Post on 27-Dec-2019
VẬT LIỆU NHIỆT LẠNH
Số tiết học: 42 tiết kéo dài trong 16 tuần
30%30%
50%50%
GV: HÀ ANH TÙNG – Bộ môn “Công nghệ nhiệt lạnh”
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.1p.1
- Tuần 1 7 : chương đầu tiên
- Tuần 10 16: chương cuối
- Tuần 18 : THI CUỐI HỌC KỲ
- Tuần 9 : KIỂM TRA TRẮC NGHIỆM giữa học kỳ
- (Tuần 13) : BÁO CÁO NHÓM 20%20%
Mục đích môn họcTrình bày những kiến thức cơ
bản về các loại vật liệu thường sử dụng trong lãnh vực Nhiệt lạnh
là 1 trong những môn cơ sở giúp nghiên cứu và thiết kế các loại máy nhiệt nói riêng và các hệ thống nhiệt động nói chung
VD: - Các loại động cơ nhiệt: ĐC đốt trong, ĐC phản lực- HTĐHKK, Tủ lạnh- Các thiết bị sấy, lò hơi- Bơm, máy nén- Các hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời, vv….
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.2p.2
Nâng cao hiệu quảsử dụng, tăng tuổi
thọ Thiết bị
Nội dung môn họcChương 1: Giới thiệu một số hệ thống nhiệt lạnh thường gặp
Chương 2: Vật liệu chịu lửa
Chương 3: Vật liệu cách nhiệt
Chương 4: Vật liệu kim loại sử dụng ở nhiệt độ cao
Chương 5: Vật liệu chế tạo máy và thiết bị
Chương 6: Vật liệu cách nhiệt lạnhChương 7: Vật liệu hút ẩm
Chương 8: Dầu bôi trơn
Chương 9: Vật liệu compozit
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.3p.3
HỆ THỐNG NHIỆT
HỆ THỐNG LẠNH
Tài liệu tham khảo1/ Nguyễn Đức Lợi, Vũ Diễm Hương, Nguyễn Khắc Xương - Vật liệu kĩ thuật nhiệt và kĩ thuật lạnh - NXB Giáo dục, 1995.
4/ Nguyễn Sỹ Mão - Lò hơi - NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006.
3/ Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy - Kỹ thuật lạnh cơ sở -Nhà xuất bản Giáo dục 1996
2/ Hoàng Đình Tín – Cơ sở nhiệt công nghiệp – NXB Đại học Quốc gia Tp. HCM. 2006.
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.4p.4
1.2 Hệ thống nhiệt
1.3 Hệ thống lạnh
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.5p.5
Chương 1: Giới thiệu một sô ́ hệ thống nhiệt lạnh thường gặp
1.1 Một số khái niệm cơ bản về truyền nhiệt
1.1 Một số khái niệm cơ bản về truyền nhiệt
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.6p.6
b/ Đối lưu
c/ Bức xạ
a/ Dẫn nhiệt
- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng trong vật rắn hoặc giữa 2 vật rắn tiếp xúc nhau.
- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa 2 vật đặt cách xa nhau
- Xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt vật rắn với môi trường chất lỏngxung quanh nó.
A. Dẫn nhiệt
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.7p.7
ĐN: là quá trình truyền nhiệt khi có 2 điều kiện:
- Từ vùng có To cao đến vùng có To thấp
- và giữa các phần của 1 vật hay giữa các vật tiếp xúc nhau.
(Đây là qt truyền nhiệt điển hình trong vật rắn: bản chất do sự truyền động nănghay va chạm giữa các phân tử, nguyên tử)
Q
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.8p.8
Dòng nhiệt truyền qua vật (trong 1s) theo phương x được tính theo ĐL Fourier:
Tiết diện F
x
Qx
xTFQx ∂
∂λ−= (W) x
TFQ
q xx ∂
∂λ−== (W/m2)
- Qx là dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W)
- qx là mật độ dòng nhiệt truyền theo phương x trong thời gian 1s (W/m2)- T là nhiệt độ tuyệt đối của vật (K)- F là diện tích tiết diện vuông góc với phương x (m2)- λ là hệ số dẫn nhiệt của vật (W/m.K)
với:
Ví dụVí dụ: : Tính toán dẫn nhiệt Tính toán dẫn nhiệt qua qua vách phẳngvách phẳng
Q
T1
T2
- Vách phẳng có:
+ Diện tích F (m2)+ Bề dày δ (m)+ Hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.K)+ Nhiệt độ 2 bề mặt vách T1 và T2
δλ TFQ Δ
=ĐL
Fourier (W)
hayλδ /
Tq Δ= (W/m2)
(Rλ được gọi là nhiệt trở dẫn nhiệt của vách phẳng)
ĐL OhmRUI =
T1 T2
λδ
λ =R
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.9p.9
Ứng dụng phương pháp nhiệt trởỨng dụng phương pháp nhiệt trở
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.10p.10
321
41
RRRttq++
−=
Hệ Hệ số dẫn nhiệt số dẫn nhiệt λ λ của vật liệucủa vật liệu
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.11p.11
Trong thực tế có thể xem λ là hằng số ứng với nhiệt độ trung bình của vật ttb
Từ ttb của vật tra bảng suy ra λ
λ phụ thuộc vào nhiệt độ
)1( bto += λλ
Một số ứng dụng của hiện tượng dẫn nhiệtMột số ứng dụng của hiện tượng dẫn nhiệt
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.12p.12
Vật liệu cách nhiệt (có λ nhỏ) Lớp nước đá có tác dụng cách nhiệt chống hơi lạnh xâm nhập
B. B. Trao đổi nhiệt Trao đổi nhiệt ĐỐI LƯUĐỐI LƯU
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.13p.13
ĐN: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra khi giữa một bề mặt vật rắn tiếp xúc với môi trường chất lỏng (khí) có nhiệt độ khác nhau có sự chuyển động của chất lỏng
Ví dụ:
Một số ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưuMột số ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưu
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.14p.14
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.15p.15
Trao đổi nhiệt đối lưu khi không khí tiếp xúc dàn nóng, dàn lạnh
THỰC NGHIỆM
Để tính trao đổi nhiệt đối lưu Để tính trao đổi nhiệt đối lưu ththườường dng dùùng cng côông thng thứức c NewtonNewton::
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.16p.16
Q
FTw
Tf
( )fw TTFQ −= α (W)
hayα/1Tq Δ
= (W/m2)
trong đó: - α là hệ số tỏa nhiệt đối lưu (W/m2.K)- F là diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2)
- Tw là nhiệt độ trung bình của bề mặt ( K hoặc oC)- Tf là nhiệt độ trung bình của chất lỏng ( K hoặc oC)
αα1
=R
Tương tự quá trình dẫn nhiệt đặt
là nhiệt trở đối lưu
Tw
Tf
RαSƠ ĐỒ:
C. C. Trao đổi nhiệtTrao đổi nhiệt BỨC XẠBỨC XẠ
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.17p.17
ĐN: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa các vật có nhiệt độ khác nhau đặt cách xa nhau Năng lượng bức xạ truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ
Tính chất của năng lượng bức xạTính chất của năng lượng bức xạ
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.18p.18
- Mọi vật luôn phát ra năng lượng bức xạ và nhận năng lượng bức xạ từ các vật khác đến
- Năng lượng bức xạ phát ra từ vật tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối lũy thừa bậc 4
E ~ T4
- Vật đen tuyệt đối sẽ nhận năng lượng bức xạ lớn nhất
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.19p.19
A White sifaka Lemur
To warm up in the morning, they turn their dark bellies toward the sun.
Để tính trao đổi nhiệt bức xạ Để tính trao đổi nhiệt bức xạ ccôông thng thứứcc StefanStefan--BoltzmannBoltzmann::
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.20p.20
( )42
4112 TTFQ −= σϕ (W)
( )( )( ) ( )213
112212
22
12112 4 TTTFTTTTTTFQ −≈−++= σϕσϕ
trong đó:
- ϕ12 là hệ số chiếu xạ (ϕ12 < 1)
- F là diện tích trao đổi nhiệt (m2)
- σ là hằng số Stefan-Boltzmann (σ = 5,6697.10-8 W/m2.K4)
- Τ1, Τ2 là nhiệt độ tuyệt đối tại bề mặt hai vật 1 và 2 (K)
( )21 TTFQ bx −= α haybx
Tqα/1
Δ=
Trong trường hợp T1 – T2 << T1
bxbxR
α1
= là nhiệt trở bức xạ
Bài toán Truyền nhiệt tổng hợp
Bài toán truyền nhiệt trong thực tế bao gồm: DẪN NHIỆT + ĐỐI LƯU + BỨC XẠ
liên quan đến VẬT LIỆU
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.21p.21
1.2 Hệ thống nhiệt
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.22p.22
là những hệ thống làm việc ở nhiệt độ cao
Ví dụ:
- Động cơ nhiệt: ĐC đốt trong, Động cơ phản lực vv…
- Hệ thống đun nước nóng, hệ thống sấy
- Lò hơi công nghiệp
- Nhà máy nhiệt điện
Ví dụ về hệ thống nhiệt Ví dụ về hệ thống nhiệt (1)(1)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.23p.23
Ví dụ về hệ thống nhiệt Ví dụ về hệ thống nhiệt (2)(2)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.24p.24
Ví dụ về hệ nhiệt độngVí dụ về hệ nhiệt động (3)(3)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.25p.25
Nguyên lý hoạt động của một nhà máy Nhiệt điện
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.26p.26
Nồi hơi công nghiệp
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.27p.27
1.3 Hệ thống lạnh
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.28p.28
là những hệ thống làm việc ở nhiệt độ thấp
Ví dụ:
- Máy điều hòa nhiệt độ
- Tủ lạnh
- Nhà máy sx nước đá, kho cấp đông, vv…
- Hệ thống ĐHKK kiểu trung tâm
Máy điều hòa nhiệt độMáy điều hòa nhiệt độ
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.29p.29
Tủ lạnh - Refrigeration Animation
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.30p.30
Bơm nhiệt – Máy ĐHKK
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.31p.31
Hệ Hệ thống điều hòa không khíthống điều hòa không khí
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.32p.32
Ví dụ về nhà máy sản xuất nước đáVí dụ về nhà máy sản xuất nước đá
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.33p.33
------------------
HẾT TUẦN 1
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2/2010
p.34p.34