,7 kcal/m.h.oC, BTCT: λ = 1,33 kcal/m.h.oC+ Độ rỗng hay tỷ trọng của VL: càng nhiều độ rỗng thì càng d ẫn nhi ệt càng kém, trở thành các VL cách nhiệt;+ Độ ẩm: khi khô dẫn nhiệt kém, cách nhiệt tôt, ẩm dẫn nhiệt t ốt, cách nhiệt kém;+ Cấu trúc VL: cấu trúc tinh thể (dẫn nhiệt rất mạnh do tinh th ể có c ấu trúc kết hợp mạnh mẽ, nên dẫn nhiệt tốt), cấu trúc t ự do, cấu trúc dạng sợi. Dẫn nhiệt - Heat Conduction Lượng nhiệt Q = hệ số dẫn nhiệt k x diện tích A x chênh lệch nhiệt độ Δt / khoảng cách LQ = kA (t1 – t2)/ L (joules/second)k = thermal conductivity [J/s-m-C] t1 t23.2.2. Đối lưu nhiệt• Xảy ra trong môi trường chất lỏng và chất khí, khi các khối chất lỏng hoạc chất khí có nhiệt độ khác nhau, lúc đó chúng sẽ chuyển dời vị trí do tỷ tr ọng thay đổi vì nhiệt, do đó xảy ra đối lưu nhiệt.• Phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc gió do nhiệt mất đi hay tăng lên do b ề m ặt kết cấu tiếp xúc với không khí qđ = hđ (T – tk), kcal/m2.h, W/m2.oC - qđ : lượng nhiệt trao đổi khi tiếp xúc với không khí của 1m 2 trong 1h (kCal/m2.h.oC), (W/m2.oC); - hđ : phụ thuộc vào tốc độ không khí, trạng thái, vị trí và tính ch ất bề m ặt Tại bề mặt nhám sẽ xảy ra đối lưu kém hơn bề mặt nhẵn ; Đối lưu trong đời sống ( Convection in life) và trong tự nhiên (Natural Convection)Hot water rises,cools, and falls. Air above warmer ground rises. Heated air rises, cools, then falls. Air near heater is replaced by cooler Inversion layer. Air near ground is air, and more dense than air higher up; no the cycle repeats. convection currents to lift pollutants Trao đổi nhiệt đối lưu Dẫn nhiệt (convection)(conduction) q τ1 τ qđ =  đ ( τ - tk) τ τ2 tk kqd = k (τ 1 - τ 2) / d dqd : cường độ dòng nhiệt, qb : cường độ dòng nhiệt, kcal/m2h kcal/m2h hoặc W/m2 hoặc W/m2 k : ...