Bài giảng Truyền nhiệt & thiết bị trao đổi nhiệt - Bài tập chương 3: Dẫn nhiệt ổn định một chiều - Nguyễn Thị Minh Trinh
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH
BÀI TẬP CHƯƠNG 3
DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH MỘT CHIỀU
Bài 3.1
Vách phẳng một lớp có hệ số dẫn nhiệt 0,7 W/mK, nhiệt lượng truyền qua 20 m2 vách
phẳng trong 5 phút là 42 kJ. Xác định giá trị tuyệt đối của gradient nhiệt độ trong vách.
ĐS 10 K/m
Bài 3.2
Xác định quy luật phân bố nhiệt độ và mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng làm bằng thép
có chiều dày 20 mm, hệ số dẫn nhiệt 50 W/mK, nhiệt độ trên 2 bề mặt vách phẳng là 250
0C và 200 0C.
ĐS q = 125 kW/m2
Bài 3.3
Vách phẳng một lớp có chiều dày 65 mm, độ chênh nhiệt độ giữa 2 bề mặt là 500C. Để
tổn thất nhiệt qua 1 m2 vách trong 1 giờ không lớn hơn 684 kJ cần chọn vật liệu làm vách
có hệ số dẫn nhiệt như thế nào?
ĐS < 0,247 W/mK
Bài 3.4
Tính bề dày lớp cách nhiệt của một vách phẳng để tổn thất nhiệt không vượt quá 400
W/m2. Cho biết nhiệt độ bề mặt trong của vách là 350 0C và bề mặt ngoài là 50 0C, hệ số
dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt biến thiên theo nhiệt độ như sau:
= 0,09 + 0,0000872t
ĐS = 80,6 mm
Bài 3.5 (Bài 9.8 sách bài tập NĐLHKT & TN)
Vách lò gồm 2 lớp: lớp trong là gạch chịu lửa, lớp ngoài là gạch cách nhiệt. Chiều dày
lớp gạch chịu lửa 1 = 200 mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 1,8 W/mK. Lớp gạch cách nhiệt có
hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,054 (1 + 0,0024t). Nhiệt độ bề mặt trong của vách tw1 = 8000C
Xác định bề dày lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt không vượt quá 1100 W/m2 khi nhiệt độ
bề mặt ngoài cùng không vượt quá 50 0C.
ĐS 2 57,6 mm
Bài tập truyền nhiệt – Chương Dẫn nhiệt ổn định
Trang 1/4
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH
Bài 3.6
Dẫn nhiệt ổn định qua vách phẳng 2 lớp. Giá trị tuyệt đối của gradient nhiệt độ trong lớp
thứ nhất là 10 K/m, trong lớp thứ 2 là 25 K/m. Khi hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ nhất là
0,76 W/mK thì hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ 2 là bao nhiêu?
ĐS 2 = 0,304 W/mK
Bài 3.7
Vách phẳng của buồng lạnh có diện tích 120m2 gồm ba lớp vật liệu: hai lớp phía ngoài
bằng nhựa có bề dày 1 = 3 = 5 mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 3 = 0,5 W/mK, ở giữa là lớp
cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,04 W/mK.
Biết nhiệt độ bề mặt bên trong buồng lạnh t1 = – 18 0C và lớp ngoài cùng t4 = 28 0C. Hãy
xác định:
a/ Bề dày cần thiết của lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt qua vách không quá 8640kJ/h
b/ Nhiệt độ tại các bề mặt tiếp xúc
ĐS 2 = 91,2 mm
t2 = – 17,8 0C
t3 = 27,8 0C
Bài 3.8
Nhiệt lượng truyền qua 10 m ống có đường kính ngoài 400 mm là 13,6 kW. Biết hệ số
dẫn nhiệt của ống là 25 W/mK, độ chênh nhiệt độ giữa 2 bề mặt ống là 60C. Xác định bề
dày của ống.
ĐS = 100 mm
Bài 3.9 (Bài 9.13 sách bài tập NĐLHKT & TN)
Một ống dẫn hơi làm bằng thép đường kính d1/d2 = 100/110 mm, hệ số dẫn nhiệt
1 = 50 W/mK, ống được bọc bằng 2 lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày bằng nhau
2 = 3 = 50 mm. Nhiệt độ bề mặt trong của ống t1 = 250 0C và bề mặt ngoài của lớp cách
0
nhiệt thứ 2 là t4 = 50 C, hệ số dẫn nhiệt của các lớp bọc lần lượt bằng 2 = 0,06 W/mK
và 3 = 0,12 W/mK
a/ Xác định tổn thất nhiệt qua một mét ống và nhiệt độ trên bề mặt tiếp xúc giữa các lớp
cách nhiệt.
b/ Nếu đổi vị trí của 2 lớp cách nhiệt cho nhau nhưng vẫn giữ điều kiện nhiệt độ bề mặt
trong và bề mặt ngoài không thay đổi thì tổn thất nhiệt trên 1 mét đường ống sẽ là bao
nhiêu?
Bài tập truyền nhiệt – Chương Dẫn nhiệt ổn định
Trang 2/4
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH
Bài 3.10
Hơi nước nóng được dẫn trong ống thép có hệ số dẫn nhiệt 1 = 35 W/mK, đường kính
ống d1/d2 = 100/115 mm.
Bên ngoài ống thép được bọc một lớp cách nhiệt có bề dày 50 mm, hệ số dẫn nhiệt
2 = 0,15 W/mK.
Mật độ dòng nhiệt tính trên 1m chiều dài ống là 105 W/m và nhiệt độ bề mặt ngoài của
ống là 45 0C.
a/ Xác định nhiệt độ bề mặt trong của ống thép
b/ Sau một thời gian vận hành, bên trong ống thép bị bám một lớp cáu có bề dày 3 mm,
hệ số dẫn nhiệt lớp cáu 0,2 W/mK. Giả sử nhiệt độ lớp vách trong cùng và nhiệt độ vách
ngoài cùng không thay đổi, hãy tính lại mật độ dòng nhiệt trên 1m chiều dài ống, nhận
xét?
Bài 3.11
Một thanh đồng dài có d = 1 cm, = 377 W/mK đặt trong không khí có tf = 22 0C, nhiệt
độ gốc thanh 150 0C, hệ số tỏa nhiệt của không khí = 11 W/m2K.
a/ Tìm nhiệt lượng thanh truyền cho môi trường (xem thanh dài vô hạn).
b/ Xem thanh dài hữu hạn, tính nhiệt lượng thanh truyền cho môi trường khi chiều dài
thanh là 2 cm và 128 cm.
ĐS a/ Q = 12,94 W
b/ Q2cm = 0,993 W, Q128cm = 12,948 W
Bài 3.12
Thanh thép tiết diện vuông, cạnh a = 20 mm, L = 95 mm, = 50 W/mK gắn vào vách có
nhiệt độ 200 0C. Biết không khí xung quanh 30 0C, = 10 W/m2K.
a/ Tính nhiệt độ ở đỉnh thanh và nhiệt lượng từ thanh tỏa ra môi trường.
b/ Nếu nhiệt độ đỉnh thanh là 148,6 0C thì chiều dài của thanh là bao nhiêu?
ĐS a/ th = 173,3 0C, Q = 11,55 W
b/ h* = 142 mm
Bài 3.13
Thanh thép tiết diện vuông, cạnh a = 20 mm, L = 25 mm, = 180 W/mK gắn vào vách
có nhiệt độ 120 0C. Biết không khí xung quanh 40 0C, = 25 W/m2K. Bỏ qua tỏa nhiệt ở
đỉnh thanh.
a/ Tính nhiệt độ ở giữa thanh và nhiệt lượng và từ thanh tỏa ra môi trường.
b/ Thanh được xem là dài vô hạn nếu nhiệt độ thừa ở đỉnh thanh 1,5 0C. Xác định chiều
dài tối thiểu và nhiệt lượng lúc đó.
ĐS a/ tl/2 = 89 0C, Q = 23,6 W
b/ L* = 886 mm, Q = 30,36 W
Bài tập truyền nhiệt – Chương Dẫn nhiệt ổn định
Trang 3/4
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH
Bài 3.14
Cánh tam giác bằng thép có hệ số dẫn nhiệt 52 W (m.K) ,chiều cao H 35 mm , chiều
dày chân cánh 10 mm được gắn dọc theo chiều dài vách có nhiệt độ tg 120o C
.
Vách có kích thước daøiroäng 800500 mm, không khí xung quanh có nhiệt độ
tf 35o C, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 25 W (m2.K)
a/ Bằng phương pháp hiệu suất hãy xác định nhiệt lượng truyền qua một cánh.
b/ Nếu các cánh được gắn trên vách với bước cánh S 25mm, hãy xác định nhiệt lượng
truyền qua vách.
ĐS a/ Q1c = 115,4 W
Bài 4.15
b/ Q = 2818 W
Trên xi lanh động cơ đường kính d = 100 mm có các cánh tròn = 160 W/mK để làm
mát. Biết cánh dày = 3 mm, cao h = 24 mm. Nhiệt độ gốc cánh t0 = 230 0C, không khí
có tf = 30 0C, = 55 W/m2K. Tính nhiệt lượng tỏa ra qua bề mặt cánh.
ĐS Q = 200 W
Bài tập truyền nhiệt – Chương Dẫn nhiệt ổn định
Trang 4/4
4 trang
25180
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Truyền nhiệt & thiết bị trao đổi nhiệt - Bài tập chương 3: Dẫn nhiệt ổn định một chiều - Nguyễn Thị Minh Trinh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_truyen_nhiet_thiet_bi_trao_doi_nhiet_bai_tap_chuon.pdf
