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 ,,

 

,,, 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
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3
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: Quá trình truyền nhiệt dưới dạng các

QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8
Bức xạ
•Năng lượng được
truyền bằng các sóng
điện từ
•Ánh sáng, vi sóng, sóng
radio, tia x
•Bước sóng phụ thuộc
vào tần số bức xạ
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9
1.1. Dẫn nhiệt
Nhiệt trường: Tập hợp tất cả các trị số nhiệt độ tức thời của vật thể
hoặc của môi trường được gọi là nhiệt trường (Trường nhiệt độ)
 
zyxft ,,

 

,,, zyxft 

Nhiệt trường ổn định Nhiệt trường không ổn định
Mặt đẳng nhiệt: Tập hợp tất cả các điểm có nhiệt độ giống nhau
1.1.1. KHÁI NIỆM
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10
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

nhiệt, m
2
Gradt, °C/m
Thời gian, s
λ: độ dẫn nhiệt, w/m °C
dn
dt
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12
1.1. Dẫn nhiệt
1.1.2. ĐỊNH LUẬT DẪN NHIỆT FOURIER và ĐỘ DẪN NHIỆT
Độ dẫn nhiệt của các vật thể rắn, lỏng, khí
- Độ dẫn nhiệt biểu thị khả năng dẫn nhiệt của vật chất, đặc trưng
cho tính chất vật lý của vật chất
- Độ dẫn nhiệt thường được xác định bằng thực nghiệm
- Độ dẫn nhiệt của chất lỏng và chất khí nhỏ hơn chất rắn
- Độ dẫn nhiệt phụ thuộc:
 Cấu trúc
 Khối lượng riêng
 Hàm ẩm
 Nhiệt độ
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 13
1.1. Dẫn nhiệt
1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT
Z
y x
dz
dy
dx
Q
y+dy

t
Q
y



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

dxdyd
z
t
Q
z







dxdydzd
y
t
y
dxdzd
y
t
Q
dyy
















dzz















QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 16
1.1. Dẫn nhiệt

dxdydzd
x
t
QQdQ
xdxxx
2
2






dxdydzd
z
t
y
t
x
t
dQ

















2
2
2
2





1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT
- Theo định luật bảo toàn năng lượng, lượng nhiệt tăng thêm phải bằng lượng nhiệt
tiêu hao để làm biến đổi nhiệt lượng riêng trong hình hộp:
C: Nhiệt dung riêng của vật thể, J/kg.độ
 Khối lượng riêng của vật thể, kg/m
3
Biến thiên nhiệt độ theo thời gian
- Phương trình vi phân dẫn nhiệt trong môi trường đồng nhất tĩnh/Phương
trình vi phân dẫn nhiệt Fourrier
ta
t
2






C
a 
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 19
1.1. Dẫn nhiệt
0
2
 t
1.1.3. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DẪN NHIỆT




x
t
xCCt
12

1
C
x
t



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

x
2
1

dQ
TT
,
12





1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG PHẲNG
Tường phẳng một lớp
δ
x
y
t
T1
t
T2

12
TT
tt
x
t




Với quá trình ổn định
WF





1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG PHẲNG
Tường phẳng nhiều lớp
Lớp thứ nhất
δ
1
x
y
t
T1
t
T2
t
1
t
2
δ
2
δ
3
Lớp thứ hai
 
21
2
2
ttFQ 


dr
dt
Q ,2


1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG ỐNG
Tường ống một lớp
r
o
r
i
r
1
r
2
L
Lượng nhiệt dẫn qua lớp tường ống (theo Fourier)
Dẫn nhiệt ổn định
Wdt
Q
rL
r
dr
,
2



QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 24
1.1. Dẫn nhiệt

r


1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG ỐNG
Tường ống một lớp
r
o
r
i
r
1
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
,

2
1
1
21








1.1.4. DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA TƯỜNG ỐNG
Tường ống nhiều lớp
Dùng phương trình tường phẳng
2
1
2

r
r