De kt truyennhiet hkii 2008 2009 pdf

Đại Học Quốc Gia Tp. HCM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II — 2008/2009

Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Môn Học : Truyền Nhiệt & TB Trao Đổi Nhiệt
Thời gian : 45 phút
Ngày KT : 31.03.2009
-----    -----

Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu

Bài 1 (6 điểm)
Cho thanh bằng thép có hệ số dẫn nhiệt   52 W (m.K ) , tiết diện cắt ngang hình chữ nhật
a  b  3  5 cm, một đầu thanh được gắn vào vách có nhiệt độ t g  120 o C .

Không khí xung quanh có nhiệt độ t f  35o C , hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt
thanh   25 W (m 2 .K)
1. Hãy xác định chiều dài thanh để hiệu suất đạt 70%.
2. Nhiệt độ đỉnh thanh và giữa thanh.
3. Nếu thanh được làm bằng hợp kim nhôm có hệ số dẫn nhiệt *  4   thì nhiệt độ
đỉnh thanh và hiệu suất trong trường hợp này sẽ là bao nhiêu?
(các điều kiện khác khơng đổi)
Giải thích điều cơ bản gây ra sự thay đổi này.
Lưu ý: Khi tính toán bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh
Hiệu suất tra theo đồ thị (chương 3, SGK) hoặc bảng (trang 26, chương 3 của bài giảng)

Cho vách phẳng rộng có chiều dày   3 cm, hệ số
dẫn nhiệt   45 W (m.K ) , nguồn nhiệt phân bố đều bên
trong g  5.10 W m
4

3

Một bên vách tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ
t f  200 o C , hệ số trao đổi nhiệt đối lưu   30 W (m 2 .K ) ,
phía còn lại được cách nhiệt lý tưởng.
Vách được xem như làm việc ở điều kiện ổn định
và nhiệt độ chỉ thay đổi theo phương x

Cách nhiệt lý tưởng

Bài 2 (4 điểm)


tf


g
0

x

1. Hãy xác định mật độ dòng nhiệt trên bề mặt và nhiệt độ vách tại tọa độ x  
2. Phương trình trường nhiệt độ trong vách, nhiệt độ trong vách tại vị trí x  0
và x   2 .
Duyệt

GV ra đề

TS. Nguyễn Văn Tuyên

Nguyễn Toàn Phong

Page 1 of 3

March 31, 2009


Bài giải
Bài 1 (6 điểm)
1. Xác định chiều dài thanh để hiệu suất đạt 70%
 Thông số đặc trưng của thanh
U
  2a  b 
25  2  3  5.10 2
m


 7,16 m 1
4
  Ac
  a  b 
52  3  5.10

 Chiều dài thanh
m.  1,19    0,166 m

2. Nhiệt độ đỉnh thanh và giữa thanh
  g 

chm    x 
chm   

 Nhiệt độ giữa thanh
 2  85 

ch0,595
 56 o C  t  2  91o C
ch1,19 

 Nhiệt độ đỉnh thanh
  85 

1
 47,3o C  t   82,3o C
ch1,19 

3. Nhiệt độ đỉnh thanh và hiệu suất cho trường hợp thanh nhôm
 Thông số đặc trưng của thanh
m
 3,58 m 1
2
m'  3,58  0,166  0,5944

m' 

 Nhiệt độ ñænh thanh
  85 

1
 72 o C  t   107o C
ch0,594 

 Hiệu suất thanh
c 

thm'  th0,594 

 89,68%
m'
0,594

 Giải thích

Lưu ý về sự thay đổi nhiệt độ dọc theo thanh

Page 2 of 3

March 31, 2009


Bài 2 (4 điểm)
1. Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt và nhiệt độ vách tại tọa độ x  
 Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt
Q x   g  V  q F  F

 qF 

gV
 g    5.10 4  3.10 2  1500 W m 2
F

 Nhiệt độ vách tại tọa ñoä x  
q x    t 2  t f 
q
1500
 t 2  t f  x  200 
 250 o C

30

2. Phương trình trường nhiệt độ và nhiệt độ tại tọa độ x  0 và x   2
 Trường ổn định một chiều trong hệ tọa độ vuông góc
d2t g
 0
dx 2 

 Điều kiện biên
dt
0
dx
x    t  t 2  250 o C
x0

 Giải phương trình vi phân
dt

g
   x  C1  C1  0
dx

g x2
g 2
t     C2  C2  t 2  
 2
 2
g
t x   t 2 
 2  x2
2





 Nhiệt độ tại tọa độ x  0 vaø x   2
5.10 4
g 2
   250 
 9.10 4  250,5o C
2  45
2

5.10 4 3
g

2

2
   x  250 
  9.10 4  250,375o C
t x    t 2 
2  45 4
2
2


t x  0   t 2 





Page 3 of 3

March 31, 2009