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 250 mm tấm thạch cao và 25 mm polystyrene giãn nở, có diện tích 8 m². Hai mặt ngoài ở 20 °C và -14 °C. Tìm dòng nhiệt Q̇ qua tường.
Một bức tường gồm 50 mm bê tông và 25 mm gạch ngăn cách một căn phòng ở 22 °C với không khí bên ngoài ở 1 °C. Hệ số đối lưu là 6 W/(m²·K) bên trong và 30 W/(m²·K) bên ngoài, và diện tích tường là 12 m². Tìm hệ số truyền nhiệt tổng thể U của tường.
Một bộ trao đổi nhiệt cùng chiều truyền 330 kW. Diện tích truyền nhiệt của nó là 2 m². Lưu chất nóng nguội đi từ 145 xuống 120 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 20 lên 55 °C. Tìm hệ số truyền nhiệt tổng quát U.
Hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi 110 °C bên ngoài các ống của một thiết bị ngưng tụ có diện tích truyền nhiệt 4 m² và U = 2500 W/(m²·K). Nước làm mát (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) vào các ống ở 30 °C. Tìm nhiệt độ nước ra Tc,out.
Đáp số: Q̇ = 124,5 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: U = 3,698 W/(m²·K)
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: U = 1798 W/(m²·K)
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 xuôi chiều, cả hai đầu vào ở cùng một đầu, và cả hai đầu ra ở đầu kia.
Đáp số: Tc,out = 102,7 °C
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.
Với ΔT₁ = Ts − Tc,in và ΔT₂ = Ts − Tc,out, hiệu ΔT₁ − ΔT₂ bằng độ tăng nhiệt độ của nước, nên độ tăng này triệt tiêu.
Nhiệt lượng truyền: Q̇ = 303,8 kW.
ExamProblems · examproblems.com/courses/heat-transfer