Đối lưu cưỡng bức là gì? Các công bố khoa học về Đối lưu cưỡng bức
Đối lưu cưỡng bức là quá trình truyền nhiệt mà chất lỏng hoặc khí được buộc di chuyển qua bề mặt nhờ thiết bị như quạt, bơm. Phân biệt với đối lưu tự nhiên, đối lưu cưỡng bức sử dụng thiết bị thúc đẩy chuyển động, tăng hiệu quả truyền nhiệt. Yếu tố ảnh hưởng gồm tốc độ dòng, tính chất vật liệu, và bề mặt. Ứng dụng tiêu biểu trong máy tính, điều hòa, và công nghiệp hóa chất. Ưu điểm gồm hiệu quả cao và dễ kiểm soát, còn nhược điểm là cần năng lượng và bảo trì thiết bị. Hiểu rõ giúp nâng cao hiệu suất ứng dụng.
Đối Lưu Cưỡng Bức
Đối lưu cưỡng bức là hiện tượng truyền nhiệt trong đó chất lỏng hoặc khí được buộc di chuyển qua một bề mặt bằng cách sử dụng những phương tiện bên ngoài như quạt, bơm hoặc những thiết bị tương tự. Phương pháp truyền nhiệt này rất quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật vì nó cho phép kiểm soát và tăng cường quá trình truyền nhiệt để đạt hiệu suất tối ưu.
Nguyên Lý Hoạt Động
Trong đối lưu tự nhiên, chất lỏng di chuyển do sự chênh lệch nhiệt độ tạo ra lực đẩy nổi. Tuy nhiên, trong đối lưu cưỡng bức, chuyển động của chất lỏng được thúc đẩy bởi các thiết bị bên ngoài. Chẳng hạn, trong một bộ tản nhiệt ô tô, chất lỏng làm mát được bơm liên tục qua các đường ống nhờ một bơm nước, giúp tăng hiệu quả làm mát động cơ.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến đối lưu cưỡng bức bao gồm:
- Tốc độ dòng chất lỏng: Tốc độ cao hơn thường dẫn đến khả năng truyền nhiệt tốt hơn.
- Tính chất vật liệu: Độ nhớt, nhiệt dung riêng, và độ dẫn nhiệt của chất lỏng đều ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt.
- Hình dạng và kích thước bề mặt: Diện tích bề mặt và hình dạng có thể làm tăng hoặc giảm hiệu quả truyền nhiệt.
Ứng Dụng Thực Tiễn
Đối lưu cưỡng bức được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống. Một số ví dụ điển hình bao gồm:
- Tản nhiệt trong máy tính: Quạt được sử dụng để thổi không khí qua các thanh tản nhiệt, giúp giảm nhiệt độ của bộ vi xử lý.
- Hệ thống điều hòa không khí: Máy nén và quạt giúp tuần hoàn không khí lạnh, cải tiến khả năng làm mát của hệ thống.
- Công nghiệp hóa chất: Bơm chất lỏng qua các thiết bị trao đổi nhiệt để kiểm soát nhiệt độ trong quá trình phản ứng.
Ưu Điểm và Nhược Điểm
Giống như bất kỳ phương pháp truyền nhiệt nào, đối lưu cưỡng bức cũng có những ưu và nhược điểm riêng:
- Ưu điểm:
- Hiệu quả truyền nhiệt cao hơn so với đối lưu tự nhiên.
- Có thể kiểm soát và điều chỉnh, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ chính xác.
- Nhược điểm:
- Đòi hỏi năng lượng để vận hành các thiết bị cưỡng bức như quạt hoặc bơm.
- Bảo trì và chi phí đầu tư thiết bị có thể cao.
Kết Luận
Đối lưu cưỡng bức là một phương pháp truyền nhiệt quan trọng, đóng vai trò thiết yếu trong nhiều ứng dụng từ công nghiệp, kỹ thuật đến đời sống hàng ngày. Hiểu rõ cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này giúp cải thiện hiệu quả hoạt động của các hệ thống liên quan, từ đó đem lại lợi ích kinh tế và kỹ thuật cao hơn.
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "đối lưu cưỡng bức":
Một Phương Trình Tương Quan Cho Sự Đối Lưu Cưỡng Bức Từ Khí Và Chất Lỏng Đến Một Hình Trụ Tròn Trong Dòng Chảy Ngược Dịch bởi AI Một phương trình tổng quát duy nhất được phát triển cho tốc độ truyền nhiệt và khối lượng từ một hình trụ tròn trong dòng chảy ngược, bao gồm toàn bộ phạm vi Pr (hoặc Sc) và toàn bộ phạm vi Re mà dữ liệu có sẵn. Biểu thức này là một giới hạn dưới (trừ trường hợp có thể cho RePr < 0.2); độ nhiễu của dòng chảy tự do, hiệu ứng cuối, sự cản trở kênh, đối lưu tự do, v.v., có thể làm tăng tốc độ này. Trong điều kiện hoàn toàn không có đối lưu tự do, biểu thức lý thuyết của Nakai và Okazaki có thể chính xác hơn cho RePr < 0.2. Phương trình tương quan dựa trên các kết quả lý thuyết về ảnh hưởng của Pr trong lớp biên giãn nở, và cả kết quả lý thuyết và thực nghiệm về ảnh hưởng của Re. Quá trình tương quan cho thấy cần có các kết quả lý thuyết về ảnh hưởng của Pr trong vùng lốc xoáy. Dữ liệu thực nghiệm bổ sung cho ảnh hưởng của Pr tại Pe nhỏ và cho ảnh hưởng của Re trong quá trình chuyển tiếp tại điểm tách cũng cần thiết.
Journal of Heat Transfer - Tập 99 Số 2 - Trang 300-306 - 1977
Một nghiên cứu thực nghiệm về hiệu suất làm mát của nanofluid magnetite-nước trong ống xoắn tiếp xúc với trường từ tính xoay Dịch bởi AI
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry - Tập 146 - Trang 1893-1909 - 2020
Trong nghiên cứu thực nghiệm này, hiện tượng đối lưu cưỡng bức dạng lớp của nanofluid nước-magnetite (NF) trong một ống xoắn ngang (TT) được khảo sát dưới tác động của trường từ tính (MF) quay. Các kết quả được so sánh với các ống thông thường (PT). Ảnh hưởng của nồng độ nanoadditive (\varphi), số Reynolds (Re), bước xoắn (P) và cách sắp xếp MF đến quá trình truyền nhiệt, hệ số ma sát và các đặc tính nhiệt-hydraulics tổng thể của NF được đánh giá. MF bao gồm hai nam châm quay quanh ống. Đối với mỗi nam châm, ba chế độ quay là quay theo chiều kim đồng hồ, quay ngược chiều kim đồng hồ và không quay được xem xét. Các kết quả cho thấy việc kết hợp sử dụng TT và MF quay mang lại sự tăng cường các đặc tính nhiệt-hydraulics tổng thể của NF nước-magnetite. Ngoài ra, cũng cho thấy rằng các đặc tính nhiệt-hydraulics tổng thể của NF tăng lên khi nâng cao nồng độ \varphi, trong khi lại giảm khi tăng P và Re. Hơn nữa, kết quả cho thấy các đặc tính nhiệt-hydraulics tốt nhất của NF nước-magnetite thuộc về trường hợp \varphi = 2%, Re = 500 và P = 10 mm trong điều kiện có trường từ tính quay, với nam châm đầu tiên quay theo chiều kim đồng hồ và nam châm thứ hai quay ngược chiều kim đồng hồ.
#nanofluid #експеримент nghiên cứu #đối lưu cưỡng bức #trường từ tính quay #hãm #nước #magnetite
Chuyển giao nhiệt kết hợp đối lưu cưỡng bức và đối lưu tự nhiên trong môi trường xốp bão hòa chất lỏng theo quy luật sức mạnh Dịch bởi AI
Applied Scientific Research - Tập 50 - Trang 83-95 - 1993
Vấn đề chuyển giao nhiệt kết hợp giữa đối lưu cưỡng bức và đối lưu tự nhiên trong môi trường xốp bão hòa chất lỏng theo quy luật sức mạnh đã được giải quyết bằng cách sử dụng các xấp xỉ tầng biên. Một số Peclet đã được điều chỉnh dựa trên vận tốc trượt tại tường đã được giới thiệu nhằm chuyển đổi duy nhất các phương trình điều khiển cho tất cả các chế độ đối lưu, bao gồm chế độ đối lưu cưỡng bức thuần túy, chế độ đối lưu hỗn hợp và chế độ đối lưu tự nhiên thuần túy. Các giải pháp tương tự có thể có được trình bày cho các mặt phẳng thẳng đứng, hình nón, hình trụ nằm ngang và hình cầu. Kết quả cho thấy vận tốc gần tường cao hơn đáng kể đối với các chất lỏng giả plastic so với các chất lỏng Newton và dãn nở tại cùng một vận tốc bên ngoài, do đó dẫn đến tăng cường chuyển giao nhiệt đáng kể trong chế độ đối lưu hỗn hợp.
#đối lưu cưỡng bức #đối lưu tự nhiên #môi trường xốp #chất lỏng theo quy luật sức mạnh #chuyển giao nhiệt
Chuyển giao nhiệt trong bức xạ cưỡng bức trong các kênh có gân hai chiều với các biến thể của phân bổ dòng nhiệt sử dụng phần mềm ANSYS và mô hình hóa Dịch bởi AI
Arabian Journal for Science and Engineering - Tập 39 - Trang 2157-2164 - 2013
Một nghiên cứu tham số tính toán về sự cưỡng bức trong các kênh có gân hai chiều đã được thực hiện. Các tác động của số Reynolds, chiều cao của gân, chiều rộng của gân, khoảng cách giữa các gân và sự biến đổi của phân bổ dòng nhiệt của các gân lên số Nusselt trung bình và hệ số truyền nhiệt đã được xác định bằng phương pháp tính toán thông qua gói Phân tích Dòng chảy Tính toán thương mại. Các kết quả đã được so sánh với dữ liệu thực nghiệm có được từ tài liệu và cho thấy sự phù hợp tốt. Dựa trên nghiên cứu này, số Nusselt trung bình đã được tương quan với từng tham số biến đổi bằng cách sử dụng phân tích hồi quy. Kết quả cho thấy rằng số Nusselt là một hàm mạnh của các tham số hình học và tốc độ dòng chảy. Một phát hiện quan trọng của nghiên cứu tính toán là tác động không đáng kể của hồ sơ dòng nhiệt lên số Nusselt trung bình.
#chuyển giao nhiệt #cưỡng bức đối lưu #kênh có gân #số Nusselt #phương pháp mô phỏng ANSYS
Tác động của trường từ lên sự di chuyển của hạt nano và truyền nhiệt của nanofluid alumina/nước trong kênh đĩa song song với nhiệt độ không đối xứng Dịch bởi AI
The European Physical Journal Plus - Tập 130 - Trang 1-21 - 2015
Bài báo hiện tại là một nghiên cứu lý thuyết về tác động của sự di chuyển hạt nano và gia nhiệt không đối xứng lên sự đối lưu cưỡng bức magnetohydrodynamic của nanofluid alumina/nước trong một kênh đĩa song song. Tường được chịu tác động của các dòng nhiệt khác nhau; q″
t
cho tường trên và q″
b
cho tường dưới, sao cho q″
t
> q″
b
. Một mô hình hỗn hợp hai thành phần được sử dụng cho nanofluid với giả thuyết rằng chuyển động Brown và độ phân tán nhiệt là các cơ chế trượt chính giữa các pha rắn và lỏng. Xem xét dòng chảy phát triển hoàn toàn về động lực học và nhiệt học, các phương trình điều khiển bao gồm phương trình liên tục, động lượng và năng lượng đã được giảm xuống các phương trình vi phân thường và giải quyết số. Kết quả cho thấy rằng các hạt nano bị đẩy ra từ các tường nóng, tạo thành một vùng thiếu hụt và tích tụ ở vùng lõi, nhưng có khả năng xảy ra nhiều hơn về phía tường có dòng nhiệt thấp hơn. Ngoài ra, phân bố không đồng nhất của hạt nano làm cho các vận tốc dịch chuyển về phía tường có dòng nhiệt cao hơn và tăng cường tỷ lệ truyền nhiệt tại đó. Thêm vào đó, nghiên cứu cho thấy rằng lợi thế của việc bổ sung hạt nano gia tăng trong sự hiện diện của một trường từ, mặc dù sự nâng cao truyền nhiệt lại giảm.
#di chuyển hạt nano #truyền nhiệt #nanofluid #alumina/nước #kênh đĩa song song #nhiệt độ không đối xứng #đối lưu cưỡng bức magnetohydrodynamic
Đối lưu cưỡng bức với dòng chảy trượt trong kênh hoặc ống chứa một môi trường siêu xốp bão hòa khí loãng Dịch bởi AI
Transport in Porous Media - Tập 64 - Trang 161-170 - 2006
Giải pháp phân tích được đưa ra cho dòng chảy đối lưu cưỡng bức trong một kênh có hai bề mặt song song hoặc trong một ống tròn có chứa một môi trường siêu xốp bão hòa khí loãng trong chế độ dòng chảy trượt, đối với trường hợp điều kiện biên với dòng chảy đồng nhất. Như mong đợi, việc trượt vận tốc dẫn đến việc truyền nhiệt tăng lên và việc trượt nhiệt độ dẫn đến việc truyền nhiệt giảm xuống.
Ứng dụng phần mềm mô phỏng để xây dựng phương trình tiêu chuẩn tỏa nhiệt đối với lưu chất chảy rối trong ống
Phương trình tiêu chuẩn tỏa nhiệt là phần kiến thức rất quan trọng trong chương trình đào tạo ngành Kỹ thuật Nhiệt. Để giúp sinh viên hiểu rõ phần kiến thức này, tác giả đã tiến hành chế tạo thiết bị thí nghiệm, sử dụng công cụ mô phỏng (CFD) trợ giúp trong việc xác định nhiệt độ của vách, xử lý kết quả thí nghiệm, xây dựng thành công phương trình tiêu chuẩn xác định hệ số tỏa nhiệt của môi chất đối lưu cưỡng bức ở chế độ chảy rối trong ống. So sánh với các công thức phổ biến thường được sử dụng như công thức Mikheev, công thức Petukhov, nhận thấy sai số trong phạm vi tiến hành thí nghiệm và mô phỏng hoàn toàn có thể chấp nhận được; Đặc biệt với công thức Petukhov, sai số chỉ dưới 6%. Điều này cho thấy, tiềm năng của việc sử dụng phương pháp mô phỏng trong việc nghiên cứu các bài toán tương tự. Kết quả được sử dụng để làm tài liệu đào tạo bậc cao học và kỹ sư ngành Kỹ thuật Nhiệt.
#Phương trình tiêu chuẩn #mô phỏng #động lực học chất lưu #hệ số tỏa nhiệt #đối lưu cưỡng bức
Chuyển giao nhiệt bậc cao từ một hình cầu quay Dịch bởi AI
Acta Mechanica - Tập 30 - Trang 101-109 - 1978
Các khai triển tiệm cận được sử dụng để nghiên cứu chuyển giao nhiệt bậc cao từ một hình cầu quay trong một chất lỏng với số Reynolds thấp, R, quanh trục z khi vận tốc dòng chảy tự do được hướng theo trục x. Các phương trình Navier-Stokes liên quan đến tác động của vận tốc phương vị cả ở vùng Stokes (nội bộ) và vùng Oseen (ngoại biên) cung cấp các phương trình trường vận tốc, được sử dụng để xác định trường đối lưu cưỡng bức cho trường hợp bất đối xứng trên. Kết quả cho thấy số Nusselt bị ảnh hưởng bởi sự quay tại các hạng mục 0(σ2
R
2) trong đó σ là số Prandtl của chất lỏng.
#quay #chuyển giao nhiệt #hình cầu #số Reynolds #đối lưu cưỡng bức #số Nusselt #số Prandtl
Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm xác định các hệ số trong phương trình tiêu chuẩn tỏa nhiệt cưỡng bức trong ống
Phương trình tiêu chuẩn mô tả mối quan hệ giữa các tiêu chuẩn đồng dạng đặc trưng cho một hiện tượng trao đổi nhiệt đối lưu, dùng để xác định hệ số tỏa nhiệt α. Trong chương trình học tập của sinh viên ngành Kỹ thuật nhiệt, phần tỏa nhiệt đối lưu chủ yếu giới thiệu về các tiêu chuẩn đồng dạng và một số phương trình tiêu chuẩn thường gặp. Thời lượng dành cho việc học tập sâu về các tiêu chuẩn đồng dạng, cách xây dựng các phương trình tiêu chuẩn tỏa nhiệt rất ít, do vậy sinh viên không hiểu về bản chất cũng như cách thức thực nghiệm để xây dựng phương trình tiêu chuẩn. Bài báo nêu lên cách xây dựng và chế tạo thiết bị thí nghiệm xác định hệ số tỏa nhiệt cho mô hình đối lưu cưỡng bức ổn định, chất lưu chảy trong ống, cách thức tiến hành và xử lý kết quả thực nghiệm.
#phương trình tiêu chuẩn #tiêu chuẩn đồng dạng #thiết bị thí nghiệm #hệ số trao đổi nhiệt đối lưu #đối lưu cưỡng bức #kỹ thuật nhiệt
Tổng số: 9
- 1