Sự truyền nhiệt là gì? Tìm hiểu về nguyên lý truyền nhiệt

Sự truyền nhiệt là gì?

Khái niệm: Sự truyền nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt lượng giữa hai môi trường có nhiệt độ khác nhau qua vách ngăn cách . Cũng có thể truyền nhiệt từ vật này sang vật khác bằng hình thức dẫn nhiệt. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra theo hướng chuyển nhiệt năng từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp cho đến khi nhiệt độ được cân bằng thì ngừng lại.Quá trình truyền nhiệt thường xảy ra theo các giai đoạn sau:

• Trao đổi nhiệt giữa môi trường có nhiệt độ cao với bề mặt vách ngăn được thực hiện cơ bản bằng đối lưu hoặc đối lưu và bức xạ.
• Dẫn nhiệt qua bề mặt vách ngăn.
• Trao đổi nhiệt giữa bề mặt vách ngăn và môi trường có nhiệt độ thấp được thực hiện cơ bản bằng đối lưu.

Ngoài ra, truyền nhiệt là một quá trình phức tạp xảy ra đồng thời bởi nhiều phương thức khác nhau: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Tùy theo dạng bề mặt vách ngăn, có các dạng truyền nhiệt như: truyền nhiệt qua vách phẳng, vách trụ hoặc vách có cánh.

Thiết bị truyền nhiệt

Thiết bị truyền nhiệt hay còn gọi là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để thực hiện sự trao đổi nhiệt giữa một hay nhiều chất tải nhiệt. Những chất tải nhiệt có thể được ngăn cách bằng các ống (tube) hoặc các tấm (plate) để ngăn sự pha trộn hoặc tiếp xúc trực tiếp giữa các chất tải nhiệt. 

Hiểu đơn giản hơn, bộ trao đổi nhiệt là một thiết bị được chế tạo để truyền nhiệt hiệu quả từ bộ phận này sang bộ phận khác. Vật trung gian truyền nhiệt có thể được ngăn cách bởi một bức vách rắn để chúng không pha trộn vào.

Phân loại thiết bị truyền nhiệt:

Với những ưu điểm vượt trội các thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghệ tàu thủy, hóa chất, giấy. Dựa vào nguyên lý làm việc có thể chia thiết bị truyền nhiệt được chia thành 3 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.

Tìm hiểu nguyên lý truyền nhiệt

Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:

+ Nhiệt lượng truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn

+ Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ hai vật cân bằng nhau.

+ Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.

Hệ số truyền nhiệt là gì?

Hệ số truyền nhiệt của vật liệu là một thông số vật lý quan trọng trong việc tính toán các quá trình trao đổi nhiệt, được tính bằng Watt trên mét vuông (W/m²) trên bề mặt 1 gradient nhiệt độ một kelvin (1 °k) / đơn vị dày 1m.

Hệ số trao đổi nhiệt giúp ta giải quyết được nhiều vấn đề về công tác giám sát, sàng lọc nguyên vật liệu, R&D, đánh giá chất lượng sản phẩm trong nhiều lĩnh vực như: Dầu khí, nhiệt điện, vật liệu nano, polime, địa chất, chất lỏng truyền nhiệt, dệt may, bê tông xi măng, vật liệu thay đổi pha, phim mỏng, quang điện, vật liệu cách nhiệt, kim loại, đèn Led, ô tô…Đặc biệt, việc xác định hệ số truyền nhiệt của vật liệu là vô cùng quan trọng giúp tránh khỏi các tác hại tiêu cực: Tổn thất năng lượng, tính toán chính xác nguyên lý hoạt động của các chi tiết, các cảnh báo an toàn cho người tiêu dùng…

Truyền nhiệt đối lưu

Truyền nhiệt đối lưu là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa một bề mặt vật rắn tiếp xúc với môi trường chất lỏng (khí) có nhiệt độ khác nhau -> có sự chuyển động của chất lỏng.Quá trình truyền nhiệt đối lưu có thể diễn ra theo 2 cách:

• Đối lưu nhiệt tự nhiên: Xảy ra khi giữa các phần tử có nhiệt độ khác nhau và có khối lượng riêng khác nhau.
• Đối lưu nhiệt cưỡng bức: Dùng công bên ngoài như bơm, quạt, khuấy trộn,… để tạo đối lưu. Vận tốc của quá trình đối lưu cưỡng bức lớn hơn rất nhiều lần so với đối lưu tự nhiên

Cập nhật nhanh kiến thức Vật lý và Khoa học – Đời sống tại Website Trang tài liệu nhé!