Đề thi cuối học kỳ 1 môn thi Truyền nhiệt và thiết trao đổi nhiệt

Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM

TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA - Khoa CÔ KHÍ

Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh

ÑEÀ THI CUOÁI HOÏC KYØ I – NAÊM HOÏC 2007-2008

Moân Thi : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät

Thôøi gian : 90 phuùt

Ngaøy thi : 14.01.2008

GV duyeät ñeà

GV ra ñeà

----- W

X -----

Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu

TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân

Nguyeãn Toaøn Phong

Baøi 1 (3 ñieåm)

Hôi nöôùc baõo hoøa khoâ chuyeån ñoäng trong oáng theùp coù ñöôøng kính d₁d₂=190 210mm,

heä soá daãn nhieät λ_t= 46,5W (m.K). Löu löôïng hôi nöôùc G_h= 8.10³kg h , aùp suaát 6 bar.

OÁng ñöôïc boïc caùch nhieät coù chieàu daøy δ_CN= 70mm, heä soá daãn nhieät λ_CN= 0,07W (m.K)

Khoâng khí beân ngoaøi coù nhieät ñoä t_f= 30^oC , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu

α_f= 12 W (m².K). OÁng coù chieàu daøi l = 200 m .

1. Tính heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa hôi nöôùc ñi beân trong oáng. (1,5 ñieåm)

(khi tính toaùn boû qua aûnh höôûng cuûa phöông höôùng doøng nhieät)

2. Tính nhieät löôïng trao ñoåi giöõa oáng vaø moâi tröôøng Q [kW]. (1,5 ñieåm)

Baøi 2 (3 ñieåm)

Xeùt vaùch kính hai lôùp vôùi thoâng soá nhö sau:

Kính coù chieàu daøy vaø heä soá daãn nhieät: δ_k= 5mm, λ_k= 0,7W (m.K)

Khoâng khí giöõa hai lôùp kính coù chieàu daøy δ_kh= 20mm.

Khoâng khí ngoaøi trôøi coù nhieät ñoä t_f1= 36^oC, heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu α₁= 15W (m².K)

Khoâng khí trong phoøng coù nhieät ñoä t_f2= 24^oC , h/s trao ñoåi nhieät ñoái löu α₂= 12W (m².K)

Tính maät ñoä doøng nhieät q_F[W m²] trao ñoåi trong hai tröôøng hôïp:

1. Lôùp khoâng khí giöõa hai lôùp kính xem nhö ñöùng yeân.

Tính nhieät ñoä phía trong cuûa hai lôùp kính. (1,5 ñieåm)

2. Coù xeùt ñeán aûnh höôûng ñoái löu cuûa lôùp khoâng khí giöõa hai lôùp kính. (1,5 ñieåm)

Löu yù: Cho pheùp laáy thoâng soá vaät lyù cuûa khoâng khí ôû 30^oC

Baøi 3 (4 ñieåm)

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 chuøm oáng.

Hôi nöôùc coù heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu α_h= 7.500 W (m².K), aùp suaát p_h= 5 bar

Nöôùc chaûy trong chuøm oáng coù löu löôïng V = 27 m³h , nhieät ñoä nöôùc vaøo t'₂= 30^oC,

nhieät ñoä nöôùc ra t"₂= 55^oC , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu α_n= 6.000 W/(m².K).

Boû qua nhieät trôû vaùch oáng.

1. Xaùc ñònh dieän tích trao ñoåi nhieät caàn thieát F [m²]. (2 ñieåm)

2. Sau moät thôøi gian vaän haønh, do bò baùm caùu baån neân nhieät ñoä nöôùc ra chæ ñaït 50^oC.

Haõy xaùc ñònh nhieät trôû lôùp caùu. Chieàu daøy trung bình cuûa lôùp caùu, bieát heä soá daãn

nhieät cuûa lôùp caùu khoaûng λ_caùu= 1,5 W (m.K). (2 ñieåm)

Ñaùp aùn

14.01.2008

Baøi 1 (3 ñieåm)

1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu

• Thoâng soá vaät lyù

−2

⎧

⎪

λ = 3,012.10 W (m/ K)

ν = 4,39.10⁻⁶m²s

⎪

⎨

p = 6 bar → t = 158,84^oC →

h

Pr = 1,18

⎪

3

⎪

⎩

ρ = 3,258 kg m

• Kích thöôùc tính toaùn

d_tñ= d = 190 mm = 0,19 m

• Vaän toác tính toaùn

G

4 ⋅ G

4 × 8.10³

ω =

=

= 24 m s

π.d²_tñ⋅ρ 3600 × π.0,19²× 3,258

f ⋅ρ

• Tieâu chuaån Reynolds

ω⋅ d_tñ

24× 0,19

Re =

=

= 104,118.10⁴

4,39.10⁻⁶

ν

• Tieâu chuaån Nusselt

Re > 10⁴

0,25

⎛

⎞

Pr_f

Nu = 0,021⋅ Re^0,8⋅ Pr^0,43

⋅

⋅ ε_l⋅ ε_R

⎜

⎟

Pr_{w ⎠}

⎝

= 0,021× 65166 ×1,074 = 1469

• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu

λ

d_tñ

0,03012

0,19

α_h= Nu ×

= 1469 ×

= 233 W (m².K)

(1,5 ñieåm)

2. Nhieät löôïng trao ñoåi

π

k_l=

1

d₂

1

d₃

1

+

ln

+

ln

+

α_h⋅ d₁2.λ_td₁2.λ_CNd₂α_k⋅ d₃

π

=

= 0,8 W (m.K)

1

21

1

35

1

+

ln

+

ln

+

233× 0,19 2× 46,5 19 2× 0,07 21 12× 0,35

⇒ Nhieät löôïng toån thaát

Q = l_∑⋅ k_l⋅ Δt = 200 × 0,8×

(

158,84 − 30

)

= 20.701 W = 20,7 kW (1,5 ñieåm)

Baøi 2 (3 ñieåm)

1. Tröôøng hôïp xem khoâng khí ñöùng yeân

• Thoâng soá vaät lyù cuûa lôùp khoâng khí

λ = 0,027 W (m/ K)

⎧

⎪

t = 30^oC → ν = 16.10⁻⁶m²s

⎨

tb

⎪

Pr = 0,701

⎩

• Maät ñoä doøng nhieät

t_f1− t_f2

q =

1

δ₁δ₂δ₃

1

+

α₁λ₁λ₂λ₃α₂

(0,5 ñieåm)

36 − 24

=

= 12,67 W/ m²

1

15

0,005 0,02 0,005 1

+

0,7

0,027

0,7

8

• Nhieät ñoä beân trong cuûa 2 lôùp kính

⎧

1

0,005

0,7

⎛

⎜

⎞

⎟

t = t − q ⋅

+

= 35,06^oC

2

f1

⎪

15

⎪

⎝

⎠

⎨

⎪

0,005 1

⎛

⎞

⎟

t = t + q ⋅

+

= 25,67^oC

⎜

3

f2

⎪

⎩

0,7

8

⎝

⎠

2. Tröôøng hôïp coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa ñoái löu

• Tieâu chuaån Rayleigh

g ⋅β ⋅ d³⋅ Δt

Ra = Gr ⋅ Pr =

⋅ Pr

35,06 − 25,67

ν²

9,81× 0,02³×

(

)

=

× 0,701 = 6660 > 10³

303×16².10⁻¹²

• Heä soá daãn nhieät hieäu chænh laïi

ε_tñ= 0,18⋅ Ra^0,25= 1,626

λ_tñ= ε_tñ⋅ λ = 1,626× 0,027 = 0,044W (m.K)

• Maät ñoä doøng nhieät

t_f1− t_f2

q =

1

δ₁δ₂δ₃

1

+

α₁λ₁λ₂λ₃α₂

(0,5 ñieåm)

36 − 24

=

= 18,14 W/ m²

1

0,005 0,02 0,005 1

+

15

0,7

0,044

0,7

8

Baøi 3 (4 ñieåm)

1. Xaùc ñònh dieän tích trao ñoåi nhieät cuûa thieát bò

• Nhieät ñoä baõo hoøa cuûa hôi nöôùc

p_h= 5 bar → t₁= 151,84^oC

• Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith

151,84^oC

96,84^oC

55^oC

25

121,84

96,84

Δt =

= 108,86^oC

121,84^oC

30^oC

ln

F

• Heä soá truyeàn nhieät

1

k_F=

=

= 3333 W /(m².K)

1

+

α_hα_n7.500 6.000

• Nhieät löôïng trao ñoåi

27

3.600

⎛

⎞

⎠

Q = G .c .Δt =

× 992,2 × 4,174× 25 = 776,52 kW

⎜

⎝

⎟

n

pn

n

• Dieän tích truyeàn nhieät

Q

k_F.Δt

776,52.10³

3333×108,86

F =

=

= 2,14 m²

(2 ñieåm)

2. Xaùc ñònh nhieät trôû lôùp caùu

• Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith

151,84^oC

101,84^oC

50^oC

20

121,84

101,84

121,84^oC

30^oC

Δt' =

= 111,54^oC

ln

F

• Heä soá truyeàn nhieät khi bò baùm caùu

⎧

⎪

Q = G_n.c_pn.Δt_n= k_F.F.Δt

Q'= G .c .Δt' = k' .F.Δt'

Q' Δt'_nk'_F.Δt'

→

=

⎨

Q

Δt_n

k_F.Δt

⎪

⎩

n

pn

n

F

Δt'_nΔt

20 108,86

25 111,54

Hay

k'_F= k_F.

.

= 3333×

×

= 2602 W/(m².K)

Δt_n

Δt'

• Nhieät trôû lôùp caùu

1

=

+ R_c

k'_Fk_F

k_F− k'_F3333 − 2602

k_F.k'_F

→ R_c=

=

(1 ñieåm)

3333× 2602

= 8,4245.10⁻⁵(m².K)/ W

• Chieàu daøy trung bình cuûa lôùp caùu

δ_c

λ_c

R_c=

→ δ_c= R_c⋅ λ_c= 8,4245.10⁻⁵×1,5 = 0,126.10⁻³m

(0,5 ñieåm)

= 0,126 mm

3. Xaùc ñònh aùp suaát laøm vieäc

• Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith

k_F

k'_F

3333

2602

Q = k_F.F.Δt = k'_F.F.Δt"⇒ Δt"= Δt ⋅

• Nhieät ñoä ngöng tuï cuûa hôi

= 108,86 ×

= 139,44^oC

t_k

25

t_k− 30

t_k− 55

55^oC

Δt"=

= 139,44^oC

t_k− 30

ln

30^oC

F

t_k− 30

t_k− 55 139,44

25

ln

=

= 0,179 → t_k= 182,3^oC → p_k≈ 10,58 bar

(0,5 ñieåm)

Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM

TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA - Khoa CÔ KHÍ

Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh

ÑEÀ THI CUOÁI HOÏC KYØ I – NAÊM HOÏC 2008-2009

Moân Thi : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät

Thôøi gian : 90 phuùt

Ngaøy thi : 15.01.2009

GV duyeät ñeà

GV ra ñeà

-----    -----

Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu

TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân

TS. Buøi Ngoïc Huøng

Baøi 1 (4,5 ñieåm)

Moät oáng baèng theùp daãn nöôùc noùng coù caùc thoâng soá nhö sau:

 Ñöôøng kính ngoaøi d_ng114 mm , beà daøy oáng   7 mm , chieàu daøi   200 m , heä

soá daãn nhieät   45W (m.ñoä)

 Nöôùc chaûy trong oáng vôùi löu löôïng G 10 kg s vaø nhieät ñoä trung bình t_n 60^oC .

Khi tính toaùn boû qua aûnh höôûng cuûa phöông höôùng doøng nhieät giöõa löu chaát vaø vaùch oáng.

Haõy xaùc ñònh:

1. Toån thaát nhieät töø oáng ra moâi tröôøng khi doøng khoâng khí coù toác ñoä  = 8 m s vaø

nhieät ñoä trung bình t_f 30^oC thoåi vuoâng goùc vôùi truïc oáng.

2. Cheânh leäch nhieät ñoä cuûa nöôùc khi ñi qua oáng.

Baøi 2 (3 ñieåm)

Moät vaùch phaúng ñaët thaúng ñöùng ñöôïc laøm baèng 2 taám kim loaïi moûng coù ñoä ñen

₁ ₂   0,6 . Khoaûng caùch giöõa 2 taám kim loaïi   4 cm , ôû giöõa laø khoâng khí. Cho bieát nhieät

ñoä beà maët vaùch phía trong t_w1 80^oC vaø nhieät ñoä beà maët vaùch phía ngoaøi t_w2 20^oC. Dieän tích

beà maët vaùch F 10 m², boû qua nhieät trôû daãn nhieät cuûa kim loaïi.

1. Tính nhieät löôïng toång coäng truyeàn qua vaùch [W]

2. Neáu vaùch ñöôïc ñaët naèm ngang vôùi maët noùng naèm phía treân thì nhieät löôïng truyeàn

qua laø bao nhieâu?

Baøi 3 (2,5 ñieåm)

Moät thieát bò duøng nöôùc ñeå giaûi nhieät vôùi yeâu caàu nhö sau:

 Löu chaát noùng vôùi löu löôïng V  400  h ñöôïc laøm laïnh töø nhieät ñoä t'₁120^oC xuoáng

1

t"₁ 60^oC , khoái löôïng rieâng ₁1150 kg m³, nhieät dung rieâng c_p1 3 kJ (kg.ñoä)

 Nöôùc giaûi nhieät coù löu löôïng V₂1800  h , khoái löôïng rieâng ₂1000 kg m³, nhieät

dung rieâng c_p2 4,18 kJ (kg.ñoä) , nhieät ñoä vaøo t'₂ 30^oC

Bieát heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò k 1350 W (m².ñoä) . Haõy xaùc ñònh dieän tích truyeàn

nhieät cuûa thieát bò trong hai tröôøng hôïp boá trí löu ñoäng cuøng chieàu vaø ngöôïc chieàu.

----- Heát -----

Ñaùp aùn

15.01.2009

Baøi 1 (4,5 ñieåm)

1. Toån thaát nhieät töø oáng ra moâi tröôøng

a. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu veà phía nöôùc

 Nhieät ñoä tính toaùn t_n~ 60^oC

  0,659 W (m.K)





  0,478.10^6m²s





Pr_f 2,98



3



  983,2 kg m



t_w~ t_n Pr_w~ Pr_f

 Kích thöôùc tính toaùn

  d_tr114 14 100 mm  0,1 m

 Vaän toác tính toaùn

4G

410

 



1,295 m s

.d²_tr

983,2 .0,01

 Tieâu chuaån Reynolds

 1,295 0,1

Re 



 27,1.10⁴

0,478.10^6



 Tieâu chuaån Nusselt

Re  10⁴



^0,25

Pr_{w }

Pr_f

Nu  0,021Re^0,8Pr^0,43



__R







 0,021221961,611 745,43

 Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu

0,659



_n Nu  745,43

 4912 W (m².K)

(1,5 ñieåm)



0,1

b. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu veà phía khoâng khí

 Nhieät ñoä tính toaùn t_k~ 30^oC

  0,027 W (m.K)

 16.10^6m²s

Pr_f 0,701











 Kích thöôùc tính toaùn

  d_ng114 mm  0,114 m

 Tieâu chuaån Reynolds

 80,114

Re 



 57.10³

16.10^6



 Tieâu chuaån Nusselt

Re 10³



^0,25

Pr_{w }

Pr_f

Nu  0,28Re^0,6Pr^0,36



_







 0,28713,7 0,8811175,85

 Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu





0,027

0,114

_k Nu 175,85

 41,648 W (m².K)

(1,5 ñieåm)

c. Toån thaát nhieät

 Heä soá truyeàn nhieät



k_

d_ng

1



ln



_nd_tr2. d_tr_kd_ng

(0,5 ñieåm)





14,673 W (m.K)

1

114

1



ln



4912 0,1 245 100 41,650,114

 Toån thaát nhieät

Q  k_



t_n t_k



14,67320030  88 kW

(0,5 ñieåm)

2. Cheânh leäch nhieät ñoä cuûa nöôùc

88

G_nC_pn104,179

Q

t_n



 2,1^oC

Baøi 2 (3 ñieåm)

1. Nhieät löôïng trao ñoåi giöõa hai vaùch khi ñaët thaúng ñöùng

a. Trao ñoåi böùc xaï

⁴







⁴

 

T



T

^w1

^w2

q  C 



 5,67



3,5315⁴ 2,9315⁴



 463,16 W m²







o

100

 











1

₁₂

₁₂

 0,4286

1



1

q_bx ₁₂q_o198,5 W m²

Q_bx F q_bx1985 W

(1 ñieåm)

b. Ñoái löu töï nhieân trong khe heïp

 Heä soá daãn nhieät töông ñöông

  0,0283 W (m.K)





t  50^oC   17,95.10^6m²s



f



Pr_f 0,698



g³t

9,810,04³60

Gr_f



 36,18.10⁴

²

323,1517,95².10^12

Ra_f Gr_fPr_f 25,25.10⁴10³

0,25

Nu_f 0,18Ra_f

 4,035

_tñ Nu_f  0,1142 W



m.K



 Nhieät löôïng ñoái löu töï nhieân

_tñ



0,1142

0,04

q_ñl

t 

60 171,3 W m²

(1 ñieåm)

Q_ñl q_ñlF 1713 W

c. Nhieät löôïng trao ñoåi giöõa hai vaùch

q  q_bx q_ñl 369,8 W m²

Q  3698 W

2. Nhieät löôïng trao ñoåi giöõa hai vaùch khi maët noùng naèm phía treân

a. Trao ñoåi böùc xaï  khoâng thay ñoåi

b. Daãn nhieät qua khe heïp





0,0283

0,04

q_dn t 

60  42,45 W m²

(0,5 ñieåm)

Q_dn q_dnF  424,5 W

c. Nhieät löôïng trao ñoåi giöõa hai vaùch

q  q_bx q_ñl 241 W m²

Q  2410 W

Baøi 3 (2,5 ñieåm)

 Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò

Q_TB Q₁ G₁C_p1t₁

1150 0,4



3



120  60  23 kW



3600

 Nhieät ñoä ra cuûa nöôùc giaûi nhieät

Q_TB

G₂C_p2

23

1800

3600

t"₂ t'₂

 30 

 41^oC

(0,5 ñieåm)

 4,18

a. Khi boá trí thuaän chieàu

 Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith

120  30 60  41











t_tb

 45,648^oC

120 30

ln

60  41

 Dieän tích truyeàn nhieät

Q_TB

k t_tb

23

F_th



 0,373 m²

(1 ñieåm)

1,35 45,65

b. Khi boá trí ngöôïc chieàu

 Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith



120  41







60 30



t_tb

 50,61^oC

120  41

ln

60  30

 Dieän tích truyeàn nhieät

Q_TB

k t_tb

23

F_ng



 0,337 m²

(1 ñieåm)

1,3550,61

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP. HOÀ CHÍ MINH

BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH

----------o0o----------

ÑEÀ THI HOÏC KYØ

Moân thi

Ngaøy thi

Thôøi gian

: TRUYEÀN NHIEÄT

: 30/05/2006

: 90 phuùt

(Sinh vieân ñöôïc pheùp söû duïng taøi lieäu)

Baøi 1 (3 ñieåm)

Moät ñöôøng oáng daãn hôi coù ñöôøng kính ngoaøi d_ng= 100 mm ñöôïc ñaët naèm ngang trong

phoøng roäng. Cho bieát nhieät ñoä khoâng khí trong phoøng laø t_f= 27⁰C , nhieät ñoä beà maët oáng

t_w= 373⁰C, chieàu daøi oáng L = 10 m, ñoä ñen beà maët oáng   0,8

Tính toån thaát nhieät treân toaøn boä ñöôøng oáng hôi.

Baøi 2 (4 ñieåm)

Moät oáng daãn nöôùc noùng coù caùc thoâng soá nhö sau:

Ñöôøng kính trong cuûa oáng d₁ 200 mm, chieàu daøi oáng L = 10 m, nöôùc chaûy trong oáng vôùi

toác ñoä ₁1,2 m / s , nhieät ñoä trung bình cuûa nöôùc t _{f 1} 70⁰C , nhieät ñoä trung bình cuûa beà maët

beân trong oáng t_w1 69,5⁰C , oáng ñöôïc caáu taïo bôûi 2 lôùp vaät lieäu : lôùp trong laø theùp coù chieàu daøy

₁15 mm, heä soá daãn nhieät ₁ 60 W / m ñoä, lôùp ngoaøi laø caùch nhieät coù chieàu daøy ₂ 50mm,

oáng ñaët naèm ngang ngoaøi trôøi coù gioù thoåi qua vôùi toác ñoä ₂ 4 m/ s , nhieät ñoä moâi tröôøng khoâng

khí xung quanh laø t_{f 2} 30⁰C

Xaùc ñònh:

a -

Toån thaát nhieät töø oáng ra moâi tröôøng (boû qua toån thaát nhieät böùc xaï)

b - Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä cuûa nöôùc giöõa ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa oáng.

c -

Heä soá daãn nhieät ₂cuûa lôùp vaät lieäu caùch nhieät.

Baøi 3 (3 ñieåm)

Coù 2 taám phaúng ñaët song song, dieän tích moãi taám F = 5m², taám thöù 1 coù caùc thoâng soá laø

t₁= 1000⁰C,   0,8 taám thöù 2 coù caùc thoâng soá laø t₂= 100⁰C,   0,7

1

2

a – Tính nhieät löôïng trao ñoåi baèng böùc xaï giöõa 2 taám

b – Neáu giöõa 2 taám coù ñaët moät maøng chaén coù ñoä ñen _c 0,05 thì nhieät löôïng trao ñoåi

baèng böùc xaï giöõa 2 taám laø bao nhieâu ? Vò trí maøng chaén coù aûnh höôûng ñeán doøng nhieät böùc xaï

hay khoâng, giaûi thích ?

Chuû nhieäm Boä moân

GV Ra ñeà

PGS.TS.LEÂ CHÍ HIEÄP

TS. BUØI NGOÏC HUØNG

Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM

TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA - Khoa CÔ KHÍ

Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh

ÑEÀ THI CUOÁI HOÏC KYØ II – NAÊM HOÏC 2007-2008

Moân Thi : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät

Thôøi gian : 90 phuùt

Ngaøy thi : 12.06.2008

GV duyeät

GV ra ñeà

----- W

X -----

Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu

TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân

Nguyeãn Toaøn Phong

Baøi 1 (3,5 ñieåm)

Vaùch cuûa buoàng ñoát coù kích thöôùc ba chieàu daøi, roäng, cao nhö sau L× W× H = 4×3×2m,

nhieät ñoä beà maët t_w= 240^oC, ñoä ñen ε_w= 0,7 . Moâi tröôøng khoâng khí xung quanh coù nhieät ñoä

t_f= 40^oC .

1. Tính toång toån thaát nhieät töø caùc beà maët xung quanh vaùch ra moâi tröôøng Q_t[kW].

2. Neáu boïc vaùch baèng lôùp caùch nhieät coù heä soá daãn nhieät λ_CN= 0,07W (m.K).

Giaû thieát nhieät ñoä vaùch buoàng ñoát tieáp xuùc lôùp caùch nhieät khoâng thay ñoåi, heä soá trao

ñoåi nhieät ñoái löu giöõ nguyeân nhö vöøa tính ôû treân, ñoä ñen maët ngoaøi cuûa vaùch ε^*_w= 0

a. Xaùc ñònh chieàu daøy lôùp caùch nhieät ñeå toån thaát nhieät giaûm 12 laàn.

b. Tính nhieät ñoä beà maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät.

Baøi 2 (4 ñieåm)

Trong heä thoáng saáy ngöôøi ta duøng hôi nöôùc ñeå gia nhieät cho khoâng khí. Thieát bò trao ñoåi

nhieät laø chuøm oáng boá trí song song, oáng coù kích thöôùc φ27 21mm, soá haøng oáng theo chieàu

chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí n =12 .

Hôi nöôùc ñi vaøo trong oáng coù aùp suaát p = 4bar, ñoä khoâ x =1, ra khoûi oáng ôû traïng thaùi loûng

soâi. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa hôi beân trong oáng α_h= 7000W (m².K)

Khoâng khí coù löu löôïng V_kk= 5000 m³h vaøo chuøm oáng coù nhieät ñoä t'_f= 30^oC, ra khoûi

chuøm oáng coù nhieät ñoä t"_f=110^oC . Vaän toác qua choå heïp nhaát ω_max=10m s

Boû qua nhieät trôû daãn nhieät cuûa vaùch oáng, haõy xaùc ñònh:

1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu trung bình veà phía khoâng khí.

2. Naêng suaát nhieät Q [kW] vaø toång chieàu daøi oáng truyeàn nhieät l_Σ[m] cuûa thieát bò.

3. Löu löôïng hôi nöôùc caàn cung caáp laø bao nhieâu G_h[kg/h].

Baøi 3 (2,5 ñieåm)

Thieát bò trao ñoåi nhieät löu ñoäng ngöôïc chieàu coù dieän tích truyeàn nhieät F =16 m²,

heä soá truyeàn nhieät k = 2100 W (m².K). Bieát:

Löu chaát I coù

Löu chaát II coù t'₂= 30^oC

t'₁=120^oC

G₁= 6 kg s

c_p1= 3,2 kJ (kg.K)

c_p2= 4,18 kJ (kg.K)

G₂= 5,5 kg s

1. Xaùc ñònh naêng suaát nhieät cuûa thieát bò.

2. Tính nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát.

3. Tröôøng hôïp löu ñoäng cuøng chieàu thì naêng suaát nhieät cuûa thieát bò taêng hay giaûm?

Giaûi thích taïi sao?

‐‐‐‐‐ Heát ‐‐‐‐‐

Page 1 of 6

6/7/2008

Ñaùp aùn

12.06.2008

Baøi 1 (3,5 ñieåm)

1. Toång toån thaát nhieät töø vaùch ñeán moâi tröôøng

Q_tt= Q_ñl+ Q_bx

• Thoâng soá vaät lyù cuûa lôùp khoâng khí ôû nhieät ñoä trung bình 140^oC

λ = 0,0349 W (m.K)

⎧

⎪

t =140^oC → ν = 27,8.10⁻⁶m²s

⎨

tb

⎪

Pr = 0,684

⎩

• Tieâu chuaån Grashof

g⋅β⋅H³⋅Δt 9,81×2³×

(

240 − 40

)

Gr =

=

= 4,917.10¹⁰

ν²

413×27,8².10⁻¹²

• Tieâu chuaån Rayleigh

Ra = Gr ⋅Pr = 4,917.10¹⁰×0,684 = 3,3636.10¹⁰∈

• Caùc heä soá töø baûng 10.1

(

2.10⁷÷10¹³

)

C = 0,135

⎧

⎨

n = 0,333

⎩

• Tieâu chuaån Nusselt

Nu = C⋅Raⁿ= 0,135×

0,333

(

3,364.10¹⁰

)

= 435,43

• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu

λ

H

0,0349

2

α = Nu⋅ = 435,43×

= 7,6 W (m².K)

(1,5 ñieåm)

• Maät ñoä doøng nhieät

⎧

q_ñl= α⋅

(

t_w− t_f

)

= 7,6×

(

240 − 40

=1520 W m²

)

⎪

4

⎧

⎫

⎪

⎨

⎪

T

100

T

⎞

⎪

⎛

⎞

⎟

⎛

f

q = ε⋅C ⋅

−

= 0,7×5,67×

{

5,13⁴−3,13⁴

}

= 2368 W m²

w

⎜

⎝

⎟

⎨

⎬

bx

o

100

⎪⎝

⎠

⎠ ⎪

⎪

⎩

⎭

→ q = q_ñl+ q_bx= 3888 W m²

• Toån thaát nhieät

F = 2× W + L

(

)

×H = 2×

(

3+ 4

)

×2 = 28 m²

Q_ñl= q_ñl⋅F =1520×28 = 42.560 W = 42,56 kW

Q_bx= q_bx⋅F = 2368×28 = 66.304 W = 66,30 kW

Q = q⋅F = 3888×28 =108.864 W =108,86 kW

(1 ñieåm)

Page 2 of 6

6/7/2008

2. Vaùch ñöôïc boïc caùch nhieät

• Maät ñoä doøng nhieät yeâu caàu

q

12

q'=

= 324 W m²

i. Chieàu daøy lôùp caùch nhieät

t_w− t_f

q =

δ_CN

λ_CN

1

α

+

⎧

⎨

⎩

⎫

t_w− t_f

1

α

(0,5 ñieåm)

→ δ_CN= λ_CN

⋅

−

⎬

q

⎭

240 − 40

1

⎧

⎨

⎩

⎫

⎬

⎭

= 0,07×

−

= 0,034 m

324

7,6

ii. Nhieät ñoä beà maët

q = α⋅

(

t'_w−t_f

)

q

α

324

7,6

→ t'_w= t_f+ = 40 +

= 82,6^oC

Page 3 of 6

6/7/2008