Tài liệu Giáo trình cơ sở truyền nhiệt 1 ( PGS.TS Nguyễn Bốn )

CHƯƠNG 1 . CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA TRUYỀN NHIỆT


1.1. đối tượng và phương pháp nghiên cứu của truyền nhiệt(TN)

1.1.1. Đối tượng nghiên cứu của TN

Truyền nhiệt là một môn khoa học nghiên cứu luật phân bố nhiệt độ và

các luật trao đổi nhiệt(TĐN) trong không gian và theo thời gian giữa các vật có

nhiệt độ khác nhau.

Các vật (hoặc hệ vật) đượng nghiên cứu có thể là vật rắn, chất lỏng hay

chất khí. Luật phân bố nhiệt độ là qui luật cho biết nhiệt độ trong vật thay đổi thế

nào theo toạ độ (x, y, z) và thời gian (τ). Luật trao đổi nhiệt độ là quy luật cho

biết phương chiều và độ lớn của dòng nhiệt q [W/m2] đi qua 1 điểm bất kỳ bên

trong hoặc trên biên W của vật V.

1.1.2. Mục đích nghiên cứu và ứng dụng của TN.

Mục đích nghiên cứu của truyền nhiệt là lập ra các phương trình hoặc

công thức cho phép tính được nhiệt độ và dòng nhiệt trong các mô hình TĐN

khác nhau.

Các qui luật truyền nhiệt có thể được ứng dụng để:

1) Tìm hiểu, giải thích, lợi dụng các hiện tượng trong tự nhiên;

2) Khảo sát, điều chỉnh, kiểm tra các quá trình trong công nghệ;

3) Tính toán, thiết kế, chế tạo các thiết bị TĐN.

1.1.3. Phương pháp nghiên cứu của TN

Khi nghiên cứu TN nhiệt người ta có thể sử dụng mọi phương pháp của

các ngành khoa học tự nhiên khác, bao gồm cả lý thuyết và thực nghiệm.

Phương pháp lý thuyết dựa trên các định luật vật lý, lập hệ phương trình

mô tả hiện tượng TĐN, giải nó bằng phương pháp giải tích(hoặc phương pháp

toán tử, hoặc bằng các phương pháp số như sai phân hữu hạn hay phần tử hữu

hạn) để tìm hàm phan bố nhiệt độ và các công thức tính nhiệt.

Phương pháp thực nghiệm dựa vào lý thuyết đồng dạng, lập mô hình, thí

nghiệm, đo và xử lý các số liệu, trình bày kết quả ở dạng bảng số, đồ thị hoặc

công thức thực nghiệm.

Phương pháp thực nghiệm cần nhiều thiết bị, công sức và thời gian, nhưng

có phạm vi áp dụng rộng và là công cụ không thể thiếu để kiểm định độ chính

xác của lý thuyết.

1.2. Các khái niệm cơ bản của truyền nhiệt

1.2.1. Trường nhiệt độ.

Để mô tả quy luật phân bố nhiệt độ trong không gian và thời gian người ta

dùng trường nhiệt độ.

Trường nhiệt độ là tập hợp các giá trị nhiệt độ tức thời tại mọi điểm trong

vật khảo sát trong khoảng thời gian xét.

Trường nhiệt độ là một trường vô hướng, đơn trị, có phương trình mô tả là

t = t(M(x, y, z), τ), ∀M(x, y, z) ∈ V và ∀τ ∆τ xét. Hàm số t(M(x, y, z), τ) chính

là luật phân bố nhiệt độ trong vật V mà ta cần tìm.

. . .