1 bai tap dan nhiet qua vach

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

BÀI TẬP DẪN NHIỆT
ỔN ĐỊNH MỘT CHIỀU

Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

Bài 1: Vách phẳng của buồng lạnh có diện tích 120m2 gồm ba
lớp vật liệu: hai lớp phía ngồi bằng nhựa có bề dày δ1 = δ3 = 5mm,
hệ số dẫn nhiệt λ1 = λ3 = 0,5 W/mK, ở giữa là lớp cách nhiệt có hệ
số dẫn nhiệt λ2 = 0,04 W/mK.
Biết nhiệt độ bề mặt bên trong buồng t1 = - 18oC và lớp ngoài
cùng t4 = 28oC. Hãy xác định:
a/ Bề dày cần thiết của lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt qua vách
không quá 8640kJ trong thời gian 1giờ
b/ Nhiệt độ tại các bề mặt tiếp xúc

Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

Bài 2: Vách lò đốt được cấu tạo bằng 2 lớp vật liệu:
Lớp trong cùng là gách chịu lửa có chiều dày δ1 = 250mm, hệ

số dẫn nhiệt λ1 = 2,6 (W/mK)
Lớp ngoài là gạch cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt λ2 = 0,21 +
0,00015t (W/mK)
Biết sản phẩm cháy trong lị có nhiệt độ tf1 = 900oC, hệ số toả
nhiệt bên trong α1 = 34,5W/m2K, nhiệt độ bề mặt vách ngoài cùng
tw3 = 50oC.
Hãy xác định bề dày lớp gạch cách nhiệt δ2 sao cho tổn thất
nhiệt truyền qua tường lị khơng vượt q 950W/m2

Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân

3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

Bài 3: Khảo sát vách phẳng lò đốt gồm 2 lớp: lớp thép dày 8mm,
lớp cách nhiệt dày 22mm nhiệt độ vách trong cùng của lớp thép t1 =
250oC, nhiệt độ vách ngoài cùng của lớp cách nhiệt t2 = 40oC, hệ số
dẫn nhiệt của thép λ1 = 0,15 W/mK. Bề mặt vách ngoài tiếp xúc với
mơi trường khơng khí biết nhiệt độ mơi trường là 30oC và hệ số toả
nhiệt α = 10W/m2K.
a) Tính mật độ dòng nhiệt q truyền qua vách? Và hệ số dẫn nhiệt
của lớp cách nhiệt λ2?
b) Viết phương trình phân bố nhiệt độ bên trong vách (2 phương
trình: phân bố trong vách thép và phân bố trong vách cách nhiệt). Từ
đó lập bảng và vẽ đồ thị đường phân bố nhiệt độ tại các vị trí x = 0, 4,
8, 15, 20, 25, 30mm
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân

4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

Bài 4: Hơi nước nóng được dẫn trong ống thép có hệ số dẫn nhiệt
λ1 = 35 W/mK, đường kính ống d1/d2 = 100/115mm.
Bên ngồi ống thép được bọc một lớp cách nhiệt có bề dày 50mm,
hệ số dẫn nhiệt λ2 = 0,15 W/mK.
Mật độ dịng nhiệt tính trên 1m chiều dài ống là 105W/m và nhiệt
độ bề mặt ngoài của ống là 45oC.
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 3mm, hệ số dẫn nhiệt lớp cáu 0,2W/mK. Giả sử nhiệt
độ lớp vách trong cùng và nhiệt độ vách ngồi cùng khơng thay đổi,
hãy tính lại mật độ dịng nhiệt trên 1m chiều dài ống, nhận xét?
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân

5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

Bài 5: Một ống thép đường kính d1/d2 = 100/114mm, hệ số dẫn
nhiệt λt = 46,5 W/mK, dẫn hơi nước bão hồ có nhiệt độ tf1 =160oC
đặt trong nhà xưởng có nhiệt độ tf2 =30oC. Hệ số trao đổi nhiệt đối
lưu về phía khơng khí α2 = 8 W/m2K
Ống được bọc cách nhiệt dày δCN = 50mm, hệ số dẫn nhiệt λCN =
0,055 W/mK
Nhiệt độ đo được trên mặt ngoài của lớp cách nhiệt là 42oC

a) Tính nhiệt lượng tổn thất ứng với một m chiều dài ống q (W/m)
b) Xác định nhiệt độ tiếp xúc giữa vách thép và lớp cách nhiệt
c) Ống có chiều dài L = 150m, tính lượng nước ngưng tụ ở cuối
đường ống
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân

6


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

Bài 6: Ống dẫn nước nóng có đường kính trong 100mm, đường
kính ngồi 120mm, hệ số dẫn nhiệt 50W/mK. Nước chảy trong ống
có nhiệt độ là tf1 = 70oC, có hệ số toả nhiệt là αf1 = 5700W/m2k. Ống
dẫn được đặt bên ngồi mơi trường có nhiệt độ tf2 = 30oC và hệ số
toả nhiệt môi trường là αf2 = 15W/m2K.
a. Hãy xác định tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài từ nước nóng ra
ngồi môi trường
b. Để giảm tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống xuống cịn q =
150W/m, người ta bố trí bọc bên ngoài ống một lớp cách nhiệt
với hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt λc = 0,5W/mK,
hãy xác định bề dày cách nhiệt cần thiết.
Cho phép lấy gần đúng giá trị nhiệt trở đối lưu về phía khơng khí
là 1/dN.αf2
Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân

7