Bài tập kỹ thuật nhiệt Chương 3: Dẫn nhiệt và đối lưu

Tài liệu học tập môn Lý thuyết truyền nhiệt. Nội dung chương 3 trình bày về Dẫn nhiệt và đối lưu. Tài liệu chỉ mang tính chất tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài tập kỹ thuật nhiệt Chương 3: Dẫn nhiệt và đối lưuPhÇn IITruyÒn nhiÖtCh−¬ng 3DÉn nhiÖt vµ ®èi l−u3.1 DÉn nhiÖt3.1.1 DÉn nhiÖt æn ®Þnh mét chiÒu kh«ng cã nguån nhiÖt bªn trong3.1.1.1 DÉn nhiÖt qua v¸ch ph¼ng t ¦W1 − t ¦W ( n +1) q= , W/m2 (3-1) n δ ∑ λi i =1 i q – mËt ®é dßng nhiÖt, W/m2 δi - chiÒu dµy cña líp th− i, m λi - hÖ sè dÉn nhiÖt, W/m.K; tW1 – nhiÖt ®é bÒ mÆt trong, tW(n+1) – nhiÖt ®é bÒ mÆt ngoµi cña líp thø n.Ph©n bè nhiÖt ®é theo chiÒu dµy v¸ch cã qui luËt ®−êng th¼ng(khi λI = const).3.1.1.2 DÉn nhiÖt qua v¸ch trô t ¦W1 − t ¦W ( n +1) ql = , , (W/m) (3-2) n 1 d ∑ 2πλ ln di+1 i =1 i i q – mËt ®é dßng nhiÖt trªn mét mÐt chiÒu dµi, W/m di - ®−êng kÝnh cña líp th− i, mPh©n bè nhiÖt ®é theo chiÒu dµy v¸ch cã qui luËt ®−êng cong logarit.3.1.2 DÉn nhiÖt æn ®Þnh mét chiÒu khi cã nguån nhiÖt bªn trong3.1.2.1 TÊm ph¼ng cã chiÒu dµy 2δ q vδ q v 2 t = tf + + (δ − x 2 ) (3-3) α 2λ NhiÖt ®é bÒ mÆt tÊm: q vδ tw = tf + (3-4) α NhiÖt ®é t¹i t©m cña tÊm: q vδ q v 2 t0 = tf + + δ (3-5) α 2λ tf – nhiÖt ®é moi tr−êng xung quanh, αi - hÖ sè to¶ nhiÖt, W/m2.K; 90 qv – n¨ng suÊt ph¸t nhiÖt cña nguån bªn trong, W/m3Ph©n bè nhiÖt ®é theo chiÒu dµy v¸ch cã qui luËt ®−êng cong parabol.3.1.2.2. Thanh trô ®ång chÊt b¸n kÝnh r0 q v r0 q v 2 t = tf + + (r0 − x 2 ) (3-6) α 4λ NhiÖt ®é bÒ mÆt thanh trô: q v r0 tw = tf + (3-7) 2α NhiÖt ®é t¹i t©m cña tÊm: q v r0 q v 2 t0 = tf + + r0 (3-8) 2α 4λ MËt ®é dßng nhiÖt t¹i bÒ mÆt: q v r0 qw = , W/m2 (3-9) 2Ph©n bè nhiÖt ®é theo chiÒu dµy v¸ch cã qui luËt ®−êng cong parabol. 913.1.2 DÉn nhiÖt kh«ng æn ®ÞnhVíi tÊm ph¼ng réng 2δ NhiÖt ®é t¹i t©m cña tÊm: θ*x=0 = f1(Bi/Fo) tra ®å thÞ h×nh 3.1 NhiÖt ®é bÒ mÆt tÊm: θ*x=1 = f2(Bi/Fo) tra ®å thÞ h×nh 3.2trong ®ã: αδBi = , lµ tiªu chuÈn Biot, λ aτ Fo = 2 , lµ tiªu chuÈn Fourier δ x X = , kÝch th−íc kh«ng thø nguyªn. δPh©n bè nhiÖt ®é theo chiÒu dµy v¸ch cã qui luËt ®−êng cong parabol.3.2 trao ®æi nhiÖt ®èi l−u Khi tÝnh to¸n l−îng nhiÖt trao ®æi b»ng ®èi l−u ta dïng c«ng thøc Newton: Q = αF( t ¦W − t f ), [ W ],trong ®ã: Q – l−îng nhiÖt trao ®æi trong mét ®¬n vÞ thêi gianlµ mét gi©y, s. 92 F – diÖn tÝch bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt, m2 TW – NhiÖt ®é trung b×nh cña bÒ mÆt, Tf – NhiÖt ®é trung b×nh cña m«I tr−êng (chÊt láng hoÆc khÝ). α - hÖ sè táa nhiÖt, W/m2.K. HÖ sè táa nhiÖt α ®−îc x¸c ®Þnh tõ c¸c ph−¬ng tr×nh tiªu chuÈn. C¸cph−¬ng tr×nh tiªu chuÈn nµy ®−îc x¸c ®Þnh tõ thùc nghiÖm. Nu = f(Re,Pr,Gr, . . . )Trong ®ã: αl - Nu = lµ tiªu chuÈn Nusselt, λ ν − Pr = lµ tiªu chuÈn Prandtl, a ωl − Re = lµ tiªu chuÈn Reynolds, ν gβl 3 ∆t − Gr = lµ tiªu chuÈn Grashof, ν2víi α - hÖ sè to¶ nhiÖt, W/m2.K; λ - hÖ sè dÉn nhiÖt, W/m.K; ω - tèc ®é chuyÓn ®éng, m/s ν - ®é nhít ®éng häc, m2/s; a - hÖ sè dÉn nhiÖt ®é, m2/s; g - gia tèc träng tr−êng 9,81 m/s2 ∆t = (tw - tf) β - hÖ sè d·n në thÓ tÝch, (1/0K)víi chÊt láng ta tra b¶ng;víi chÊt khÝ: 1 0 -1 β= , K . ...