Bài giảng Vật liệu nhiệt lạnh - Chương 1: Giới thiệu một số hệ thống nhiệt lạnh thường gặp - Hà Anh Tùng

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu nhiệt lạnh - Chương 1: Giới thiệu một số hệ thống nhiệt lạnh thường gặp - Hà Anh Tùng

1. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM VẬT LIỆU NHIỆT LẠNH ¾ GV: HÀ ANH TÙNG –Bộ môn “Công nghệ nhiệt lạnh” ¾ Số tiếthọc: 42 tiết kéo dài trong 16 tuần -Tuần 1 Æ 7 : chương đầu tiên -Tuần9 : KIỂM TRA TRẮC NGHIỆM giữa học kỳ 30%30% -Tuần 10 Æ 16: chương cuối -(Tuần 13) : BÁO CÁO NHÓM 20%20% -Tuần 18 : THI CUỐI HỌC KỲ 50%50% p.1
2. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Mục đích môn học ¾ Trình bày những kiến thức cơ Nâng cao hiệu quả bản về các loại vật liệu thường sử sử dụng, tăng tuổi dụng trong lãnh vực Nhiệt lạnh thọ Thiết bị ¾ là 1 trong những môn cơ sở giúp nghiên cứu và thiết kế các loại máy nhiệt nói riêng và các hệ thống nhiệt động nói chung VD: -Các loại động cơ nhiệt: ĐC đốt trong, ĐC phản lực -HTĐHKK, Tủ lạnh -Cácthiếtbị sấy, lò hơi -Bơm, máy nén -Các hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời, vv . p.2
3. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Nội dung môn học ¾ Chương 1: Giới thiệu một số hệ thống nhiệt lạnh thường gặp ¾ Chương 2: Vật liệu chịu lửa HỆ ¾ Chương 3: Vật liệu cách nhiệt THỐNG ¾ Chương 4: Vật liệu kim loại sử dụng ở nhiệt độ cao NHIỆT ¾ Chương 5: Vật liệu chế tạo máy và thiết bị ¾ Chương 6: Vật liệu cách nhiệt lạnh HỆ ¾ Chương 7: Vật liệu hút ẩm THỐNG LẠNH ¾ Chương 8: Dầu bôi trơn ¾ Chương 9: Vật liệu compozit p.3
4. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Tài liệu tham khảo 1/ Nguyễn Đức Lợi, Vũ DiễmHương, Nguyễn Khắc Xương - Vật liệukĩ thuật nhiệtvàkĩ thuậtlạnh -NXB Giáo dục, 1995. 2/ Hoàng Đình Tín – Cơ sở nhiệt công nghiệp –NXB Đại học Quốc gia Tp. HCM. 2006. 3/ Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy - Kỹ thuật lạnh cơ sở - Nhà xuất bản Giáo dục 1996 4/ NguyễnSỹ Mão - Lò hơi - NXB Khoa họcvàKỹ thuật, 2006. p.4
5. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Chương 1: Giới thiệu một số hệ thống nhiệt lạnh thường gặp 1.1 Một số khái niệm cơ bản về truyền nhiệt 1.2 Hệ thống nhiệt 1.3 Hệ thống lạnh p.5
6. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM 1.1 Một số khái niệm cơ bản về truyền nhiệt a/ Dẫn nhiệt -Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng trong vật rắn hoặc giữa 2 vật rắn tiếp xúc nhau. b/ Đối lưu -Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt vật rắn với môi trường chất lỏng xung quanh nó. c/ Bức xạ -Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa 2 vật đặt cách xa nhau p.6
7. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM A. Dẫn nhiệt ĐN: là quá trình truyền nhiệt khi có 2 điều kiện: -Từ vùng có To cao đến vùng có To thấp -và giữa các phần của 1 vật hay giữa các vật tiếp xúc nhau. (Đây là qt truyền nhiệt điển hình trong vật rắn: bảnchất do sự truyền động năng hay va chạmgiữa các phân tử, nguyên tử) Q p.7
8. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM TiếtdiệnF Qx x ™ Dòng nhiệt truyền qua vật (trong 1s) theo phương x được tính theo ĐL Fourier: Q ∂T x ∂T 2 Q = −λF (W) qx = =−λ (W/m ) x ∂x F ∂x - Qx là dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W) 2 - qx là mật độ dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W/m ) với: - T là nhiệt độ tuyệt đối của vật (K) - F là diện tích tiết diện vuông góc với phương x (m2) - λ là hệ số dẫn nhiệt của vật (W/m.K) p.8
9. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Ví dụ: Tính toán dẫn nhiệt qua vách phẳng - Vách phẳng có: + Diện tích F (m2) Q + Bề dày δ (m) + Hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.K) T1 + Nhiệt độ 2 bề mặt vách T1 và T2 T2 ĐL ΔT Q = λF (W) Fourier δ ΔT hay q = (W/m2) δ / λ T1 T2 U ĐL Ohm I = R δ Rλ = (Rλ được gọi là nhiệt trở dẫn nhiệt của vách phẳng) λ p.9
10. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM ỨỨngng ddụụngng phphươươngng pháppháp nhinhiệệtt trtrởở t − t q = 1 4 R1 + R2 + R3 p.10
11. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Hệ số dẫn nhiệt λ của vật liệu λ phụ thuộc vào nhiệt độ λ = λo (1+ bt) Trong thực tế có thể xem λ là hằng số ứng với nhiệt độ trung bình của vật ttb Từ ttb của vật tra bảng suy ra λ p.11
12. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Một số ứng dụng của hiện tượng dẫn nhiệt Vật liệu cách nhiệt (có λ nhỏ) Lớp nước đá có tác dụng cách nhiệt chống hơi lạnh xâm nhập p.12
13. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM B.B. TraoTrao đổđổii nhinhiệệtt ĐỐĐỐII LLƯƯUU 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 lỏng Ví dụ: p.13
14. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Một số ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưu p.14
15. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Trao đổi nhiệt đối lưu khi không khí tiếp xúc dàn nóng, dàn lạnh p.15
16. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Để tính trao đổi nhiệt đối lưu Æ thường dùng công thức Newton: (W) Q Q = α F (Tw −Tf ) 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 -Flà diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2) o - Tw là nhiệt độ trung bình của bề mặt ( K hoặc C) o - Tf là nhiệt độ trung bình của chất lỏng ( K hoặc C) Tương tự quá trình dẫn nhiệt đặt Tf 1 R = là nhiệt trở đối lưu SƠ ĐỒ: R α α α p.16 Tw
17. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM C.C. TraoTrao đổđổii nhinhiệệtt BBỨỨCC XXẠẠ ĐN: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa các vật có nhiệt độ khác nhau đặt cách xa nhau Æ Năng lượng bức xạ truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ p.17
18. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Tính chất của năng lượng bức xạ -Mọi vật luôn phát ra năng lượng bức xạ và nhận năng lượng bức xạ từ các vật khác đến -Năng lượng bức xạ phát ra từ vật tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối lũy thừa bậc 4 E ~ T4 -Vật đen tuyệt đối sẽ nhận năng lượng bức xạ lớn nhất p.18
19. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM A White sifaka Lemur To warm up in the morning, they turn their dark bellies toward the sun. p.19
20. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Để tính trao đổi nhiệt bức xạ Æ công thức Stefan-Boltzmann: 4 4 (W) Q = ϕ12Fσ (T1 −T2 ) - ϕ12 là hệ số chiếu xạ (ϕ12 < 1) -F là diện tích trao đổi nhiệt (m2) trong đó: - σ là hằng số Stefan-Boltzmann (σ = 5,6697.10-8 W/m2.K4) - Τ1, Τ2 là nhiệt độ tuyệt đối tại bề mặt hai vật 1 và 2 (K) Trong trường hợpT1 –T2 << T1 2 2 3 Q = ϕ12Fσ (T1 +T2 )(T1 +T2 )(T1 −T2 ) ≈ ϕ12Fσ 4T1 (T1 −T2 ) ΔT 1 Q = αbx F(T1 −T2 ) hay q = Rbx = là nhiệt trở bức xạ 1/αbx αbx p.20
21. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp Bài toán truyền nhiệt trong thực tế bao gồm: DẪN NHIỆT + ĐỐI LƯU + BỨC XẠ liên quan đến VẬT LIỆU p.21
22. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM 1.2 Hệ thống nhiệt ¾ là những hệ thống làm việc ở nhiệt độ cao ¾ Ví dụ: - Động cơ nhiệt: ĐC đốt trong, Động cơ phản lực vv -Hệ thống đun nước nóng, hệ thống sấy - Nhà máy nhiệt điện - Lò hơi công nghiệp p.22
23. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM VíVí ddụụ vvềề hhệệ ththốốngng nhinhiệệtt (1)(1) p.23
24. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM VíVí ddụụ vvềề hhệệ ththốốngng nhinhiệệtt (2)(2) p.24
25. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM VíVí ddụụ vvềề hhệệ nhinhiệệtt độđộngng (3)(3) p.25
26. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Nguyên lý hoạt động của một nhà máy Nhiệt điện p.26
27. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Nồi hơi công nghiệp p.27
28. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM 1.3 Hệ thống lạnh ¾ là những hệ thống làm việc ở nhiệt độ thấp ¾ Ví dụ: -Máy điều hòa nhiệt độ -Tủ lạnh -Hệ thống ĐHKK kiểu trung tâm - Nhà máy sx nước đá, kho cấp đông, vv p.28
29. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM MáyMáy đđiiềềuu hòahòa nhinhiệệtt độđộ p.29
30. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Tủ lạnh - Refrigeration Animation p.30
31. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM Bơm nhiệt–Máy ĐHKK p.31
32. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM HHệệ ththốốngng đđiiềềuu hòahòa khôngkhông khíkhí p.32
33. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM VíVí ddụụ vvềề nhànhà máymáy ssảảnn xuxuấấtt nnướướcc đđáá p.33
34. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 2/2010 ĐHBK tp HCM HẾT TUẦN 1 p.34