Bài giảng Truyền nhiệt - Chương 8: Thiết bị trao đổi nhiệt - Phan Thành Nhân

1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
CHƯƠNG 8
THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
1. Truyền nhiệt phức tạp
2. Thiết bị trao đổi nhiệt
3. Phương pháp tính toán thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn:
• Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit
• Phương pháp hiệu suất ε - NTU
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
1. Truyền nhiệt phức tạp:
Khi các phương thức trao đổi nhiệt cơ bản diễn ra đồng thời
Dẫn nhiệt
Đối lưu
Bức xạ
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
2. Thiết bị trao đổi nhiệt:
Nhiệm vụ: đem nhiệt lượng của lưu chất nóng truyền cho lưu chất lạnh
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành NhânCuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
Chiều chuyển động của dòng lưu chất: 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
6TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
3. Phương pháp tính toán thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn: 
a) Lưu chất chuyển
động cùng chiều
b) Lưu chất chuyển
động ngược chiều
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
7TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
 Kyù hieäu cho löu chaát noùng
 Kyù hieäu cho löu chaát laïnh
G1, G2 Löu löôïng khoái löôïng cuûa löu chaát noùng vaø laïnh, kg/s
cp1, cp2 Nhieät dung rieâng cuûa löu chaát noùng vaø laïnh, kJ/(kg.K)
t’1, t’2 Nhieät ñoä cuûa löu chaát noùng vaø laïnh ôû ñaàu vaøo, oC
t”1, t”2 Nhieät ñoä cuûa löu chaát noùng vaø laïnh ôû ñaàu ra, oC
( ) ( )222p2111p1 't"tcG"t'tcGQ −⋅⋅=−⋅⋅=
Phương trình cân bằng nhiệt:
t.F.kt.F.kQ
F
∆=∆= ∫
Xét từng lưu chất:
Giữa hai lưu chất:
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
8TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
Quy trình Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt:
Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt có 2 loại bài toán:
 Bài toán thiết kế:
– Biết G1, G2, cp1, cp2, t’1, t’2, t”1, t”2
– (có thể tính t”1, t”2 có thể xác định từ pt cân bằng
nhiệt)
– k : hệ số truyền nhiệt, dựa vào dạng bề mặt,quy luật
truyền nhiệt của lưu chất
– Tính diện tích F: căn cứ theo yêu cầu công nghệ, quy
mô công nghệ lựa chọn cấu trúc thiết bị, lựa chọn
vật liệu sử dụng
– Tính sức bền
– Tính trở kháng thuỷ lực chọn bơm, quạt
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
9TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
 Bài toán kiểm tra:
– Có sẵn thiết bị, cần phải kiểm tra xem có đạt yêu cầu
về năng lượng hay không? 
– Biết diện tích F, G1, G2, cp1, cp2, t’1, t’2
– Biết hệ số truyền nhiệt k (xác định theo bề mặt truyền
nhiệt và quy luật truyền nhiệt)
– Cần tính: 
+ Tính nhiệt lượng truyền Q
+ Tính nhiệt độ của lưu chất ở đầu ra t”1, t”2
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
10
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
3.1 Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit
t.F.kt.F.kQ
F
∆=∆= ∫
t.k
QF
∆
=
- k Heä soá truyeàn nhieät, xem laø haèng soá treân toaøn dieän tích trao ñoåi nhieät F
t∆- : ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình giöõa löu chaát noùng vaø löu chaát laïnh.
t∆Tính ???
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
 Trường hợp 1: lưu động cùng chiều và lưu động ngược chiều
min
max
minmax
t
tln
ttt
∆
∆
∆−∆
=∆
[ ]
[ ]



∆∆=∆
∆∆=∆
bamax
bamin
t,tMaxt
t,tMint
Trong ñoù: 
Cuøng chieàu Ngöôïc chieàu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
12
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
 Trường hợp 2: lưu động phức tạp
tính theo sô ñoà löu ñoäng song song ngöôïc chieàu coù nhaân theâm 
heä soá hieäu chænh ε∆t
t∆
ngt t.t ∆ε=∆ ∆
ε∆t = f (P; R): Tra thoâng soá theo ñoà thò bieãu dieãn caùc quan heä cho saün
Trong ñoù: 
21
22
't't
't"tP
−
−
=
22
11
't"t
"t'tR
−
−
=;
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
13
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành NhânCuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
14
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành NhânCuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
15
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
3.2 Phương pháp hiệu suất ε - NTU
ñöôïctruyeànnhaátlôùnlöôïngNhieät
bòthieátquatruyeànteáthöïclöôïngNhieät
=ε
Hieäu quaû truyeàn nhieät cuûa thieát bò
( )
( )
( )
( )21min
222
21min
111
max 't'tC
't"tC
't'tC
"t'tC
Q
Q
−⋅
−⋅
=
−⋅
−⋅
==ε
[ ]
[ ]



=
=
12max
12min
C,CMaxC
C,CMinC
Trong ñoù:
( ) ( )
( ) ( )222222p2
111111p1
't"tC't"tcGQ
"t'tC"t'tcGQ
−⋅=−⋅⋅=
−⋅=−⋅⋅=
( )21minmax 't'tCQ −⋅=
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
16
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
Hieäu quaû truyeàn nhieät ε laø haøm soá cuûa nhöõng quan heä sau:
( )NTU,Cf=ε






⋅
=
=
min
F
max
min
C
FkNTU
C
CC
NTU: ñôn vò chuyeån nhieät
Haøm f: laø haøm phuï thuoäc sô ñoà chuyeån ñoäng cuûa chaát loûng 
noùng vaø laïnh trong thieát bò
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
18
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
Tài liệu tham khảo:
1. Hoàng Đình Tín, truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi 
nhiệt, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001 
2. Hà Anh Tùng, Bài Giảng môn học truyền nhiệt, Trường Đại 
học Bách Khoa TpHCM
3. Nguyễn Toàn Phong, Bài Giảng môn học truyền nhiệt, Trường 
Đại học Bách Khoa TpHCM
4. J.P.Holman, heat transfer, Ninth edition, Mc Grew Hill.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
19
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
HẾT CHƯƠNG 8
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt