1
Phần 2
Các quá trình truyền nhiệt
GV: TS. Nguyễn Minh Tân
Bộ môn QTTB CN Hóa – Thực phẩm
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2
Chương 1: Truyền nhiệt
•  Quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều từ
nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp
•  Quá trình truyền nhiệt
( )
zyxft ,,=
!
( )
τ
,,, zyxft =
!
Thiết bị làm việc liên
tục
- Thiết bị làm việc gián đoạn
- Giai đoạn đầu và cuối của quá
trình liên tục

Ổn định Không ổn định
2
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3
•  Nội năng (U) = Nội động năng + Nội thế năng
•  Entanpi
đối với 1 kg môi chất
i = u + pv
I = Gi = U + pV

được để tiến đến trạng thái cân bằng với môi trường bên ngoài
Nhiệt động kỹ thuật
• Nhiệt lượng là năng lượng đi xuyên qua bề mặt ranh giới khi giữa
môi chất và môi trường có sự chênh lệch nhiệt độ. Đơn vị: kJ, kcal,
• Công Công thay đổi thể tích (công dãn nở), Công kỹ thuật
Nhiệt dung riêng ‘c’ là nhiệt lượng cần thiết để đưa nhiệt độ
của một đơn vị môi chất tăng thêm 1 độ theo một quá trình nào đó.
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6
Nhiệt động kỹ thuật
Nhiệt dung riêng ‘c’ là nhiệt lượng cần thiết để đưa nhiệt độ
của một đơn vị môi chất tăng thêm 1 độ theo một quá trình nào đó.
Tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng
4
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7
Nhiệt động kỹ thuật
Tính nhiệt lượng theo sự thay đổi Entropi
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8
Nhiệt động kỹ thuật
Công thay đổi thể tích
5
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9
Nhiệt động kỹ thuật
Công thay kỹ thuật
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10
Nhiệt động kỹ thuật
Định luật nhiệt động thứ nhất
6
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 11
Nhiệt động kỹ thuật
Định luật nhiệt động thứ nhất

•  Đối lưu/Convection: Quá trình truyền nhiệt do các phần
tử chất lỏng hoặc chất khí đổi chỗ cho nhau, do chúng có
nhiệt độ khác nhau hoặc là do bơm, quạt, khuấy trộn,…
•  Bức xạ/Radiation: Qua trình truyền nhiệt dưới dạng các
sóng điện từ. Nhiệt năng biến thành các tia bức xạ rồi
truyền đi, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lượng
bức xạ đố được biến thành nhiệt năng, một phần phản xạ
lại, và một phần xuyên qua vật thể
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 20
Dẫn nhiệt
Các vật liệu dẫn nhiệt tốt được gọi là vật dẫn nhiệt, các vật
liệu dẫn nhiệt kém được gọi là vật cách nhiệt
Hầu hết kim loại là các vật liệu dẫn nhiệt tốt, các loại nhựa là
các vật liệu cách nhiệt tốt
Các electron tự do tạo nên khả năng dẫn nhiệt tốt ở các kim
loại
11
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 21
Dẫn nhiệt
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 22
Đối lưu
Dòng đối lưu được hình
thành khi trong nồi có
nước được đun nóng
Dòng không khí đối
lưu hình thành do
chênh lệch nhiệt độ
giữa đại dương và lục
địa
12

QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 26
1.1. Dẫn nhiệt
1.1.1. KHÁI NIỆM
Gradient nhiệt độ (Grad t): Sự thay đổi nhiệt độ (lớn nhất) trên
một đơn vị chiều dài theo phương pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt
Grad t là vector
- Có phương trùng với phương pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt
-  Chiều tùng với chiều tăng nhiệt độ (ngược chiều với dòng nhiệt)
-  Có độ lớn bằng đạo hàm của nhiệt độ theo phương pháp tuyến
( )
tgrad
dn
dt
n
=
→Δ 0
lim
14
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 27
1.1. Dẫn nhiệt
JddF
dn
dt
dQ ,
τλ
⋅⋅−=
WF
dn
dt
Q ,⋅−=

  Khối lượng riêng
  Hàm ẩm
  Nhiệt độ
15
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 29
1.1. Dẫn nhiệt
1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT
Z
y x
dz
dy
dx
Q
y+dy
Q
z
Q
z+dz
Q
x+dx
Q
x
Q
y
Giả thiết:
- Các tính chất vật lý (khối
lượng riêng, nhiệt dung
riêng, hệ số dẫn nhiệt)
không đổi theo không gian
và thời gian

Q
z+dz
Q
x+dx
Q
x
Q
y
τλ
dxdyd
z
t
Q
z
∂
∂
−=
- Lượng nhiệt dẫn qua các mặt
đi vào hình hộp trong khoảng
thời gian dτ được xác định
theo pt Fourrier
- Lượng nhiệt dẫn qua các mặt đi ra khỏi hình hộp:
16
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 31
1.1. Dẫn nhiệt
τλτλ
dxdy dz d
x
t
x

#
#
$
%
&
&
'
(
∂
∂
∂
∂
−
∂
∂
−=
+
1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT
Z
y x
dz
dy
dx
Q
y+dy
Q
z
Q
z+dz
Q

+
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 32
1.1. Dẫn nhiệt
τλ
dxdydzd
x
t
QQdQ
xdxxx
2
2
∂
∂
=−=
+
τλ
dxdydzd
y
t
QQdQ
ydyyy
2
2
∂
∂
=−=
+
1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT
- Hiệu số lượng nhiệt đi vào và đi ra khỏi các mặt hình hộp:
τλ

&
'
(
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
=
2
2
2
2
2
2
1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT
- Hiệu số lượng nhiệt đi vào và đi ra khỏi các mặt hình hộp:
τλ
ddVtdQ ⋅⋅∇=
2
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 34
1.1. Dẫn nhiệt
τ
τ
ρ
d
t

t
2
∇=
∂
∂
τ
ρ
λ
C
a =
18
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 35
1.1. Dẫn nhiệt
0
2
=∇ t
1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT
- Phương trình vi phân dẫn nhiệt trong môi trường đồng nhất đối với quá
trình ổn định
Hoặc
0
2
2
2
2
2
2
=
∂
∂

∂
∂
1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG PHẲNG
Tường phẳng một lớp
δ
x
y
t
T1
t
T2
Điều kiện biên:
0=x
δ
=x
2
1
Ctt
T
==
12
1 TT
tCtt +==
δ
hay
δ
12
1
TT
tt

x
y
t
T1
t
T2
δ
12
TT
tt
x
t
−
=
∂
∂
Với quá trình ổn định
WF
tt
Q
TT
,
21
δ
λ
−
=
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 38
1.1. Dẫn nhiệt
( )

T1
t
T2
t
1
t
2
δ
2
δ
3
Lớp thứ hai
( )
21
2
2
ttFQ −=
δ
λ
Lớp cuối cùng
Hoặc
( )
W
Ftt
Q
n
i
i
i
TT

r
1
r
2
L
Lượng nhiệt dẫn qua lớp tường ống (theo Fourier)
Dẫn nhiệt ổn định
Wdt
Q
rL
r
dr
,
2
π
λ
−=
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 40
1.1. Dẫn nhiệt
∫ ∫
−=
2
1
2
1
2
r
r
t
t

r
2
L
Tích phân từ r
1
tới r
2
và theo nhiệt độ từ t
T1
đến t
T2
( )
W
r
r
ttL
Q
TT
,
lg3,2
1
2
1
2
21
⋅
−
=
λ
π

=
λ
π
1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG ỐNG
Tường ống nhiều lớp
Dùng phương trình tường phẳng

2
1
2
≤
r
r