Truyền nhiệt là truyền năng lượng từ môi trường này sang môi trường khác dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ. Khi một hệ thống nhiệt lạnh được vận hành, nó cần sử dụng các công nghệ và quá trình để kiểm soát quá trình truyền nhiệt và chuyển đổi nhiệt lượng. Ví dụ, các hệ thống điều hòa không khí và máy lạnh sử dụng quá trình truyền nhiệt để loại bỏ nhiệt độ cao ra khỏi không khí và chuyển đổi nhiệt lượng sang bên ngoài, giúp làm mát không gian.
Do đó, truyền nhiệt và ngành nhiệt lạnh có mối liên quan chặt chẽ vì nhiệt lượng là yếu tố quan trọng trong các quá trình nhiệt lạnh và cần được kiểm soát và chuyển đổi đúng cách để đảm bảo hiệu quả và an toàn.
Tìm hiểu về các cơ chế truyền nhiệt giúp thiết kế và xây dựng các hệ thống nhiệt lạnh hiệu quả hơn, giúp giảm chi phí vận hành và tiết kiệm năng lượng, đánh giá hiệu suất của các hệ thống nhiệt lạnh hiện có, từ đó tìm ra các cách để tối ưu hiệu suất và tăng cường khả năng vận hành, giải quyết các vấn đề liên quan đến nhiệt độ trong các hệ thống nhiệt lạnh, như độ ẩm, độ ổn định nhiệt độ và hao phí năng lượng.
Truyền nhiệt bao gồm 3 cơ chế: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ.
1. Dẫn nhiệt
Là quá trình truyền năng lượng từ các hạt nhiều năng lượng của một chất tới các hạt ít năng lượng hơn thông qua sự tương tác , tiếp xúc giữa chúng. Tốc độ dẫn nhiệt qua một môi trường phụ thuộc vào hình dáng, độ dày và vật liệu của môi trường đó cũng như là sự chênh lệnh nhiệt độ ở hai phía của môi trường.
Ta có công thức tính tốc độ dẫn nhiệt qua một bề mặt phẳng :
Trong đó k là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, tùy vào nhiệt độ mà hệ số dẫn nhiệt sẽ thay đổi (W/m.oC)
A là diện tích truyền nhiệt (m2)
delta T là sự chênh lệch nhiệt độ (oC)
delta x là độ dày vật liệu (m)
2. Đối lưu
Đối lưu là dạng truyền nhiệt giữa mặt phẳng rắn và các chất lỏng hoặc rắn liền kề đang chuyển động. Nó liên quan tới sự tác động kết hợp của dẫn nhiệt và sự di chuyển của lưu chất. Lưu chất di chuyển càng nhanh thì khả năng truyền nhiệt đối lưu càng lớn. Trong trường hợp không có bất kỳ sự chuyển động nào của lưu chất thì sự truyền nhiệt giữa một bề mặt rắn và lưu chất là sự truyền nhiệt dẫn nhiệt thuần túy.
Đối lưu gồm 2 loại: Đối lưu cưỡng bức nếu chất lưu buộc phải chảy qua bề mặt bằng các phương tiện bên ngoài như quạt, máy bơm hoặc gió. Ngược lại, đối lưu tự nhiên nếu chuyển động của chất lưu được gây ra bởi sự khác biệt mật độ do sự thay đổi nhiệt độ trong chất lưu.
Ta có thể tính tốc độ truyền nhiệt đối lưu thông qua công thức:
Trong đó h là hệ số truyền nhiệt đối lưu (W/m2.oC)
As là diện tích bề mặt diễn ra quá trình truyền nhiệt đối lưu (m2)
Ts là nhiệt độ bề mặt (oC)
T∞ là nhiệt độ của lưu chất (oC)
3. Bức xạ
Là dạng năng lượng do vật chất phát ra dưới dạng sóng điện từ là kết quả của sự thay đổi cấu hình điện tử của các nguyên tử hoặc phân tử. Không giống như dẫn nhiệt và đối lưu, việc truyền nhiệt bức xạ không đòi hỏi sự có mặt của môi trường trung gian. Tất cả các vật thể trên 0oC đều phát ra bức xạ nhiệt.
Ta có thể tính tốc độ truyền nhiệt bức xạ qua công thức:
Trong đó ε là độ phát xạ bề mặt với giá trị nằm trong khoảng 0 ≤ ε ≤ 1. Độ phát xạ của một số bề mặt được biểu thị trong bảng dưới đây
σ = 5.67 x 10-8 W/m2.K4 hoặc 0.1714 x 10-8 Btu/h . ft2.R4 là hệ số Stefan – Boltzmann
Khi một vật ở nhiệt độ Ts đặt trong một vật có diện tích lớn hơn ở nhiệt đố Tsurr được ngăn cách bởi không khí thì tốc độ truyền nhiệt bức xạ giữa hai vật được tính theo công thức sau:
Thông qua những kiến thức bên trên, hy vọng có thể giúp bạn hình dung một cách khách quan và có thể tính toán sự truyền nhiệt xảy ra khi thiết kế các hệ thống lạnh.
- Thông tin liên hệ Công ty Cổ Phần SAVA M&E
- Website: https://www.savame.com
- Email: info@savame.com
- Điện thoại: (028) 3512 2727
- Địa chỉ: 168/75 Đường Nguyễn Gia Trí, P.25, Q.Bình Thạnh, Tp.HCM