Bài tập quá trình và thiết bị truyền nhiệt năm 2024

Nội dung Text: BÀI GIẢNG: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT (Hệ Đại Học)

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA MÁY VÀ THIẾT BỊ HÓA HỌC Giới thiệu môn học QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT (Hệ Đại Học) Lý thuyết : 30 tiết Hình thức thi giữa và cuối kỳ: Tự luận hoặc Trắc nghiệm khách quan
2. Nội dung: 4 chương o Chương 1: Truyền nhiệt o Chương 2: Đun nóng – Làm nguội – Ngưng tụ o Chương 3: Cô đặc o Chương 4: Kỹ thuật lạnh
3. Tài Liệu Tham Khảo [1]. Khoa Máy-TB Hóa học – Giáo trình Truyền nhiệt – NXB ĐH Công Nghiệp Tp.HCM [2]. Phạm Văn Bôn, Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh - Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học - Ví dụ và bài tập - Trường đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh. [3]. Đỗ Trọng Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa - Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hóa học. Tập1- NXB đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội 1981 [4]. Phạm Xuân Toản – Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm. Tập 3: Các quá trình truyền nhiệt – NXN KHKT 2003
4. [5]. Nguyễn Bin - Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm. Tập 1 - NXB KHKT 1999 [6]. Hoàng Đình Tín, Lê Chí Hiệp – Nhiệt động lực học kỹ thuật – NXB KHKT 1997 [7]. Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ - Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học - Truyền nhiệt - NXB Đại học quốc gia TP.HCM 1998 [8]. Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư – Thiết bị trao đổi nhiệt – NXB KHKT 1999 [9]. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Đinh Văn Thuận – Kỹ thuật lạnh ứng dụng – NXB Giáo dục
5. Mục đích môn học Môn học giúp cho sinh viên có khả năng: Nắm được những kiến thức cơ bản về quá trình truyền nhiệt của một số quá trình trong ngành công nghệ hóa học. Hiểu biết, nắm vững nguyên lý làm việc; cấu tạo, tính toán thiết bị truyền nhiệt. 5
6. Một số khái niệm cơ bản Nhiệt độ là gì: là đại lượng vật lý, đặc trưng cho mức độ nóng của nhiệt, là thông số làm cơ sở để so sánh, đánh giá mức độ nóng của vật này và vật khác. Đơn vị nhiệt độ: - Độ Celcius, ký kiệu - t(0C) - Độ kenvin, ký hiệu - T(K). Mối liên hệ: T = t + 273 Và ΔT = Δt 6
7. Một số khái niệm cơ bản Nhiệt riêng:C(J/kg.độ) dung or (cal/kg.đô) Là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào để 1kg vật chất biến thiên 1 độ. + 1cal = 4,186J + 1J = 0,24cal + 1kcal = 1000cal + 1kJ = 1000J Khối lượng riêng: là khối lượng của 1 đơn vị thể tích, ρ (kg/m3). 7
8. Một số khái niệm cơ bản Áp suất: là đại lượng vật lý, biểu thị cho lực tác dụng vuông góc lên 1 đơn vị diện tích. + Pa = N/m2 = kg/m.s2 + 1at = 760mmHg ≈ 10mH2O – áp suất khí quyển Áp suất chân không: Cho biết áp suất trong hệ thống thấp hơn áp suất khí quyển + Pck = Pkq − Ptd > 0 + Pdu = Ptd − Pkq < 0 Áp suất dư: Cho biết áp suất trong hệ thống cao hơn áp suất khí quyển: 8 + P = P −P > 0
9. Một số khái niệm cơ bản Một số đơn vị đo theo hệ tiêu chuẩn SI -Kích thước hình học (chiều dài, chiều rộng, chiều cao, đường kính….): Mét (m). Thời gian: Giây (s) Khối lượng: Kilogam (kg) Nhiệt lượng: J = N.m = kg.m2/s2 Công suất: W = J/s 9
10. Chương 1: Cơ sở truyền nhiệt
11. Chương 1 - Truyền nhiệt Tầm quan trọng của truyền nhiệt Truyền nhiệt là lĩnh vực quan trọng, không thể thiếu trong công nghiệp sản xuất, cũng như trong đời sống xã hội. Trong ngành CNHH, các quá trình (vật lý, hóa học, sinh học) muốn xảy ra có hiệu quả cần phải có điều kiện xác định (nhiệt độ, áp suất, lượng chất, thời gian…..) 11
12. Chương 1 - Truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt Truyền nhiệt Truyền nhiệt không ổn ổn định định Nhiệt Nhiệt độ độ Không thay đổi Thay thay đổi Thời đổi Khôn theo gian theo g gian không thời gian gian 12
13. Chương 1 - Truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt  Là quá trình một chiều  Truyền từ nơi nhiệt độ cao → nhiệt độ thấp Từ vật này sang vật khác, từ không gian này sang không gian khác 13
14. Chương 1 - Truyền nhiệt 1.1. Dẫn nhiệt 1.1.1. Khái niệm 1.Dẫn nhiệt là gì: là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác khi chúng tiếp xúc với nhau và có nhiệt độ khác nhau. Thường diễn ra trong vật rắn 2.Trường nhiệt độ là gì: là tập hợp tất cả các giá trị nhiệt độ trong vật thể hoặc môi trường tại một thời điểm ∆ τ nào đó. Ta cũng có: Trường nhiệt độ ổn định t = f(x,y,z) Trường nhiệt độ không ổn định t = f(x,y,z,τ) 14
15. Chương 1 - Truyền nhiệt 1.1.1. Khái niệm 3.Mặt đẳng nhiệt: là tập hợp các điểm có cùng nhiệt độ ở một thời điểm τ xác định t + Δt t n Khép kín Mặt Chiều dòng nhiệt đẳng nhiệt Không cắt Không dẫn nhiệt trên 1 nhau mặt đẳng nhiệt 15
16. Chương 1 - Truyền nhiệt 1.1.1. Khái niệm t + Δt t n Chiều dòng nhiệt 4.Gradient nhiệt độ: là mức đo độ biến thiên nhiệt độ ở một điểm cho trước của vật thể, bằng độ biến thiên nhiệt độ trên một đơn vị chiều dài theo phương pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt Gradt = Δn→0 (Δt/ Δn) = dt/dn (độ/m) lim Khi Gradt ≠ 0: Có hiện tượng dẫn nhiệt xảy ra. 16
17. Chương 1 - Truyền nhiệt Định luật dẫn nhiệt Fourier Theo Fourier, nhiệt lượng truyền qua mặt đẳng nhiệt tỷ lệ gradt, diện tích bề mặt đẳng nhiệt và thời gian. Biểu thức: Q’ = - λ.gradt.F.τ (J) Truyền nhiệt ổn định nên không phụ thuộc thời gian. Khi đó: Q = Q’/ τ = - λ.gradt.F (W) Trong đó: Q: nhiệt lượng (W = J/s) gradt: Gradient nhiệt độ (độ/m) F: Diện tích mặt đẳng nhiệt (m2) λ: hệ số dẫn nhiệt hay độ dẫn nhiệt (w/m.độ) Đặt q = Q/F (W/m2): mật độ dòng nhiệt 17
18. Chương 1 - Truyền nhiệt Độ dẫn nhiệt Độ dẫn nhiệt (hệ số dẫn nhiệt) là lượng nhiệt tính bằng J truyền đi bằng dẫn nhiệt qua 1m2 bề mặt trong thời gian 1 giây khi chênh lệch nhiệt độ trên 1m chiều dài theo phương pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt là 1 độ Ký hiệu: λ – đơn vị đo: (W/m.độ) Hệ số dẫn nhiệt là đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của vật, phụ thuộc vào: + Cấu tạo vật chất + khối lượng riêng + áp suất, nhiệt độ của vật… 18
19. Chương 1 - Truyền nhiệt Độ dẫn nhiệt  λrắn > λlỏng > λkhí  Đối với vật rắn đồng chất, một cách gần đúng hệ số dẫn nhiệt được xác định như sau: λ = λ0(1+bt) Trong đó: λ – độ dẫn nhiệt ở t0C λ0 – độ dẫn nhiệt ở 00C b – là hệ số nhiêt độ được xác định bằng thực nghiệm t – nhiệt độ làm việc (0C) 19
20. Chương 1 - Truyền nhiệt Độ dẫn nhiệt của một số loại vật liệu λ λ, Tên chất Tên chất TT TT W/m.độ W/m.độ Amiăng vải 01 0,279 07 Nhôm 211 Amiăng sợi Đồng thanh 02 0,1115 08 64 0,2325÷ 0,28 Gạch xây dựng Đồng thau 03 09 93 Gạch chịu lửa Đồng đỏ 04 1,005 10 384 Gạch cách nhiệt 05 0,1395 11 Thép 46,5 Bông thủy tinh Thép không rỉ 06 0,0372 12 17,5 20