đề kiểm tra giữa học kỳ môn truyền nhiệt và tb trao đổi nhiệt

Đại Học Quốc Gia Tp. HCM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ
Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh
ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I — 2007/2008
Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt
Thời gian : 50 phút Ngày KT : 31.10.2007
W  X
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Bài 1
(5 điểm)
Thanh nhôm có tiết diện không đổi hình vuông cạnh cm2a
=
, chiều dài cm25L
=

được gắn vào vách có nhiệt độ .
C120t
o
g
=
Biết nhôm có hệ số dẫn nhiệt )K.m(W180
=
λ
, không khí xung quanh có nhiệt độ
, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu
C40t
o
f
= )K.m(W25
2

=α
Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh.
1. Tính nhiệt lượng truyền qua thanh và nhiệt độ giữa thanh.
2. Thanh được xem là dài vô hạn nếu nhiệt thừa ở đỉnh
Hãy xác đònh chiều dài tối thiểu để có thể xem là thanh dài vô hạn.
Tính nhiệt lượng truyền qua thanh.
C5,1
o
L
≤θ
3. Khi thiết kế có nên chọn thanh làm việc ở điều kiện dài vô hạn không?
Tại sao?
Bài 2
(5 điểm)
Một ống thép đường kính mm114100dd
21
=
, hệ số dẫn nhiệt )K.m(W5,46
t
=λ
dẫn hơi nước bão hòa có nhiệt độ đặt trong nhà xưởng có nhiệt độ
C160t
o
1f
= C30t
o
2f
=
Ống được bọc cách nhiệt dày
mm50

CN
=
δ
, hệ số dẫn nhiệt )K.m(W055,0
CN
=λ
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu về phía không khí
)K.m(W8
2
2
=α .
Nhiệt độ đo được trên mặt ngoài của lớp cách nhiệt là 42
o
C.
1. Tính nhiệt lượng tổn thất ứng với một mét chiều dài ống
]m
/
W[q
l
.
2. Xác đònh nhiệt độ tiếp xúc giữa vách thép và lớp cách nhiệt.
3. Ống có chiều dài , hãy tính lượng nước ngưng tụ ở cuối đường ống.
m150L =

Chủ nhiệm BM



PGS. TS. Lê Chí Hiệp

GV ra đề



Nguyễn Toàn Phong

Page 1 of 3 31.10.2007
Bài giải
Bài 1
(5 điểm)
1. Tính nhiệt lượng, nhiệt độ đỉnh thanh.
• Thông số m

3176,1L.m
27,5
02,0180
254
a.
4
f.
U.
m
=
=
×
×
=
λ
α⋅
=

λ
α
=

• Tiết diện dẫn nhiệt

242
m10.402,002,0af
−
=×==
• Nhiệt lượng truyền qua thanh

(
)
W3,26866,08010.418027,5
mLth
f
mQ
4
oc
=××××=
θλ=
−
(1 điểm)
• Nhiệt độ giữa thanh

()
()
C89tC49
001,2

225,1
80
mLch
2mLch
o
L
o
oL
=→=×=⋅θ=θ
(1 điểm)
2. Chiều cao tối thiểu thanh dài vô hạn
Nhiệt lượng truyền qua thanh
• Chiều cao tối thiểu thanh dài vô hạn

()
()
cm6,88m886,0
m
5,1arch
x
C5,1
x.mch
o
o
o
x
==
θ
≥→
≤

θ
=θ
(1 điểm)
• Nhiệt lượng truyền qua thanh
(1 điểm) W36,308010.418027,5.f mQ
4
oc
=×××=θλ=
−
3. Chọn điều kiện làm việc (1 điểm)


Page 2 of 3 31.10.2007
Bài 2
(5 điểm)
1. Tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống

()
()()
mW54,643042214,08
t
t
Fq
2f3w2
=−××π×=
−
⋅⋅α=
ll
(2 điểm)
2. Nhiệt độ tiếp xúc

C62,159
114
214
ln
055,02
54,64
42
d
d
ln
.2
q
tt
d
d
ln
.2
1
tt
q
o
2
3
CN
3w2w
2
3
CN
3w2w

=×
×π
+=⋅
λπ
+=→
⋅
λπ
−
=
l
l
(2,5 điểm)
3. Lượng nước ngưng tụ
• n nhiệt hóa hơi

kgkJ2082r =
• Tổng tổn thất nhiệt

W968154,64150qLQ
=
×
=×=
l

• Lượng nước ngưng

hkg74,16skg10.65,4
2082
9681
r

Q
G
3
====
−
(0,5 điểm)

Page 3 of 3 31.10.2007
Đại Học Quốc Gia Tp. HCM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ
Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh
ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II — 2007/2008
Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt
Thời gian : 45 phút Ngày KT : 25.03.2008
W  X
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Bài 1
(6 điểm)
ng dẫn nước có đường kính trong 38 mm, chiều dày 2 mm bằng thép có hệ số dẫn
nhiệt
)K.m(W45
th
=λ
được đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ 35
o
C với hệ số
trao đổi nhiệt đối lưu
)K.m(W20
2

ng
=α

Nước nóng chảy trong ống có nhiệt độ trung bình 90
o
C với hệ số trao đổi nhiệt đối
lưu
)K.m(W4000
2
tr
=α

Hãy xác đònh
1. Tổng nhiệt trở truyền nhiệt và tổn thất nhiệt ứng với 1 m chiều dài ống.
2. Tổn thất nhiệt sẽ là bao nhiêu nếu bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt qua vách ống.
Nhận xét.
3. ng được bọc cách nhiệt bằng vật liệu có hệ số dẫn nhiệt
)K.m(W055,0
CN
=λ

dày ; Giả sử hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt không thay đổi
Xác đònh phần trăm tổn thất nhiệt giảm so với trường hợp không bọc cách nhiệt.

mm30
CN
=δ
Bài 2
(4 điểm)
Thanh trụ có đường kính 2,5 cm làm bằng nhôm có hệ số dẫn nhiệt

)K.m(W237=λ

đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ 35
o
C với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt
thanh
)K.m(W40
2
=α
. Một đầu thanh gắn vào vách có nhiệt độ .
C100t
o
g
=
Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh.
1. Xác đònh chiều dài nếu nhiệt lượng tỏa ra trên thanh bằng 81% so với trường
hợp thanh dài vô hạn.
2. Xác đònh nhiệt lượng dẫn qua thanh, nhiệt độ giữa thanh bằng bao nhiêu?
3. Tại sao khi tính tỏa nhiệt qua thanh thường bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh? Việc này
ảnh hưởng đến kết quả tính như thế nào? Giải thích?

GV duyệt



TS. Nguyễn Văn Tuyên

GV ra đề

Nguyễn Toàn Phong

Page 1 of 3 25.03.2008
Bài giải
Bài 1
(6 điểm)
1. Tổn thất nhiệt ứng với 1 m ống
• Hệ số truyền nhiệt và nhiệt trở

W)K.m(3814,0R
)K.m(W622,2
20021,0
1
38
42
ln
45
1
4000019,0
1
2
r
1
r
r
ln
1
r
1

2
R
1
k
ng21
2
thtr1
=
=
×
+⋅+
×
π
=
α⋅
+⋅
λ
+
α⋅
π
==
Σ
Σ
l

• Tổn thất nhiệt ứng với 1 m ống

()
(
)

mW21,1443590622,2ttkq
2f1f
=
−
×
=
−
⋅=
ll
(2 điểm)
2. Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt

() ()
mW34,1443590624,2ttkq
)K.m(W624,2
20021,0
1
4000019,0
1
2
r
1
r
1
2
R
1
k
2f1f
ng2tr1

=−×=−⋅=
=
×
+
×
π
=
α⋅
+
α⋅
π
==
Σ
ll
l
(2 điểm)
3. Lượng nhiệt giảm khi bọc cách nhiệt

() ()
mW17,203590367,0ttk'q
)K.m(W367,0
20051,0
1
42
102
ln
055,0
1
38
42

ln
45
1
4000019,0
1
2
r
1
r
r
ln
1
r
r
ln
1
r
1
2
R
1
k
2f1f
ng32
3
CN1
2
thtr1
=−×=−⋅=
=

×
+⋅+⋅+
×
π
=
α⋅
+⋅
λ
+⋅
λ
+
α⋅
π
==
Σ
ll
l

• Tổn thất nhiệt giảm

%86
21,144
17,2021,144
q
'qq
=
−
=
−
l

ll
(2 điểm)

Page 2 of 3 25.03.2008
Bài 2
(4 điểm)
1. Xác đònh chiều dài thanh
• Thông số thanh
196,5
025,0237
404
d.
4
f.
U.
m =
×
×
=
λ
α⋅
=
λ
α
=
• Chiều dài thanh

%81)L.m(th
Q
Q

mfQ
)L.m(thm
f
Q
c
g
gc
==→
⎭
⎬
⎫
θ⋅⋅⋅λ=
⋅
θ
⋅
⋅⋅λ=
∞
∞


m217,0
196,5
127,1
m
)81,0(arth
L ===
(1,5 điểm)
2. Nhiệt độ giữa thanh

W83,3181,0652,510.9,4237

)L.m(thmfQ
m10.9087,44d.f
4
gc
242
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=
=π=
−
−


()
()
C34,79t
C34,44
705,1
163,1
65
mLch
2mLch
o
L
o
gL
=→
=×=⋅θ=θ
(2 điểm)
3. Giải thích
(0,5 điểm)

Page 3 of 3 25.03.2008
Đại H
ọc Quốc Gia Tp. HCM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ
Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh
ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I — 2008/2009
Môn Học : Truyền Nhiệt
Thời gian : 45 phút Ngày KT : 20.10.2008
   
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Bài 1
(5 điểm)
Cánh tam giác bằng thép có hệ số dẫn nhiệt )K.m(W52


, chiều cao mm35H

,
chiều dày chân cánh
mm10

 được gắn dọc theo chiều dài vách có nhiệt độ . C120t
o
g

Vách có kích thước
500800rộngdài



 mm, không khí xung quanh có nhiệt độ
, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu C35t
o
f
 )K.m(W25
2

1.
Bằng phương pháp hiệu suất hãy xác đònh nhiệt lượng truyền qua một cánh.
2.
Nếu các cánh được gắn lên vách với bước 25S

mm, hãy xác đònh nhiệt lượng
truyền qua vách.
Bài 2
(5 điểm)
Một ống thép trong bộ trao đổi nhiệt có đường kính 3127 mm, hệ số dẫn nhiệt
)K.m(W5,46
t
 . Nước chảy trong ống có nhiệt độ trung bình , hệ số trao
đổi nhiệt đối lưu
C130t
o
1f

)K.m(W6000
2
tr


. Khói lưu động bên ngoài có nhiệt độ trung bình
và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu C450t
o
2f
 )K.m(W125
2
ng

1.
Tính nhiệt lượng trao đổi ứng với một mét chiều dài ống ]m
/
W[ . q

2.
Sau một thời gian vận hành thì ống bò bám cáu nên năng suất trao đổi nhiệt
giảm chỉ còn 85% (so với khi chưa bám cáu phía nước). Giả thiết các thông
số đã cho giữ không đổi và bỏ qua ảnh hưởng của bề dày lớp cáu tới nhiệt trở
phía nước. Hãy xác đònh chiều dày của lớp cáu nếu hệ số dẫn nhiệt của cáu
là
)K.m(W3,0
c


Duyệt



TS. Nguyễn Văn Tuyên

GV ra đề

Nguyễn Toàn Phong

Page 1 of 3 October 22, 2008
Bài giải
Bài 1
(5 điểm)
1. Nhiệt lượng truyền qua một cánh
 Hiệu suất cánh

%96
343,0
10.75,152
25
035,0
f
H
m10.75,110.3510
2
1
H
2
1
f
c
21
4
23

21
p
23
c
246
p

























 Nhiệt lượng cánh lý tưởng



W208,1203512005659,025FQ
m05659,010.800355,352La2F
mm355,35355a
gclt
26
c
21
22





 Nhiệt lượng truyền qua một cánh thực tế

W4,115208,12096,0
QQ
ltcc1


2. Nhiệt lượng truyền qua bề mặt






 
W28185,254,11520QQn"Q
W5,258510.800102525
LSQ
cánh20
25
500
n
occ1
6
goc








Page 2 of 3 October 22, 2008
Bài 2
(5 điểm)
1. Nhiệt lượng trao đổi trên 1m chiều dài ống



mW3,3783ttkq
K.mW8228,11
125031,0

1
27
31
ln
5,462
1
6000027,0
1
d
1
d
d
ln
.2
1
d
1
k
1f2f
ng21
2
ttr1




















2. Trường hợp có bám cáu
 Hệ số truyền nhiệt khi bám cáu



K.mW0494,108228,1185,0'k




 Nhiệt trở lớp cáu


Wk.m014926,0
8228,11
1
0494,10
1
k

1
'k
1
R
c



 Chiều dày cáu



mm3745,025,26275,0
mm25,26014926,03,02exp27edd
d
d
ln
.2
1
R
c
R 2
1c
c
1
c
c
cc









Page 3 of 3 October 22, 2008