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
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
Pr
Pr51,0







T
K
GrNu

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


43,09,0
PrRe008,0
K
Nu


2300>Re > 10.000
25,0

d
c
77,11

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

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


C,n: Hệ số phụ thuộc Re
4,0
PrRe
n
K
n
d
C













T
Nu


Dãy ống thứ ba (xen kẽ)
65,0
Re21,0


Nu
Chất khí
60,0
Re37,0


Nu
Chất khí
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi lưu thể chuyển động cưỡng bức
1.2. Nhiệt đối lưu

td
DNu 
23,08,0
6,0
PrRe16,1
td
n
D
d



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
Pr
Pr
PrRe





Tấm chắn hình vanh khan: C = 2,08
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










d
d
Nu
Re>10.000
2,0
Re032,0Nu
Không khí
25,0
63,05,0
PrRe76,0









nt
tn
d
d
Nu
Re <100.000
5,0
Re66,0Nu
Không khí
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 15
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT

1.2. Nhiệt đối lưu
 
14,0
33,0
Re.Pr
T
m
CNu





H
Nu
Trong đó


2
Re
d

Các đại lượng C, m phụ thuộc vào cấu tạo thiết bị


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

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
một màng chất lỏng chảy dọc từ trên
xuống dưới, với chiều dày tăng dần
QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 19
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ
1.2. Nhiệt đối lưu
Ngưng tụ màng
Lượng nhiệt truyền từ hơi đến thành thiết bị, khi qua lớp màng ngưng có thể xem
như quá trình dẫn nhiệt:
JF

Cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ
1.2. Nhiệt đối lưu
CmW
tH
r
tH
gr





2
4
32
4
32
/,04,215,1





Hơi ngưng tụ bên ngoài thành ống thẳng đứng hoặc trên mặt tường thẳng đứng:
Tbh
ttt 
Với hơi nước
CmW
tH
r



Hơi ngưng tụ trên bề mặt ngoài của một ống nằm ngang:
Tbh
ttt 
Với hơi nước
CmW
td
r
A 


2
4
/,28,1

QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 23
1.2.4. CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM VỀ CẤP NHIỆT
Cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ
1.2. Nhiệt đối lưu
Hơi ngưng tụ trên bề mặt ngoài của một chùm ống nằm ngang:

tbtd

- Dãy ống phía dưới sẽ bị phủ lên một lớp nước ngưng dày hơn các dãy ống
phía trên, đồng thời vận tốc hơi cũng bị giảm từ dãy trên xuỗng dãy dưới do
một phần hơi đã ngưng tụ. Hệ số cấp nhiệt giảm dần
- Hệ số cấp nhiệt phụ thuộc vào số ống tại từng dãy:
Hệ số cấp nhiệt
của hơi ngưng tụ

-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