LOGO CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CÁC HỆ SỐ TRUYỀN VẬN: TƯƠNG QUAN CÔNG NGHỆ MODELLING IN TRANSPORT PHENOMENAMODELLING IN TRANSPORT PHENOMENA NHÓM 3: PHÙNG THỊ CẨM VÂN TRIỆU QUANG TIẾN NGUYỄN TRỌNG HẢI NỘI DUNG MỞ ĐẦU 4.1 DÒNG CHẢY QUA BẢN PHẲNG 4.2 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 4.3 DÒNG CHẢY NGANG QUA TRỤ ĐƠN 4.4 DÒNG CHẢY TRONG ỐNG DẪN TRÒN 4.5 DÒNG CHẢY TRONG TẦNG CỐ ĐỊNH 4.6 2 4.1. MỞ ĐẦU  Đa số các vấn đề công nghệ không giải được bằng lý thuyết mà thường được giải bằng thực nghiệm, thường được biểu diễn ở dạng tương quan công nghệ;  Các tương quan công nghệ thường bị giới hạn bởi hình dạng, cấu trúc thiết bị, điều kiện biên và loại vật chất  kết quả thường sai số;  Tương quan công nghệ thể hiện ở các số hạng không thứ nguyên như sau: f =f(Re) Nu = Nu(Re,Pr) Sh = Sh(Re,Sc) 3 4.1. MỞ ĐẦU  Trong chương này sẽ trình bày một số mối tương quan về lực, năng lượng và truyền chất cho các cấu trúc hình học khác nhau và sử dụng để tính toán lực, tốc độ truyền nhiệt, tốc độ truyền đối ở các điều kiện ổn định.  Để đánh giá các số hạng không thứ nguyên cần biết trước hoặc ước tính tính chất vật lý của dòng lưu chất như tỷ trọng, độ nhớt: Tỷ trọng/Độ nhớt = f (T, P)  Sử dụng đại lượng nhiệt độ/nồng độ tham chiếu: nhiệt độ/nồng độ khối và nhiệt độ/nồng độ màng 4 4.1. MỞ ĐẦU  NHIỆT ĐỘ/NỒNG ĐỘ KHỐI  Đối với dòng chảy trong ống, nhiệt độ/nồng độ khối tại một vị trí nào đó trong ống là nhiệt độ/nồng độ trung bình trong ống nếu lưu chất trong ống đồng nhất. v n Vận tốc theo hướng dòng chảy chính  Đối với vật thể chìm hoàn toàn trong chất lỏng, nhiệt độ/nồng độ khối là nhiệt độ/nồng độ của dòng chất lỏng b và c (4.1-1) n n A A b n n A A v TdA v cdA T v dA v dA       (4.1-2) b b T T c c     5 4.1. MỞ ĐẦU  NHIỆT ĐỘ/NỒNG ĐỘ MÀNG  Nhiệt độ màng T f và nồng độ màng c f là giá trị trung bình của giá trị nhiệt độ/nồng độ khối và nhiệt độ/nồng độ bề mặt (thành) Trong đó: T f /c f Nhiệt độ/nồng độ màng T b /c b Nhiệt độ/nồng độ khối T  /c  Nhiệt độ/nồng độ bề mặt à c (4.1-3) 2 2 b b f f T T c c T v       6 NỘI DUNG MỞ ĐẦU 4.1 DÒNG CHẢY QUA BẢN PHẲNG 4.2 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 4.3 DÒNG NGANG QUA TRỤ ĐƠN 4.4 DÒNG TRONG ỐNG DẪN TRÒN 4.5 DÒNG TRONG TẦNG CỐ ĐỊNH 4.6 7 4.2. DÒNG CHẢY QUA BẢN PHẲNG  Xét một bản phẳng được treo trong dòng lưu chất  Chuẩn số Re x 8 v v Re (4.2-1) x x x v       4.2. DÒNG CHẢY QUA BẢN PHẲNG Bảng 4.1: Giá trị hệ số ma sát f, chuẩn số Nusselt, chuẩn số Sherwood trong trường hợp dòng chảy qua bản phẳng 9 CHẾ ĐỘ CHẢY TẦNG CHẾ ĐỘ CHẢY RỐI f x 0,664 Re x -1/2 (A) 0,0592 Re x -1/5 (D) Nu x 0,332 Re x 1/2 Pr 1/3 (B) 0,0296 Re x 4/5 Pr 1/3 (E) Sh x 0,332 Re x 1/2 Sc 1/3 (C) 0,0296 Re x 4/5 Sc 1/3 (F) Re x  5.10 5 5.10 5 < Re x < 10 7 0,6  Pr  60 0,6  Sc  3.000 4.2. DÒNG CHẢY QUA BẢN PHẲNG  Tính toán Hệ số ma sát trung bình <f> trong khu vực xảy ra cả chảy tầng và chảy rối  0 < x c < L  Thay giá trị x bằng giá trị Re x vào (4.2-2) Trong đó: Re c Giá trị Re tại vị trí đang xét Re L Giá trị Re theo chiều dài của bản phẳng 10     urb 0 1 (4.2-2) c c x L x x lam t x f f dx f dx L                Re Re urb 0 Re 1 Re Re (4.2-3) Re c L c x x x x lam t L f f d f d            c x v v   Lv v   [...]... TƯƠNG QUAN TRUYỀN NHIỆT  Khi một hạt hình cầu chìm trong một dòng lưu chất ổn định, ta có: Nu = 2  Cần tính toán thêm hệ số truyền nhiệt đối lưu  CÁC TƯƠNG QUAN CÔNG NGHỆ (bao gồm QT truyền nhiệt đối lưu)  Tính toán tốc đ tương quan Mối truyền nhiệt Ghi chú  Ranz-Marshall ( D 2 )  h  T  T Q 2 PNu  2  0, 6Re1/Pr1/ 3  P (1952) Whitaker (1972) o Xét khi (4.3  31) T = Const (4.3-29) o Các. .. BẢN PHẲNG  Các vấn đề công nghệ liên quan đến dòng chảy của lưu chất qua một bản phẳng được phân loại như sau:  Tính toán tốc độ truyền (truyền khối /truyền nhiệt/động lượng) dựa vào tính chất vật lý, vận tốc lưu chất và kích thước bản phẳng;  Tính toán chiều dài của bản phẳng trong hướng dòng chảy, dựa vào tính chất vật lý, vận tốc lưu chất và tốc độ truyền (truyền khối /truyền nhiệt /truyền động... 5.105  ReL  108 0,6  Pr  60 ReL >108 0,6  Sc  3.000 12 4.2 DÒNG CHẢY QUA BẢN PHẲNG  Hệ số truyền nhiệt và hệ số truyền khối trung bình  Nu  k L  Sh  DAB  kc  L  h  Trong đó: (4.2-8) (4.2-9) k Hệ số dẫn nhiệt, W/m.K DAB Hệ số khuếch tán của hệ A-B, m2/s  Tốc độ truyền động lượng, truyền nhiệt và truyền khối của chất A qua một bản phẳng được tính toán như sau: 1 2  FD  (W L)   v... theo công thức sau:  Tính toán chuẩn số Reynolds:  Sử dụng Tương quan Whitaker theo PT (4.3-30), ta có 33 4.2 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN  GIẢI  Hệ số trao đổi nhiệt trung bình :  Lượng nhiệt bị mất mát: 34 4.3 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 3 TƯƠNG QUAN TRUYỀN KHỐI  Khi một hạt hình cầu chìm trong một dòng lưu chất ổn định, ta có: Sh = 2  Cần tính toán thêm hệ số truyền khối đối lưu  CÁC... DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 1 TƯƠNG QUAN HỆ SỐ MA SÁT  TÍNH TOÁN DP: DỰA VÀO µ VÀ vt  Các bước tính toán cơ bản: o Tính toán Y từ PT (4.3-15); Y 4 g (  P   ) 3  2 v3 t (4.3  15) o Thay thế Y vào PT (4.3-17) và (4.3-18), xác định chuẩn số ReP; o Tính toán DP theo PT (4.3-19) DP   Re P  vt (4.3  19) 24 4.3 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 1 TƯƠNG QUAN HỆ SỐ MA SÁT  TÍNH TOÁN µ: DỰA VÀO... 18 (4.3  12)  Các bước tính toán cơ bản: D3 g  (  P   ) o Tính toán chuẩn số Ar theo PT (4.3-6); Ar= P 2 o Thay thế chuẩn số Ar vào PT (4.3-12) và xác định chuẩn số ReP; o Tính toán vt theo PT (4.3-13): vt   Re P  DP (4.3  6) (4.3  13) 22 4.3 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 1 TƯƠNG QUAN HỆ SỐ MA SÁT  TÍNH TOÁN DP: DỰA VÀO µ VÀ vt  Sắp xếp và loại bỏ DP khỏi PT (4.3-4) bằng cách chia hai... 3 TƯƠNG QUAN TRUYỀN KHỐI  Khi một hạt hình cầu chìm trong một dòng lưu chất ổn định, ta có: Sh = 2  Cần tính toán thêm hệ số truyền khối đối lưu  CÁC TƯƠNG QUAN CÔNG NGHỆ (bao gồm QT truyền khối đối lưu)  Mối truyền khối Tính toán tốc độ tương quan Ranz-Marshall (1952) Frossling (1938)  2 P c ASc Sh = 2 + 0,552 ReP1/2  1/3 A mA  ( D )  k  c Frossing cải tiến (1960) SteinbergerTreybal (1960)... QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN  Các vấn đề công nghệ liên quan đến di chuyển hạt hình cầu trong dòng lưu chất được phân loại như sau:  Tính toán vận tốc tới hạn vt: dựa vào độ nhớt lưu chất µ, và đường kính hạt hình cầu Dp  Tính toán đường kính hạt hình cầu Dp: dựa vào độ nhớt lưu chất µ và vận tốc tới hạn vt  Tính toán độ nhớt của lưu chất µ: dựa vào đường kính hạt hình cầu Dp và vận tốc tới hạn vt 20 4.3... HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 1 TƯƠNG QUAN HỆ SỐ MA SÁT  Phương trình Lapple và Shepherd (1940) f  24 Re P Re P  2 (4.3  7) f  18,5 Re0,6 P 2  Re P  500 (4.3  8) 500  Re P  2.105 (4.3  9) f  0, 44  Phương trình Turton và Levenspiel (1986): ReP ≤ 2.105 f  24 0, 413 1  0,173Re0,657   P Re P 1  16.300 Re1,09 P (4.3  10) 21 4.3 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 1 TƯƠNG QUAN HỆ SỐ MA SÁT  TÍNH TOÁN... ở 25oC Quả bóng di chuyển một khoảng cách 10cm trong thời gian 1,8 phút Xác định độ nhớt µ của chất lỏng?  GIẢI  Vận tốc cuối vt của quả bóng:  Giá trị X theo PT (4.3-21): 27 4.3 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN  GIẢI  Tính Chuẩn số Re theo PT (4.3-23):  Tính độ nhớt của chất lỏng theo PT (4.3-24), ta có: 28 4.3 DÒNG CHẢY QUA HẠT HÌNH CẦU ĐƠN 1 TƯƠNG QUAN HỆ SỐ MA SÁT  ĐỘ LỆCH SO VỚI TRẠNG THÁI . MỞ ĐẦU  Đa số các vấn đề công nghệ không giải được bằng lý thuyết mà thường được giải bằng thực nghiệm, thường được biểu diễn ở dạng tương quan công nghệ;  Các tương quan công nghệ thường bị. BẢN PHẲNG  Hệ số truyền nhiệt và hệ số truyền khối trung bình Trong đó: k Hệ số dẫn nhiệt, W/m.K D AB Hệ số khuếch tán của hệ A-B, m 2/ s  Tốc độ truyền động lượng, truyền nhiệt và truyền khối. LOGO CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CÁC HỆ SỐ TRUYỀN VẬN: TƯƠNG QUAN CÔNG NGHỆ MODELLING IN TRANSPORT PHENOMENAMODELLING IN TRANSPORT PHENOMENA NHÓM 3: PHÙNG THỊ CẨM VÂN TRIỆU QUANG TIẾN NGUYỄN TRỌNG