bài tập truyền nhiệt

Bài tâp:1- 4/trang75sgk:
Tường phẳng 2 lớp, Lớp thép không gỉ dày
5 mm Lớp cách nhiệt là vải amiăng 300 mm .Nhiệt độ hai bên tường lần lượt là
120
0
C và 45
0
C.Biết hệ số dẫn nhiệt củathép không rỉ và của amiăng lần lượt là:
17,5λ
1
=
w/ mđộ
0,279λ
2
=
w/ mđộ ,Tính nhiệt tổn thất qua 1 m
2
tường và nhiệt độ tiếp xúc
Giải
a) Nhiệt tổn thất
Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta có
q=
( )
( )
++
−
=
++
−
0,279
0,3

17,5
0,005
45120
λ
δ
λ
δ
tt
2
2
1
1
T2T1
=69,73 [w/m
2
]
b)Tính ta, Do truyền nhiệt ổn định q=q
1
=q
2
q
1
=q=
( )
1
a
T11
δ
ttFλ
−

17,5
0,005
120
λ
δ
qtt
1
1
T1
a
73,69
−=−=
=119,98
0
C
Bài tập 1-5(trang 75/sgk): Một tường lò hai lớp có lớp trong là gạch chịu lửa có chiều dày δ
1
=300
mm, và vỏ bọc ngoài bằng thép có chiều dày δ=10 mm, với hệ số dẫn nhiệt của gạch và thép lần lượt
là 1 kcal/mh độ, và 40 kcal/mh độ. nhiệt độ trong lò, t
1
=800
0
C và nhiệt độ bên ngoài môi trường
bằng t
2
=35
0
C .Cho hệ số cấp nhiệt của không khí nóng trong lò và hệ số cấp nhiệt của môi trường
ngoài lần lượt là

α
1
=30 kcal/m
2
h độ, và
α
2
=14 kcal/m
2
h độ.Tính:
a) Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh?
b)Nhiệt độ giữa hai lớp tường lò?
Giải :
a) Theo phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng ta có lượng
nhiệt truyền đi theo công thức sau.
Q= KF
∆
t 
∆
t = t
1
– t
2
=800 – 35 =765
o
C.
Hệ số truyền nhiệt K =
2
1
2

2
1
1
1
1
1
αλ
δ
λ
δ
α
+++
K =
14
1
40
01.0
1
3.0
30
1
1
+++
= 2,469 [kcal/m
2
h.độ] với q= k
∆
t =2,469.765 = 1888,78 [kcal/m
2
h]

b)Nhiệt độ giữa hai vách tường:
Vì truyền nhiệt ổn định nên q
1
=q =
1
α
(t
1
-t
T1
)
⇒
t
T1
= t
1
-
1
α
q
= 800 -
30
78,1888
= 737,04
0
C mà q
2
=q =
1
1

δ
λ
( t
T1
– t
a
)
⇒
t
a
= t
T1
-
1
1
λ
δ
q
= 737,04 -
1
3,0.78,1888
= 170,4
0
C
Bài tập 1- 6(trang75/sgk): Một thiết bị phản ứng có có 3 lớp vỏ, lớp trong bằng thép không gỉ, lớp
giữa là bông thủy tinh và lớp ngoài là thép thường. Biết nhiệt độ thành trong thiết bị có nhiệt độ là 90
C°
và nhiệt độ bề mặt ngoài là 40
C°
. Cho chiều dày lần lượt 3 lớp tường thép không gỉ, bông thủy

tinh và thép thường,
20mmδ
1
=
,
100mmδ
2
=
,
5mmδ
3
=
. Hệ số dẫn nhiệt lần lượt các
bức tường là:
17,5λ
1
=
,w/mđộ
0,0372λ
2
=
w/mđộ,
46,5λ
3
=
w/mđộ
Xác định :
a)Lượng nhiệt tổn thất qua 1m
2
tường

b)Nhiệt độ tiếp xúc giữa các vách tường Giải
a)Nhiệt tổn thất
Vì thiết bị phản ứng có chiều dày mỏng do đó coi như tường phẳng Theo phương trình dẫn nhiệt qua
tường phẳng ta có
q=
( )
( )
46,5
0,005
0,0372
0,1
17,5
0,02
4090
λ
δ
λ
δ
λ
δ
tt
3
3
2
2
1
1
T2T1
++
−

=
++
−
 q=18,59 [W/m
2
]
b)Tính ta, tb : Do truyền nhiệt ổn định q=q
1
=q
2
=q
3
q
1
=q=
( )
1
a
T11
δ
ttFλ
−

17,5
0,02
18,5990
λ
δ
qtt
1

1
T1
a
−=−=
 t
a
=89,97
0
C
mà q
2
=q=
( )
b
a
2
2
tt
δ
λ
−
t
b
=89,97-18,59
40,0052
0,0372
0,1
=
0
C hoặc q

3
=q=
( )
T2b
3
3
tt
δ
λ
−

t
b
=t
T2
+ q
46,5
0,05
18,5940
3
λ
3
δ
+=
 t
b
= 40,0019
0
C
Bài tâp 1-7(trang76/sgk): Tường lò có hai lớp

2
2
λ
δ
qtt
a
b
−=⇒
Lớp gạch chịu lửa dày δ
1
= 400 mm
Lớp gạch thường dày δ
2
= 200 mm
Nhiệt độ bên trong của lò t
1
= 1000
0
C, nhiệt độ của phòng xung quanh lò t
2
= 35
0
C.Cho hệ số dẫn
nhiệt của gạch chịu lửa
λ
1
= 1,005 w/m
o
C và của gạch thường
λ

2
= 0,28 w/mđộ. Biết hệ số cấp nhiệt
từ khí trong lò tới tường α
1
= 30 Kcal/m
2
.h độ. Hệ số cấp nhiệt từ tường đến không khí α
2
= 14
Kcal/m
2
h độ.Xác định:
a) Nhiệt tổn thất từ bề mặt tường.
b) Nhiệt độ tại vùng tiếp xúc giữa gạch chịu lửa và gạch thường và nhiệt độ hai bề mặt
tường.
Giải
a) Nhiệt tổn thất
Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta có: Vì truyền nhiệt đẳng
nhiệt tính qua một m
2
ta có q
1
= q
2
=q và q =k
∆
t

∆
t = t

1
– t
2
= 1000 – 35 = 965
o
C
Hệ số truyền nhiệt:
K =
2211
α
1
λ
2
δ
λ
1
δ
α
1
1
+++
Mà
λ
1
= 1,005 [w/m độ] = 1,005. 0,86= 0,8643 [Kcal/m.h.độ].

λ
2
= 0,28 [ w/mđộ]. = 0,28 . 0,86 = 0,2408 [Kcal/m.h.độ]. α
1

= 30 [Kcal/m
2
.h.độ]. α
2
= 14
[Kcal/m
2
h.độ].
K =
14
1
2408.0
2,0
8643,0
4,0
30
1
1
+++
= 0,715 [kcal/m
2
h.độ] q= 0,715.965 =689,97 [kcal/m
2
h ]
b) xác định nhiệt độ t
T1,
t
T2
, t
a

? Từ phương trình q =q
1
=
1
α
(t
1
– t
T1
)

⇒
t
T1
= t
1
-
1
α
q
= 1000 -
30
689,97
= 977
o
C mà q
2
=q =
1
1

δ
λ
( t
T1
– t
a
)
⇒
t
a
= t
T1
-
1
1
λ
qδ

t
a
= 977 -
0,8643
0,4 689,97.
= 657,6
0
C mà q
3
=q =
2
δ

2
λ
( t
a
– t
T2
)
⇒
t
T2
= t
a
-
2
λ
2
qδ
t
T2
=657,6 -
2408,0
2,0.97,689
=84,6
o
C
Bài tâp 1-8(trang76 sgk): Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai lưu thể qua tường phẳng một lớp nhiệt
độ hai dòng lưu thể lần lược t
1
= 115
0

C t
2
= 40
0
C. Bề dày tường δ = 10 mm. Biết hệ số dẫn nhiệt của
tường là 46,5 w/m.độ, hệ số cấp nhiệt từ lưu thể tới tường và từ tường đến lưu thể lần lược là α
1
=
250 W/m
2
độ; α
2
= 12 W/m
2
độ.
Xác định:
a) Hệ số truyền nhiệt ?
b) Lượng nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội?

Giải :
a)Theo phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng một lớp ta có công thức tính hệ số
truyền nhiệt như sau;
K =
2
1
1
1
1
αλ
δ

α
++
=
12
1
5,46
01,0
250
1
1
++
= 11,42 [w/m
2
.độ]
b) Lượng nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội.
Áp dụng công thức tính lượng nhiệt truyền đi theo công thức sau.
Q= KF
∆
t với
∆
t = t
1
– t
2
=115 – 40 =75
o
C. và F =1m
2
q= k
∆

t =11,42.75 = 856,5 [w/m
2
]
Bài tập1-9(trang 77 SGK): Một tường lò 2 lớp, gồm Lớp vữa chịu lửa dày δ
1
= 500mm, và lớp gạch
dày δ
2
= 250 mm, diện tích bề mặt truyền nhiệt là 20 m
2
. Nhiệt độ là 1300
0
C. Nhiệt độ bên ngoài lò
40
0
C.biết hệ số cấp nhiệt của không khí nóng tới tường là
α
1
= 35 kcal/m
2
h độ, hệ số cấp nhiệt từ
tường tới không khí bên ngoài là
α
2
= 8 kcal/m
2
h.độ, cho
λ
1
= 3 kcal/m.h.độ,

λ
2
= 0,5
kcal/m.h.độ.
Xác định:
a) Lượng nhiệt truyền đi qua tường
b) Nhiệt độ t
a
giữa 2 lớp tường
Giải tương tự bài các bài trên.
Bài tập 1-10 (trang 77 SGK): Một lò đốt ba lớp hình trụ, có đường kính trong lò là 1m, lớp trong
xây bằng gạch chịu lửa dày 25 cm, lớp giữa là bông thuỷ tinh dày 30 cm, lớp ngoài cùng băng thép
dày 1cm, chiều dài tương bằng 3 m. Biết nhiệt độ trong lò t
1
=850
0
C, nhiệt độ không khí bên ngoài lò
băng t
2
= 30
0
C. Cho hệ só cấp nhiệt của không khí nóng và của không khí bên ngoài lần lượt là
α
1
=30kcal/m
2
h.độ và
α
2
=11kcal/m

2
h.độ.
Tính :
a) Lương nhiệt tổn thất ra môi trường?
b) Nhiệt độ t
T1,
t
T2
, t
a
?
giải
a) Lương nhiệt tổn thất ra môi trường:
Ta sẽ có phương trình: Q = K 2
L
π
[t
1
–t
2
] Hay : Q = K 2
L
π
∆
t

[kcal]
K =
4
23

4
32
3
21111
rα
1
r
r
ln.
λ
1
r
r
.ln
λ
1
r
r
.ln
λ
1
rα
1
1
++++
2

λ
:hệ số dẫn của vật liệu tra bảng 3 giáo trình học viên ( quá trình thiết
bị truyền nhiệt dành cho ngành lọc hóa dầu ( trình độ lành nghề) thư viện có cho mượn, hãy vào thư

viện để tham khảo
11.1,06
1
1,05
1,06
.ln
46,5.0,86
1
0,75
1,05
.ln
60,0372.0,8
1
0,5
0,75
ln
1,005.0,86
1
30.0,5
1
1
K
++++
=
K = 0,08977 9 (kcal/ m
2
h.độ)
Q = 0,08977. 2. 3,14.3.(850 – 30) = 1386,8 (kcal/h)
b) Nhiệt độ t
T1,

t
T2
, t
a
Vì truyền nhiệt ổn định nên Q
1
=Q =
1
α
F(t
1
-t
T1
)  F = 2
π
r
1
L = 2.3,14.0,5.3
=9,42 m
2
⇒
t
T1
= t
1
-
Fα
Q
1
= 850 -

30.9,42
1386,8
= 845,1
0
C
Tính nhiệt độ t
a
Q=
1
2
1
ln.
1
.2
r
r
l
λ
π
(tT
1
–t
a
)
⇒
t
a
=t
T1
– Q [

l
r
r
2
ln.
1
1
2
1
π
λ
]

t
a
=845,1–1386,8[
3.14,3.2
5,0
,75,0
ln.
86,0.005,1
1
]

=810,5
0
C
Tính nhiệt độ t
T2
Tương tự ta tính được t

b
= 41,5
0
C Theo phương trình cấp nhiệt từ tường ngoài tới
môi trường ta có:
Q
5
= Q=
2
α
(tT
2
- t
2
) 2
π
r
4
L =Q=
2
α
(tT
2
- t
2
) F
Mà F =2. 3,14.1,06.3 = 19,97 m
2
t
T2

= t
2
+
2
F.α
Q
= 30 +
19,97.11
1386,8
= 36,3
0
C
Bài tập 1-11( trang 77 sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruật gà với ống truyền nhiệt có
đường kính φ100×2 mm dài 20 m được làm bằng đồng đỏ. Biết lưu thể nóng đi trong ống truyền
nhiệt là hơi nước bão hoà có áp suất tuyệt đối bằng 2 at, nhiệt độ của lưu thể nguội bên ngoài ống
truyền nhiệt là 108
0
C, hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hoà là 9800 w/m
2
độ, hệ số cấp nhiệt của lưu
thể nguội là 350w/m
2
độ.Tính:
a) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?
b)Lương nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội? Giải
a) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?
Vì tỷ số
1
2
r

r
=
048,0
05,0
〈
2 , do vậy ta có thể áp dụng phương trình truyền nhiệt qua tường phẳng một
lớp trong trường hợp này được. Q =KF(t
1
–t
2
)
21
11
1
α
λ
δ
α
++
=
K
λ
:hệ số dẫn nhiệt đồng đỏ tra bảng 3 giáo trình học viên ta có:
λ
=384 W/m.độ
Thay số vào ta có:K=
350
1
384
002,0

9800
1
1
++
= 337,3 [w/m
2
độ ]
Lương nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội? F = 2
π
rtbL = 2.3,14.0,049.20 =6,15 m
2
Áp suất hơi nước bão hoà bằng 2at, tra bẳng tính chất của hơi nước bão hoà ta có nhiệt độ tương ứng
t
D
= 119,6
0
C
∆
t = t
1
– t
2
= 119,6 – 108 = 11,6
o
C Q =kF
∆
t = 337,3.6,15.11,6 = 24062,9 [w]
Bài tập 1-12 ( trang 77-sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm với số ống truyền nhiệt là 90
đường kính 60
×

2 mm. Chiều dài ống dài 3 m, ống làm bằng đồng thau. Thiết bị dùng làm nguội
dung dịch từ 120
0
C xuống 40
0
C bằng nước lạnh chảy ngược chiều, nước vào 20
0
C và đi ra 35
0
C. Biết
hệ số cấp nhiệt của dung dịch là 240 Kcal/m
2
h độ, hệ số cấp nhiệt của nước lạnh là 150 Kcal/m
2
h.độ.
Xác định :
a) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị.
b) Lượng nhiệt trao đổi giữa 2 lưu thể. GIẢI
a) Áp dụng phương trình truyền nhiệt mà
2
54
60
2
d
1
d
<=
do vậy ta áp dụng phương trình truyền
nhiệt của tường phẳng cho tường ống này được. Q=KF
∆

t lg
K=
21
α
1
λ
1
α
1
1
++

λ
:hệ số dẫn nhiệt đồng thau tra bảng 3 giáo trình học viên ta có:
λ
=93 W/m.độ

δ
=2 mm =0,002 m K=
92
150
1
93.0,86
0,002
240
1
1
=
++
[ kcal/m

2
h.độ ].
Diện tích truyền nhiệt của thiết bịF=2
.L.nR
tb
n:là số ống truyền nhiệt
R
tb
=
29
2
260
2
Sd
=
−
=
−
mm R
tb
=0,029 m F=2 .3,14.0,029.3.90=49,17 m
2
120 40

35 20

20Δt
2
=

20Δt
2
=
b) Lượng nhiệt trao đổi giữa 2 lưu thể. Q=KF
4,992.49,17.4Δt
tb
=
=203111,4 [Kcal/h ]
C44,9
20
85
ln
2085
Δt
Δt
ln
ΔtΔt
Δt
2
1
21
tb
°=
−
=
−
=
Bài tâp 1-13 ( trang 78-SGK): Một ống truyền nhiệt có đường kính φ100×2 mm dài 40m được làm
bằng đồng đỏ. Nhiệt độ 2 bên tường lần lượt là 115
0

C và 45
0
C. Tính lượng nhiệt
dẫn qua tường ống. Giải bài toán trong trường hợp xem tường ống là tường
phẳng.giải
a) Lương nhiệt tổn thất ra môi trường: Ta sẽ có phương trình: Q =
δ
λ
F[t
T1
–t
T2
]
diện tích bề mặt truyền nhiệt trung bình của ống. F =2
.L.R
tb
với R
tb
= 49 mm
=0,049 m F= 2. 3,14. 0,049. 40 =12,3 [m
2
]
Tra bảng 3 trong giáo trình học viên ta có hệ số dẫn nhiệt của đồng đỏ
λ
=384
W/m.độ Q = =
0,002
384
12,3[115-45 ] =165312000[w] =165312 [kw]
Bài tâp 1-14 (trang 78-SGK): Một ống dẫn hơi làm bằng thép không gỉ dài 35 m, đường kính 51 ×

2,5 mm được bọc bằng một lớp cách nhiệt dày 30 mm. Nhiệt độ bề mặt ngoài lớp cách nhiệt là 45
0
C,
bề mặt trong ống là 200
0
C. Xác định lượng nhiệt tổn thất của ống dẫn hơi. Cho hệ số dẫn nhiệt của
chất cách nhiệt làm bằng sợi amiăng bằng 0,115 w/mđộ. GIẢI
Lương nhiệt tổn thất ra môi trường:
Áp dụng công thức tính lượng nhiệt truyền qua tường ống nhiều lớp ta có:
Q =
2
3
ln
2
1
1
2
ln
1
1
)(2
2
1
r
r
r
r
ttL
TT
λ

λ
τπ
+
−
Trong đó t
T1
= 200
0
C t
T2
= 45
0
c Tra bảng 3 trong sách học viên ta có
1
λ
=17.5 w/m.đ
2
λ
= 0,115 w/m.độ Q =
0255,0
0555,0
ln
1
023,0
0255,0
ln
5,17
1
1.35).45200(14,3.2
115,0

+
−
=5033,4 [ w]
Bài tâp 1-15 (trang 78-SGK): Ống truyền nhiệt có đường kính φ100×2 mm, làm bằng đồng
thanh.Bên ngoài bọc lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày 50 mm như Biết nhiệt độ tT
1
= 120
0
C và
tT
2
= 35
0
C. Tính lượng nhiệt tổn thất qua 1m chiều dài ống và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai tường GIẢI
Lương nhiệt tổn thất ra môi trường:
Áp dụng công thức tính lượng nhiệt truyền qua tường ống nhiều lớp ta có:
Q =
2
3
ln
2
1
1
2
ln
1
1
)(2
2
1

r
r
r
r
ttL
TT
λ
λ
τπ
+
−
Trong đó t
T1
= 120
0
C t
T2
= 65
0
C
Tra bảng ta có hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh và của đồng thanh lần lượt là:
λ
=0,0372 W/m.độ
λ
Cu
=64 W/m.độ
Q =
05,0
1,0
ln

1
048,0
05,0
ln
64
1
1).65120(14,3.2
0372,0
+
−
=18,5 [ w]
Tính nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp tường t
a
Từ công thức tính lượng nhiệt truyền qua tường phẳng
một lớp ta có:

Q=
1
2
1
ln.
1
.2
r
r
l
λ
π
(tT
1

–t
a
)
⇒
t
a
=t
T1
– Q [
l
r
r
2
ln.
1
1
2
1
π
λ
]

=810,5
0
C
⇒
t
a
=120 – 18,5 [
1.14,3.2

048,0
05,0
ln.
64
1
]

=119,98
0
C
Bài tâp 1-16 : Tìm nhiệt độ bề mặt trong của lớp vỏ nồi bằng inox dày 10 mm nếu như nhiệt độ mặt
lớp bọc cách nhiệt ngoài của nồi là 40
0
C. Chiều dày lớp bọc cách nhiệt là 300 mm.
Nhiệt kế cắm sâu vào 80 mm kể từ bề mặt ngoài và chỉ 70
0
C. Hệ số dẫn nhiệt của lớp
bọc cách nhiệt 0,279 w/mđộ, của inox là 30 w/mđộ. Giải
a) Nhiệt tổn thất
Do truyền nhiệt ổn định nên lượng nhiệt qua hai lớp tường bằng nhau và q =q
1
= q
2
chính bằng lượnh nhiệt truyền đi qua chiều dày của lớp cách nhiệt là 80 mm kể từ vị
trí đầu nhiệt kế ra bề mặt ngoài của tường.
Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta có
Gọi -nhiệt độ nhiệt kế đo được là t
b.
nhiệt độ tiếp xúc giữa hai vách tường là t
a

. chiều dày mà nhiệt kế
cắm vào lớp cách nhiệt là
3
δ
(
3
δ
= 0,08 m) q =
( )
0,279
0,08
4070
λ
3
δ
t
b
t
2
T2
−
=
−






=104,6 [w/m

2
]
b)Tính ta, Do truyền nhiệt ổn định q=q
1
=q
2
q
1
=q=
( )
2
T2
2
δ
t
a
tλ
−

0,279
0,3
40
λ
δ
qtt
2
2
T2
a
6,104

+=+=
=152,4
0
C
Tương tự ta tính được t
T1

30
0,01
152,4
1
λ
δ
q
a
tt
1
T1
6,104
+=+=
=152,43
0
C
Bài tâp 1-17: Thiết bị trao đổi nhiệt làm bằng thép không gỉ có chiều dày δ
1
= 5mm. Lớp cách nhiệt
làm bằng sợi amiăng có chiều dày δ
2
=50 mm, và hệ số dẫn nhiệt là 0,1115 w/m.độ. Cho α
1

= 200
w/m
2
độ ; α
2
= 12 w/m
2
độ. Nhiệt độ chất lỏng bên trong thiết bị trao đổi nhiệt t
1
= 80
0
C. Nhiệt độ
không khí bên ngoài t
2
= 30
0
C
Xác định nhiệt độ tổn thất ra môi trường và nhiệt độ bên trong t
T1
và bên ngoài t
T2
của các mặt tường
của thiết bị trao đổi nhiệt và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp tường . Giải bài này tương tự bài 6-1
Đs : Q
tt
= 93 w/m
2
,t
T1
= 79,53

o
C ,t
a
=79,5
o
C t
T2
= 37,79
o
C
Bài tập 1-18 Cho thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm dùng hơi nước bão hòa có áp suất dư là 1 at,
nhiệt độ là 119,6
o
C, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong. Vỏ thiết bị được làm bằng thép dày 4 mm.
Nhiệt độ không khí xung quanh là 30
0
C. cho hệ số cấp nhiệt của không khí và của hơi nước lần lượt
là 16 kcal/m
2
h độ và 11500 kcal/m
2
h độ. Tính lượng nhiệt tổn thất và nhiệt độ hai bên bề mặt tường
của vỏ thiết bị.Giải bài này tương tự các bài trên s : Đ Q
tt
= 1432.5 kcal/m
2
hđộ ,t
T1
= 119,47
o

C ,t
T2

=119,3
o
C
Bài tập 1-19: Cho thiết bị truyền nhiệt loại vỏ bọc. Dùng hơi nước bão hòa có áp suất dư là 2 at,
nhiêt độ 132,9
o
C, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong. Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng thép
không gỉ dày 20 mm, diện tích của vỏ bọc ngoài của thiết bị là 12 m
2
. Nhiệt độ không khí xung
quanh là 35
0
C. Cho hệ số cấp nhiệt của không khí và của hơi nước lần lượt là 16,5 w/m
2
độ, và
Hình 6-21
12000 w/m
2
độ. Tính :nhiệt tổn thất ra môi trường và nhiệt độ hai bên bề mặt tường của vỏ thiết bị
s : Đ Q
tt
= 18996,5 w , t
T1
= 132.78
o
c ,t
T2

=130,9
o
C
Bài tập 2-3(5/145sgk): Dùng hơi nước bão hòa ở áp suất dư 2 at để gia nhiệt cho 1500 kg/h hỗn hợp
rượu etylic từ 25
0
C lên 85
0
C. Biết nhiệt dung riêng của rượu là 3500 j/kg độ, và ẩn nhiệt hoá hơi của
hơi nước bão hoà là 518,1 kcal/kg. Tính lượng hơi đốt cần thiết.Giải
Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có: Q = D.r

= G
R
C
R
(t
Rc
– t
Rđ
)
⇒
D =
R
)t(tCG
RcR
R
Rd
−
=

518,1
4186
3500
1500 )2585( −
= 145,2 [ kg/h]
Bài tập 2-4(6/145sgk): M t thi t b trao i nhi t ki u ng chùm có di n tích b m t truy nộ ế ị đổ ệ ể ố ệ ề ặ ề
nhi t là 10 mệ
2
, làm vi c ng c chi u un nóng m t h n h p r u v i n ng su t 600 ệ ượ ề để đ ộ ỗ ợ ượ ớ ă ấ
kg/h t nhi t 25ừ ệ độ
o
C n 80đế
o
C. Tác nhân un nóng là m t ch t th i h u c có nhi t vào đ ộ ấ ả ữ ơ ệ độ
là 105
o
C và nhi t ra là 65ệ độ
o
C. Cho nhi t dung riêng trung bình c a ch t th i h u c là 0,45ệ ủ ấ ả ữ ơ
kcal/kg và nhi t dung riêng trung bình c a h n h p r u là 0,85 Kcal/kg . Hãy tính: độ ệ ủ ỗ ợ ượ độ a)
Lưu lượng chất thải hữu cơ đưa vào đun nóng b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị Giải
a) Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có: ta ký hiệu chất tải nhiệt hữu cơ là 1 còn rượu là 2
Q = G
1
c
1
( t
1đ
–t
1c

)

= G
2
C
2
(t
2c
– t
2đ
)=
)2580( − 0,85 600.
=28050 [kcal/h]
⇒
G
1
=
)(
11 cd
tt −
−
1
C
)t(tCG
2c2c2
2
=
65)-(105 0,45
0,85 600. )2580( −
= 1558,3 [ kg/h]

b) Từ phương trình truyền nhiệt: Q = kF
∆
t.
lg

⇒
k =
lgtF
Q
∆
105 65

80 25

25Δt
1
=

40Δt
2
=
⇒
k =
lgtF
Q
∆
=
10.31,9
28050
= 87,9 [kcal/m

2
h độ]
Bài tập 2-5(7/146sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, dùng làm lạnh một dung dịch có
lưu lượng là 90 kg/phút từ nhiệt độ 120
o
C đến 50
o
C. Dung dịch được làm lạnh bằng nước lạnh chảy
C
25
40
ln
2540
Δt
Δt
ln
ΔtΔt
Δt
1
2
1
2
tb
°=
−
=
−
=
9,31
ngược chiều, có nhiệt độ vào là 20

o
C, đi ra có nhiệt độ là 45
o
C. Cho nhiệt dung riêng trung bình của
dung dịch và của nước lần lượt là 2800 J/kg độ và 4186 J/kg độ, hệ số truyền nhiệt của thiết bị là 340
W/m
2
. , cho nhi t t n th t b ng không. độ ệ ổ ấ ằ
Xác nh:đị a) Lưu lượng nước cần sử dụng b) Di n tích b m t truy n nhi t s : b) G ệ ề ặ ề ệ Đ
=2,849 kg/s , c) F = 17,6 m
2
Gi i ả -Ta ký hiên chỉ số 1 là lưu thể nóng và 2 là lưu thể nguội
a) Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
Q = G
1
C
1
(t
1đ
–t
1c
) =G
2
C
2
(t
2c
–t
2đ
)

Q = = G
1
C
1
(t
1đ
–t
1c
) =
)50120(2800.5,1
−
=294000 [w]
⇒
G
2
=
)(
)(
222
1111
dc
cd
ttC
ttCG
−
−
=
)2045(4186
)50120(2800.5,1
−

−
= 2,809 [kg/s]
b) Diện tích bề mặt truyền nhiệt Từ phương trình truyền nhiệt;
Q = kF
∆
t.
lg

⇒
F =
lg tk
Q
∆
Q = kF
∆
t.
lg

⇒
k =
lg
tF
Q
∆
120 50

45 20
75axΔt =m

30inΔt =m

F =
340.49,1
294000
=17,6 [m
2
]
Bài tập 2-6: (8/146sgk) Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng ngưng tụ hơi rươu êtylíc với năng
suất 500 kg/h. biết hơi rượu ngưng tụ ở 78
0
C, và được làm lạnh bằng nước lạnh có nhiệt độ vào là
20
o
C,nước đi ra là 40
o
C, diên tích truyền nhiệt của thiết bị bằng 30 m
2
, nhiệt dung riêng của rượu và
nước lần lượt là 0,8 kcal/kg độ, 1 kcal/kg độ, cho ẩn nhiệt ngưng tụ của rượu bằng 1800 kj/kg.Tính:
a)Lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ? b)Hệ số truyền nhiệt của thiết bị? Giải a) Theo phương trình
cân bằng nhiệt lượng ta có: Q = D
1
.r
1
= G
2
C
2
(t
2c
– t

2đ
)
C
30
75
ln
3075
Δt
Δt
ln
ΔtΔt
Δt
in
inax
max
tb
°=
−
=
−
=
1,49
m
mm
⇒
G
2
=
)
2d

t(t
2
C
1
RD
2c
1
−
=
20)1(40
4,186
1800
500
−
= 10750 [kg/h] ta ký hiệu còn rượu là 1 còn nước lạnh là 2
b) Từ phương trình truyền nhiệt: Q = kF
∆
t.
lg

⇒
k =
lgtF
Q
∆
Mà
∆
t max =78-20 = 58
o

∆
t min =
78 -40 = 38
o
C
∆
t
lg
=
2
ΔtminΔtmax +
=
2
3858 +
= 48
o
C Q = D
R
.r
R
= 500. 430 = 215002 [kcal/h]
⇒
k =
lg
tF
Q
∆
=
48.20
215002

= 223,9 [kcal/m
2
h.độ]
Bài tập 2-7(9/146sgk): Một thiết bị ngưng tụ ống chùm để ngưng tụ hơi benzen ở áp suất thường với
năng suất 1000 Kg benzen/h. Biết nhiệt độ hơi benzen ngưng tụ ở nhiệt độ 80
0
C và ẩn nhiệt ngưng tụ
r
B
=9,45 Kcal/Kg. nước dùng làm lạnh có nhiệt độ vào 24
0
C và nhiệt độ ra 34
0
C, diện tích bề mặt
truyền nhiệt là 20 m
2
.Cho Q
tt
= 0 . Xác định :a)Lượng nước đưa vào thiết bị b)Lượng nhiệt trao đổi
c)Hệ số K GIẢI
a)Lượng nước đưa vào thiết bị
b) L ượng nhiệt trao đổi
Q=Dr
B
=1000.9,45=9450 Kcal/h
c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị
t
1
=80
0

C=const
24 34
t
1
=56 t
2
=46
C51
2
4656
Δt
tb
°=
+
=
9,26
51.20
9450
K ==
[kcal/m
2
h
0
C] .
Bài tập 2-8(10/147sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà có đường kính ống 80
×
25.
Chiều dài ống bằng 30 m và làm bằng đồng thau. Hơi nước bão hòa đi trong ống có áp suất tuyệt đối
6 at để đun nóng cho dung dịch từ 30
0

C đến 80
0
C với năng suất 1500 kg/h.Cho hệ số cấp nhiệt của
hơi nước là
1050α
1
=
w/m
2
độ, và hệ số cấp nhiệt của dung dịch là
200α
2
=
w/m
2
độ, . Xác định
lượng nhiệt truyền đi từ hơi nước cho dung dịch Giải
( )
d
cn
B
n
ttC
Dr
G
−
=
( )
[kg/h] 945
24341

1000.9,45
G
n
=
−
=
tb
t.F
Q
K
∆
=
Áp dụng phương trình truyền nhiệt qua tường ống 1 lớp: Q=K2L
∆
t
lg
K=
221
2
11
Rα
1
R
R
ln
λ
1
Rα
1
1

++
R
2
=40 mm =0,04 m,R
1
= 15 mm = 0,015 m Đồng thau có
64λ =

w/m
2
độ K=
200.0,04
1
0,015
0,04
.ln
64
1
510500.0,01
1
1
++
 K=6,8 W/m
2
.độ
Hơi đốt ở 6at có nhiệt độ t
D
=158,1
0
C

158,1
0
C
80 30

C78,1
2
Δt °=

C128,1
1
Δt °=

C101,5
78,1
128,1
ln
78,1128,1
Δt
lg
°=
−
=

Q=6,8.2L∆t
tb
129457,17.30.101,56,8.2.3,14Δt.lg ==
[Kcal/h]
bài tập 2-9(11/147sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có số ống là 100, đường kính ống 100
×

2 chiều dài ống 3m . Cần làm lạnh dung dịch đi trong ống có nhiệt độ giảm từ 120
0
C xuống 60
0
C.
Nước làm lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 20
0
C và đi ra 45
0
C, lượng nước lạnh đi vào thiết bị
1,2 tấn/h. Cho nhiệt dung riêng của dung dịch và nước lần lượt là 0,8 Kcal/kg độ và 1 Kcal/kg độ.
Tổn thất nhiệt độ ra môi trường 1000 Kcal/h . Xác định:a)Lưu lượng dung dịch vào thiết bị b)Hệ số
truyền nhiệt của thiết bị GIẢI
a)Xác định lưu lượng dung dịch vào thiết bị Áp dụng phương trình trao đổi nhiệt ta có
G
1
C
1
(t
1đ
-t
1c
)=G
2
C
2
(t
2c
-t
2đ

)+Q
tt

b) Xác định hệ số truyền nhiệt của thiết bị
( )
( )
1c
1d
1
2d
2c22
1
ttC
QttCG
tt
−
+−
=
G
( )
( )
[kg/h] 645,8
601200,8
100020451200.1
1
=
−
+−
=
G

Q=KFt.
lg
F=2R
tb.
L.n

R
tb
=
0,049m49mm
2
2100
2
2d
==
−
=
−
F=2.3,14.0,049.3.100=92,316 m
2
K=
lgt.F
Q
∆
120 60

45 20
t
1
=75

0
C t
2
=40
0
C t
tb
=
C57,5
2
4075
°=
+
K=
( )
5,84
592,316.57,
10002045 1200.1
=
+−
[kcal/m
2
h
0
C ].
Bài tập 2-10(12/147sgk): Một thiết bị truyền nhiệt ống chùm dùng làm nguội khí Nitơ từ nhiệt độ
80
0
C xuống 35
0

C bằng nước lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 22
0
C và đi ra 32
0
C. Năng suất ở
diều kiện tiêu chuẩn là 1240m
3
/h . Khối lượng riêng của khí Nitơ là 1,25Kg/m
3
. nhiệt dung riêng của
khí Nitơ là C
n
=0,25 Kcal/Kg độ. Hệ số truyền nhiệt của thiết bị K=60 kcal/m
2
h độ .
X ác định:
a)Lượng nhiệt truyền cho khí N
2
b)Lượng nước làm lạnh cần thiết
c) Diện tích bề mặt truyền nhiệt GIẢIa)Lượng nhiệt truyền cho khí N
2
Áp dụng phương trình
ta có Q=G
n
C
n
(t
nc
-t
nđ

) G
n
: khối lương khí N
2
vào thiết bị G
n
=V.ρ=1240.1,25=1550 Kg/h
Q=1550.0,25(80-35)=17437,5(Kcal/h)
b)Lượng nước cần thiết vào thiết bị.
c)Diện tích bề mặt truyền nhiệt
80 35
32 22
t
1
=48 t
2
=13
( )
( )
[kg/h] 1743,8
22321
17437,5
ttC
Q
G
nd
ncn
n
=
−

=
−
=
lg
tk.
Q
F
∆
=

C26,8
13
48
ln
1348
Δt
tb
°=
−
=

10,8
60.26,8
17437,5
F ==
[m
2
]
Bài tập 2-11(13/148sgk): Một thiết bị dùng đun nóng 5 tấn dung dịch clorua canxi bằng hơi nước
bão hòa khô có áp suất (P

tđ
= 2 at) ẩn nhiệt ngưng tụ bằng 527 kcal/kg, và tiêu hao là 300 kg. Tổn
thất nhiệt của thiết bị ra môi trường xung quanh trung bình là 600 kcal/h. Nhiệt độ ban đầu của dung
dịch 20
0
C. Nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch là 0,7 kcal/kg

độ. Xác định nhiệt độ cuối của
dung dịch sau 3 giờ đun nóng?,
Giải
Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
Q = D.r

= G C (t
c
– t
đ
)+ Q
tt
.
τ
Q = D.r = 300.527=5000. 0,7(t
c
-20) + 600.3 =158100 [kcal]
t
c
=
7,0.5000
3.60020.7,0.5000158100
−+

= 64,6
0
C
Bài tập 2-12:(14/148sgk) Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng đun nóng một dung dịch đường
với năng suất 800 kg/h, từ nhiệt độ 30
0
C đến 80
0
C, lưu thể nóng có nhiệt độ giảm từ 120 xuống 85
0
C.
Biết hệ số truyền nhiệt của thiết bị
k= 30kcal/m
2
h độ, nhiệt dung riêng của dung dịch đường và của lưu thể nóng lần lượt là 480 kj/kg
độ,310 kj/kgđộ.
Tính:a)Suất lượng lưu thể nóng vào thiết bị ?
b)Diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ?
Giải:-Ta ký hiệu chỉ số đường là 2, và lưu thể nóng là 1 a) Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng
ta có: G
1
C
1
(t
1đ
–t
1c
) =G
2
C

2
(t
2c
–t
2đ
)
⇒
G
1
=
)(
)(
111
2222
dc
cd
ttC
ttCG
−
−
=
)85120(
4186
3100
)3080(
4186
4800
800
−
−

= 1770,9[kg/h]
b) Diện tích bề mặt truyền nhiệt Từ phương trình truyền nhiệt;
Q = kF
∆
t.
lg

⇒
F =
lg tk
Q
∆
Mà
∆
t max =85-30 = 55
o
C
∆
t min = 120 -80 = 40
o
c
∆
t
lg
=
2
ΔtminΔtmax +
=
2
4055 +

= 47,5
o
C Q =G
1
C
1
(t
1đ
–t
1c
) =G
2
C
2
(t
2c
–t
2đ
) = 45867 [kcal/h]
F =
30.47,5
45867
=32,18 [ m
2
]
Bài tập 2-13(15/148sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống dùng đun nóng một dung môi
bằng hơi nước bão hòa có nhiệt độ không đổi là 100
0
C. Hơi nước có hàm nhiệt là 2677.10
3

J/kg dung
môi được đun nóng có lưu lượng là 800 kg/h từ 25
0
C lên 70
0
C, với nhiệt dung riêng của dung môi
coi như không đổi và bằng 3200 J/Kg độ. Nhiệt tổn thất bằng 5% tổng lượng nhiệt vào, cho hệ số
truyền nhiệt là 570 Kcal/m
2
h.độ.
Tính: a) Lưu lượng hơi đốt cần dùng b Bề mặt truyền nhiệt cần thiết
Giải bài này tương tự bài các bài trên Đs : a) D = 55,73 kg/h , b) F = 1 m
2
Cô đặc :
Bài tập 3-1(3/172sgk): Nồng độ ban đầu của dung dịch NaOH là 80 g trong 1 lít dung dịch. Khối
lượng riêng của dung dịch là 1010 kg/m
3
, dung dịch sau khi cô đặc là 1,555 g/cm
3
, tương ứng với
nồng độ dung dịch là 840 g/l. Hãy xác định lượng nước đã bốc hơi trên 1 tấn dung dịch ban đầu.
Giải:
Áp dụng công thức cân bằng vật liệu của thiết bị cô đặc ta có :
Mà x
c
=
1555
840
= 0,54 [kg NaOH/kg hỗn hợp]
X

đ
=
1010
80
= 0,079 [kgNaOH/kg hỗn hợp]
=1000(1-
54,0
079,0
) =853,7 [kg]
Bài tập 3-2:(4/172sgk) Tính nồng độ cuối của dung dịch đường (theo % khối lượng) nếu thu được
1500 kg nước từ 2700 kg dung dịch ở nồng độ 12 % khối lượng bằng bốc hơi.Giải: Áp dụng công
thức cân bằng vật liệu của thiết bị cô đặc ta có : Mà w= 1500 kg G
đ
=2700 kg X
đ
= 12% khối lượng
Ta có G
c
=G
đ
– W =2700-1500 = 1200 [kg]
G
đ
.x
đ
=G
c
.x
c
⇒

x
c
=
c
dd
G
xG
=
1200
12,0.2700
= 0,27=27 [% khối lượng]
Bài tập 3-3:(5/172sgk) M t thi t b b c h i làm vi c áp su t khí quy n cô c dung ộ ế ị ố ơ ệ ở ấ ể để đặ
d ch CaClị
2
t 10% lên 48% kh i l ng. N ng su t theo nh p li u c a thi t b là 1500 ừ ố ượ ă ấ ậ ệ ủ ế ị
kg/h. dòng nh p li u có nhi t u là 20ậ ệ ệ độ đầ
0
C và s n ph m ra có nhi t 110ả ẩ ệ độ
0
C, nhi t ệ độ
sôi trung bình c a dung d ch b ng 107ủ ị ằ
0
C. Nhi t dung riêng c a dung d ch coi nh ệ ủ ị ư
không i và b ng 0,8 kcal/kg .đổ ằ độ Hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối ở 3 kg/cm
2
,
nhiệt độ của hơi đốt là 132,8
0
C, ẩn nhiệt ngưng tụ là 518,1 kcal/kg, và hàm nhiệt của hơi thứ là 639









−=
c
d
d
x
x
Gw 1








−=
c
d
d
x
x
Gw 1
kcal/kg. Biết diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị là 52m

2
.Tính: a) Tính lượng hơi thứ bốc hơi.b)
Tính chi phí hơi đốt. c) Tính hệ số truyền nhiệt Giải :Mà G
đ
= 1500 kg/h X
đ
= 10% khối lượng, X
c
=
48% khối lượng t
đ
=20
0
C t
c
=110
0
C t
D
=132,8
0
Cr
D
=518,1 kcal/kgI
w
=639 kcal/kg F =52 m
2
a) Tính lượng hơi thứ bốc hơi.
b) Áp dụng công thức cân bằng vật liệu của thiết bị cô đặc ta có :

=1500(1-
48,0
1,0
) =1187,5 (kg/h)
b) Tính chi phí hơi đốt. Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị cô đặc ta có :)Lượng
hơi đốt vào thiết bịQ=Dr=G
đ
C
đ
(t
c
-t
đ
)+w(i-C
n
t
c
)+Q
tt
 Q=1500.0,8(110-20)+1187,5(639-1.110)
=736187,5 [kcal/h]
420,9
518,1
136187,5
r
Q
D 1
===
[kg/h]
c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị

FΔt
Q
K
tb
=
t
tb
=t
đ
- t
Stb
t
tb
=132,8-107=25,8
0
C

25,8.52
736187,5
K 7,548==
[kcal/m
2
h.độ ].
Bài tập 3-4:(6/173sgk) Một thiết bị cô đặc làm việc ở áp suất khí quyển có năng suất theo nhập liệu
3500 kg/h, nồng độ ban đầu là 18% khối lượng, sau khi cô đặc nồng độ tăng lên 46% khối lượng,
nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch trong thiết bị 105
0
C, hơi đốt tiêu hao là 850 kg/h áp suất dư
của hơi đốt là 2 kg/cm
2

. Bề mặt truyền nhiệt của phòng đốt có hệ số truyền nhiệt k = 370 w/m
2
. độ, .
Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh bằng không. Hãy xác định:
a) Lương nước tách ra khỏi dung dịch?
b) Diện tích truyền nhiệt của thiết bị?Giải Mà G
đ
= 3500 kg/h ,D= 850 kg/h, X
đ
= 18% khối lượng,X
c
= 46% khối lượng,t
stb
=105
0
C,K=370 w/ m
2
.độ, Q
tt
= 0. Từ áp suất hơi đốt tra trong bảng tính chất của
hơi nước bão hóa ta được: t
D
=132,8
0
C,r
D
=518,1 kcal/kg a) Lương nước tách ra khỏi dung dịch? Áp
dụng công thức cân bằng vật liệu của thiết bị cô đặc ta có :









−=
c
d
d
x
x
1Gw
=3500(1-
46,0
18,0
) =2130,4 [kg/h]
b) Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị?
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị cô đặc ta có :
Q=Dr=KFt
tb

t
tb
= t
D
-ts
tb
=132,8-105 =27,8
0

C
⇒
F =
tb
tK
rD
∆.
.
=
8,27.86,0.370
1,518.850
= 49,78 [m
2
]
Bài tập 3-5: (7/173sgk)một thiết bị cô đặc có áp suất tuyệt đối trong phòng bốc là 0,5at . Biết lượng
nước lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ bazômét là 35m
3
/h. nước vào nhiệt độ 20
0
C và đi ra có nhiệt độ
40
0
C. Dung dịch NaOH có nồng độ đầu 15% . Khối lượng sau khi cô đặc nồng độ tăng lên 35% khôí
lượng. Xác định năng suất thiết bị cô đặcGIẢITheo phương trình cân bằng vật chất của quá trình cô









−=
c
d
d
x
x
Gw 1
đặc ta có, mà w là lượng hơi thứ bay hơi trong thiết bị cô đặc đi sang thiết bị ngưng tụ bazômét theo
phương trình cân bằng nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ ta có wi+G
n
C
n
t
đ
=wC
n
t
c
+G
n
C
n
t
c
C
n
: nhiệt dung riêng của hơi nước C
n

=4186 J/Kg độ i :hàm nhiệt của hơi thứ ở 0,5 at tra theo tính
chất của hơi nước bão hoà bảng 7 ta có :
i=2642.10
3
J/Kg

( )
( )
0,3289
4186.40
3
2642.10
2040.4186
3600
35000
tCi
ttCG
w
cn
d
cnn
=
−
−
=
−
−
=
[kg/s]=1184 [kg/h]
Mà

⇒

Thay vào phương trình trên ta có G
đ
=1332 [Kg/h]
Bài tập 3-6: (8/172sgk)Một thiết bị cô đặc dung dịch với năng suất 1,5 tấn/h. Nồng độ dung dịch
tăng từ 20% lên 45% khối lượng. Cô đặc ở áp suất khí quyển. Hơi đốt đưa vào thiết bị có áp suất dư
là 7at độ ẩm 5%. Trong phòng đốt có 60 ống truyền nhiệt, đường kính ống 80
×
2 mm và chiều dài
mỗi ống 4 m. Dung dịch vào có nhiệt độ 25
0
C và sản phẩm ra có nhiệt độ là 90
0
C. nhiệt độ sôi trung
bình của dung dịch 85
0
C, nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch là 0,75 Kcal/Kg độ .Xác
định :a)Lượng hơi đốt sử dụngb)Hệ số truyền nhiệt của thiết bị GIẢI a)Lượng hơi đốt sử dụng Áp
dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng
Q=D.r(1-)=G
đ
C
đ
(t
c
-t
đ
)+w (i-C
n

t
c
)  : là độ ẩm của hơi nước bão hòa
=5%=0,05 -r:ẩn nhiệt hóa
tra các thông số của hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 8 at. trong bảng 7 giáo trình cho học viên
ta có: ta có ẩn nhiệt: r =490,9 (Kcal/Kg) t
D
là nhiệt độ hơi đốt ở 8 at :t
D
=169,6
0
C i: là hàm nhiệt
của hơi thứ ở 1at ,
i=539,9 (Kcal/Kg)
mà w =
w=833,3 (Kg/h)
( ) ( )
0,95.490,9
1.90539,9833,325901500.0,75
D
−+−
=









−=
c
d
d
x
x
Gw 1
1,35
0,15
1
1184
x
x
1
w
G
c
d
d
−−
=
−
=









( )
( )
0,05)r-(1
tCiwtt.cG
D
cn
dcdd
−+−
=
















−=−
0,45
0,2
11500

x
x
1G
c
d
d
D=960,7 (Kg/h) Q =D(1-0,05)r=960,7(1-0,05)490,9 =477221,07 [kcal/h]
b)Xác định hệ số truyền nhiệt của thiết bị
Q=KFt.
tg
K=
tb
tF.
Q
∆
F=2R
tb
.L.n
0,039m39mm
2
280
R
tb
==
−
=
F=2.3,14.0,039.4.60=58,78m
2
t
D

=const=169,9
0
C
ts
tb
=85
0
C
K=
9,84.78,58
07,477221
=95,62 [kcal/m
2
h.độ ].
Bài tập 3-7 (9/173sgk)Một thiết bị cô đặc 1 nồi làm việc liên tục dùng cô đặc dung dịch NaNO
3
từ
nồng độ 12% đến 40% khối lượng và năng suất theo vật liệu vào 5000 Kg/h. dung dịch có nhiệt dung
riêng 0,88 Kcal/Kg độ. Dung dịch vào có nhiệt độ 34
0
C và nhiệt độ dung dịch ra là 73
0
C, nhiệt độ sôi
trung bình của dung dịch là 70
0
C. hơi đốt vào thiết bị có áp suất 4at, nhiệt độ 143
0
C và ẩn nhiệt
r=511,1 Kcal/Kg. Thiết bị làm việc ở áp suất chân không với áp suất tuyệt đối là 0,2 at hàm nhiệt hơi
thứ I=2609KJ/Kg. Cho nhiệt tổn thất Q

tt
=1500Kcal/h, diện tích truyền nhiệt F=50m
2
Tính:a)Lượng hơi thứ bay lên
b)Lượng hơi đốt vào thiết bị
c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bịGiải
a)Lượng hơi thứ bay lên








−=
c
d
d
x
x
1Gw
3500[kg/h]
40
12
15000w
=−=









b)Lượng hơi đốt vào thiết bị
Q=Dr=G
đ
C
đ
(t
c
-t
đ
)+w(i-C
n
t
c
)+Q
tt
Q=5000.0,88(73-34)+3500(623-1.73)+1500
Q=2098100 (Kcal/h)
[kg/h] 4105
511,1
2098100
r
Q
D
===
c)T ính hệ số truyền nhiệt thiết bị

FΔt
Q
K
tb
=
t
tb
=t
đ
- t
Stb
t
tb
=143-70=73
0
C
574,8
50.73
2098100
K ==
[kcal/m
2
h.độ
Bài tập 3-8: (10/174 SGK) Dung dịch xút nhập liệu vào thiết bị cô đặc làm việc ở áp suất chân
không với độ chân không bằng 0,6 at, nhiệt lượng riêng của hơi thứ là 629,2 kcal/kg. Với năng suất
theo nhập liệu là.2500 kg/h dung dịch NaOH, nồng độ từ 8% lên 35% khối lượng.hơi đốt là hơi nước
bão hoà có áp suất tuyệt đối là 2 at, nhiệt độ của hơi đốt là 119,6
o
C. Biết rằng nhiệt độ của nhập liệu
và sản phẩm là 25

0
C và 85
0
C. Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt là 2208 kj/kg, dung riêng của dung dịch
đầu là 3,2 kJ/kg.độ. tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh là 120 kcal/h, và hệ số truyền nhiệt K =
220 kcal/m
2
h.độ, nhiệt sôi trung bình của dung dịch trong thiết bị bằng 80
o
C.Tính:
a) Tính lượng hơi thứ tách ra khỏi dung dịch?
b) Tính lượng hơi đốt cần thiết ?
c) Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt?
Đs : a) w = 1928,5 kg/h , b) D =2207,2 kg/h , c) F = 133,64 m
2
Chuyen khối
Bài 1.
Chưng luyện liên tục hỗn hợp metanol – nước p= 1 at xF = 31,5% mol, xP = 97,5% mol,
xW = 1,1% mol. R = 1,77Rmin Hỗn hợp F ở nhiệt độ sôi Tính: Số bậc thay đổi nồng độ?
Giải
Bảng số liệu cân bằng lỏng hơi metanol – nước:
Nội suy từ bảng số liệu cân bằng lỏng hơi metanol – nước ta có �
∗= 0,6804.Chỉ số hồi lưu tối thiểu: