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
Các phương thức truyền nhiệt
•  Dẫn nhiệt/Conduction: Quá trình truyền nhiệt từ phần tử
này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực
tiếp với nhau
•  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
2
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động tự do
1.2. Nhiệt đối lưu
( )
n
GrCNu ⋅= Pr
Với chất lỏng có tính thấm ướt thành bình và có Pr > 0,7
( )
25,0
23,0
Pr

!
"
#
$
$
%
&
⋅=
T
K
GrNu
ε
Lưu thể chuyển động trong ống thẳng
Với chất khí
ε
k
: ảnh hưởng của L/d tới hệ số cấp nhiệt
Re > 10.000
8,0
Re
K
CNu
ε
=
43,09,0
PrRe008,0
K
Nu
ε
=

&
+=
R
d
c
77,11
αα
Lưu thể chuyển động trong ống cong: do tác dụng của lực ly tâm,
độ xoáy sẽ tăng lên, cường độ trao đổi nhiệt tăng lên
d: đường kính trong của ống xoắn
R: Bán kính cong của vòng xoắn
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chuyển động trong ống có tiết diện hình vành khăn:
d
tn
: đường kính trong của ống ngoài
45,0
4,08,0
PrRe23,0
!
!
"
#
$
$
%
&

nt
tn
d
d
Nu
d
nt
: đường kính ngoài của ống trong
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chảy ngang bên ngoài một ống:
d
n
: đường kính ngoài của ống
4,0
PrRe
n
K
CNu
ε
=
C,n: Hệ số phụ thuộc Re
4,0
PrRe
n
K
n
d

25,0
35,060,0
Pr
Pr
PrRe41,0
!
!
"
#
$
$
%
&
⋅=
T
Nu
ϕ
ε
Dãy ống thứ ba (xen kẽ)
65,0
Re21,0
ϕ
ε
=Nu
Chất khí
60,0
Re37,0
ϕ
ε
=Nu

D
td
: đường kính tương đương của khoảng không gian giữa các ống,m
23,08,0
6,0
PrRe16,1
td
DNu =
23,08,0
6,0
PrRe16,1
td
n
D
d
λ
α
=
d
n
: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt,m
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chảy dọc bên ngoài một chùm ống có tấm chắn chia ngăn:
Tấm chắn hình viên phân: C = 1,72
14,0
23,06,0
6,0

n
D
d
C
µ
µλ
α
Tấm chắn hình vanh khan: C = 2,08
7
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 13
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu
Lưu thể chảy ngang bên ngoài chùm ống có gân:
d
n
: đường kính ngoài của ống
4,0
14,0
54,0
PrRe
n
n
t
h
t
d
CNu
−
−

#
$
$
%
&
=
nt
tn
d
d
Nu
Re>10.000
2,0
Re032,0=Nu
Không khí
25,0
63,05,0
PrRe76,0
!
!
"
#
$
$
%
&
=
nt
tn
d

ρ
g
H
Ga =
Các đại lượng vật lý lấy theo
nhiệt độ trung bình của màng
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 16
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể bị khuấy trộn bằng cánh khuấy
1.2. Nhiệt đối lưu
( )
14,0
33,0
Re.Pr
T
m
CNu
µ
µ
=
λ
α
H
Nu =
Trong đó
µ
πρ
2
Re
d

Trong đó
µ
πρ
2
Re
d
=
Các đại lượng C, m phụ thuộc vào cấu tạo thiết bị
λ
µ
p
C
=Pr
Thiết bị có vỏ bọc ngoài: C = 0,36; m = 0,67
Thiết bị có ống xoắn: C = 0,87; m = 0,62
Các đại lượng vật lý lấy theo nhiệt độ
trung bình của chất lỏng trong thiết bị
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 18
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ
1.2. Nhiệt đối lưu
Ngưng tụ giọt
- Bề mặt thành thiết bị không
thấm nước ngưng
Ngưng tụ màng
Hệ số cấp nhiệt trong ngưng tụ giọt nhỏ hơn ngưng tụ màng
- Bề mặt thành thiết bị thấm ướt nước
ngưng
- Khi hơi ngưng tụ trên một thành ống
thẳng đứng, nước ngưng tạo thành

δ
λ
α
=
Hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ phụ thuộc:
- Chiều dày của lớp màng
- Vận tốc và chiều chuyển động của hơi
- Trạng thái bề mặt của nước ngưng tụ
- Thành phần của hơi
11
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 21
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ
1.2. Nhiệt đối lưu
CmW
tH
r
tH
gr
°
Δ
=
Δ
=
2
4
32
4
32
/,04,215,1

=
Δ
=
2
4
32
4
32
/,28,172,0
µ
λρ
µ
λρ
α
Hơi ngưng tụ trên bề mặt ngoài của một ống nằm ngang:
Tbh
ttt −=Δ
Với hơi nước
CmW
td
r
A °
Δ
=
2
4
/,28,1
α
12
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 23

-  Hệ số cấp nhiệt tính gần đúng giống trường hợp ngưng tụ bên ngoài một ống
nằm ngang nhân thêm với hệ số điều chỉnh
ε
phụ thuộc :
o  Nồng độ không khí trong hơi
o  Vận tốc hơi
o  …
"
13
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 25
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi chất lỏng sôi
1.2. Nhiệt đối lưu
-  Một chất lỏng bất kỳ chỉ có thể được đun nóng đến nhiệt độ bão hòa
-  Nếu tiếp tục cung cấp nhiệt thì chất lỏng sôi
Quá trình sôi:
- Tạo thành bọt hơi
- Bọt tạo thành trên bề mặt đun
nóng từ những điểm riêng biệt
-  Bề mặt đung nóng thấm ướt tốt
thì hệ số cấp nhiệt…?
- Bọt khí sau khi tách khỏi bề mặt
đun nóng thì nổi lên trên và tăng
thể tích
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 26
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi chất lỏng sôi
1.2. Nhiệt đối lưu
j
-  Đặc tính và cường độ quá trình sôi phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ giữa bề

n
°Δ=
233,25,0
/,3,45
α
Hoặc
n
ψαα
=
435,0
22565,0
!
!
"
#
$
$
%
&
'
'
(
)
*
*
+
,
'
'
(

C
C
µ
µ
ρ
ρ
λ
λ
ψ
Với
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 28
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi chất lỏng sôi
1.2. Nhiệt đối lưu
2
/, mWtq Δ=
α
-  Đặc tính và cường độ quá trình sôi phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ giữa bề
mặt đun nóng và chất lỏng sôi
- Sôi sủi bọt: hiệu số nhiệt độ tăng, tâm tạo
bọt tăng, bọt hơi hình thành nhiều, làm
tăng vận tốc chuyển động của chất lỏng,
chất lỏng bị xáo trộn mạnh, hệ số cấp
nhiệt…?
CmWqp
n
°=
27,013,0
/,14,3
α