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
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3
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
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4
Tại sao bộ phận sưởi được đặt dưới sàn, còn giàn lạnh của tủ lạnh
được đặt phía trên?
Dòng đối lưu

1.2. Nhiệt đối lưu
 
 
















Cm
W
Ftt
Q
T
2


QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7
1.2.2. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA NHIỆT ĐỐI LƯU
- Cơ sở Định luật cân bằng nhiệt

t
W
x
W
tCdydzWtCdQQQ
x
x
pxpxxdxx
















Lượng nhiệt do đối lưu tích theo phương Ox tích lại trong phân tố dV:
 
dxdydz
x
t
W

y
y
pydyyy

















Lượng nhiệt do đối lưu tích theo phương Ox tích lại trong phân tố dV:
 
dxdydz
z
t
W
z
W
tCQQdQ
z

W
x
t
W
z
W
y
W
x
W
tCdQ
zyx
z
y
x
p































z
W
y
W
x
W
z
y
x



Nên:
Vd

 
dVtVd
z
t
W
y
t
W
x
t
WCdQ
zyxp
2























QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 11
1.2.3. ĐỒNG DẠNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT
1.2. Nhiệt đối lưu
Quá trình đối lưu nhiệt được mô tả bởi một hệ phương trình:
-Phương trình vi phân cân bằng của Ơle
-Phương trình dòng liên tục
-Phương trình vi phân cấp nhiệt đối lưu Fourier- Kirchhoff
Phải dựa vào lý thuyết đồng dạng để chuyển pt vi phân thành pt chuẩn số
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12
Chuẩn số Nuxen
1.2. Nhiệt đối lưu
Trong quá trình truyền nhiệt ổn định, lượng nhiệt truyền do dẫn nhiệt phải
bằng lượng nhiệt truyền do cấp nhiệt:
Chuẩn số Nuxen đặc trưng cho quá trình cấp nhiệt trên bề mặt phân giới
 
dn
dt
tt
T


Đưa chuẩn số đồng dạng vào:
 
dn
dt

Được rút ra từ phương trình Fourier- Kirchhoff
Ngoài các chuẩn số trên, từ các pt chuyển động có các chuẩn số Eu, Fr,
Re, nên có thể biểu diễn:
2
2
x
t
a
x
t
w
x





Ví dụ đối với trục ox:
Pe
a
wl

Rút ra:
idem
a
l
w
a
l
w 

Trong khi
 
RefEu 
Kết hợp Re và Fr có chuẩn số Galile, Ga:
2
3
2
2
2
Re.


glwl
w
gl
FrGa 









Chuẩn số Gratkov, đặc trưng cho truyền nhiệt khi đối lưu tự nhiên:
t
gl
Gr 


Gr
l
C PrRe



Hệ số được xác định theo quan hệ :
Hệ số cấp nhiệt chỉ có thể được xác định với từng trường
hợp cụ thể với mỗi thiết bị riêng biệt