CHƯƠNG 2. TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU
2.1. Trao đổi nhiệt đối lưu
2.1.1. Định nghĩa
Trao đổi nhiệt đối lưu là quá trình trao đổi nhiệt nhờ sự chuyển động của chất lỏng hoặc khí giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau.
Vì trong khối chất lỏng hoặc chất khí không thể không có những phần tử có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau, do đó trao đổi nhiệt đối lưu luôn kèm theo hiện tượng dẫn nhiệt trong chất lỏng hoặc chất khí. Tuy nhiên quá trình truyền nhiệt ở đây chủ yếu được thực hiện bằng đối lưu nên gọi là trao đổi nhiệt đối lưu.
Trong thực tế ta thường gặp quá trình trao đổi nhiệt giữa bề mặt vật rắn với chất lỏng hoặc chất khí chuyển động, qúa trình này gọi là toả nhiệt đối lưu.
2.1.2. Những nhân tố ảnh hưởng đến trao đổi nhiệt đối lưu
Vì quá trình trao đổi nhiệt đối lưu luôn gắn liền với chuyển động của chất lỏng hoặc khí, do đó những nhân tố ảnh hưởng đến chuyển động của chất lỏng hoặc chất khí đều ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt đối lưu.
2.1.2.1. Nguyên nhân gây ra chuyển động
Chuyển động của chất lỏng hoặc khí có thể do các nguyên nhân khác nhau.
Dựa vào nguyên nhân gây ra chuyển động ta phân thành chuyển động tự nhiên hay chuyển động tự do và chuyển động cưỡng bức.
- Chuyển động tự nhiên là chuyển động gây ra bởi độ chênh mật độ (khối lượng riêng) giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau. Nếu chất lỏng hoặc khí ở trong trường lực trọng trường thì trị số lực nâng làm chất lỏng hoặc khí chuyển động được xác định bằng công thức: p = g.Dr.
Trong đó: g: gia tốc trọng trường;
Dr: độ chênh mật độ giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau.
Chuyển động tự nhiên phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng hay khí và phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ. Độ chênh nhiệt độ càng lớn thì độ chênh mật độ càng lớn nên chuyển động tự nhiên càng mạnh.
Trao đổi nhiệt ứng với chuyển động tự nhiên gọi là trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên.
- Chuyển động cưỡng bức là chuyển động gây ra bởi ngoại lực (quạt, bơm...) để làm chất khí, chất lỏng chuyển động.
Trong chuyển động cưỡng bức bao giờ cũng kèm theo hiện tượng chuyển động tự nhiên vì trong nội bộ chất lỏng hoặc chất khí luôn có những phần tử có nhiệt độ khác nhau do đó xuất hiện chuyển động tự nhiên. Ảnh hưởng của chuyển động tự nhiên đến chuyển động cưỡng bức là nhỏ nếu cường độ chuyển động cưỡng bức lớn và ngược lại.
Trao đổi nhiệt tương ứng với chuyển động cưỡng bức gọi là trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức.
2.1.2.2. Chế độ chuyển động
- Chuyển động của chất lỏng hay khí có thể là chảy tầng hay rối.
- Chuyển động tầng là chuyển động mà quỹ đạo các phần tử chất lỏng song song với nhau.
