Dẫn nhiệt
- Định luật Fourier
- Q̇ = kAΔT/L
- Nhiệt trở dẫn nhiệt
- R = L/(kA)
- Nhiệt trở đối lưu
- R = 1/(hA)
- Các nhiệt trở nối tiếp
- Q̇ = ΔTtotal/ΣR
- Hệ số U
- U = 1/(ΣR·A)
Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 4 bài tập, kèm lời giải đầy đủ ở cuối.
Một bức tường gồm 200 mm gỗ và 50 mm bê tông, có diện tích 6 m². Hai mặt ngoài ở 23 °C và 3 °C. Tìm dòng nhiệt Q̇ qua tường.
Một bức tường gồm 200 mm kính và 25 mm polystyrene giãn nở ngăn cách một căn phòng ở 20 °C với không khí bên ngoài ở -5 °C. Hệ số đối lưu là 8 W/(m²·K) bên trong và 25 W/(m²·K) bên ngoài, và diện tích tường là 12 m². Tìm lượng nhiệt thất thoát Q̇ qua tường.
Một bộ trao đổi nhiệt vỏ ống (một lượt qua vỏ, hai lượt qua ống) phải truyền 370 kW. Lưu chất nóng nguội đi từ 110 xuống 65 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 20 lên 85 °C. Hệ số hiệu chỉnh LMTD cho cách bố trí này là F = 0,95, và U = 1000 W/(m²·K). Tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.
Dầu nóng (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) nguội đi từ 140 xuống 100 °C trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng. Nó làm nóng 2 kg/s nước (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) đi vào ở 20 °C. Với U = 300 W/(m²·K), tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.
Đáp số: Q̇ = 98,99 W
Nhiệt trở: dòng nhiệt ổn định qua các lớp nối tiếp hoạt động giống như dòng điện qua các điện trở nối tiếp: Q̇ = ΔT/ΣR, với R = L/(kA) cho lớp dẫn nhiệt và R = 1/(hA) cho bề mặt đối lưu. Độ giảm nhiệt độ qua mỗi lớp tỉ lệ với nhiệt trở của nó.
Đáp số: Q̇ = 275,8 W
Nhiệt trở: dòng nhiệt ổn định qua các lớp nối tiếp hoạt động giống như dòng điện qua các điện trở nối tiếp: Q̇ = ΔT/ΣR, với R = L/(kA) cho lớp dẫn nhiệt và R = 1/(hA) cho bề mặt đối lưu. Độ giảm nhiệt độ qua mỗi lớp tỉ lệ với nhiệt trở của nó.
Đáp số: A = 11,45 m²
LMTD method: the temperature difference between the streams changes along the exchanger, so the rate equation uses its logarithmic mean: Q̇ = U·A·ΔTlm, with ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂), where ΔT₁ and ΔT₂ are the differences at the two ends. Counter-flow gives a larger ΔTlm than parallel flow for the same inlet and outlet temperatures.
Ở dòng ngược chiều, đầu vào nóng đối diện đầu ra lạnh, và đầu ra nóng đối diện đầu vào lạnh.
Đáp số: A = 5,041 m²
Phương pháp LMTD: hiệu nhiệt độ giữa các dòng thay đổi dọc theo thiết bị, nên phương trình tốc độ dùng giá trị trung bình logarit của nó: Q̇ = U·A·ΔTlm, với ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂), trong đó ΔT₁ và ΔT₂ là các hiệu nhiệt độ ở hai đầu. Dòng ngược chiều cho ΔTlm lớn hơn dòng xuôi chiều với cùng nhiệt độ vào và ra.
Ở dòng ngược chiều, đầu vào nóng đối diện đầu ra lạnh, và đầu ra nóng đối diện đầu vào lạnh.
ExamProblems · examproblems.com/courses/heat-transfer