Trang chủ Download Download tài liệu các hình thưc truyền nhiệt

Download tài liệu các hình thưc truyền nhiệt

thermal5




1

 

Sự truyền nhiệt diễn ra dưới 3 hình thức: DẪN NHIỆT, ĐỐI LƯU NHIỆT và BỨC XẠ NHIỆT (Tia hồng ngoại). Trong đó, bức xạ nhiệt là hình thức truyền nhiệt chủ yếu; dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt đóng vai trò thứ yếu trong quá trình truyền nhiệt. Do hấp thụ năng lượng bức xạ MẶT TRỜI, các vật liệu sẽ nóng lên. Sự gia tăng nhiệt lượng cũng bắt nguồn từ chuyển động phân tử (dẫn nhiệt đối với chất rắn) hoặc chuyển động khối lượng (đối lưu nhiệt đối với chất lỏng và khí).


Tất cả vật liệu, bao gồm cả không khí và vật liệu xây dựng (chẳng hạn như gỗ, kính, nhựa và vật liệu cách nhiệt) đều có hình thức truyền nhiệt như nhau. Các vật liệu rắn có sự khác biệt ở hệ số truyền nhiệt, phụ thuộc vào tỷ trọng, trọng lượng, hình dạng và cấu trúc phân tử. Vật liệu có tính dẫn nhiệt kém được xem là vật liệu CÁCH NHIỆT.
Hướng truyền nhiệt là một yếu tố quan trọng cần được xem xét. Nhiệt lượng được bức xạ và truyền dẫn theo mọi hướng, tuy nhiên đối lưu nhiệt chủ yếu từ thấp lên cao. Biểu đồ bên cạnh thể hiện các hình thức truyền nhiệt trong nhà dân dụng và công nghiệp.

 

Trong tất cả các trường hợp, BỨC XẠ NHIỆT LÀ HÌNH THỨC TRUYỀN NHIỆT QUYẾT ĐỊNH.

 

 

2

1. DẪN NHIỆT (CONDUCTION)

 

Là sự truyền nhiệt bên trong vật thể hoặc thông qua tiếp xúc trực tiếp trên bề mặt.


Lượng nhiệt truyền qua hình thức dẫn nhiệt được tính toán theo định luật Fourier. Nhiệt lượng này tỷ lệ thuận với hệ số dẫn nhiệt k và tỷ lệ nghịch với độ dày d của mỗi loại vật liệu.


- Một ví dụ đơn giản về sự dẫn nhiệt: nếu một đầu thanh kim loại bị đốt nóng, nhiệt sẽ truyền sang đầu thanh bên kia.
Nhiệt cũng truyền lên bề mặt thanh kim loại và truyền vào không khí xung quanh với nhiệt lượng giảm đi.
- Một ví dụ khác: nhiệt từ bếp điện, dẫn sang ấm kim loại, đun sôi nước trong ấm. Nhiệt luôn luôn truyền dẫn từ nóng sang lạnh theo cách ngắn nhất và dễ dàng nhất.


Nhìn chung, vật liệu có tỷ trọng càng cao thì càng dẫn nhiệt tốt. Chất rắn, thủy tinh và nhôm là vật liệu dẫn nhiệt tốt.

 

tn3

t1

doiluunhiet

 

2. ĐỐI LƯU NHIỆT (CONVECTION)

 

Là sự truyền nhiệt sinh ra do sự chuyển động của chất lỏng hoặc chất khí. Trong nhà, khí nóng luôn di chuyển lên trên, một phần sang bên. Quy trình này gọi là đối lưu tự nhiên.


Chẳng hạn như: lò sưởi, con người, sàn nhà, tường nhà, v.v.. bị giảm nhiệt lượng do truyền nhiệt sang không khí lạnh hơn tiếp xúc xung quanh. Nhiệt lượng gia tăng này làm không khí bị giãn nở, trở nên nhẹ hơn và bị thay thế bởi không khí bên dưới mát hơn và nặng hơn. Đối lưu nhiệt còn có thể bị tác động cưỡng bức bởi quạt, được gọi là “đối lưu cưỡng bức”.

 

 

3. BỨC XẠ NHIỆT (RADIATION)

 

12Là sự truyền nhiệt (năng lượng nhiệt) dưới dạng sóng điện từ (tia hồng ngoại - Infrared rays) xuyên qua khoảng không. Sóng bức xạ, giống như sóng radio nằm giữa sóng ánh sáng và sóng radar (có quang phổ từ 3-15 micron). Vì vậy, khi nói đến sóng bức xạ, ta chỉ đề cập đến tia hồng ngoại. Mọi bề mặt đều phát xạ, chẳng hạn như dàn nóng máy lạnh, bếp, mái sàn, vách và ngay cả các vật liệu cách nhiệt thông thường, đều phát xạ ở các cấp độ khác nhau. Nhiệt bức xạ KHÔNG NHÌN THẤY được và KHÔNG CÓ NHIỆT ĐỘ, thực chất là một dạng truyền năng lượng. Chỉ khi tia bức xạ đập vào một bề mặt, năng lượng bức xạ mới sinh ra nhiệt làm cho bề mặt này nóng lên.


Khái niệm này có thể hình dung rõ hơn qua ví dụ sau: vào ngày nắng, nhiệt bức xạ từ mặt trời chiếu vào xe hơi, xuyên qua lớp kính làm cho kính nóng lên. Ngoài ra, mặt trời cũng làm cho phần vỏ xe nóng lên, bức xạ tiếp vào bên trong xe. Bức xạ nhiệt từ mặt trời, đập vào vách và mái nhà. Do đó các vật liệu này sẽ hấp thụ nhiệt lượng đó và nóng lên. Nhiệt này truyền vào mặt trong của vách và mái nhà thông qua quá trình dẫn nhiệt, tiếp theo đó là bức xạ tiếp tục vào không gian bên trong. Các bề mặt này tiếp tục phát xạ làm cho làn da con người hứng chịu bức xạ nhiệt xuyên qua không khí. Chính bức xạ thứ cấp này là nguyên nhân gây ra sự “nóng hầm” trong nhà, đem lại cảm giác nóng bức khó chịu cho con người.


Bức xạ nhiệt có hai chỉ số đặc trưng:


- Độ phát xạ E (Emittance/Emissivity): là đại lượng đặc trưng cho khả năng hấp thụ nhiệt và tỏa nhiệt (dạng bức xạ) của một bề mặt. Tất cả các vật liệu đều có độ phát xạ trong khoảng 0 đến 1 (0% đến 100%). Chỉ số phát xạ càng thấp, bức xạ nhiệt mà bề mặt đó nhận vào và phát ra càng thấp. Màng nhôm có chỉ số phát xạ rất thấp (3%), vì vậy người ta đã ứng dụng đặc trưng đó để chế tạo các vật liệu cách nhiệt phản xạ.


- Độ phản xạ R (Reflectance/Reflectivity): đặc trưng cho khả năng chống lại sự thâm nhập của các tia bức xạ. Đây chính là tỉ lệ năng lượng phản xạ ngược lại sau khi chạm vào một bề mặt. Độ phản xạ và độ phát xạ là phần bù của nhau và có tổng bằng một. Nghĩa là một bề mặt có độ phát xạ càng thấp thì có độ phản xạ càng cao.

 


Tin cũ hơn: