Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt - Nguyễn Minh Tân

GIÁO TRÌNH MÔN QTTB HÓA - THỰC PHẨM CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT GV: TS Nguyễn Minh Tân Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt GV: TS. Nguyễn Minh Tân Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 Chương 1: Truyền nhiệt • Quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp • Quá trình truyền nhiệt  zyxft ,,  ,,, zyxft  Thiết bị làm việc liên tục - Thiết bị làm việc gián đoạn - Giai đoạn đầu và cuối của quá trình liên tục Ổn định Không ổn định QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 Các phương thức truyền nhiệt • Dẫn nhiệt/Conduction: Quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau • Đối lưu/Convection: Quá trình truyền nhiệt do các phần tử chất lỏng hoặc chất khí đổi chỗ cho nhau, do chúng có nhiệt độ khác nhau hoặc là do bơm, quạt, khuấy trộn,… • Bức xạ/Radiation: Quá trình truyền nhiệt dưới dạng các sóng điện từ. Nhiệt năng biến thành các tia bức xạ rồi truyền đi, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lượng bức xạ đố được biến thành nhiệt năng, một phần phản xạ lại, và một phần xuyên qua vật thể QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 Dẫn nhiệt Các vật liệu dẫn nhiệt tốt được gọi là vật dẫn nhiệt, các vật liệu dẫn nhiệt kém được gọi là vật cách nhiệt Hầu hết kim loại là các vật liệu dẫn nhiệt tốt, các loại nhựa là các vật liệu cách nhiệt tốt Các electron tự do tạo nên khả năng dẫn nhiệt tốt ở các kim loại QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 Dẫn nhiệt QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 Đối lưu Dòng đối lưu được hình thành khi trong nồi có nước được đun nóng Dòng không khí đối lưu hình thành do chênh lệch nhiệt độ giữa đại dương và lục địa QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 Tại sao bộ phận sưởi được đặt dưới sàn, còn giàn lạnh của tủ lạnh được đặt phía trên? Dòng đối lưu Giàn lạnh Bộ phận sưởi QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 Bức xạ •Năng lượng được truyền bằng các sóng điện từ •Ánh sáng, vi sóng, sóng radio, tia x •Bước sóng phụ thuộc vào tần số bức xạ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 1.1. Dẫn nhiệt Nhiệt trường: Tập hợp tất cả các trị số nhiệt độ tức thời của vật thể hoặc của môi trường được gọi là nhiệt trường (Trường nhiệt độ)  zyxft ,,  ,,, zyxft  Nhiệt trường ổn định Nhiệt trường không ổn định Mặt đẳng nhiệt: Tập hợp tất cả các điểm có nhiệt độ giống nhau 1.1.1. KHÁI NIỆM QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.1. KHÁI NIỆM Gradient nhiệt độ (Grad t): Sự thay đổi nhiệt độ (lớn nhất) trên một đơn vị chiều dài theo phương pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt Grad t là vector - Có phương trùng với phương pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt - Chiều cùng với chiều tăng nhiệt độ (ngược chiều với dòng nhiệt) - Có độ lớn bằng đạo hàm của nhiệt độ theo phương pháp tuyến  tgraddn dt n  0lim QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 11 1.1. Dẫn nhiệt JddFdn dtdQ ,  WFdn dtQ ,  1.1.2. ĐỊNH LUẬT DẪN NHIỆT FOURIER và ĐỘ DẪN NHIỆT Định luật Fourier: Nguyên tố nhiệt lượng dQ dẫn qua một đơn vị bề mặt dF trong một đơn vị thời gian d thì tỉ lệ với gradt, bề mặt dF và thời gian d Quá trình ổn định: Q: nhiệt lượng, W F: bề mặt vuông góc với phương dẫn nhiệt, m2 Gradt, °C/m Thời gian, s λ: độ dẫn nhiệt, w/m °C dn dt QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.2. ĐỊNH LUẬT DẪN NHIỆT FOURIER và ĐỘ DẪN NHIỆT Độ dẫn nhiệt của các vật thể rắn, lỏng, khí - Độ dẫn nhiệt biểu thị khả năng dẫn nhiệt của vật chất, đặc trưng cho tính chất vật lý của vật chất - Độ dẫn nhiệt thường được xác định bằng thực nghiệm - Độ dẫn nhiệt của chất lỏng và chất khí nhỏ hơn chất rắn - Độ dẫn nhiệt phụ thuộc:  Cấu trúc  Khối lượng riêng  Hàm ẩm  Nhiệt độ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 13 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT Z y x dz dy dx Qy+dy Qz Qz+dz Qx+dxQx Qy Giả thiết: - Các tính chất vật lý (khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt) không đổi theo không gian và thời gian QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 14 1.1. Dẫn nhiệt  dydzdx tQx    dxdzdy tQy   1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT Z y x dz dy dx Qy+dy Qz Qz+dz Qx+dxQx Qy  dxdydz tQz   - Lượng nhiệt dẫn qua các mặt đi vào hình hộp trong khoảng thời gian d được xác định theo pt Fourrier - Lượng nhiệt dẫn qua các mặt đi ra khỏi hình hộp: QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 15 1.1. Dẫn nhiệt  dxdydzdx t xdydzdx tQ dxx          dxdydzdy t ydxdzdy tQ dyy          1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT Z y x dz dy dx Qy+dy Qz Qz+dz Qx+dxQx Qy - Lượng nhiệt dẫn qua các mặt đi ra khỏi hình hộp:  dxdydzdz t zdydxdz tQ dzz         QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 16 1.1. Dẫn nhiệt  dxdydzdx tQQdQ xdxxx 2 2     dxdydzdy tQQdQ ydyyy 2 2    1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT - Hiệu số lượng nhiệt đi vào và đi ra khỏi các mặt hình hộp:  dxdydzdz tQQdQ zdzzz 2 2    QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 17 1.1. Dẫn nhiệt zyx dQdQdQdQ   dxdydzdz t y t x tdQ         2 2 2 2 2 2 1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT - Hiệu số lượng nhiệt đi vào và đi ra khỏi các mặt hình hộp:  ddVtdQ  2 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 18 1.1. Dẫn nhiệt  d tdVCdQ    d t   ttC 2   1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT - Theo định luật bảo toàn năng lượng, lượng nhiệt tăng thêm phải bằng lượng nhiệt tiêu hao để làm biến đổi nhiệt lượng riêng trong hình hộp: C: Nhiệt dung riêng của vật thể, J/kg.độ  Khối lượng riêng của vật thể, kg/m3 Biến thiên nhiệt độ theo thời gian - Phương trình vi phân dẫn nhiệt trong môi trường đồng nhất tĩnh/Phương trình vi phân dẫn nhiệt Fourrier tat 2     Ca  QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 19 1.1. Dẫn nhiệt 02  t 1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT - Phương trình vi phân dẫn nhiệt trong môi trường đồng nhất đối với quá trình ổn định Hoặc 02 2 2 2 2 2     z t y t x t QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 20 1.1. Dẫn nhiệt 02 2   x t xCCt 12  1Cx t   1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG PHẲNG Tường phẳng một lớp δ x y tT1 tT2 Điều kiện biên: 0x x 21 Ctt T  12 1 TT tCtt   hay  12 1 TT ttC  2 12 T TT txttt   QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 21 1.1. Dẫn nhiệt JdFdttdQ TT ,12   1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG PHẲNG Tường phẳng một lớp δ x y tT1 tT2  12 TT tt x t   Với quá trình ổn định WFttQ TT ,21   QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 22 1.1. Dẫn nhiệt  2Tn n n ttFQ       1 1 1 1 1 1 11 ttFQFttQ TT      1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG PHẲNG Tường phẳng nhiều lớp Lớp thứ nhất δ1 x y tT1 tT2 t1 t2 δ2 δ3 Lớp thứ hai  21 2 2 ttFQ    Lớp cuối cùng Hoặc   WFttQ n i i i TT , 1 21      QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 23 1.1. Dẫn nhiệt JrLddr dtdQ ,2  WrLdr dtQ ,2 1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG ỐNG Tường ống một lớp ro ri r1 r2L Lượng nhiệt dẫn qua lớp tường ống (theo Fourier) Dẫn nhiệt ổn định WdtQ rL r dr ,2 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 24 1.1. Dẫn nhiệt  21 2 1 2r r t t T T dtQ L r dr   212ln 1 2 TT ttQ L r r   1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG ỐNG Tường ống một lớp ro ri r1 r2LTích phân từ r1 tới r2 và theo nhiệt độ từ tT1 đến tT2   W r r ttLQ TT , lg3,21 2 1 2 21     Phương trình dẫn nhiệt qua tường trụ một lớp trong trạng thái ổn định QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 25 1.1. Dẫn nhiệt   W r r ttLQ n i i i i TT , lg3,21 2 1 1 21       1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG ỐNG Tường ống nhiều lớp Dùng phương trình tường phẳng2 1 2 r r Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt GV: TS. Nguyễn Minh Tân Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 Các phương thức truyền nhiệt • Dẫn nhiệt/Conduction: Quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau • Đối lưu/Convection: Quá trình truyền nhiệt do các phần tử chất lỏng hoặc chất khí đổi chỗ cho nhau, do chúng có nhiệt độ khác nhau hoặc là do bơm, quạt, khuấy trộn,… • Bức xạ/Radiation: Qua trình truyền nhiệt dưới dạng các sóng điện từ. Nhiệt năng biến thành các tia bức xạ rồi truyền đi, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lượng bức xạ đố được biến thành nhiệt năng, một phần phản xạ lại, và một phần xuyên qua vật thể QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 Đối lưu Dòng đối lưu được hình thành khi trong nồi có nước được đun nóng Dòng không khí đối lưu hình thành do chênh lệch nhiệt độ giữa đại dương và lục địa QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 Tại sao bộ phận sưởi được đặt dưới sàn, còn giàn lạnh của tủ lạnh được đặt phía trên? Dòng đối lưu Giàn lạnh Bộ phận sưởi QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 1.2. Nhiệt đối lưu Quá trình cấp nhiệt rất phức tạp, để đơn giản hóa, người ta dùng định luật cấp nhiệt của NEWTON    dFdttdQ T  Với quá trình ổn định: 1.2.1. ĐỊNH LUẬT CẤP NHIỆT NEWTON Lượng nhiệt dQ do một phân tố bề mặt dF của vật rắn cấp cho môi trường xung quanh (hoặc ngược lại) trong khoảng thời gian d thì tỉ lệ với hiệu số nhiệt độ giữa vật thể và môi trường, với dF và d   WFttQ T , QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 Hệ số cấp nhiệt : là lượng nhiệt do một đơn vị bề mặt của tường cấp cho môi trường xung quanh(hoặc ngược lại) trong khoảng thời gian một giây khi hiệu số nhiệt độ giữa tường và môi trường (hoặc ngược lại) là 1 độ. Hệ số cấp nhiệt là một đại lượng rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố: •Loại chất tải nhiệt (khí, lỏng, hơi) •Chế độ chuyển động của chất tải nhiệt •Tính chất vật lý của chất tải nhiệt •Kích thước, hình dạng, trạng thái của bề mặt trao đổi nhiệt,… 1.2. Nhiệt đối lưu            Cm W Ftt Q T 2 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 1.2.2. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA NHIỆT ĐỐI LƯU - Cơ sở Định luật cân bằng nhiệt - Tách phân tố thể tích dV=dxdydz từ dòng chảy - Chỉ xét trường hợp trao đổi nhiệt ổn định 1.2. Nhiệt đối lưu Lượng nhiệt đi vào và đi ra khỏi phân tố dV do các phần tử của môi trường chuyển động mang vào và mang ra Lượng nhiệt mang vào tính trên trục ox trong một đơn vị thời gian: dydzWtCQ xpx  Trong cùng thời gian đó, lượng nhiệt mang ra khổi mặt đối diện là:  dxdydzxWtCdydzWtCdQQQ xpxpxxdxx   QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 1.2.2. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA NHIỆT ĐỐI LƯU 1.2. Nhiệt đối lưu   dxdydzxtWxWtCdydzWtCdQQQ xxpxpxxdxx        Lượng nhiệt do đối lưu tích theo phương Ox tích lại trong phân tố dV:  dxdydzxtWxWtCQQdQ xxpxdxxx         Lượng nhiệt do đối lưu tích theo phương Oy tích lại trong phân tố dV:   dxdydzytWyWtCQQdQ yypydyyy          Lượng nhiệt do đối lưu tích theo phương Ox tích lại trong phân tố dV:  dxdydzztWzWtCQQdQ zzpzdzzz         QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 1.2.2. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA NHIỆT ĐỐI LƯU 1.2. Nhiệt đối lưu Lượng nhiệt toàn phần:       VdztWytWxtWzWyWxWtCdQ zyxzyxp                 zyx dQdQdQdQ  Với dòng liên tục có:       0        z W y W x W zyx  Nên: Vdz tWy tWx tWCdQ zyxp        QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 1.2.2. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA NHIỆT ĐỐI LƯU 1.2. Nhiệt đối lưu Với quá trình truyền nhiệt ổn định, lượng nhiệt ở trong nguyên tố dV là không đổi. Lượng nhiệt này phải bằng lượng nhiệt dẫn qua các mặt của dV là dQ:  dVtVdztWytWxtWCdQ zyxp 2         Phương trình vi phân cấp nhiệt đối lưu Fourier- Kirchhoff:      tatCtztWytWxtWC pzyxp 222           QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 11 1.2.3. ĐỒNG DẠNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT 1.2. Nhiệt đối lưu Quá trình đối lưu nhiệt được mô tả bởi một hệ phương trình: -Phương trình vi phân cân bằng của Ơle -Phương trình dòng liên tục -Phương trình vi phân cấp nhiệt đối lưu Fourier- Kirchhoff Phải dựa vào lý thuyết đồng dạng để chuyển pt vi phân thành pt chuẩn số QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12 Chuẩn số Nuxen 1.2. Nhiệt đối lưu Trong quá trình truyền nhiệt ổn định, lượng nhiệt truyền do dẫn nhiệt phải bằng lượng nhiệt truyền do cấp nhiệt: Chuẩn số Nuxen đặc trưng cho quá trình cấp nhiệt trên bề mặt phân giới   dn dtttT   Đưa chuẩn số đồng dạng vào:   dn dt a aattaa l t aTta   l t ata a aaaa  Nuidema aa la   Nul  QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 13 Chuẩn số Pecle 1.2. Nhiệt đối lưu Được rút ra từ phương trình Fourier- Kirchhoff Ngoài các chuẩn số trên, từ các pt chuyển động có các chuẩn số Eu, Fr, Re, nên có thể biểu diễn: 2 2 x tax twx    Ví dụ đối với trục ox: Pea wl  Rút ra: idema lwa lw  2 2 2 1 1 1   0RePr,,,, EuPeNuF QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 14 1.2. Nhiệt đối lưu Kết hợp Pe và Nu có chuẩn số Prandtl đặc trưng cho tính chất vật lý của môi trường          pC awl a wl Pe  RePr Trong khi  RefEu  Kết hợp Re và Fr có chuẩn số Galile, Ga: 2 32 2 2Re.   glwl w glFrGa    Chuẩn số Gratkov, đặc trưng cho truyền nhiệt khi đối lưu tự nhiên: tglGr   2 3 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 15 1.2. Nhiệt đối lưu Phương trình cấp nhiệt tổng quát được biểu diễn dưới dạng phương trình chuẩn số là    GrfNuEuPeNuF Pr,Re,'0RePr,,,,  Quá trình cấp nhiệt xảy ra trong dòng đối lưu tự nhiên:  GrfNu Pr,' Với các chất khí, chuẩn số Pr không biến đổi nhiều theo nhiệt độ:  Re3fNu Chuyển động cưỡng bức  Re3fNu Đối lưu tự nhiên nmk GrCNu PrReDạng cụ thể ở dạng hàm số mũ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 16 1.2. Nhiệt đối lưu  nmk GrlC PrRe Hệ số được xác định theo quan hệ : Hệ số cấp nhiệt chỉ có thể được xác định với từng trường hợp cụ thể với mỗi thiết bị riêng biệt Phần 2 Các quá trình truyền nhiệt GV: TS. Nguyễn Minh Tân Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 Các phương thức truyền nhiệt • Dẫn nhiệt/Conduction: Quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau • Đối lưu/Convection: Quá trình truyền nhiệt do các phần tử chất lỏng hoặc chất khí đổi chỗ cho nhau, do chúng có nhiệt độ khác nhau hoặc là do bơm, quạt, khuấy trộn,… • Bức xạ/Radiation: Qua trình truyền nhiệt dưới dạng các sóng điện từ. Nhiệt năng biến thành các tia bức xạ rồi truyền đi, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lượng bức xạ đố được biến thành nhiệt năng, một phần phản xạ lại, và một phần xuyên qua vật thể QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động tự do 1.2. Nhiệt đối lưu  nGrCNu  Pr Với chất lỏng có tính thấm ướt thành bình và có Pr > 0,7   25,0 23,0 Pr PrPr51,0     T GrNu Với ống truyền nhiệt nằm ngang PrT: chuẩn số Prandt tính theo nhiệt độ thành tiếp xúc với chất lỏng 25,047,0 GrNuVới không khí QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu 25,0 43,08,0 Pr PrPrRe021,0     T K GrNu  Lưu thể chuyển động trong ống thẳng Với chất khí εk: ảnh hưởng của L/d tới hệ số cấp nhiệt Re > 10.000 8,0ReKCNu  43,09,0 PrRe008,0 KNu 2300>Re > 10.000 25,0 4,043,033,0 Pr PrPrRe15,0     T d GrNu Re < 2300 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu     R d c 77,11 Lưu thể chuyển động trong ống cong: do tác dụng của lực ly tâm, độ xoáy sẽ tăng lên, cường độ trao đổi nhiệt tăng lên d: đường kính trong của ống xoắn R: Bán kính cong của vòng xoắn QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chuyển động trong ống có tiết diện hình vành khăn: dtn: đường kính trong của ống ngoài 45,0 4,08,0 PrRe23,0     nt tn d dNu dnt: đường kính ngoài của ống trong QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chuyển động trong ống có tiết diện hình vành khăn: dtn: đường kính trong của ống ngoài 45,0 4,08,0 PrRe23,0     nt tn d dNu dnt: đường kính ngoài của ống trong QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chảy ngang bên ngoài một ống: dn: đường kính ngoài của ống 4,0PrRenKCNu  C,n: Hệ số phụ thuộc Re 4,0PrRenK nd C   QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chuyển động ngang bên ngoài một chùm ống: 25,0 33,065,0 Pr PrPrRe23,0     T Nu  Dãy ống thứ ba (thẳng hàng) 25,0 35,060,0 Pr PrPrRe41,0     T Nu  Dãy ống thứ ba (xen kẽ) 65,0Re21,0 Nu Chất khí 60,0Re37,0 Nu Chất khí QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chuyển động ngang bên ngoài một chùm ống: Hệ số cấp nhiệt trung bình của toàn bộ chùm ống Khi số dãy ống khá lớn, có thể lấy gần đúng ... ... 321 332211   FFF FFF tb  3 tb QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 11 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chảy dọc bên ngoài một chùm ống: Dtd: đường kính tương đương của khoảng không gian giữa các ống,m 23,08,06,0 PrRe16,1 tdDNu  23,08,06,0 PrRe16,1 td n Dd   dn: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt,m QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chảy dọc bên ngoài một chùm ống có tấm chắn chia ngăn: Tấm chắn hình viên phân: C = 1,72 14,0 23,06,06,0 Pr PrPrRe     T tdDCNu 14,0 23,06,06,0 PrRe     T td n DdC   Tấm chắn hình vanh khan: C = 2,08 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 13 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chảy ngang bên ngoài chùm ống có gân: dn: đường kính ngoài của ống 4,0 14,054,0 PrRenn t h t dCNu       C,n: Hệ số phụ thuộc vào cách sắp xếp ống: xếp thẳng hàng C = 0,116 n= 0,72 xếp xen kẽ C = 0,25 n= 0,65 t: bước của gân,m h: khoảng cách giữa thành ống và cạnh ngoài của gân, m Công thức được sử dụng khi 3000< Re<25000 và 3<(d/t), 4,8 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 14 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chuyển động dọc theo tường phẳng: 25,0 43,08,0 PrRe037,0     nt tn d dNu Re>10.000 2,0Re032,0Nu Không khí 25,0 63,05,0 PrRe76,0     nt tn d dNu Re <100.000 5,0Re66,0Nu Không khí QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 15 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức 1.2. Nhiệt đối lưu Lưu thể chảy thành màng theo tường thẳng đứng: 31Re.Pr.01,0 GaNu  Re>2.000 3912 PrRe67,0 GaNu  Re <2.000  HNu Trong đó 2 22  gHGa Các đại lượng vật lý lấy theonhiệt độ trung bình của màng QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 16 1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT Cấp nhiệt khi lưu thể bị khuấy trộn bằng cánh khuấy 1.2. Nhiệt đối lưu   14,033,0 Re.Pr T mCNu   HNu Trong đó 