Sự truyền nhiệt là một quá trình quan trọng trong việc trao đổi nhiệt lượng giữa hai môi trường có nhiệt độ khác nhau. Bạn có thể tưởng tượng quá trình này như việc nhiệt năng chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp cho đến khi cân bằng. Sự truyền nhiệt có thể xảy ra thông qua hai hình thức chính: dẫn nhiệt và đối lưu. Cùng tìm hiểu chi tiết hơn về nguyên lý truyền nhiệt và quá trình này nhé!
Sự truyền nhiệt là gì?
Sự truyền nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt lượng giữa hai môi trường có nhiệt độ khác nhau thông qua vách ngăn. Ngoài ra, nhiệt cũng có thể truyền từ vật này sang vật khác bằng cách dẫn nhiệt. Quá trình truyền nhiệt diễn ra theo từng giai đoạn, bao gồm:
- Trao đổi nhiệt giữa môi trường có nhiệt độ cao và bề mặt vách ngăn, thông qua đối lưu hoặc đối lưu kết hợp với bức xạ.
- Dẫn nhiệt qua bề mặt vách ngăn.
- Trao đổi nhiệt giữa bề mặt vách ngăn và môi trường có nhiệt độ thấp, thông qua đối lưu.
Thậm chí, quá trình truyền nhiệt còn bao gồm nhiều phương thức khác nhau như dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Phụ thuộc vào kiểu vách ngăn, sự truyền nhiệt có thể xảy ra qua vách phẳng, vách trụ hoặc vách có cánh.
Thiết bị truyền nhiệt
Thiết bị truyền nhiệt, còn được gọi là thiết bị trao đổi nhiệt, được sử dụng để trao đổi nhiệt lượng giữa các chất tải nhiệt. Các chất tải nhiệt có thể được ngăn cách thông qua ống hoặc tấm ngăn cách để tránh sự pha trộn hoặc tiếp xúc trực tiếp. Một cách đơn giản để hiểu hơn về thiết bị truyền nhiệt là nó giống như một cầu nối hiệu quả để truyền nhiệt từ bộ phận này sang bộ phận khác. Vật trung gian truyền nhiệt thường được ngăn cách bằng một bức vách rắn để tránh sự pha trộn.
Phân loại thiết bị truyền nhiệt: Thiết bị truyền nhiệt có nhiều ưu điểm vượt trội và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghệ tàu thủy, hóa chất và giấy. Dựa vào nguyên lý làm việc, chúng có thể được chia thành ba loại chính:
- Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn.
- Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hồi nhiệt.
- Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp.
Nguyên lý truyền nhiệt
Khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau, sự truyền nhiệt xảy ra theo các nguyên lý sau:
- Nhiệt lượng chuyển từ vật có nhiệt độ cao đến vật có nhiệt độ thấp.
- Sự truyền nhiệt tiếp diễn cho tới khi hai vật cân bằng nhiệt độ.
- Nhiệt lượng tỏa ra bởi vật này bằng nhiệt lượng được vật kia hấp thụ.
Hệ số truyền nhiệt
Hệ số truyền nhiệt của một vật liệu là một thông số quan trọng trong tính toán các quá trình trao đổi nhiệt. Nó được tính bằng đơn vị Watt trên mét vuông (W/m²) trên một gradient nhiệt độ một Kelvin (1 °K) trên đơn vị độ dày 1 mét. Hệ số truyền nhiệt giúp giải quyết nhiều vấn đề trong công tác giám sát, sàng lọc nguyên vật liệu, nghiên cứu và phát triển, đánh giá chất lượng sản phẩm. Nó được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như dầu khí, nhiệt điện, vật liệu nano, polime, địa chất, chất lỏng truyền nhiệt và nhiều lĩnh vực khác.
Truyền nhiệt đối lưu
Truyền nhiệt đối lưu là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa một bề mặt vật rắn và môi trường chất lỏng (khí) có nhiệt độ khác nhau. Trong quá trình này, chất lỏng di chuyển, tạo ra sự chuyển động và truyền nhiệt. Quá trình truyền nhiệt đối lưu có thể xảy ra tự nhiên hoặc được thúc đẩy bởi sự tác dụng từ bên ngoài như bơm, quạt hoặc khuấy trộn. Quá trình truyền nhiệt đối lưu bằng cưỡng bức diễn ra nhanh hơn nhiều so với truyền nhiệt tự nhiên, do tốc độ di chuyển lớn hơn hàng chục lần.
Bài viết tham khảo từ diginexus.edu.vn
