Bài tập Truyền nhiệt
Bài tập Truyền nhiệt
Phần 1: DẪN NHIỆT
Bài 1: Vách lò đốt được làm từ 3 lớp vật liệu, lớp thứ 1 là gạch chịu lửa có chiều
dày là 1=20cm và có hệ số dẫn nhiệt là 1=12W/mK, lớp thứ 2 và 3 là vật liệu
cách nhiệt có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt lần lượt là 2=3cm, 2=0,7W/mK và
3=2cm, 3=0,1W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách được duy trì không đổi là t1=2500C và
t4=400C. Diện tích vách là F=20m2. Hãy xác định
a. Nhiệt lượng dẫn qua vách
b. Nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp
c. Nếu thay đổi vị trí của 2 lớp cách nhiệt thì nhiệt lượng dẫn qua vách có thay
đổi không? Xác định lại nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp
Bài 2: Vách kho lạnh được làm bằng 3 lớp vật liệu và có diện tích vách là
F=120m2. Lớp thứ 1 và thứ 3 là giống nhau và có 1=3=5cm, 1=3=0,7W/mK.
Lớp thứ 2 là vật liệu gia cường có 2=1cm, 2=65W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách được
duy trì không đổi là t4=-200C và t1=300C. Hãy xác định
a. Nhiệt lượng dẫn qua vách
b. Để nhiệt lượng dẫn qua vách không vượt quá 200W/m2 thì chiều dày của lớp
thứ 1 và thứ 3 là bao nhiêu?
Bài 3: Một đường ống dẫn nước nóng có đường kính trong là d1=100mm, đường
kính ngoài là d2=114mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là 1=46W/mK và chiều dài ống
là L=120m. Bên ngoài ống có bọc 2 lớp vật liệu cách nhiệt, lớp thứ 1 có chiều dày
là 2=2cm và hệ số dẫn nhiệt 2=0,1W/mK, lớp thứ 2 có chiều dày là 3=1cm và hệ
số dẫn nhiệt 3=0,7W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách ống được duy trì không đổi là
t1=850C và t4=250C. Hãy xác định:
a. Nhiệt lượng tổn thất và nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp
b. Độ chênh lệch nhiệt độ nước nóng vào và ra khỏi ống nếu biết tốc độ nước
chảy trong ống là 1,2m/s
c. Nếu thay đổi vị trí của 2 lớp cách nhiệt thì tổn thất nhiệt qua ống có thay đổi
hay không?
Bài 4: Một đường ống dẫn nước lạnh có đường kính trong là d1=150mm, đường
kính ngoài là d2=160mm, chiều dài ống là L=200m, hệ số dẫn nhiệt của ống là
1=46W/mK. Bên ngoài ống có bọc 1 lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày là
2=2cm và hệ số dẫn nhiệt 2=0,1W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách được duy trì không
đổi là t1=350C và t3=50C. Hãy xác định:
a. Nhiệt lượng xâm nhập vào đường ống
b. Nhiệt độ nước lạnh tăng bao nhiêu sau khi ra khỏi đường ống biết vận tốc
nước đi trong ống là 1,2m/s.
c. Để nhiệt độ nước lạnh tăng không quá 20C thì chiều dày của lớp cách nhiệt
là bao nhiêu?
Bài 5: Một vách kho lạnh có diện tích là F=50m2 được làm từ 3 lớp vật liệu. Lớp
thứ 1 có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt là 1=5cm và 1=1,2W/mK. Lớp thứ 2 có
chiều dày và hệ số dẫn nhiệt là 2=3cm và 2=0,7W/mK. Lớp thứ 3 có chiều dày
và hệ số dẫn nhiệt là 3=7cm và 3=0,1W/mK. Không khí bên ngoài kho lạnh có
nhiệt độ là tf1=350C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là 1=10W/m2K. Không khí trong
kho lạnh có nhiệt độ là tf2=-150C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là 2=15W/m2K. Hãy
xác định:
a. Nhiệt lượng xâm nhập vào
b. Nhiệt độ tại vị trí tiếp xúc giữa các lớp
c. Để cho không xảy ra hiện tượng đọng sương bên ngoài vách phía có nhiệt độ
cao thì chiều dày lớp cách nhiệt thứ 3 tối thiểu là bao nhiêu biết độ ẩm của
không khí ngoài kho lạnh là 70%
Bài 6: Một vách buồng đốt được làm từ 2 lớp vật liệu, lớp thứ nhất là gạch chịu lửa
có chiều dày là 1=20cm và hệ số dẫn nhiệt 1=7W/mK. Lớp thứ hai là vật liệu
cách nhiệt có chiều dày là 2=5cm và hệ số dẫn nhiệt 2=1,2W/mK. Nhiệt độ vách
phía trong buồng đốt có nhiệt độ là tw1=2500C, nhiệt độ và hệ số tỏa nhiệt đối lưu
của không khí bên ngoài buồng đốt là tf=300C và =12W/m2K. Hãy xác định:
a. Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường
b. Nhiệt độ vách phía ngoài buồng đốt
c. Nếu hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí là =20W/m2K thì chiều dày lớp
cách nhiệt là bao nhiêu để tổn thất nhiệt không thay đổi
Bài 7: Một đường ống dẫn nước lạnh có đường kính trong là d1=100mm, đường
kính ngoài là d2=110mm, ống làm bằng thép có hệ sô dẫn nhiệt là 1=46,5W/mK.
Chiều dài ống là L=200m. Bên ngoài ống có bọc một lớp vật liệu cách nhiệt có
chiều dày là 2=3cm và hệ số dẫn nhiệt 2=0,5W/mK. Không khí bên ngoài ống có
nhiệt độ là tf1=350C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là 1=8W/m2K. Nhiệt độ vách ống
phía trong là tw3=50C Hãy xác định:
a. Nhiệt lượng xâm nhập vào đường ống
b. Độ chênh nhiệt độ nước lạnh vào và ra khỏi ống nếu biết vận tốc nước chảy
trong ống là 1,5m/s
c. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt lớn nhất là bao nhiêu để không bị
đọng sương bên ngoài ống, nếu biết nhiệt độ đọng sương là 240C
Bài 8: Một đường ống dẫn nước nóng có đường kính trong là d1=90mm, đường
kính ngoài là d2=102mm, ống làm bằng thép có hệ số dẫn nhiệt là 1=46,5W/mK.
Chiều dài ống là L=150m. Bên ngoài ống có bọc một lớp vật liệu cách nhiệt có
chiều dày là 2=5cm và hệ số dẫn nhiệt 2=0,7W/mK. Không khí bên ngoài ống có
nhiệt độ là tf2=350C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là 2=20W/m2K Nước nóng đi trong
ống có nhiệt độ trung bình là tf1=850C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là
2=4000W/m2K. Hãy xác định
a. Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường và nhiệt độ vách ngoài của ống
b. Nếu giảm chiều dày lớp cách nhiệt thì tổn thất nhiệt có giảm không?
c. Để việc cách nhiệt đường ống hiệu quả thì hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách
nhiệt lớn nhất là bao nhiêu
Bài 9: Một thanh có tiết diện hình tròn có đường kính là d=3cm, hệ số dẫn nhiệt
của thanh là =65W/mK, chiều dài thanh là L=1m. Một đầu thanh được hàn vào
vách có nhiệt độ tg=1500C. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là tf=300C và
hệ số tỏa nhiệt đối lưu là =20W/m2K. Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh, hãy xác
định:
a. Nhiệt độ tại đỉnh thanh và nhiệt lượng truyền qua thanh
b. Chiều dài thanh để nhiệt thừa ở đỉnh thanh là 50C
Bài 10: Một thanh có tiết diện hình vuông có cạnh a=5cm, hệ số dẫn nhiệt của
thanh là =180W/mK, chiều dài thanh là L=0,8m. Một đầu thanh được hàn vào
vách có nhiệt độ tg=1200C. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là tf=300C và
hệ số tỏa nhiệt đối lưu là =15W/m2K. Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh, hãy xác
định:
a. Nhiệt độ tại vị trí cách đỉnh thanh là 0,2m và nhiệt lượng truyền qua thanh
b. Chiều dài thanh để có thể xem như thanh dài vô hạn
c. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí là bao nhiêu thì nhiệt độ ở giữa thanh
bằng ½ nhiệt độ gốc thanh
Bài 11: Một thanh có tiết diện hình tam giác đều có cạnh a=3cm, hệ số dẫn nhiệt
của thanh là =115W/mK, chiều dài thanh là L=0,7m. Một đầu thanh được hàn
vào vách có nhiệt độ tg. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là tf=300C và hệ
số tỏa nhiệt đối lưu là =10W/m2K. biết nhiệt độ ở đỉnh thanh là tL=400C, hãy xác
định:
a. Nhiệt lượng truyền qua thanh khi bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh và tính đến
tỏa nhiệt ở đỉnh thanh
b. Chiều dài thanh để hiệu suất của thanh là 70%
Bài 12: Một thanh có tiết diện hình chữ nhật có cạnh a x b=5 x 3cm, hệ số dẫn
nhiệt của thanh là =203W/mK. Một đầu thanh được hàn vào vách có nhiệt độ
tg=1800C. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là tf=300C và hệ số tỏa nhiệt
đối lưu là =25W/m2K. Nhiệt độ tại giữa thanh là 1000C. Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh
thanh, hãy xác định:
a. Chiều dài thanh
b. Nhiệt lượng truyền qua thanh và nhiệt độ ở đỉnh thanh
Bài 13: Cánh tam giác bằng thép có hệ số dẫn nhiệt =52W/mK , chiều cao cánh
H=35mm , chiều dày chân cánh =10mm, cánh được gắn dọc theo chiều dài vách có
nhiệt độ tg=1200C. Vách có kích thước dài x rộng =800x500 mm, không khí xung
quanh có nhiệt độ tf=350C, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu =25W/m2K
a. Bằng phương pháp hiệu suất hãy xác định nhiệt lượng truyền qua một cánh.
b. Nếu các cánh được gắn lên vách với bước 25mm, hãy xác định nhiệt lượng
truyền qua vách
Bài 14: Một vách phẳng có kích thước dài x rộng = 400mm x 300mm, nhiệt độ bề
mặt vách là tg=120oC. Để tăng cường truyền nhiệt giữa vách và môi trường người
ta gắn lên vách các cánh thẳng dọc theo chiều dài vách với bước cánh là S=20mm.
Chiều cao cánh là L=20cm, chiều dày cánh là
=5mm, hệ số dẫn nhiệt của cánh là
=115W/(mK). Nhiệt độ không khí xung quanh là tf =35oC, hệ số tỏa nhiệt đối lưu
của không khí là
= 7W/(m2K). Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh cánh, hãy xác định:
a. Hiệu suất cánh
b. Nhiệt độ tại đỉnh cánh
c. Nhiệt lượng trao đổi của vách và cánh với môi trường
Phần 2: ĐỐI LƯU
Bài 1: Một đường ống dẫn nước nóng có chiều dài là L=150m, đường kính trong là
d1=100mm, đường kính ngoài là d2=110mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là
=46W/mK. Nước nóng chảy trong ống có vận tốc là 1=1,2m/s và có nhiệt độ
trung bình là tf1=850C. Không khí bên ngoài ống thổi vuông góc với trục ống có
vận tốc là 2=5m/s và có nhiệt độ trung bình là tf2=300C. Bỏ qua ảnh hưởng của
phương hướng dòng nhiệt, hãy xác định:
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước và không khí
b. Tính nhiệt lượng tổn thất ra môi trường
c. Tính nhiệt độ nước vào và ra khỏi ống
Bài 2: Một đường ống dẫn nước nóng có chiều dài là L=120m, đường kính trong
của ống là d1=152mm, đường kính ngoài là d2=160mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là
=52W/mK. Nước nóng chảy trong ống có vận tốc là =1,8m/s và nhiệt độ nước
vào và ra khỏi ống là tn1=810C và tn2=790C. Không khí bên ngoài ống có nhiệt độ là
300C. Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt, hãy xác định
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước
b. Nhiệt độ vách bên ngoài ống
c. Tốc độ chuyển động của không khí nếu biết không khí thổi vuông góc với
trục ống
Bài 3: Một đường ống dẫn nước nóng đặt trong không gian nhà xưởng gồm có 2
đoạn, đoạn nằm ngang có chiều dài là L=120m, đoạn thứ 2 đặt thẳng đứng có chiều
cao là H=10m. Đường kính ngoài của ống là 110mm, nhiệt độ bề mặt ống là
tw=600C, nhiệt độ không khí xung quanh là tf=400C. Hãy xác định
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí
b. Chiều dài của đoạn nằm ngang là bao nhiêu để nhiệt độ nước vào và ra khỏi
ống giảm xuống 10C nếu biết lưu lượng nước đi trong ống là 5kg/s
Bài 4: Một buồng đốt công nghiệp có diện tích sàn là 3m x 4m, được xây cao 2,5m.
Các vách được xây bằng gạch chịu lửa có chiều dày là 20cm và có hệ số dẫn nhiệt
là 7W/mK, nóc buồng đốt được xây bằng bê tông có chiều dày là 10cm và có hệ số
dẫn nhiệt là 12W/mK. Bên ngoài các vách và nóc của buồng đốt có bọc một lớp
cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt là 0,5W/mK. Nhiệt độ phía trong của các vách xung
quanh là 2400C, nhiệt độ phía trong của nóc là 2480C. Nhiệt độ bên ngoài lớp cách
nhiệt là 600C. Không khí bên ngoài buồng đốt có nhiệt độ là 400C. Hãy xác định
a. Hệ số tỏa nhiệt của không khí xung quanh vách và nóc lò
b. Chiều dày của lớp cách nhiệt
Bài 5: Một khe hẹp hình vành khăn có đường kính nhỏ là 90mm, đường kính lớn là
100mm, chiều dài L=2m. Nhiệt độ 2 bên vách là tw1=500C và tw2=900C, không khí
nằm trong khe hẹp. Hãy xác định nhiệt lượng trao đổi giữa 2 vách
Bài 6: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống có các thông số như sau:
- Kích thước ống nhỏ d1=90mm, d2=100mm
- Kích thước ống lớn D1=200mm, D2=210mm
- Dầu máy biến áp chảy trong ống nhỏ có nhiệt độ trung bình là 700C và có vận
tốc là 1m/s
- Nước làm mát chảy trong không gian hình vành khăn giữa 2 ống có lưu lượng là
30kg/s. Nhiệt độ nước vào là 300C, nhiệt độ nước ra là 400C.
- Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt và nhiệt trở dẫn nhiệt của vách
ống. Hãy xác định
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của dầu và nước
b. Công suất của thiết bị
c. Chiều dài của thiết bị
Bài 7: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng chùm ống bố trí song song có số hàng ống theo
chiều chuyển động của không khí là 12 hàng. Số dãy ống theo hướng vuông góc với
hướng chuyển động của không khí là 8 dãy. Đường kính ngoài của ống là 17mm, vận
tốc tại tiết diện hẹp nhất là 8m/s. Nhiệt độ trung bình của không khí trong thiết bị là
400C, nhiệt độ bề mặt vách ống là 450C. Chiều dài của 1 ống là 0,6m; bỏ qua ảnh
hưởng của phương hướng dòng nhiệt, không khí thổi vuông góc với trục ống. Hãy xác
định
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí
b. Công suất của thiết bị
c. Công suất thiết bị tăng lên bao nhiêu phần trăm nếu ống bố trí so le. Các điều
kiện khác không thay đổi
Bài 8: Trong hệ thống sấy người ta dùng hơi nước để gia nhiệt cho không khí. Thiết bị
trao đổi nhiệt là chùm ống bố trí song song, ống có kích thước =27/21 mm, số hàng
ống theo chiều chuyển động của không khí n=12 .
Hơi nước đi vào trong ống có áp suất p=4 bar, độ khô x=1 , ra khỏi ống ở trạng thái
lỏng sôi. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của hơi bên trong ống 1=7000W/m2K
Không khí có lưu lượng V=5000m3/h vào chùm ống có nhiệt độ tf’=300C, ra khỏi
chùm ống có nhiệt độ tf”=1100C. Vận tốc qua chổ hẹp nhất max=10m/s
Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống, hãy xác định:
a. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình về phía không khí.
b. Năng suất nhiệt Q [kW] và tổng chiều dài ống truyền nhiệt L [m] của thiết bị.
c. Lưu lượng hơi nước cần cung cấp là bao nhiêu Gh [kg/h].
Bài 9: Một đường ống dẫn nước nóng có đường kính trong là 100mm, đường kính
ngoài là 114mm, chiều dài ống là L=250m, ống làm bằng thép có hệ số dẫn nhiệt là
=46W/mK. Nước nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G=12kg/s.
Nhiệt độ trung bình nước nóng đi trong ống là tm1=900C. Bên ngoài ống có bọc một
lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày là 4cm và có hệ số dẫn nhiệt là 1,2W/mK. Ống
được đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ trung bình là tm2=400C. Biết
không khí thổi vuông góc với trục ống và có tốc độ trung bình là 5m/s. Bỏ qua ảnh
hưởng của phương hướng dòng nhiệt. Hãy xác định:
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước bên trong ống
b. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài ống
c. Xác định độ chênh nhiệt độ nước vào và ra khỏi ống
Bài 10: Một ống bằng thép dẫn nước nóng có các thông số như sau: Đường kính ngoài
114mm, bề dày ống =7mm, chiều dài L=200m, hệ số dẫn nhiệt =45W/mK. Nước
chảy trong ống với lưu lượng G=10kg/s và nhiệt độ trung bình tf1=600C .
Khi tính toán bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt giữa lưu chất và vách
ống. Hãy xác định:
a. Tổn thất nhiệt từ ống ra môi trường khi dòng không khí có tốc độ = 8 và
nhiệt độ trung bình tf2=300C thổi vuông góc với trục ống.
b. Chênh lệch nhiệt độ của nước khi đi qua ống.
Bài 11: Một đường ống dẫn nước nóng làm bằng thép có đường kính trong là
d1=100mm, đường kính ngoài là d2=110mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là
1 46W /(mK) . Nước chảy trong ống có nhiệt độ trung bình là tf1=800C, vận tốc
nước là 1,5m/ s . Bên ngoài ống có bọc một lớp cách nhiệt có chiều dày là
2 25mm . Nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt là tw3 450C . Nhiệt độ không
khí xung quanh là tf2=350C. Ống đặt nằm ngang trong nhà xưởng, biết chiều dài
ống là L=200m. Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt. Hãy xác định
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước chảy trong ống
b. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài ống
c. Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt
d. Hệ số truyền nhiệt kL
e. Độ chênh nhiệt độ nước vào và ra khỏi ống
Bài 12: Khảo sát một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống có các thông số như
sau:
- Nước nóng chuyển động bên trong ống nhỏ có tốc độ trung bình là
1=1,2m/s và nhiệt độ trung bình là tf1=800C
- Nước lạnh chuyển động trong không gian hình vành khăn
giữa 2 ống có lưu lượng là G2=32,61kg/s và có nhiệt độ
trung bình là tf2=400C
- Chiều dài của thiết bị là L=6m
- Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt và nhiệt trở dẫn nhiệt của
vách ống. Hãy xác định
a. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước nóng và nước lạnh
b. Độ chênh nhiệt độ nước nóng vào và ra khỏi thiết bị
Phần 3: BỨC XẠ
Bài 1: Hai tấm phẳng hình tròn đặt song song và đồng tâm với nhau có các thông
số như sau:
- Tấm thứ 1 có đường kính là D=2m, nhiệt độ bề mặt là t1=1570C, độ đen là
1=0,6
- Tấm thứ 2 có đường kính là d=0,8m; nhiệt độ bề mặt là t2=2270C, độ đen là
2=0,8
- Khoảng cách giữa 2 tấm là L=1m.
Hãy xác định:
a. Hệ số góc của 2 tấm
b. Nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ giữa 2 tấm
c. Nhiệt lượng bức xạ hiệu dụng của 2 tấm
Bài 2: Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng 2 tấm kim loại mỏng có độ đen
1=2=0,6. Khoảng cách giữa 2 tấm kim loại =4cm , ở giữa là không khí. Cho biết
nhiệt độ bề mặt vách phía trong tw1=800C và nhiệt độ bề mặt vách phía ngoài tw2=200C
. Diện tích bề mặt vách F=10m2 , bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của kim loại.
a. Tính nhiệt lượng tổng cộng truyền qua vách [W]
b. Nếu vách được đặt nằm ngang với mặt nóng nằm phía trên thì nhiệt lượng
truyền qua là bao nhiêu?
Bài 3: Một ống dẫn hơi nước được bọc cách nhiệt có đường kính 200 mm đặt nằm
ngang trong nhà xưởng. Nhiệt độ và độ đen trên bề mặt là tw=700C và =0,6 .
Nhiệt độ không khí trong nhà xưởng là tf=300C . Ống có chiều dài L=40m .
a. Tính nhiệt lượng trao đổi giữa ống và môi trường.
b. Tính nhiệt lượng trao đổi trong trường hợp ống đặt ngoài trời, gió thổi ngang
ống với vận tốc =2,5m/s . Biết nhiệt độ không khí vẫn là 300C.
Bài 4: Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng hai tấm kim loại, khoảng cách
giữa hai tấm là =4cm . Cho biết nhiệt độ và độ đen bề mặt các tấm lần lượt
tw1=1200C, 1=0,75 và tw2=400C, 2=0,65. Diện tích bề mặt vách F=10m2 .
Hãy xác định nhiệt lượng trao đổi giữa hai tấm kim loại khi môi trường giữa hai tấm
là:
a. Chân không.
b. Không khí.
c. Vật liệu có hệ số dẫn nhiệt =0,038W/mK
Bài 5: Một vách phẳng được làm bằng 2 tấm kim loại đặt song song có diện tích là
F=12m2. Nhiệt độ và độ đen của tấm thứ nhất là t1=1270C và 1 =0,8. Nhiệt độ của
tấm thứ hai là t2=570C, nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ giữa 2 tấm là 2,61kW.
Hãy xác định
a. Độ đen của tấm thứ hai
2
4
b. Nếu giữa 2 tấm có đặt 2 màng chắn có cùng độ đen c , hãy xác định
nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ giữa 2 tấm kim loại và nhiệt độ của 2 màng
chắn
Phần 4: THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Bài 1: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều có các thông
số như sau:
- Lưu chất nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G1=120kg/phút, nhiệt
dung riêng Cp1=3kJ/(kgK), nhiệt độ vào là t1, 95o C , nhiệt ra là t1,, 45o C
- Lưu chất lạnh là nước chuyển động bên trong không gian hình vành khăn giữa 2
ống có nhiệt độ vào là t2, 350C , nhiệt độ ra là t2,, 55o C
- Hệ số truyền nhiệt của thiết bị là k=1800W/(m2K)
Hãy xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị theo 2 phương pháp LMTD và NTU
Bài 2: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều có các thông
số như sau:
- Lưu chất nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G1=120kg/phút, nhiệt
dung riêng Cp1=3kJ/(kgK), nhiệt độ vào là t1, 95o C
- Lưu chất lạnh là nước chuyển động bên trong không gian hình vành khăn giữa 2
ống có nhiệt độ vào là t2, 350C , nhiệt độ ra là t2,, 55o C
- Hiệu suất của thiết bị là 70%
- Hệ số truyền nhiệt của thiết bị là k=1500W/(m2K)
Hãy xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị theo 2 phương pháp NTU và LMTD
Bài 3:Moät thieát bò ñun nöôùc noùng baèng khoùi thaûi töø ñoäng cô ñoát trong, loaïi löu ñoäng
ngöôïc chieàu coù caùc thoâng soá sau:
- Phía khoùi
- Phía nöôùc
G1 = 0,8 kg/s
G2 = 3,2 kg/s
cp1 = 1,12 kJ/kgñoä
cp2 = 4,18 kJ/kgñoä
t’1 = 450 oC
t’2 = 50 oC
Toång dieän tích truyeàn nhieät F = 15 m2; heä soá k = 85 W/m2ñoä
a. Haõy tính nhieät löôïng truyeàn cuûa thieát bò, nhieät ñoä ra cuûa khoùi vaø nöôùc.
b. Neáu ÑCÑT vaän haønh ôû 50 % taûi vaø caùc ñieàu kieän khaùc khoâng thay ñoåi thì nhieät
löôïng truyeàn vaø nhieät ñoä ra cuûa nöôùc seõ laø bao nhieâu?
Bài 4: Khảo sát một thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ bọc chùm ống, hơi nước bão hòa khô
ngưng tụ đẳng áp bên ngoài ống trở thành lỏng sôi, nước giải nhiệt đi bên trong chùm
ống. Hơi nước có lưu lượng là Gh; hệ số tỏa nhiệt đối lưu α 4500W/m2K , áp suất hơi
p=1,2bar. Nước giải nhiệt có tổng lưu lượng là Gn=18000kg/h, nhiệt độ nước vào là
t2, 32o C , nhiệt độ nước ra là t2,, 38o C , tốc độ nước chảy trong ống là
=2m/s, đường
ω
kính trong của ống là dtr=20mm . Bỏ qua nhiệt trở vách ống và ảnh hưởng của phương
hướng dòng nhiệt
1. Xác định hệ số truyền nhiệt k của thiết bị
2. Xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị và chiều dài của một ống
3. Xác định lưu lượng hơi ngưng tụ Gh
Bài 5: Moät thieát bò trao ñoåi nhieät daïng oáng loàng oáng lưu động ngược chiều. Chaát loûng
noùng chuyeån ñoäng beân trong oáng nhoû vôùi caùc thoâng soá nhö sau: löu löôïng 100 lít/h,
nhieät ñoä vaøo t1' 100o C , nhieät ñoä ra t1" 50o C , nhieät dung rieâng Cp1 = 3 kJ/kg.ñoä, khoái
löôïng rieâng 1 1200 kg / m3 . Chaát loûng laïnh laø nöôùc chuyeån ñoäng beân trong khoâng
gian hình vaønh khaên giöõa 2 oáng vôùi löu löôïng 200 lít/h vaø nhieät ñoä vaøo t2' 10o C . Cho
bieát heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò laø k = 1400 W/m2 ñoä
a. Tính dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò
b. Dieän tích truyeàn nhieät thay ñoåi nhö theá naøo trong tröôøng hôïp 2 chaát loûng noùng
vaø laïnh chuyeån ñoäng cuøng chieàu.
Bài 6: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều có các thông
số như sau:
- Lưu chất nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G1=150kg/phút, nhiệt
dung riêng Cp1=3kJ/(kgK), nhiệt độ vào là t1, 95o C , hệ số tỏa nhiệt đối lưu là
1=4000W/m2K
- Lưu chất lạnh là nước chuyển động bên trong không gian hình vành khăn giữa 2
ống có lưu lượng là G2=240kg/phút, nhiệt độ vào là t2, 300 C và nhiệt độ ra là
t2,, 500 C , hệ số tỏa nhiệt đối lưu là 2=6000W/m2K
- Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống
Hãy xác định:
a. Diện tích truyền nhiệt của thiết bị theo 2 phương pháp NTU và LMTD
b. Sau một thời gian làm việc bên trong ống có hình thành một lớp cáu có chiều dày
là c=0,5mm và hệ số dẫn nhiệt của lớp cáu là c=1,2W/mK. Hãy xác định hiệu
suất của thiết bị và nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị
Bài 7: Cho thieát bò trao ñoåi nhieät loaïi voû boïc – chuøm oáng. Hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï
phía voû boïc thaønh loûng soâi, nöôùc ñöôïc gia nhieät ñi trong oáng. Hôi nöôùc coù heä soá trao
2
ñoåi nhieät ñoái löu
, aùp suaát ph 3 bar . Nöôùc chaûy trong chuøm
h 8.000 W (m .K)
, nhieät ñoä nöôùc vaøo t'2 30o C, nhieät ñoä nöôùc ra
3
oáng coù löu löôïng
V 12 m / h
t"2 60o C , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu n 6.000 W/(m2 .K). Boû qua nhieät trôû
vaùch oáng.
a. Xaùc ñònh dieän tích trao ñoåi nhieät caàn thieát F [m2].
b. Theo thôøi gian, thaønh oáng veà phía nöôùc bò baùm caùu laøm giaûm heä soá truyeàn
nhieät neân nhieät ñoä nöôùc ra chæ ñaït 55oC. Caùc thoâng soá khaùc khoâng thay ñoåi.
Haõy xaùc ñònh chieàu daøy lôùp caùu. Bieát caùu coù heä soá daãn nhieät
c 0,15W (m.K)
Trương thanh trung
13 trang
24740
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập Truyền nhiệt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_tap_truyen_nhiet.docx
