Đề thi + lời giải truyền nhiệt - P1 - Tài liệu tham khảo

Bài 2
(4 điểm)
1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình về phía không khí
• Thông số vật lý ở nhiệt độ trung bình










=

=


→=


)K.kg(kJ005,1c
mkg029,1
694,0Pr
sm10.02,20
)K/m(W10.96,2
C70t
p
3
26
2
o
kk

• Kích thước tính toán

m027,0mm27dd

===

• Tiêu chuẩn Reynolds

33
6

1010.486,13
10.02,20
027,010
d
Re >=
×
=
ν
⋅ω
=


• Tiêu chuẩn Nusselt

27,9311877,05,48322,0
Pr
Pr
PrRe22,0Nu
25,0
w
f
36,065,0
=××××=
ε⋅








⋅⋅⋅=
ψ


81,935,483194,0
Re194,0Nu
65,0*
=×=
⋅=
• Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

)K.m(W25,102
027,0
0296,0
27,93
d
Nu
2

n3
=×=
λ
×=α



)K.m(W84,102
027,0
0296,0
81,93
d
Nu
2

n3
*
=×=
λ
×=α


• Hệ số hiệu chỉnh số hàng ống theo chiều dòng lưu động

( )
958,0
12
109,06,0
n
2n
21
n
=
++
=
−+ε+ε


• Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

)K.m(W5,9884,102958,0
)K.m(W9825,102958,0
2
n3
*
n
ss
*
2
n3n
ss
=×=α⋅ε=α
=×=α⋅ε=α



(1,5 điểm)

Page 4 of 6 6/7/2008
2. Năng suất nhiệt và diện tích truyền nhiệt của thiết bò
• Thông số hơi nước






=
=
→=
kgkJ2133r
C62,143t
bar4p
o
bh
h

a. Năng suất nhiệt của thiết bò

()
kW9,11430110005,1
3600
029,15000
tcGQ
kpkkk
=−××






×
=
Δ⋅⋅=

(0,5 điểm)

b. Diện tích truyền nhiệt của thiết bò
• Hệ số truyền nhiệt

)K.m(W2111,8k
)K.m(W1648,8
027,098
1
0
021,07000
1
d
1
d
d
ln
.2
1
d
1
k
*
2k1
2
t1h
=
=
×
++
×
π
=
⋅α
+
λ
+
⋅α
π
=
l
l

(0,5 điểm)

• Chênh lệch nhiệt độ trung bình

( ) ( )
()
()
C7,65
11062,143
3062,143
ln
11062,1433062,143
t
t
ln
tt
t
o
min
max
minmax
=


−−−
=
Δ
Δ
Δ−Δ


(0,5 điểm)

• Tổng chiều dài ống truyền nhiệt

m213
7,65211,8
10.9,114
tk
Q
m2,214
7,65165,8
10.9,114
tk
Q
3
*
3
=
×
=
Δ⋅
=
=
×
=
Δ⋅
=
Σ
Σ
l
l
l
l

(0,5 điểm)

3. Lưu lượng hơi cần cung cấp cho thiết bò

hkg9,1933600
2133
9,114
r
Q
G
h
=×==

(0,5 điểm)


Page 5 of 6 6/7/2008
Bài 3
(2,5 điểm)
1. Năng suất nhiệt của thiết bò
• Đương lượng lưu lượng khối lượng của hai lưu chất

835,099,222,19CCC
CKkW99,2218,45,5cGC
CKkW2,192,36cGC
maxmin
max2p22
min1p11
===→





==×=⋅=
==×=⋅=
&

(0,5 điểm)

• Hiệu suất nhiệt của thiết bò

(){}
(){}
(){}
(){}
67,0
835,0175,1exp835,01
835,0175,1exp1
C1NTUexpC1
C1NTUexp1
75,1
10.2,19
162100
C
Fk
NTU
3
min
F
=
−×−×−
−×−−
=
−⋅−⋅−
−⋅−−
=ε→
=
×
=

=
&&
&

(0,5 điểm)

• Năng suất nhiệt của thiết bò

( ) ( )
kW1158172867,0QQ
kW1728301202,19't'tCQ
max
21minmax
=×=⋅ε=
=−×=−⋅=

(0,5 điểm)

2. Nhiệt độ ra của hai lưu chất

C36,80
99,22
1158
30
C
Q
't"t
C7,59
2,19
1158
120
C
Q
't"t
o
2
22
o
1
11
=+=+=
=−=−=

(0,5 điểm)

3. Giải thích năng suất nhiệt giảm

(0,5 điểm)


Page 6 of 6 6/7/2008
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
----------o0o----------
ĐỀ THI

Môn thi: TRUYỀN NHIỆT
Thời gian : 90 phút
(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu và máy tính)

Bài 1 (4 điểm) Dầu máy biến áp có nhiệt độ 80
0
C chảy trong ống với tốc độ 1,2 m/s. Cho biết
đường kính trong của ống là 40 mm, chiều dài của ống là 8 m và nhiệt độ bề mặt trong của ống
là 65
0
C
a. Xác đònh hệ số tỏa nhiệt đối lưu giữa dầu và vách ống.
b. Nếu sử dụng nhiệt lượng tỏa ra từ bề mặt ngoài của ống để gia nhiệt cho một khối nước
có thể tích 500 lít, tính thời gian (giây) cần thiết để nhiệt độ trung bình của khối nước
tăng 20
0
C (bỏ qua nhiệt trở của vách ống thép khi tính toán).

Bài 2 (3 điểm) Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng 2 tấm kim loại mỏng, ở giữa là
không khí (bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của kim loại), khoảng cách giữa 2 tấm kim loại là
cm4=
δ
, diện tích bề mặt vách F = 6 m
2
, độ đen của bề mặt các vách kim loại là
8,0=
21
==
εεε
. Cho biết nhiệt độ bề mặt vách phía ngoài là và nhiệt độ bề mặt
vách phía trong
Ct
o
w
80
1
=
C
o
w
20
2
=t
a. Tính nhiệt lượng truyền qua vách do bức xạ [W]
b. Tính nhiệt lượng tổng cộng truyền qua vách [W]

t
/
1
1
//
t
t
/
2
//
t
2
Bài 3 (3 điểm) Một thiết bò trao đổi nhiệt dạng
ống lồng ống như hình vẽ. Chất lỏng nóng
chuyển động bên trong ống nhỏ với các thông
số như sau: lưu lượng 100 lít/h, nhiệt độ vào
, nhiệt độ ra t , nhiệt dung
riêng C
p1
= 3 kJ/kg.độ, khối lượng riêng . Chất lỏng lạnh là nước chuyển động
bên trong không gian hình vành khăn giữa 2 ống với lưu lượng 200 lít/h và nhiệt độ vào
. Cho biết hệ số truyền nhiệt của thiết bò là k = 1400 W/m
2
độ
Ct
o
100
'
1
=
Ct
o
10
'
2
=
C
o
50
"
1
=
3
1
/1200 mkg=
ρ
a. Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bò
b. Diện tích truyền nhiệt thay đổi như thế nào trong trường hợp 2 chất lỏng nóng và lạnh
chuyển động ngược chiều.
Page 1 of 4
ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp. HCM -
Trường ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ
Bm CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Chủ nhiệm BM GV ra đề
ĐỀ THI HỌC KỲ I – NĂM HỌC 2007-2008
Đề thi lần II - Lớp Học Lại - Hệ Không Chính Quy
Môn Thi : Truyền Nhiệt (210060)
Thời gian : 90 phút Bắt đầu : 9
h
05
NgàyThi : 18/04/2008


PGS. TS. Lê Chí Hiệp Nguyễn Toàn Phong
----- W  X -----
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Đề thi gồm một trang A4
Bài 1:
(3 điểm)
Một thanh nhôm (hệ số dẫn nhiệt
)K.m(W180=λ
) có đường kính
cm3d =
, chiều
dài
cm25L =
. Một đầu thanh được gắn vào vách có nhiệt độ 120
o
C, hệ số tỏa nhiệt đối
lưu trên bề mặt thanh
)K.m(W35
2

, nhiệt độ không khí xung quanh 50
o
C.
Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh.
Hãy xác đònh:
1. Nhiệt độ đỉnh thanh và giữa thanh. (1,5 điểm)
2. Nhiệt lượng tỏa ra trên thanh. (1,5 điểm)
Bài 2:
(3 điểm)
Một đường ống dẫn hơi có đường kính ngoài
mm150d =
được đặt nằm ngang trong
phòng rộng. Cho biết nhiệt độ trong phòng
C35t
o
f
=
, nhiệt độ bề mặt ống
C45t
o
w
=
, độ
đen bề mặt ống
7,0=ε
. Chiều dài ống
m50=l
Hãy xác đònh tổn thất nhiệt trên đường ống.
Bài 3:
(4 điểm)
Một thiết bò trao đổi nhiệt kiểu chùm ống có cánh có thông số làm việc như sau:
Khói nóng (có
)K.kg(kJ13,1c
p
=
) chuyển động bên ngoài chùm ống với nhiệt độ
vào 260
o
C và ra là 150
o
C.
Nước chuyển động trong ống có lưu lượng 16,5
hm
3
được hâm nóng từ 30
o
C đến
90
o
C.
Hệ số truyền nhiệt của thiết bò
)K.m(W225k
2
F
=

Hãy xác đònh diện tích truyền nhiệt của thiết bò theo hai phương pháp:
1.

Phương pháp nhiệt độ trung bình logarith LMTD. (
2 điểm
)
2.

Phương pháp hiệu suất
NTU−ε
. (
2 điểm
)
Lưu y
ù: Hệ số hiệu chỉnh

ε
tra theo hình 1 (trang 386 hoặc 428)
Hiệu suất
NTU−ε
tra theo hình e (trang 387 hoặc 429)
Sách bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt
----- Hết -----
Page 2 of 4
Bài giải

Bài 1: (3 điểm)
• Các thông số cơ bản

273,1h.m
092,5
03,0180
354
d
.4
f
U
m
=
=
×
×
=
⋅λ
α
=
⋅λ
⋅α
=

1. Nhiệt độ giữa thanh và đỉnh thanh

( )
()
()
C3,8659,2150
925,1
70
50
h.mcosh
50tt
C9444,3150
925,1
209,1
7050
h.mcosh
2h.mcosh
50tt
o
g
hfh
o
g2/hf2/h
=+=+=
θ
+=θ+=
=+=×+=
⋅θ+=θ+=
(
1,5 điểm
)
2. Nhiệt lượng truyền qua thanh

( )
W75,,3885,070092,510.07,7180
h.mthm
fQ
4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=

(
1,5 điểm
)
Bài 2: (3 điểm)
1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu
• Thông số vật lý của không khí ở 40
o
C








==β
=




1
26
K15,3131T1
699,0Pr
sm10.69,16
)K.m(W0276,0

• Tiêu chuẩn Rayleigh

6
122
3
2
3
10.653,2699,0
10.69,1615,313
1015,081,9
Pr
tdg
PrGrRa

×
××
=

ν
Δ⋅⋅β⋅
=⋅=


Page 3 of 4
• Tiêu chuẩn Nusselt

( )
79,2136,4054,0RaCNu
25,0n
54,0C
10.250010.653,2Ra
n
76
=×=⋅=



=
=

÷∈=

• Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

)K.m(W4
15,0
0276,0
79,21
d
Nu
2
=×=
λ
⋅=α
(
1,5 điểm
)
2. Nhiệt lượng tổn thất
• Tổn thất đối lưu

()
W48,9424056,23qFQ
mW40104ttq
đlđl
2
fwđl
=×=⋅=
=×=−⋅α=

• Tổn thất bức xạ

()
W1149765,4856,23qFQ
mW765,480815,31815,367,57,0
100
T
100
T
Cq
bxbx
244
4
f
4
w
obx
=×=⋅=
=−××=





















⋅⋅ε=

• Tổng tổn thất

W5,2091QQQt
mW765,88qqq
bxđl
2
bxđlt
=+=
=+=
(
1,5 điểm
)
Bài 3: (4 điểm)
• Thông số vật lý của nước ở 60
o
C







=
3
n
pn
mkg2,983
)K.kg(kJ174,4c

• Năng suất nhiệt của thiết bò

()
kW566,112860174,42,983
3600
5,16
tcVQ
npnnn
=××






×=Δ⋅⋅ρ⋅=

Page 4 of 4
1. Xác đònh diện tích truyền nhiệt theo phương pháp LMTD
• Chênh lệch nhiệt độ theo sơ đồ ngược chiều

C55,143
120
170
ln
120170
t
o
ng
=



• Hệ số hiệu chỉnh
ε
Δ
t


94,0
83,1
3090
150260
't"t
"t't
R
261,0
30260
3090
't't
't"t
P
t
22
11
21
22
=ε⇒







=


=


=
=


=


=
Δ


Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarith LMTD

C135tt
o
ng
t
=Δ⋅ε=Δ
Δ


Diện tích truyền nhiệt

2
3
F
m17,37
135225
10.566,1128
tk
Q
F
=
×
=
Δ⋅
=
(
2 điểm
)
2. Xác đònh diện tích truyền nhiệt theo phương pháp
ε
- NTU

Nhiệt dung lưu lượng khối lượng










=⋅=
==
Δ
==
===


=
KkW26,10CCC
KkW81,18
60
566,1128
t
Q
CC
C
C
545,0
110
60
150260
3090
C
maxmin
n
2max
2
1
&
&


Hiệu suất thiết bò

() ( )





≈==ε
=−×=−⋅=
478,0
2360
56,1128
Q
Q
kW23603026026,10'
t'tCQ
max
21minmax


Đơn vò chuyển nhiệt
Đồ thò hình 6.e
76,0NTU =


Diện tích truyền nhiệt

2
3
F
min
m11,35
225
10.26,10
77,0
k
C
NTUF
=×=⋅=
(
2 điểm
)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp. HCM -
Trường ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ
Bm CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Chủ nhiệm BM GV ra đề
ĐỀ THI HỌC KỲ I – NĂM HỌC 2007-2008
Đề thi lần I - Lớp Học Lại - Hệ Không Chính Quy
Môn Thi : Truyền Nhiệt (210060)
Thời gian : 90 phút Bắt đầu : 6
h
30
NgàyThi : 29/01/2008


PGS. TS. Lê Chí Hiệp Nguyễn Toàn Phong
----- W  X -----
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Đề thi gồm một trang A4
Bài 1:
(3 điểm)
Một thanh nhôm (hệ số dẫn nhiệt
)K.m(W180

) có đường kính , chiều
dài . Một đầu thanh được gắn vào vách có nhiệt độ 120
cm2d
=
cm35L
=
o
C, hệ số tỏa nhiệt đối
lưu trên bề mặt thanh
)K.m(W25
2

, nhiệt độ không khí xung quanh 50
o
C.
Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh.
Hãy xác đònh:
1.

Nhiệt độ đỉnh thanh và giữa thanh. (
1,5 điểm
)
2.

Nhiệt lượng tỏa ra trên thanh. (
1,5 điểm
)
Bài 2:
(3 điểm)

Một đường ống dẫn hơi có đường kính ngoài
mm150d
=
được đặt nằm ngang trong
phòng rộng. Cho biết nhiệt độ trong phòng , nhiệt độ bề mặt ống , độ
đen bề mặt ống
C35t
o
f
=
C45t
o
w
=
7,0=ε
. Chiều dài ống
m50
=
l

Hãy xác đònh tổn thất nhiệt trên đường ống.
Bài 3:
(4 điểm)
Một thiết bò trao đổi nhiệt kiểu chùm ống có cánh có thông số làm việc như sau:
Khói nóng (có
)K.kg(kJ13,1c
p
=
) chuyển động bên ngoài chùm ống với nhiệt độ
vào 215
o
C và ra là 95
o
C.
Nước chuyển động trong ống có lưu lượng 16,5
hm
3
được hâm nóng từ 30
o
C đến
90
o
C.
Hệ số truyền nhiệt của thiết bò
)K.m(W225k
2
F
=

Hãy xác đònh diện tích truyền nhiệt của thiết bò theo hai phương pháp:
1.

Phương pháp nhiệt độ trung bình logarith LMTD. (
2 điểm
)
2.

Phương pháp hiệu suất
NTU−ε
. (
2 điểm
)
Lưu y
ù: Hệ số hiệu chỉnh

ε
tra theo hình 1 (trang 386 hoặc 428)
Hiệu suất tra theo hình e (trang 387 hoặc 429)
Sách bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt
NTU−ε
----- Hết -----
Page 1 of 4
Bài giải

Bài 1: (3 điểm)
• Các thông số cơ bản

84466,1h.m
27,5
02,0180
254
d
.4
f
U
m
=
=
×
×
=
⋅λ
α
=
⋅λ
⋅α
=

1. Nhiệt độ giữa thanh và đỉnh thanh

( )
()
()
C59,7159,2150
242,3
70
50
h.mcosh
50tt
C44,8144,3150
242,3
456,1
7050
h.mcosh
2h.mcosh
50tt
o
g
hfh
o
g2/hf2/h
=+=+=
θ
+=θ+=
=+=×+=
⋅θ+=θ+=
(
1,5 điểm
)
2. Nhiệt lượng truyền qua thanh

( )
W84,1995,07027,510.14,3180
h.mthm
fQ
4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅
λ=

(
1,5 điểm
)
Bài 2: (3 điểm)
1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

Thông số vật lý của không khí ở 40
o
C








==β
=




1
26
K15,3131T1
699,0Pr
sm10.69,16
)K.m(W0276,0


Tiêu chuẩn Rayleigh

6
122
3
2
3
10.653,2699,0
10.69,1615,313
1015,081,9
Pr
tdg
PrGrRa

×
××
=

ν
Δ⋅⋅β⋅
=⋅=


Page 2 of 4

Tài liệu liên quan

Tài liệu mới nhất