6 truyen nhiet
TRANSCRIPT
CHU ĐÊ 6 – TRUYÊN NHIÊT
PT0120
QUA TRINH VA THIÊT BI CÔNG NGHÊ SAU THU HOACH
NGUYÊN TIÊN AN
TRƯƠNG ĐAI HOC ĐA LATKHOA NÔNG LÂM
TRUYÊN NHIÊT
Chuyên nhiêt lương tư vât nay qua vât khac băng sư chênh lêch nhiêt đô (gradient nhiêt đô)
Nong Lanh
Nhiêt thông
AQ
ƯNG DUNG TRONG CÔNG ĐOAN CÔNG NGHÊ
Muc đich đôt nong
- Nâu
- Tiêt trung
- Thanh trung
- Chân
Muc đich lam nguôi
- Bao quan
- Kiêm soat câu truc
- Đinh chi qua trinh xư ly nhiêt
CAC PHƯƠNG THƯC TRUYÊN NHIÊT- Dân nhiêt
- Đôi lưu (câp nhiêt)
- Bưc xa
1. DÂN NHIÊT
Nhiêt truyên qua cac phân tư kê nhau
- Dao đông cua phân tư
- Trôi dat cua cac electron (đôi vơi kim loai)
- Giơi han chuyên đông
PHƯƠNG TRINH FOURIER
Tôc đô dân nhiêt = đông lưc/trơ khang
Dâu trư (-) biêu thi nhiêt truyên tư vât co nhiêt đô cao sang vât co nhiêt đô thâp
Tôc đô dân nhiêt phu thuôc vao:
- Chênh lêch nhiêt đô
- Tinh chât vât liêu
- Khoang cach
- Bê măt dân nhiêt
dx
dTkA
dt
dQ
MÔT SÔ THUÂT NGƯ
dQ/dt = tôc đô dân nhiêt (lưu lương nhiêt)
Dx = đô day. ∆x nêu đô day đươc xac đinh
A = diên tich truyên nhiêt (bê măt truyên nhiêt)
k = hê sô dân nhiêt (W/m.K)
dT = chênh lêch nhiêt đô (∆T nêu chênh lêch xac đinh)
Đôi vơi truyên nhiêt ôn đinh:
x
T
dx
dT
VI DU: TƯƠNG PHĂNG 1 LƠP
T1 T2
x
A
Q
k
x
TTkAQ
21
TƯƠNG PHĂNG 1 LƠPSư dung phương trinh Fourier đê tim chênh lêch nhiêt đôDT=T1-T2 (xem hinh bên).
Đap an:
Tai sao DT âm?
T1 T2
x=25 mm
A=0.1m2
WQ 30
k=0.2CkA
xQT
x
TkAQ
o 5.371.02.0
025.030
HÊ SÔ DÂN NHIÊT
Hê sô dân nhiêt: tinh chât cua vât liêu
- Vât liêu dân nhiêt tôt: cac kim loai
- Vât liêu dân nhiêt kem: vât liêu bao ôn
Môt sô gia tri phô biên?
MÔT SÔ VI DU
Kim loai: 50-400 J/oC.s.m
Thuy tinh: 0.51 J/oC.s.m
Hơp kim: 10-120 J/oC.s.m
Không khi: 0.024 J/oC.s.m
Nươc: 0.7 J/oC.s.m
Nươc đa: 2.3 J/oC.s.m
Vât liêu cach nhiêt: 0.026-0.052 J/oC.s.m
• Không khi la vât liêu cach nhiêt tôt
HÊ SÔ DÂN NHIÊT CUA THƯC PHÂM- Gân k cua nươc đôi vơi thưc phâm co đô âm cao
- Đôi vơi rau qua vơi W>60%:
k = 0.148 + 0.00493W
- Thit vơi W=60-80%
k = 0.08 + 0.0052W
- Đôi vơi thưc phâm răn co W thâp, xem Toledo, Singh va Heldman, Fellows …
VI DU
Hê sô dân nhiêt cua thit la bao nhiêu nêu thit co đô âm 75%?
Vi sao thông tin nay quan trong?
LƯU Y
Nhiêt thông = nhiêt truyên qua đơn vi diên tich
Nhiêt thông = dQ/A.dt
dx: vi phân, ∆x: khoang
Công suât đươc đo băng Watt (W)
Năng lương đươc đo băng Joule (J)
Công suât la năng lương trên giây (W=J/s)
VI DU
Môt miêng bân co đô day 10cm, nhiêt đô hai bên miêng bân lân lươt la -12oC va 21oC. Nêu hê sô truyên nhiêt la 0.042 W/m.K, tinh nhiêt truyên qua môt met vuông?
SO SANH VƠI MACH ĐIÊN
Tư kiên thưc vât ly – mach điên
- Lưu lương nhiêt tương ưng vơi cương đô dong điên
- ∆x/kA tương ưng vơi điên trơ
- ∆T tương ưng vơi hiêu điên thê (đông lưc)
kAxT
dx
dTkA
dt
dQ
ELECTRICAL CIRCUIT
Mach đơn
A
R
V
I
R
VI
ƯNG DUNG CHO NHIÊT
R=dx/kA
dT
Q
kAxT
Q
R goi la nhiêt trơ
NHIÊT TRUYÊN QUA TƯƠNG NHIÊU LƠPNhiêt truyên qua nhiêu lơp vât liêu mong:
Ak
dxR
1
11
dT
QAk
dxR
2
22
k1 k2
T1 T2
dx1 dx2
Q
Thưc têHinh tương
- Đôi vơi mach điên, tông điên trơ = R1+R2
- Tông nhiêt trơ:
- Đăt RT = 1/UA cho đơn gian, ta co
- U la hê sô truyên nhiêt tông quat
UAAk
dx
Ak
dxRT
1
2
2
1
1
TUAR
TQ
T
2. ĐÔI LƯU
Nhiêt truyên đi nhơ dong chuyên đông cua chât long (hoăc khi) đươc goi la truyên nhiêt đôi lưu.
Nong Lanh
MÔT BÊ MĂT
TThAQ s
NongChât long chuyên đông
T
Ts
HAI DANG ĐÔI LƯU
Đôi lưu tư nhiên (tôc đô truyên nhiêt châm):
- Do sư chênh lêch nhiêt đô
- Dong chuyên đông quyêt đinh bơi khac biêt vê khôi lương riêng
Đôi lưu cương bưc (truyên nhiêt nhanh hơn):
- Chuyên đông cua cac phân tư nhơ năng lương bên ngoai tac đông vao.
ĐINH LUÂT NEWTON VÊ LAM LANH
Trong đo:
- h = Hê sô câp nhiêt
- A = diên tich câp nhiêt
- ∆T: chênh lêch nhiêt đô
TThAQ s
CAN TRƠ TRUYÊN NHIÊT ĐÔI LƯU
Ta săp xêp lai công thưc:
So sanh vơi công thưc cho mach điên:
Nhiêt trơ đôi lưu: R = 1/hA
hA
TQ 1
R
VI
VD VÊ HÊ SÔ CÂP NHIÊT
Cac gia tri đươc xac đinh băng thưc nghiêm
Không khi:Đôi lưu tư nhiên 5-25 J/oC.s.m2
đôi lưu cương bưc 10-200
Nươc:Đôi lưu tư nhiên 20-100Đôi lưu cương bưc 50-10,000Nươc sôi 3,000 –100,000Hơi nươc ngưng tu 5000 – 100,000
VI DU
Tinh tôc đô mât nhiêt tư môt tâm kim loai nong co bê măt 1 m2. tâm KL co nhiêt đô 120oC va nhiêt đô môi trương xung quanh la 20oC. Hê sô câp nhiêt la 10 J/oC.s.m2
W1000
20120110
Q
TThAQ s
3. BƯC XA
Nhiêt truyên đi băng song điên trương
Tương tư sư truyên anh sang
Không cân môi trương vât ly cho sư truyên nhiêt
Co thê thưc hiên trong chân không
KÊT HƠP CAC DANG TRUYÊN NHIÊT
Đôi vơi nhiêu dang truyên nhiêt co thê co, ap dung quy tăc:
h2,Ah1,A
T1 T2
R1 R2 R3
k,x,A
TINH U
Tông nhiêt trơ:
Trong đo U la hê sô truyên nhiêt tông quat
AhkA
x
AhUA 21
111
)( 21 TTUAQ
VI DU THƯC TÊ
Nươc đươc đun nong trong nôi (đương kinh 20cm)
Hê sô dân nhiêt cua vât liêu lam nôi: k = 400W/m.K
Nhiêt trơ đôi lưu (đay nôi tơi nươc) = 0.0105 K/W
Tim lưu lương nhiêt?
250oC
100oCĐay: 3 mm
ĐAP AN
Hai dang nhiêt trơ:
- Dân nhiêt cua vât liêu
- Đôi lưu tư đay nôi cho nươc
Tim tưng loai nhiêt trơ:
Lưu lương nhiêt:
K/W 104.21.0400
003.0 421
kA
xR
K/W 0105.02 R
kW 14.00.000240.0105
100250 / 21
RRTQ
NHIÊT TRUYÊN QUA ÔNG THĂNG
Chiêu dai, L San phâm, T1
MT ngoai, T2
r1r2
MĂT CĂT
dr
r2r1
T1
T2
PHÂN TICH
dr
dTkAQ
Q
r
r
Q
TTkLdrr
dTkLrdr
drdTrLkQ
)(21
2
2
212
1
1
2
21
1
2
ln
)(2
2)(ln 21
rr
TTkLQ
kLTTr
rQ
NHIÊT TRƠ CUA ÔNG
Săp xêp công thưc va so sanh vơi công thưc cua mach điên, ta co Rcyl
Nhiêt trơ nay tương tư nhiêt trơ do tương phăng
kL
rr
cylR
212
ln
VI DU: DÂN NHIÊ QUA HAI LƠP
Tinh tôc đô mât nhiêt qua lơp cach nhiêt sơi thuy tinh cua ông dân hơi nươc. Bo qua đôi lưu
150o
C
ĐK trong = 2.1 cm
ĐK giưa = 2.67 cm
ĐK ngoai = 3.335 cm
ksơi TT= 0.0351 W/m.K
kông KL= 45 W/m.K
Sơi thuy tinh
Ông kim loai
T=35oC
ĐAP AN
Hai lơp, hai nhiêt trơ:
Rông= ln(1.335/1.05)/(2 45) (trên môt đơn vi chiêu dai)
= 0.00085 K/W
Rsơi TT= ln(1.667/1.335)/(2 0.0351)
= 1.008 K/W
Tôc đô truyên nhiêt = (150-35)/(1.007+0.00085)
= 114.104 W/m
VI DU: DÂN NHIÊT / CÂP NHIÊTDư liêu:
h1=6.5 W/m2K
h2=4.5 W/m2K
T1=135oC
T=20oC
k1=202 W/mK
ri=4.88 cm
ro=5.08 cm
Tinh nhiêt tôn thât trên môt đơn vi chiêu dai?
h1, T1
h2, T
ro
ri
k
ĐAP AN
Đôi lưu bên trong
Đôi lưu bên ngoai:
Dân nhiêt cua ông:
502.0)0488.02(5.6
11
11
Ah
Ri
696.0)0508.02(5.4
11
22
Ah
Ro
00003.0
)202(2
88.408.5ln
2
ln
k
rr
R i
o
o
FST 2010 42/7
6
Tông nhiêt trơ = 0.502+0.696+0=1.20
Nhiêt tôn thât:
mWR
TT
L
q
T
/8.9520.1
201351
CACH NHIÊT
Vât liêu cach nhiêt co hê sô dân nhiêt thâp
Thương dung đê boc bên ngoai đương ông hoăc thiêt bi đê han chê mât nhiêt
LƯA CHON CACH NHIÊT
Phu thuôc vao:
- Gia vât liêu so vơi gia tôn thât nhiêt
- Đô dân nhiêt cua vât liêu (co thê thay đôi theo thơi gian)
- Chi phi bao boc cach nhiêt
- Đô day tơi han
ĐÔ DAY TƠI HAN
Bao boc cach nhiêt co thê lam tăng thât thoat nhiêt
Tai sao? – tăng bê măt truyên nhiêt
Trong đo ro la ban kinh bên ngoai, yêu tô chinh.
kL
rr
hAR i
o
T 2
ln1
KÊT HƠP HAI PHƯƠNG THƯC
Kêt hơp dân nhiêt va câp nhiêt
q qT1T2
Tk h
x
RănLong
BAO TOAN NĂNG LƯƠNG
Đôi vơi truyên nhiêt ôn đinh, năng lương chuyên qua vât liêu răn phai băng năng lương ma chât long lây đi.
)( 2
12
TThA
x
TTkAq
hAkAxTT
q1
1
hAkA
xRT
1
XAC ĐINH HÊ SÔ CÂP NHIÊT
h đươc xac đinh băng thưc nghiêm
h bi anh hương bơi:
- Loai va vân tôc cua chât long/khi
- Tinh chât vât ly cua chât long (khôi lương riêng, đô nhơt, đô dân nhiêt, nhiêt dung riêng, hê sô gian no bơi nhiêt)
- Chênh lêch nhiêt đô
- Hinh dang cua hê thông thiêt bi
- Trong trương (chênh lêch khôi lương riêng tao nên đôi lưu tư nhiên)
BAI TÂP
Môt tank lên men bia đương kinh 13m va chiêu cao 18m đươc đăt trong phong co nhiêt đô 15oC.
Tank đươc thiêt kê băng thep co bê day 9mm, đông thơi bê măt phia trong cua tank đươc phu môt lơp thuy tinh day 12.5mm.
Sư can trơ truyên nhiêt đôi lưu bên trong tank co thê bo qua, hê sô câp nhiêt bên ngoai tank la 10W/m2.K
Nêu bia đươc giư ơ 37oC, tinh công suât cua thiêt bi lam âm đê duy tri nhiêt đô?
Nêu không co bô phân sươi âm, bia se bi lanh đi vơi tôc đô thê nao?
Gia thiêt tank chưa đây bia. kthep =15 W/m.K kTT =0.73 W/m.K
ĐAP AN
D = 13 m
H=18 m
15oC 37oC
Q
Thepl TT
h=10
HÊT CHU ĐÊ 6