Bài giảng Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt

TRUY N NHI T VÀ THI T Ề Ệ Ế
B TRAO Đ I NHI TỊ Ổ Ệ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
Là quá trình trao đ i nhi t, trong đó 1, 2 ổ ệ
ho c 3 d ng trao đ i nhi t x y ra đ ng ặ ạ ổ ệ ả ồ
th i.ờ
Nghiên c u v trao đ i nhi t h n h p ứ ề ổ ệ ỗ ợ
c n xem xét d ng trao đ i nhi t nào là ầ ạ ổ ệ
c b n, có nh h ng l n, các d ng ơ ả ả ưở ớ ạ
khác đ c tính đ n thông qua m t s ượ ế ộ ố
h s hi u ch nh.ệ ố ệ ỉ
TRAO Đ I NHI T H N H PỔ Ệ Ỗ Ợ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
Trao đ i nhi t gi a b m t v t r n v i ổ ệ ữ ề ặ ậ ắ ớ
ch t khí ( nhi t đ không l n):ấ ở ệ ộ ớ
VÍ D V NGHIÊN C U TRAO Đ I Ụ Ề Ứ Ổ
NHI T H N H PỆ Ỗ Ợ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
( )
( ) ( ) ( ) ( )fwbxdlfwfw
fw
qd
dl
fw
qdfwdlbxdl
TTTT
TT
TTC
q
TTCTTqqq
−+=−














−








−


+=








−


+−=+=
αα
ε
α
εα
44
0
44
0
100100
100100
Là quá trình trao đ i nhi t gi a 2 môi ổ ệ ữ
tr ng ườ ch t l ng ho c ch t khíấ ỏ ặ ấ có nhi t đ ệ ộ
khác nhau qua m t vách ngăn (m t d ng ộ ộ ạ
c a trao đ i nhi t h n h p).ủ ổ ệ ỗ ợ
Quá trình truy n nhi t bao g m:ề ệ ồ
- Trao đ i nhi t gi a môi tr ng có nhi t đ ổ ệ ữ ườ ệ ộ
cao v i b m t vách ngăn (ch y u đ i ớ ề ặ ủ ế ố
l u),ư
- D n nhi t qua vách ngăn,ẫ ệ
- Trao đ i nhi t (ch y u đ i l u) gi a vách ổ ệ ủ ế ố ư ữ
ngăn v i môi tr ng có nhi t đ th p.ớ ườ ệ ộ ấ
TRUY N NHI TỀ Ệ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
TRUY N NHI T QUA VÁCH PH NGỀ Ệ Ẳ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
[ ]
( ) ( ) [ ]2
211
21
21
2
211
2
211
W/m
11
W/m
11
11
W/11
αλ
δ
α
αλ
δ
α
αλ
δ
α
++
−
=−=
++
==
++=
∑
∑
∑
n
ff
ff
n
n
tt
ttkq
K
R
k
KmR
xδ1
t
tw1
λ1
tw2
tw3
tw4
λ2 λ3
δ2 δ3
tf1
tf2
α1
α2
TRUY N NHI T QUA VÁCH TRỀ Ệ Ụ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
[ ]
( )
( ) [ ]W/m
1ln
2
11
W/m1
W/
1ln
2
11
221
1
11
21
21
221
1
11
dd
d
d
tt
ttkq
K
R
k
mK
dd
d
d
R
n
i
i
i
ff
ffll
l
l
n
i
i
i
l
piαpiλpiα
piαpiλpiα
++
−
=
−=
=
++=
∑
∑
+
+
rr1
t
tw1
λ1
tw2
tw3
tw4
λ2 λ3
r2
r3
r4
α1tf1
tf2α2
TRUY N NHI T QUA VÁCH CÓ CÁNHỀ Ệ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
[ ]
( ) [ ]
( ) [ ]
( ) [ ]2
22
1
1
21
1
1
22111
21
21
22111
W/m11
W11
W
W/1
W/11
αλ
δ
α
αλ
δ
α
αλ
δ
α
F
F
tt
F
Qq
FFF
tt
Q
ttkQ
K
R
k
K
FFF
R
ff
ff
ffc
c
c
c
++
−
==
++
−
=
−=
=
++=
tw1
tw2
tf1
α1
tf2
α2
λ
F1
F2
δ
Tăng c ng các d ng trao đ i nhi t c ườ ạ ổ ệ ơ
b nả :
- D n nhi tẫ ệ : gi m chi u dày vách, tăng ả ề λ, 
tăng ∆T
- Đ i l uố ư : tăng t c đ chuy n đ ng, tăng ố ộ ể ộ
∆T
- B c xứ ạ: tăng đ đen, tăng T, tăng ộ ∆T,
Tăng c ng truy n nhi t qua váchườ ề ệ : tăng 
h s to nhi t ệ ố ả ệ α phía vách có giá tr nh ị ỏ
ho c làm cánhặ (b qua nhi t tr d n ỏ ệ ở ẫ
nhi t).ệ
TĂNG C NG TRUY N NHI TƯỜ Ề Ệ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
Đ gi m m t đ dòng nhi t ể ả ậ ộ ệ → dùng v t ậ
li u có ệ λ nh (v t li u cách nhi t).ỏ ậ ệ ệ
V i vách ph ng: tăng chi u dày cách nhi t ớ ẳ ề ệ
→ q gi m.ả
V i vách tr :ớ ụ
CÁCH NHI T - Đ NG KÍNH T I H NỆ ƯỜ Ớ Ạ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
( )
( )
2;2
01
2
1min
1ln
2
1ln
2
11
2
2
2
2
221
2
111
===⇒
=−==
+++=
cn
th
th
cn
th
cncncncn
l
l
cn
cn
cn
l
dBid
dddd
RdkhiR
dd
d
d
d
d
R
λ
α
α
λ
piαpiλ
piαpiλpiλpiα
Đ m b o ả ả
Ho cặ
Rl1 - nhi t tr đ i l u trong váchệ ở ố ư
Rl2 - nhi t tr đ i l u ngoài váchệ ở ố ư
Rlcn - nhi t tr d n nhi t l p cách nhi tệ ở ẫ ệ ớ ệ
B C CÁCH NHI T VÁCH TRỌ Ệ Ụ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
2
2
α
λcn
thcn dd =>
2
2 cn
cn
dαλ ≤
Rl
dcnd1=d2
Rl1
Rl2
Rlcn
Rlt
dth
Đ nh nghĩaị : là thi t b th c hi n s trao ế ị ự ệ ự
đ i nhi t gi a 2 ổ ệ ữ ch t t i nhi tấ ả ệ có nhi t đ ệ ộ
khác nhau.
Phân lo iạ :
- Ki u vách ngănể : ho t đ ng liên t c, n ạ ộ ụ ổ
đ nh;ị
- Ki u h i nhi tể ồ ệ : ho t đ ng theo chu kỳ, ạ ộ
không n đ nh;ổ ị
- Ki u ng nhi tể ố ệ : tr ng tr ng, mao d n, ly ọ ườ ẫ
tâm;
- Ki u h n h pể ỗ ợ : trao đ i nhi t + trao đ i ổ ệ ổ
ch tấ
THI T B TRAO Đ I NHI TẾ Ị Ổ Ệ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
KI U VÁCH NGĂNỂ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
KI U VÁCH NGĂNỂ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
KI U VÁCH NGĂNỂ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
KI U VÁCH NGĂNỂ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
KI U H N H PỂ Ỗ Ợ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
Bài toán thi t kế ế: xác đ nh di n tích b ị ệ ề
m t trao đ i nhi t theo nh ng yêu c u ặ ổ ệ ữ ầ
đ ra.ề
Bài toán ki m traể : ki m tra nhi t đ ể ệ ộ
cu i c a ch t t i nhi t.ố ủ ấ ả ệ
TÍNH TOÁN THI T B TRAO Đ I Ế Ị Ổ
NHI T KI U VÁCH NGĂNỆ Ể
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
Ph ng trình truy n nhi t:ươ ề ệ
∆t: logarit hay s h cố ọ
Ph ng trình cân b ng nhi t:ươ ằ ệ
W = GCp là nhi t dung toàn ph n [W/K]ệ ầ
(1) - nóng ; (2) - l nh ; (‘) - vào; (“) - ra.ạ
TÍNH TOÁN THI T B TRAO Đ I Ế Ị Ổ
NHI T KI U VÁCH NGĂNỆ Ể
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
tkFQ ∆=
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( ) ( )( ) 1
2
'
2
"
2
"
1
'
1
2
1'
2
"
22
"
1
'
11
'
2
"
222
"
1
'
111
'
2
"
22
"
1
'
11
W
WWW =
−
−
=⇒−=−=
−=−=
−=−=
tt
tt
t
tttttQ
ttCGttCGQ
iiGiiGQ
pp
δ
δ
Nhi t đ trung bình lôgarit:ệ ộ
Nhi t đ trung bình s h c:ệ ộ ố ọ
XÁC Đ NH Đ CHÊNH NHI T Ị Ộ Ệ
Đ TRUNG BÌNH (song song)Ộ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
[ ]K
t
t
ttt
min
max
minmax
ln
∆
∆
∆−∆
=∆
[ ]
[ ]Kttt
Kttttt
2
22
minmax
"
2
'
2
"
1
'
1
∆+∆
=∆
+
−
+
=∆
F
t
∆t
m
ax
∆t
m
int’1
t”1
t’2
t”2
F
t
∆t
m
ax
∆t
m
in
t’1
t”1
t’2
t”2
ε∆t xác đ nh b ng đ thị ằ ồ ị
XÁC Đ NH Đ CHÊNH NHI T Ị Ộ Ệ
Đ TRUNG BÌNH (c t nhau)Ộ ắ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
2
1
'
2
"
2
"
1
'
1
max
2
max
'
2
"
2
min
max
minmax
;
),(
ln
t
t
tt
ttR
t
t
t
ttP
RPf
tt
K
t
t
ttt
t
nctcn
nc
δ
δδ
ε
ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
∆−∆
=∆
∆
∆
F
t
∆t
m
ax
∆t
m
in
t’1
t”1
t’2
t”2
XÁC Đ NH Đ CHÊNH NHI T Ị Ộ Ệ
Đ TRUNG BÌNH (c t nhau)Ộ ắ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
2
1
'
2
"
2
"
1
'
1
max
2
max
'
2
"
2 ;
),(
t
t
tt
ttR
t
t
t
ttP
RPf
tt
t
nctcn
δ
δ
δ
ε
ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
ε∆t xác đ nh b ng đ thị ằ ồ ị
XÁC Đ NH Đ CHÊNH NHI T Ị Ộ Ệ
Đ TRUNG BÌNH (c t nhau)Ộ ắ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
2
1
'
2
"
2
"
1
'
1
max
2
max
'
2
"
2 ;
),(
t
t
tt
ttR
t
t
t
ttP
RPf
tt
t
nctcn
δ
δ
δ
ε
ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
ε∆t xác đ nh b ng đ thị ằ ồ ị
XÁC Đ NH Đ CHÊNH NHI T Ị Ộ Ệ
Đ TRUNG BÌNH (c t nhau)Ộ ắ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
2
1
'
2
"
2
"
1
'
1
max
2
max
'
2
"
2 ;
),(
t
t
tt
ttR
t
t
t
ttP
RPf
tt
t
nctcn
δ
δ
δ
ε
ε
=
−
−
=
∆
=
∆
−
=
=
∆=∆
∆
∆
ε∆t xác đ nh b ng đ thị ằ ồ ị
Bi t t’ế 1, t’2, W1, W2, tính t”1, t”2 v i nhi t ớ ệ
đ trung bình s h cộ ố ọ
TÍNH NHI T Đ CU I CH T Ệ Ộ Ố Ấ
T I NHI TẢ Ệ
Tr ng ĐHBK Hà n i - Vi n KH&CN Nhi t-L nh - B môn K thu t nhi tườ ộ ệ ệ ạ ộ ỹ ậ ệ
Đ/c: Phòng 201 nhà C7 ĐHBK Hà n iộ ĐT: (04) 8.692.333
[ ]
( ) ( )
21
'
2
'
1
'
2
"
22
"
1
'
11
"
2
'
2
"
1
'
1
W2
11
W2
1
WW
22
++
−
=⇒







−=−=
∆=
+
−
+
=∆
kF
ttQ
ttttQ
tkFQ
Kttttt