Ôn tập lý thuyết bộ môn Quá trình và thiết bị chuyển khối

Câu 1: Định luật fourier, biểu thức, giải thích đại lượng, hệ số dẫn nhiệt là gì, yếu tố ảnh hưởng?

1. Đinh luật Fourier

Một nguyên tố nhiệt lượng dQ dẫn qua một đơn vị bề mặt dF trong một đơn vị thời gian dτ thì tỉ lệ thuận với grad t theo hệ số tỉ lệ λ.

​

Trong đó:

• Q là lượng nhiệt dẫn qua (J)
  
• F diện tích bề mặt dẫn nhiệt (m2)
  
• (oC/m)
  
• t là thời gian dẫn nhiệt (s)
  
• λ là hệ số tỷ lệ còn gọi là hệ số dẫn nhiệt Fourier (W/m. OC)
  
• Dấu "-" của phương trình thể hiện chiều dòng nhiệt ngược với chiều grad t.

Khi dẫn nhiệt ổn định, nhiệt trường không phụ thuộc vào thời gian mà chỉ phụ thuộc vào không gian. Lúc đó, phương trình dẫn nhiệt của Fuorier được viết lại như sau:

​

Vậy, chính là lượng nhiệt tính bằng J dẫn qua 1 bề mặt vuông góc với phương dẫn nhiệt trong một đơn vị thời gian khi chênh lệch nhiệt độ trên một đơn vị chiều dài theo phương pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt là 1oC.

2. Hệ số dẫn nhiệt, yếu tố ảnh hưởng

Hệ số dẫn nhiệt biểu thị khả năng dẫn nhiệt của vật chất nên nó đặc trưng cho tính chất vật lý của vật chất.

Độ dẫn nhiệt của các vật thể khác nhau là khác nhau thường được xác định bằng thực nghiệm.

Độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Cấu trúc, khối lượng riêng, hàm ẩm, áp suất, nhiệt độ..

Trong tính toán thường lấy giá trị trung bình của hệ số dẫn nhiệt.

Câu 2: Nhiệt đối lưu, định luật cấp nhiệt newton, viết biểu thức, giải thích đại lượng?

1. Nhiệt đối lưu

Nhiệt đối lưu là quá trình truyền nhiệt do các phần tử chất lỏng hoặc khí đổi chỗ cho nhau.

Dựa vào sự truyền nhiệt từ môi trường hay vật mà người ta phân loại thành:

• Tỏa nhiệt: Nhiệt độ bề mặt vật lớn hơn nhiệt độ môi trường và nhiệt truyền từ bề mặt vật ra môi trường.
  
• Cấp nhiệt: Nhiệt độ bề mặt vật nhỏ hơn nhiệt độ môi trường và nhiệt truyền từ môi trường đến bề mặt vật.

Gồm đối lưu tự nhiên và cưỡng bức:

• Tự nhiên: Sự chuyển động của các phần tử môi trường do chênh lệch mật độ trong lưu thể. Vd: Hieehn tượng khối nước nóng lên..
  
• Cưỡng bức: Sự chuyển của lưu thể do sự tác động cưỡng bức bên ngoài làm chenh lệch áp suất. Vd: Dùng bơm vân chuyển chất lỏng..

2. Định luật cấp nhiệt Newton

Lượng nhiệt dQ do một phân tố diện tích dF tỏa ra môi trường hoặc do môi trường cấp cho một phân tố bề mặt dF trong một đơn vị thời gian dτ thì tỉ lệ thuận với hiệu nhiệt độ giữa bề mặt vật và môi trường.

​

Trong đó:

• Q là lượng nhiệt trao đổi giữa môi trường và vật (J)
  
• F là diện tích bề mặt vật tiếp xúc môi trường (m2)
  
• τ là thời gian tiếp xúc (s)
  
• nhiệt độ môi trường (oC)
  
• a hệ số cấp nhiệt (W/m2. Độ)

a là lượng nhiệt do 1 đơn vị bề mặt vật trao đổi với môi trường khi chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường là một độ trong một đơn vị thời gian.

Câu 3: Nhiệt bức xạ, nêu hệ số hấp thụ, phản xạ, xuyên qua?

1. Nhiệt bức xạ

Nhiệt bức xạ là quá trình truyền nhiệt dưới dạng các tia sóng điện từ. Một vật bất kỳ có nhiệt độ lớn hơn 0oK đều có khả năng tự bức xạ, nhiệt năng truyền đi dưới dạng các tia sóng, khi gặp vật nào đó một phần sẽ chuyển hóa thành nội năng của vật, một phần phản xạ lại và một phần xuyên qua vật.

Ví dụ: Bức xạ mặt trời, bức xạ cơ thể..

2. Hệ số hấp thụ, hệ số phản xạ, hệ số xuyên qua

Giả sử có dòng bức xạ Qt chiếu đến bề mặt vật thì trong đó, vật hấp thụ một phần năng lượng chiếu đến QA, 1 phần phản xạ trên bề mặt QR, 1 phần xuyên qua vật QD

Qt = QA + QR + QD (định luật bảo toàn năng lượng)

<-> 1 = (QA/Q) + (QR/Q) + (QD/Q)​

• Hệ số hấp thụ: A= QA/Q
  
• Hệ số phản xạ: R= QR/Q
  
• Hệ số xuyên qua: D= QD/Q