BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT VÀ CÁC QÚA TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN

Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Chương 2:

ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT VÀ
CÁC QÚA TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN
2.1
Không khí được nén đoạn nhiệt trong máy nén từ áp suất p 1 = 1 at đến p2 = 8 at. Cho biết nhiệt
độ không khí trước khi nén là 20 oC . Xác định các thông số trạng thái cơ bản của không khí
sau khi nén và công nén lý thuyết ứng với 1 kg không khí.
(ĐS: t2 = 257,75 o C; v2 = 0,193945 m3/kg; wkt = - 238,56 kJ/kg)
2.2
Xylanh có đường kính d = 400 mm chứa lượng không khí có thể tích V = 0,08 m 3 ở áp suất 3
bar, nhiệt độ 15oC. Hỏi lực tác dụng lên piston sẽ tăng lên bao nhiêu nếu không khí trong
xilanh nhận nhiệt lượng 80 kJ trong điều kiện piston không dịch chuyển.
(ĐS: ∆F = 4,99 . 10 4 N)
2.3
Một bình kín có thể tích 0,6 m3 chứa không khí ở áp suất 5,1 at, nhiệt độ 20 oC. Để làm lạnh
bình người ta lấy đi lượng nhiệt 105 kJ. Xác định nhiệt độ và áp suất trong bình, lượng thay
đổi entanpi sau qúa trình làm lạnh đó.
(ĐS: t2 = -20,7 oC; p2 = 4,3 bar; ∆I = - 147 kJ)
2.4
Người ta gia nhiệt cho 1 kg không khí trong điều kiện áp suất không đổi p = 2 bar từ nhiệt độ t 1
= 20oC đến t2 = 110oC. Xác định thể tích cuối, nhiệt lượng cần cấp, công thay đổi thể tích,
lượng thay đổi nội năng, lượng biến thiên entropi.
(ĐS: v2 = 0,549 m3/kg ; qp = 90,9 kJ/kg ; ∆u = 64,8 kJ/kg ;
wtt = 26,1 kJ/kg ; ∆s = 271 J/kg 0K)
2.5
Thể tích không khí trong xilanh có đường kính d = 600 mm, V 1 = 0,41 m3 ở nhiệt độ 20 oC.

Nếu không khí nhận lượng nhiệt 99,5 kJ trong điều kiện áp suất không đổi và piston dịch
chuyển 400 mm. Hỏi nhiệt độ cuối và áp suất trong qúa trình là bao nhiêu.
(ĐS : t2 = 101 oC; p = 2,5 bar)
2.6
1 kg không khí ở áp suất p1 = 1 at, thể tích riêng v1 = 0,8 m3/kg nhận lượng nhiệt 100 kcal/kg
trong điều kiện áp suất không đổi. Xác định nhiệt độ đầu, nhiệt độ và thể tích cuối.

Trang 1


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

(ĐS : t1 = 0 oC ; t2 = 416 oC ; v2 = 2,02 m3 /kg)
2.7
Không khí trong xilanh giản nở đẳng nhiệt ở t = 20 oC từ thể tích V1 = 1,5 m3, áp suất p1 = 5
bar đến V2 = 5,4 m3 . Tính lượng nhiệt cung cấp, công thay đổi thể tích và công kỹ thuật, biến
đổi nội năng , entanpi và entropi.
(ĐS : ∆U = ∆I = 0 ; QT = Wtt 9,6 . 105 J ; ∆S = 3280 J/ oK)
2.8
1 kg không khí được nén đẳng nhiệt ở nhiệt độ t = 30 o C từ áp suất đầu p1 = 1 bar đến áp suất
cuối p2 = 10 bar.
a) Xác định thể tích cuối, công nén và nhiệt lượng thải ra.
b) So sánh công tiêu hao với qúa trình nén đoạn nhiệt trong cùng điều kiện áp suất như trên.
Biểu diễn qúa trình trên đồ thị p – v và T- S.
(ĐS : v2 = 0,087 m3/ kg; wtt = wkt = -200 kJ/kg; q = -200 kJ/kg)
2.9
Không khí được nén đoạn nhiệt từ trạng thái ban đầu có t1 = 15 oC, p1 = 1 at đến trạng thái cuối
có p2 = 8 at. Hãy xác định các thông số trạng thái cuối v 2 , t2 của không khí nén, công thay đổi

thể tích, công kỹ thuật, hướng biến đổi nội năng và entanpi.
(ĐS: t2 = 249 oC; v2 = 0,1906 m3/kg; wtt = - 168 kJ/kg;
wkt = - 235,2 kJ/kg; ∆ u = 168 kJ/kg; ∆ i= 235,2 kJ/kg)
2.10
Không khí trong xilanh ở trạng thái đầu p 1 = 6 at, t1 = 25 oC sau khi giản nở đoạn nhiệt thể tích
tăng lên gấp hai. Hãy tính áp suất và nhiệt độ cuối qúa trình, công thay đổi thể tích của 1 kg
không khí.
(ĐS: p2 = 2,22 bar; t2 = -47 oC; wtt = 52,2 kJ/kg)
2.11
1 kg không khí ở áp suất p 1 = 1 at, nhiệt độ t1 = 30 oC. Sau khi nén đoạn nhiệt áp suất tăng lên
10 lần. Xác định: thể tích, nhiệt độ sau khi nén, công của máy nén.
(ĐS: t2 = 312 oC; v2 = 0,171 m3/kg; wmn = wkt = -282,8 kJ/kg)
2.12
1 kg không khí được nén đa biến (n = 1,2) trong máy nén từ nhiệt độ t 1 = 20 oC, ở áp suất p1 =
0,98 bar đến áp suất p2 = 7,845 bar. Xác định nhiệt độ cuối qúa trình nén, lượng biến đổi nội
năng, entanpi, công kỹ thuật của qúa trình.
(ĐS: t2 = 141 oC; ∆u = 87,2 kJ/kg; ∆I = 122,08 kJ/kg;
qn = -87,2 kJ/kg; wtt = -174,4 kJ/kg; wkt = -209 kJ/kg)
Trang 2


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

2.13
Cần nén lượng không khí từ V 1 = 10 m3, p1 = 0,9 bar, t1 = 17 o C đến p2 = 7,2 bar, V2 = 1,77 m3.
Xác định số mũ đa biến n, thể tích sau khi nén và lượng nhiệt thải ra.
(ĐS: n = 1,2 ; Wtt = -1872 kJ)
2.14

1,5 kg không khí được nén đa biến từ p 1 = 0,9 bar, t1 =18 oC đến p2 = 10 bar, t2 = 125 oC. Xác
định số mũ đa biến n , thể tích sau nén và lượng nhiệt thải ra.
(ĐS: n = 1,14 ; V2 = 0,171 m3; Qn = -195 kJ)
2.15
10 kg không khí ở nhiệt độ 27 oC được đốt nóng ở áp suất không đổi đến 127 oC. Xác định
nhiệt lượng, biến đổi entanpi, biến đổi nội năng, công thay đổi thể tích của qúa trình đốt nóng
(coi không khí là khí 2 nguyên tử và có µ = 29 kg/kmol)
(ĐS: Q = 1010 kJ ; ∆I = 1010 kJ; ∆U = 720 kJ; Wtt = 290 kJ)
2.16
Khi đốt nóng đẳng tích (v = const) khí O 2 biến đổi entanpi ∆i = 150 kJ/kg. Xác định nhiệt đốt
nóng đẳng tích trên của 1 kg và 20 kg khí O2 .
(ĐS: qv = 107 kJ/kg; Qv = 2140 kJ)
2.17
Người ta đốt nóng 1 kg không khí trong điều kiện áp suất không đổi p = 2 bar từ nhiệt độ 20 oC
đến nhiệt độ 110 oC . Tính thể tích cuối, lượng nhiệt, công thay đổi thể tích, lượng thay đổi nội
năng và entropi.
(ĐS: v2 = 0,549 m3/kg; q = 90,9 kJ/kg; wtt = 25,8 kJ/kg;
u = 64,8 kJ/kg; ∆s = 0,27 kJ/kg.oK)
2.18
10 kg khí O2 ở 527 o C được làm nguội đẳng áp đến 27 oC. Tính biến đổi entropi ∆S và nhiệt
lượng Q tỏa ra.
(ĐS: ∆S = -9,095 kJ/oK; Q = -4578 kJ)
2.19
Khi nén đẳng nhiệt 4 kg chất khí (coi là khí lý tưởng) có hằng số chất khí R = 189 J/kg. oK từ
áp suất 2 at đến 5,4 at, cần thải lượng nhiệt 378 kJ. Xác định nhiệt độ của quá trình, thể tích
ban đầu và thể tích cuối của qúa trình đó.
(ĐS: t = 227 oC; V1 = 1,93 m3; V2 = 0,72 m3)

Trang 3

Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

2.20
Không khí có thể tích 2,48 m3, nhiệt độ 15 oC , áp suất 1 bar. Khi bị nén đoạn nhiệt không khí
nhận công thay đổi thể tích 471 kJ. Xác định nhiệt độ cuối, biến đổi nội năng và entanpi.
(ĐS: t2 = 233 oC; ∆U = 471 kJ; ∆I = 661 kJ)
2.21
2 kg khí O2 thực hiện qúa trình đa biến với số mũ đa biến n = 1,2 từ nhiệt độ t 1 = 27 oC đến t2 =
537 oC. Xác định biến đổi entropi, nhiệt lượng của qúa trình, biến đổi nội năng, công thay đổi
thể tích và công kỹ thuật của qúa trình.
(ĐS: = -1,3 kJ / oK; Q = -663 kJ; ∆U = 663 kJ; W tt = -1326 kJ)
2.22
Xác định số mũ đa biến khi qúa trình đa biến thay đổi từ áp suất 0,001 at , nhiệt độ –73 oC đến
áp suất 1000 at, nhiệt độ 1727 oC.
(ĐS : n = 1,2)
2.23
2 kg O2 thực hiện qúa trình nén đa biến với n = 1,2 từ nhiệt độ 27 oC đến 537 oC. Xác định
biến đổi entropi và nhiệt lượng của qúa trình.
(ĐS : ∆S = - 1,3 kJ/ oK ; Q = -663 kJ)
2.24
15 kg khí CO2 nén đa biến với n = 1,2 nhiệt độ tăng từ 30 oC đến 130 oC. Xác định công thay
đổi thể tích (công nén), công kỹ thuật (công của máy nén).
(ĐS: Wtt = -1417 kJ; Wkt = - 1700 kJ)
2.25
Xác định số mũ đa biến n của khí O2 nếu biết nhiệt dung riêng đa biến Cn = - 1,524 kJ/kg.
( ĐS : n = 1,12 )
2.26

Khi nén đa biến 1 kg không khí tiêu tốn công kỹ thuật 287 kJ/kg, nhiệt độ lúc này tăng từ 30
o

C đến 230 oC. Xác định số mũ đa biến n.
( ĐS: n = 1,25 )

2.27
10 kg khí N2 nhận nhiệt lượng 45 kJ để thực hiện qúa trình giãn nở đa biến. Nhiệt độ giảm từ
200oC đến 170 oC. Xác định công thay đổi thể tích ( công nén), công kỹ thuật (công của máy
nén) và số mũ đa biến n.
( ĐS: W12 = 267,6 kJ; Wkt12 = 356,7 kJ; n = 1,333 )
Trang 4


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

2.28
Xác định công nén của 16 kg khí O 2 nén đa biến với n = 1,5 từ nhiệt độ 27 oC, áp suất 1 bar đến
8 bar.
( ĐS: W12 = - 2490 kJ )
2.29
Xilanh có đường kính d = 400 mm chứa không khí có thể tích 0,08 m 3, áp suất 3,06 at, nhiệt độ
15oC. Nếu không khí nhận nhiệt trong điều kiện pittong chưa kịp dịch chuyển và nhiệt độ
không khí tăng tới 398 oC. Xác định lực tác dụng lên mặt pittong, khối lượng không khí có
trong xilanh, nhiệt lượng cung cấp, lượng biến đổi entropi.
(ĐS: F = 0,877.105 N; G = 0,29 kg; Q = 79,97 kJ; ∆S = 0,177 kJ/oK )
2.30
Trong một bình kín thể tích V = 0,015 m3 chứa lượng không khí với áp suất đầu p 1 = 2 bar,

nhiệt độ t1 = 30oC. Nhiệt độ và áp suất sẽ thay đổi ra sao nếu ta cấp cho không khí lượng nhiệt
16 kJ. Xác định lượng biến đổi nội năng, entanpi và eantropi khi coi không khí là khí lý tưởng.
(ĐS: t2 = 674oC; p2 = 6,25 bar; ∆U = 16 kJ; ∆I = 22,44 kJ; ∆s = 28,3 J/oK)
2.31
Không khí nhận nhiệt đẳng áp (p = const) nhiệt độ tăng từ 40 oC lên 240 oC. Xác định nhiệt của
1 kg không khí và của 7200 kg/h không khí.
(ĐS: qp = 200 kJ/kg; Qp = 400 kJ )
2.32
Một bình oxy có thể tích 6 lít, p suất tuyệt đối là 120 bar, nhiệt độ 27 oC. Sau khi lấy ra sử
dụng, nhiệt độ không thay đổi, áp suất dư trong bình là 21 bar. Biết suất khí quyển là 750
mmHg ở 0oC, µo = 32 . Hãy tính lượng oxi đã lấy ra sử dụng.
2

(ĐS: ∆G = 0,76 kg )
2.33
Một bình kín có thể tích 500 lít chứa không khí, áp suất tuyệt đối 2 bar, nhiệt độ 20 oC. Sau khi
lấy ra sử dụng một phần, nhiệt độ không thay đổi, độ chân không trong bình bằng 420 mmHg,
áp suất khí quyển bằng 768 mmHg. Biết µ của không khí bằng 29, hãy tính lượng không khí
đã lấy ra sử dụng.
(ĐS: ∆G = 0,91g )
2.34
Đưa 0,473 m3 không khí ở áp suất tuyệt đối 8,314 bar và nhiệt độ 200 oC đến nhiệt độ 800oC
trong điều kiện đẳng áp.

Trang 5


Bài Tập

a)

Kỹ Thuật Nhiệt

Xác định nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp trung bình trong phạm vi nhiệt độ từ
o

200 C đến 800 oC theo cc dạng cĩ trong phụ lục.
b)

Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho các dạng nhiệt dung riêng

2.35
1 kilogram không khí từ t1 = 20 oC, p1 = 2 bar, tiến hành một qúa trình đẳng áp đến t2 = 110 oC.
a) Biểu diễn qúa trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Tính thể tích của không khí ở trạng thi cuối của qúa trình.
c) Tính các đại lượng ∆u, ∆i, ∆s, q, w, wkt .
(ĐS: b) v2 = 0,549 m3/kg; c) ∆u = 64,8 kJ/kg; ∆i = 90,9 kJ/ kg;
∆s = 0,271 kJ /kg.oK; q = 90,9 kJ/kg; w = 26,1 kJ/kg; wkt = 0)
2.36
Một bình kín có thể tích 0,12 m3 chứa oxi ở áp suất p1 = 10 bar, nhiệt độ t1 = 50 oC; sau khi
tiến hành một qúa trình đẳng tích, nhiệt độ tăng đến t2 = 150 oC.
a) Biểu diễn qa trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định khối lượng oxi và áp suất cuối cùng.
c) Xác định ∆U, ∆I, ∆S, Q, W, Wkt .
(ĐS: b) G = 1,3 kg; p = 13 bar; c) ∆U = 85 kJ;
∆I = 119kJ; ∆S = 0,252 kJ /oK; W = 0 kJ; Wkt = -36 kJ )
2.37
Cho 12 kg khơng khí ở t1 = 27 oC ; p1 = 6 bar tiến hnh một qúa trình đẳng nhiệt đến v2 = 4v1 .
a) Biểu diễn qa trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định p, T, v ở trạng thi cuối qúa trình.

c) Xác định ∆U, ∆I, ∆S, Q, W, Wkt .
(ĐS: b) p2 = 1,5 bar; v2 = 5,6 m3/kg; T2 = 300 oK;
c) ∆U = ∆I = 0; ∆S = 4,833 kJ /oK; Q = W = Wkt = 1450 kJ )
2.38
Cho 2 kg không khí giãn nở đoạn nhiệt từ nhiệt độ t 1 = 327 oC, áp suất tuyệt đối p1 = 10 bar
đến trạng thái 2 có áp suất tuyệt đối 1 bar.
a) Biểu diễn qa trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định các thông số cơ bản ở trạng thái cuối p2 , v2, T2.
c) Xác định ∆U, ∆I, ∆S, Q, W, Wkt .
(ĐS: b) v2 = 0,90 m3/kg; T2 = 312 oK; c) ∆U = -415kJ;
∆I = -580kJ; ∆S = 0; W = 415 kJ; Wkt = 580 kJ )
Trang 6


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

2.39
Một bình chứa khí O2 có dung tích V = 0,5 m3, đồng hồ áp kế chỉ p '1 = 5 bar, nhiệt kế chỉ t1 =
20 oC, người ta nạp thêm khí O2 vào bình. Sau khi nạp, p kế chỉ p '2 = 60 bar, nhiệt kế chỉ t2 =
25 oC. Barometer chỉ áp suất khí trời B = 750 mmHg.
a) Tính khối lượng O2 nạp thêm vô trong bình.
b) Nếu bình sau khi nạp xong được làm lạnh đến nhiệt độ t 3 = 10 oC, tính nhiệt lượng cần
thải ra Q23.
(ĐS: ∆G = 35,45 kg; Q23 = -385,9 kJ )
2.40
Một bình chứa khí CO2 có thể tích V = 3 m3, đồng hồ áp kế ban đầu chỉ 0,3 bar, người ta dùng
máy nén nạp thêm CO2 vô bình. Sau khi nạp, p suất đồng hồ chỉ 6 bar. Nhiệt kế trước khi nạp
thêm chỉ t1 = 45 oC, sau khi nạp xong nhiệt kế chỉ t 2 = 70 oC. Áp suất khí trời pkt = 1 bar.Tính

khối lượng CO2 nạp thêm vô bình.
2.41
Một pittong – xilanh có dung tích V = 0,8 m3, đường kính xilanh d = 0,6 m, không khí ban đầu
chứa trong xilanh có áp suất là 5 bar. Hỏi pittông phải dịch chuyển một khoảng x là bao nhiêu
để áp suất trong xilanh là 8 bar. Xem nhiệt độ trước và sau khi dịch chuyển pittông là như nhau
và bằng 30 oC. Tính khối lượng không khí có trong xilanh.
2.42
Trong bình kín có thể tích V = 300 lit chứa không khí ở p suất p1 = 3 bar, nhiệt độ t1 = 20 oC.
a)

Xác định nhiệt lượng cần cung cấp để nhiệt độ không khí trong bình tăng đến t 2 =120
o

C.

b)

Áp suất không khí trong bình lúc này p2 là bao nhiêu.

2.43
Có 4 m3 không khí ở điều kiện ban đầu p1 = 2 bar, t1 = 20 oC được đốt nóng trong điều kiện
đẳng áp đến nhiệt độ t2 = 120 oC. Xác định nhiệt lượng cần cung cấp cho khối khí.

Trang 7


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Chương 4:

HƠI NƯỚC
4.1
Hơi bão hòa ẩm có áp suất p = 2 bar, độ khô x = 0,9. Hãy xác định: thể tích riêng v x, entanpi ix,
entropi sx, nội năng ux.
(ĐS: vx = 0,797 m3/kg; ix = 2486,8 kJ/kg; sx = 6,567 kJ/kg.oK; ux = 2326,6 kJ/kg)
4.2
Xác định entanpi, nội năng của hơi ẩm ở áp suất p = 13 bar, độ khô x = 0,98.
(ĐS: ix = 2748,5 kJ/kg; ux = 2541,3 kJ/kg)
4.3
Một bình kín có thể tích V = 0,035 m 3 chứa 5 kg hơi bão hòa ẩm ở nhiệt độ t = 310 oC. Xác
định độ khô, lượng hơi bão hòa khô và lượng nước sôi trong bình.
(ĐS: x = 0,33; Gh = 1,65 kg; Gn = 3,35 kg)
4.4
Bao hơi có thể tích V = 9 m 3, hai phần ba thể tích đó chứa nước sôi ở áp suất p = 100 bar. Hãy
xác định lượng nước sôi, lượng hơi, độ khô và entanpi của hơi ẩm trong bao hơi.
(ĐS: Gn = 4,132 kg; Gh = 166 kg; x = 0,0386; ix = 1458,5 kJ/kg)
4.5
Bao hơi của lò hơi có thể tích V= 12 m 3 chứa hỗn hợp nước và hơi G= 1800 kg ở áp suất 110
bar. Hãy xác định độ khô, lượng nước và lượng hơi bão hòa.
(ĐS: x= 0,357 ; Gh = 642,6 kg ; Gn = 1157,4 kg)
4.6
Một lượng hơi bão hòa ẩm G = 1,4 kg/s với độ khô là x = 0,96; áp suất p = 20 bar chuyển
động trong ống với vận tốc ω = 40 m/s . Hãy xác định đường kính trong của ống.
(ĐS: d = 65 mm)
4.7
Hới nước có G= 1,2 kg/s và áp suất p = 16 bar chuyển động trong đường ống với vận tốc ω =
30 m/s . Hãy xác định đường kính trong của ống trong hai trường hợp sau :
a) Biết hơi có độ khô x = 0,9

b) Biết hơi có nhiệt độ t = 350 oC
(ĐS: a) d = 75,4 mm ; b) d’ = 94,4 mm)

Trang 8


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

4.8
Hơi bão hòa ẩm có lưu lượng G = 500 kg/h với áp suất p = 100 bar, độ khô x = 0,99, từ bao hơi
của lò hơi chuyển vào bộ qúa nhiệt. Sau khi qua bộ qúa nhiệt, nhiệt độ của hơi tăng lên đến t 2 =
550 oC. Hãy tính lượng nhiệt cần cung cấp cho bộ qúa nhiệt nếu biết hiệu suất của bộ quá nhiệt
η = 0,984 và bỏ qua tổn thất áp suất của dòng hơi khi qua bộ qúa nhiệt.
(ĐS: QC = 110,8 kW)
4.9
Hơi ẩm có áp suất p = 20 bar, độ khô x = 0,98, lưu lượng G = 2500 kg/h được đưa vào bộ qúa
nhiệt. Hơi sau khi ra khỏi bộ qúa nhiệt có nhiệt độ t 2 = 400 oC. Hãy xác định lượng nhiệt mà
hơi nhận được ở bộ qúa nhiệt và tỷ số đường kính của ống dẫn hơi khi vô và ra khỏi bộ qúa
nhiệt nếu giả thiết hơi vào và ra có cùng tốc độ, bỏ qua tổn thất áp suất
(ĐS: Q = 1,25.106 kJ/h; d1/d2 = 0,81)
4.10
Nước được cấp vào lò với lưu lượng G = 900.10 3 kg/h nhiệt độ t1 = 180 oC, áp suất p = 160
bar. Sau khi nhận nhiệt lượng Q = 2270,4 . 10 6 kJ/h nước biến thành hơi và ra khỏi lò hơi. Xác
định trạng thái của hơi ra khỏi lò hơi là hơi gì, có nhiệt độ bao nhiêu.
(ĐS: Hơi qúa nhiệt, có t = 500 oC)

4.11
Hơi trích từ tuabin vào bình hồi nhiệt có áp suất p = 6,5 bar, lưu lượng G h , độ khô x = 0,94.

Nước ngưng ra khỏi bình có nhiệt độ t 2 nhỏ hơn nhiệt độ sôi 2 oC. Nước cấp có áp suất pn =
100 bar , nhiệt độ nước vào tn1 = 110 oC, nhiệt độ nước ra tn2 = 155 oC. Hãy xác định lượng hơi
trích Gh cần để đốt nóng 1 kg nước cấp.
(ĐS: Gh = 0,098 kg hơi / kg nước)
4.12
Người ta đốt nóng 1 kg hơi nước ở áp suất p 1 = 10 bar, nhiệt độ t1 = 240 oC đến t2 = 350 oC
trong điều kiện áp suất không đổi. Xác định nhiệt lượng mà hơi nước nhận được, công thay đổi
thể tích và lượng thay đổi nội năng.
(ĐS: q = 238 kJ/kg ; wtt = 54,8 kJ/kg ; ∆u = 183,2 J/kg)
Trang 9


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

4.13
Nồi hơi chứa lượng hơi bão hòa ẩm G = 8000 kg ở áp suất p 1 = 4 bar, độ khô x = 0,0015.
Người ta cấp cho nó lượng nhiệt Q = 300 kW trong điều kiện đóng tất cả các van thì áp suất
tăng lên đến 10 bar. Xác định thời gian cần thiết đốt nóng để áp suất tăng lên như trên và xác
định độ khô.
(ĐS: τ = 71,3 phút; x = 0,00335)
4.14
Một bình kín thể tích V = 0,2 m3 chứa một lượng hơi bão hòa ẩm ở nhiệt độ t1 = 180 oC, độ ẩm
y = 5%. Sau một thời gian nhất định để ra ngoài trời người ta đo được áp suất p 2 = 9 bar. Xác
định độ khô của hơi ở trạng thái cuối, lượng nhiệt của hơi nhả ra môi trường.
(ĐS: x2 = 0,85; Qv = 298 kJ)
4.15
Hơi nước ở áp suất p 1 = 6 bar, t1 = 200 oC. Sau khi bị nén đẳng nhiệt đến thể tích v 2 = 0,11
m3/kg. Xác định nhiệt thải trong qúa trình nén, biểu diễn qúa trình trên đồ thị i – s.

(ĐS: qT = -522,9 kJ/kg)
4.16
Hơi nước ở trạng thái đầu p1 = 8 bar, t1 = 240 oC, giãn nở đoạn nhiệt đến p2 = 2 bar. Xác định
độ khô, công kỹ thuật và công thay đổi thể tích.
(ĐS: x2 = 0,976; wkt = 272 kJ/kg; wtt = 216 kJ/kg)
4.17
1 kg hơi nước từ trạng thái ban đầu p 1 = 30 bar, t1 = 300 oC giãn nở đoạn nhiệt đến p2 = 0,5 bar.
Xác định x2 và công kỹ thuật của qúa trình.
(ĐS: x2 = 0,84; wkt = 725 kJ/kg;)
4.18
1 kg nước ở áp suất 1 bar, nhiệt độ 20 oC được đốt nóng đến 200 oC trong điều kiện áp suất
không đổi. Xác định nhiệt lượng q 1 đốt nóng nước ban đầu đến nhiệt độ sôi, nhiệt lượng q 2
biến nước sôi thành hơi bảo hòa khô, nhiệt lượng q 3 biến hơi bảo hòa khô thành hơi qúa nhiệt
và nhiệt lượng q biến nước ban đầu thành hơi qúa nhiệt ở trạng thái cuối.
(ĐS: q1 = 334,4 kJ/kg; q2 = 2258 kJ/kg; q3 = 200 kJ/kg; q = 2792,4 kJ/kg)
4.19
100 kg/h hơi nước ở trạng thái đầu p 1 = 8 bar, t1 = 280 oC giãn nở đoạn nhiệt đến áp suất p 2 = 2
bar. Xác định độ khô của hơi sau khi giãn nở và công kỹ thuật của qúa trình.
(ĐS: x2 = 0,977; wkt = 7.5 kW )
4.20
Trang 10


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

180 kg/h hơi nước qúa nhiệt ở p = 1,2 bar, t = 120 oC được làm lạnh đẳng áp, tỏa nhiệt 36 kW.
Xác định : độ khô của hơi bảo hòa ẩm x2 và lượng nước ngưng tụ trong 1 giờ Gn.
(ĐS: x2 = 0,7; Gn = 54 kg )

Chương 5

MỘT SỐ QÚA TRÌNH ĐẶC BIỆT CỦA KHÍ VÀ HƠI
5.1
Khí O2 có áp suất p1 = 60 at, nhiệt độ t 1 = 100 oC lưu động qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi
trường có p2’ = 6 at. Xác định tốc độ của dòng khí tại cửa ra của ống và lưu lượng nếu biết tiết
diện khi ra của ống f2 = 20 mm2.
(ĐS: ω 2 = 304 m/s; G = 0,250 kg/s)
5.2
Không khí từ bình chứa có áp suất p 1 = 100 bar, nhiệt độ t1 = 15oC chảy ra ngoài trời qua ống
tăng tốc nhỏ dần có đường kính trong của ra làd2 = 10 mm. Xác định tốc độ của dòng khí tại
cửa ra của ống và lưu lượng không khí nếu áp suất ngoài trời là 1 bar.
(ĐS: ω k = 310 m/s; Gmax = 1,872 kg/s)
5.3
Khí hai nguyên tử có R = 294.3 J/kg. oK trước khi vào ống phun nhỏ dần (ống tăng tốc nhỏ
dần) có p1 = 63,7 bar, T1 = 300 oK, chảy vào môi trường có p2’= 35,4 bar. Xác định tốc độ và
lưu lượng nếu biết đường kính trong của ống ở cửa ra d2 = 5mm.
(ĐS: ω 2 = 310 m/s; G = 0.257 kg/s)
5.4
Không khí được nén tới p1 = 50 bar, t1 = 27 oC được phun vào xilanh động cơ đốt trong diesel
qua vòi phun. Áp suất bên trong xilanh p 2’ = 35 bar. Xác định tốc độ của dòng khí tại cửa ra
của vòi phun.
(ĐS: ω 2 = 241 m/s)
5.5
Không khí có áp suất p1 = 1 bar, t1 = 15 oC từ bình A chảy vào bình B có áp suất p 2’ qua vòi
phun. Xác định trị số áp suất p 2’ để tốc độ không khí ở cửa ra của vòi phun bằng tốc độ âm
thanh và giá trị tốc độ này là bao nhiêu.
(ĐS: p2 = pk = 0.528 bar; ω 2 = ω k = 310 m/s)
5.6
Hơi nước có áp suất p1 = 18 bar, t1 = 400 oC chảy qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trường có

p2’ = 1 bar. Xác định tốc độ tại cửa ra của ống và lưu lượng hơi nếu biết đường kính trong của
ống d2 = 20 mm.
Trang 11


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

(ĐS: ω k = 533 m/s; Gmax = 0.62 kg/s)

5.7
Hơi nước có áp suất p1 = 10 bar, t1 = 300 oC chảy qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trường với
hai trường hợp sau :
a) p2’ = 6 bar
b) p2’ = 2 bar
Xác định tốc độ lưu động và lưu lượng trong hai trường hợp trên nếu biết tiết diện ra của ống f 2
= 30 cm2.
5.8
Xác định tốc độ lưu động và lưu lượng trong hai trường hợp trên nếu biết tiết iện ra của ống f 2
= 30 cm2.
(ĐS : a) ω 2 = 502 m/s; G = 3.85 kg/s; b) ω k = 543 m/s; Gmax = 3.88 kg/s)
5.9
Hơi nước ở áp suất p1 = 20 bar, nhiệt độ t1 = 300 oC, lưu động qua ống tăng tốc nhỏ dần (ống
phun nhỏ dần) tới áp suất p2 = 12 bar, nhiệt độ t2 = 240 oC. Xác định tốc độ tại cửa ra ω2 lưu
lượng hơi nếu biết đường kính ống khi ra d2 = 30 mm.
(ĐS : ω 2 = 465 m/s; G = 1.74 kg/s)
5.10
Hơi nước qúa nhiệt có áp suất p1 = 10 bar, t1 = 300 oC chảy qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi
trường với hai trường hợp sau :

a) p2’ = 7 bar
b) p2’ = 4 bar
Xác định tốc độ của dòng hơi tại cửa ra của ống tăng tốc trong hai trường hợp trên biết βk =
0.55.
(ĐS : a) ω 2 = 447 m/s; b) ω 2 = ω k = 510 m/s)

Trang 12


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Chương 7

MÁY NÉN PISTON
7.1
Máy nén lý tưởng một cấp, lưu lượng hút không khí là 100 m 3/h ở áp suất p1 = 1 at, nhiệt độ t1
= 27 o C. Áp suất cuối p2 = 8 at. Xác định công thức lý thuyết của máy nén và lượng nước làm
mát xilanh của máy nén nếu nhiệt độ của nước tăng lên 13 oC, qúa trình nén là đa biến với n =
1,2.
(ĐS : Wmn = -6,78 kW ; Gnước = 187 kg/h)
7.2
Máy nén một cấp hút lượng không khí 400 m 3/h ở áp suất p1= 1 bar, t1 = 20 oC, áp suất nén là
p2 = 7 bar với số mũ đa biến của qúa trình nén n = 1,3. Xác định:
a) Công suất lý thuyết của máy nén, công suất tiêu thụ điện năng của máy nén, cho biết
ηmn = 0, 7 .
b) Xác định số vòng quay của trục khuỷu nếu biết hệ số nạp λ = 0, 7 , đường kính xilanh d
= 200 mm, hành trình piston s = 100 mm, số xilanh Z = 2.
c) Lượng nhiệt thải qua xilanh của máy nén.

(ĐS : a) Wmn = - 9,8.107 J/h ; Wđ = - 38,8 kW ; b) n = 1500 vòng / phút ; c) Q = 5,25 kW )
7.3
Máy nén lý tưởng một cấp hút lượng không khí 250 m 3/h ở áp suất p1 = 1 at, áp suất sau khi
nén đa biến với n = 1,3 là p 2 = 8 at. Xác định lượng nước làm mát xilanh nếu nhiệt độ nước
tăng 15 oC.
(ĐS : 175 lít/giờ)
7.4
Máy nén một cấp hút lượng không khí 200 m 3/h ở áp suất p1 = 1 bar, sau khi nén đa biến n =
1,2 áp suất là p2 = 6 bar. Xác định :
a) Công suất lý thuyết và công suất tiêu thụ điện của máy nén nếu cho biết hiệu suất toàn
bộ của máy nén khí ηmn = 0, 75 .
b) Xác định đường kính xilanh nếu cho n = 900 vòng/phút, số xilanh Z = 1, hệ số nạp
λ = 0, 7 , hành trình piston s = 100 mm
(ĐS : a) Wmn = -11,6 kW ; Wđ = -15,5 kW ; b) d = 260 mm)
7.5
Trang 13


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Cần chọn một máy nén bao nhiêu cấp nếu áp suất vào cấp một là p đ = 1 bar, áp suất ra của cấp
cuối là pc = 120 bar. Giả thiết là nén đa biến với n = 1,3. Nhiệt độ khi vào các cấp như nhau t o
= 20 oC, nhiệt độ lớn nhất khi ra của các cấp như nhau tmax = 120 oC.
Xác định tỷ số nén, áp suất và nhiệt độ khi ra của các cấp.
(ĐS: x = 3,31; p2 = 3,31 bar; p4 = 10,95 bar; p6 = 36,22 bar;
p8 = 120 bar ; T2 = T4 = T6 = T8 = 386,5 oK)
7.6
Máy nén ba cấp hút lượng không khí 250 kg/h ở áp suất p 1= 0,95 bar, t1 = 17 oC. Áp suất cuối

p6 = 80 bar.
Xác định công suất lý thuyết và công suất tiêu thụ điện của máy nén nếu giả thiết là nén đoạn
nhiệt và hiệu suất toàn bộ của máy nén ηmn = 0, 75 .
(ĐS : Wmn = - 31,9 kW ; Wđ = - 42,53 kW)
7.7
Máy nén ba cấp hút lượng không khí 250 kg/h ở áp suất p 1 = 0,95 bar, t1 = 17 oC, áp suất cuối
p6 = 80 bar. Giả thiết nén đa biến với n = 1,2 . Xác định nhiệt độ ra của các cấp, nhiệt cần làm
mát xilanh của mỗi cấp, nhiệt cần làm mát bình làm mát trung gian, công suất tiêu thụ điện của
máy nén nếu ηmn = 0, 75 .
(ĐS : t2 = 98 oC ; Qn = -14562 kJ/h ; Qm = -20655 kJ/h ; Wđ = 38,74 kW)
7.8
Máy nén lý tưởng một cấp mỗi giờ nén được 100 m 3 không khí từ áp suất p1 = 1 at, nhiệt độ t1
= 27 oC đến áp suất p2 = 8 at theo qúa trình đa biến với n = 1,2. Xác định công suất của máy
nén, lượng nhiệt tỏa ra trong qúa trình nén.
(ĐS : Wmn = - 6,78 kw ; Qn = - 2,82 kW)
7.9
Máy nén khí một cấp, không khí hút vào 360 m 3/h ở áp suất 1 at, nhiệt độ 27 oC, nhiệt độ sau
khi nén 137 oC, nén đa biến n = 1,3. Xác định nhiệt tỏa ra trong qúa trình nén.
(ĐS : Q = -3 kW)
7.10
Máy nén không khí ba cấp , áp suất đầu p đ = 1 at, áp suất cuối pc = 27 at. Nén đa biến với n =
1,2, nhiệt độ đầu t1 = 27 oC. Xác định công của máy nén và nhiệt tỏa trong các bình làm mát
trung gian ứng với 1 kg không khí.
(ĐS : wmn = - 311,4 kJ/kg ; qm = 2qlm = -120 kJ/kg)

Trang 14


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Chương 8

CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC
8.1
Chu trình Renkin của hơi nước có p 1 = 30 bar, t1 = 400 oC, p2 = 0,04 bar. Xác định công và
hiệu suất nhiệt của chu trình, lượng nước cần làm mát bình ngưng ứng với 1 kg hơi khi nhiệt
độ làm mát tăng lên 10 oC.
(ĐS: w = 1137 kJ/kg; η t = 36,6%; Gn = 47,14 kg nước / kg hơi)
8.2
Hãy xác định công của 1 kg hơi nước thực hiện và hiệu suất nhiệt của chu trình Renkin. Nếu
biết p1 = 100 bar ; t1 = 550 oC , p2 = 0,04 bar.
(ĐS: w = 1465 kJ/kg ; η t = 43,4%)
8.3
Chu trình Renkin thiết bị động lực hơi nước có nhiệt độ và áp suất vào tuabin t 1 = 500 oC, p1 =
100 bar, áp suất bình ngưng p2 = 0,05 bar. Xác định hiệu suất nhiệt và công của chu trình.
(ĐS: η t = 42% ; w = 1361 kJ/kg)
8.4
Chu trình Renkin thiết bị động lực hơi nước có entanpi vào tuabin 6500 kJ/kg, entanpi ra khỏi
tuabin 4200 kJ/kg, entanpi nước ngưng ra khỏi bình ngưng 1000 kJ/kg. Xác định hiệu suất của
chu trình
(ĐS : η t = 30,4%)
8.5
Hơi nước trong chu trình Renkin giãn nở đoạn nhiệt trong tuabin, entanpi giảm đi 150 kJ/kg,
sau đó hơi nước ngưng tụ đẳng áp trong bình ngưng thải nhiệt 280 kJ/kg. Xác định hiệu suất
nhiệt của chu trình
(ĐS: η t = 35%)

Trang 15

Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Chương 9:

CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
9.1
Chu trình động cơ đốt trong cháy đẳng tích, môi chất được xem như không khí. Thể tích hành
trình của piston Vh = 0,006 m3, nhiệt độ vào t1 = 20 oC, áp suất vào p1 = 1 bar. Thể tích thừa Vt
= V2 = 0,001 m3. Áp suất lớn nhất của chu trình p3 = 25 bar. Hãy xác định :
a) Thông số cơ bản tại các điểm đặt trưng của chu trình.
b) Nhiệt cấp vào và thải ra của chu trình.
c) Công và hiệu suất nhiệt của chu trình.
(ĐS: a) p1 = 1bar , t1 = 20o C, V1 = 0,007 m3; V2 = 0,001 m3, p2 = 15,24 bar, t2 = 366 oC ; V3 =
0,001 m3, p3 = 25 bar, t3 = 775 oC; V4 = 0,007 m3, t4 = 208 oC, p4 = 1,64 bar; b) Q1 = 2,45 kJ;
Q2 = 1,13 kJ; c)W = 1,32 kJ; η t = 54 %)
9.2
Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng áp có p1 = 1 bar, t1 = 27 oC, p4 = 3,5 bar, p3 = 55
bar. Xác định : nhiệt cấp, nhiệt thải, công và hiệu suất của chu trình. Tính toán xem chất môi
giới như không khí.
(ĐS: q1 = 1379 kJ/kg; q2 = -540 kJ/kg; w = 839 kJ/kg; η t = 61 %)
9.3
Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng áp có tỷ số nén ε =15, tỷ số giãn nở sớm ρ = 2,
nhiệt độ ban đầu t1 = 27 oC, p1 = 1 bar.
Xác định : hiệu suất nhiệt, công của chu trình. Tính toán xem môi chất như không khí.
(ĐS: η t = 60 % ; w = 537 kJ/kg)
9.4

Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp có các
thông số : p1 = 1 bar , t1 = 30 C , ε = 7 , λ = 2 , ρ = 1,2.
o

Xác định :

a) Thông số cơ bản tại các điểm đặc trưng.
Trang 16

ĐS
a)
Điểm
P,bar
toC
v, m3/kg
1
1
30
0,87
2
15,2
387
0,124
3
30,5
1047
0,124
4
30,5
1311

0,149
5
2,6
511
0,87
b) q1 = 744,2kJ/kg; q2 = -378,2kJ/kg
c) w = 396 kJ/kg ; ηt = 53,2 %


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

b) Lượng nhiệt cấp và thải của chu trình.
c) Công và hiệu suất nhiệt của chu trình.
Tính toán xem chất môi giới như không khí.

9.5
Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp có p1 = 0,9 bar, t1 = 67 oC , ε = 10 , p3 = 45 bar.
Nhiệt cấp cho chu trình q1 = 1090 kJ/kg, chất môi giới xem như không khí. Xác định: nhiệt cấp
qv và qp cho chu trình và nhiệt độ t4.
(ĐS: qv = 609 kJ/kg; qp = 481 kJ/kg; t4 = 1903 oC)
9.6
Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp có tỷ số nén ε = 7, tỷ số tăng áp λ = 2, tỷ số
giãn nở sớm ρ = 1,2 ; môi chất xem như không khí, nhiệt cấp cho chu trình 1090 kJ/kg. Xác
định hiệu suất nhiệt, công và nhiệt thải của chu trình.
(ĐS: η t = 53,5 %; w = 58,3 kJ/kg; q2 = -507 kJ/kg)
9.7
Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích có tỷ số nén ε = 5, số mũ đoạn nhiệt k = 1,5.
Xác định hiệu suất của chu trình.

(ĐS: η t = 55,3 % )
9.8
Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích có p 1 = 1 bar, nhiệt độ môi chất vào 20 oC, tỷ
số nén là 3,6, tỷ số tăng áp là 3,33. Xác định công và hiệu suất nhiệt của chu trình với môi chất
là 1 kg không khí.
(ĐS: η t = 40 %; w = 328 kJ/kg)
9.9
Động cơ diesel cháy đẳng áp, nhiệt độ lớn nhất t max = 800 oC, nhiệt độ nhỏ nhất tmin = 27 oC , tỷ
số nén ε = 10. Chất môi giới xem là không khí (k = 1). Xác định tỷ số giãn nở sớm ρ .
(ĐS: ρ = 1,423)
9.10
Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp, môi chất là 1 kg không khí có p min = 0,9 bar, t1
= 67 oC, pmax = 45 bar, ε = 10, nhiệt nhận từ nguồn nóng 1090 kJ/kg. Tính nhiệt nhận trong qúa
trình đẳng tích, đẳng áp.

Trang 17


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

(ĐS: q1v = 609 kJ/kg ; q2p = 481 kJ/kg)
9.11
Động cơ đốt trong cháy hỗn hợp, môi chất là 180 kg/h không khí. Hiệu suất nhiệt 60%, công
suất của động cơ là 20 kW, nhiệt độ sau qúa trình nén đoạn nhiệt t 2 = 480 oC, nhiệt cấp trong
qúa trình cháy v = const bằng nhiệt cấp trong qúa trình cháy p = const. Xác định nhiệt độ môi
chất sau qúa trình cháy.
(ĐS: t3v = 943 oC; t3p = 1276 oC)
9.12

Động cơ đốt trong làm việc với chu trình cấp nhiệt đẳng
tích, các thông số của chu trình như sau: p 1 = 1 bar, T1 =
320 oK, tỷ số nén ε = 4; tỷ số tăng áp λ = 4, môi chất
công tác xem gần giống không khí R = 287 J/kg.độ, k =
1,4. Xác định thông số tại các điểm đặc trưng, hiệu suất

Điểm
1
2
3
4

Đáp số
P,bar
toK
v, m3/kg
1
320
0,92
7,38
592
0,23
29,6
2368
0,23
4,17
1340
0,92
w = 547 kJ/kg; ηt = 42,6 %

nhiệt và công của chu trình.
9.13
Tính hiệu suất nhiệt ηt và thông số tại các điểm đặc
trưng của chu trình cấp nhiệt đẳng áp với tỷ số nén ε =
10, tỷ số giãn nở sớm ρ = 2, hai qúa trình nén ép và giãn
nở còn lại là qúa trình đoạn nhiệt, môi chất được xem
tương tư không khí. Xác định thông số tại các điểm đặc

Đáp số
Điểm
P,bar
toK
v, m3/kg
1
1
400
1,148
2
25,1
1005
0,1148
3
25,1
2010
0,2296
4
2,64
1054
1,148
w = 544 kJ/kg ; ηt = 53,6 %

trưng, công sinh ra của chu trình và hiệu suất nhiệt của chu trình. Thông số trạng thái đầu p 1 =
1 bar và T1 = 400 oK.
9.14
Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp có thông số như sau: Trạng
thái ban đầu p1 = 1 bar; T1 = 400 oK; tỷ số nén ε = 16; tỷ
số tăng áp λ = 1,6; tỷ số giãn nở sớm ρ = 2.

Đáp số
Điểm
P,bar
toK
v, m3/kg
1
1
400
1,148
2
48,5
1213
0,0717
3
77,6
1941
0,0717
4
77,6
3882
0,143
5

4,19
1687
1,148
q1 = 2486 kJ/kg; q2 = 927 kJ/kg; w =
1559 kJ/kg; ηt = 62,7 %

Xác định thông số trạng thái tại các điểm đặc trưng, nhiệt lượng cấp vào q 1, nhiệt lượng thải ra
q2, công sinh ra của chu trình W, hiệu suất nhiệt của chu trình ηt. Chất môi giới xem tương tự
không khí, nhiệt dung riêng xem là hằng số.

Trang 18


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Chương 10

DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH
10.1
Tính mật độ dòng nhiệt truyền qua vách phẳng rộng, đồng chất, chiều dày vách δ =50 mm,
nhiệt độ bề mặt trong và bề mặt ngoài duy trì không đổi t 1 = 100 oC và t2 = 90 oC với các
trường hợp vách được làm bằng những vật liệu sau :
a) Vách thép, hệ số dẫn nhiệt λ = 40 w/m oC
b) Bê tông, λ = 1,1 w/m oC
c) Gạch diatomic, λ = 0,11 w/m oC
(ĐS: a) q = 8000 w/m2 ; b) q = 220 w/m2 ; c) q = 22 w/m2)
10.2
Xác định tổn thất nhiệt Q truyền qua vách phẳng làm bằng gạch đỏ có λ = 0,70 w/m oC. Vách

có kích thước: chiều dài L = 5m, chiều cao H = 4m, chiều dày δ = 250 mm. Nhiệt độ bề mặt
vách duy trì không đổi t1 = 110 oC và t2 = 40 oC.
(ĐS: Q = 3920 w)
10.3
Xác định độ chênh lệch nhiệt độ phía trong và phía ngoài vách lò hơi, lò hơi làm việc ở áp suất
p = 20 bar, bề dày vách thép δ = 20 mm. Nước được cấp vào lò hơi có nhiệt độ t nc = 200 oC,
hơi sinh ra là hơi bão hoà khô, sản lượng hơi trên một đơn vị bề mặt diện tích truyền nhiệt là
30 kg/m2h, hệ số dẫn nhiệt của thép λ = 50 w/m oC .
(ĐS: ∆t = 6,48 oC)
10.4
Vách buồng sấy được xây dựng bằng 2 lớp vật liệu, lớp gạch đỏ δ1 = 250 mm, λ1 = 0,7 w/m oC,
lớp vật liệu phía ngoài có λ2 = 0,0465 w/m oC. Nhiệt độ bề mặt trong cùng t1 = 110 oC, nhiệt độ

Trang 19


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

bề mặt ngoài cùng t3 = 25 oC. Xác định chiều dày lớp vật liệu thứ 2, nhiệt độ tại lớp tiếp xúc để
tổn thất nhiệt qua vách buồng sấy không vượt qúa 110 w/m2.
(ĐS: δ 2 = 19 mm; t2 = 70,7 oC)
10.5
Một bộ qúa nhiệt được chế tạo bằng các ống thép, đường kính d 1/d2 = 32/42 (mm), hệ số dẫn
nhiệt λ = 14 w/m oC. Nhiệt độ bề mặt ngoài t2 = 580 oC, nhiệt độ bề mặt trong t1 = 450 oC. Tính
mật độ dòng nhiệt truyền trên 1 m chiều dài ống.
(ĐS: q = 42036 w/m)

10.6

Một ống dẫn hơi bằng thép có đường kính 100/110 (mm), λ1 = 55 w/m oC, bên ngoài được bọc
một lớp cách nhiệt có λ2 = 0,09 w/m oC, nhiệt độ bề mặt trong t1 = 200 oC và nhiệt độ ngoài
cùng t3 = 50 oC. Xác định chiều dày lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt trên đường ống không vượt
quá 300 w/m.
(ĐS: δ 2 = 18 mm)
10.7
Một ống dẫn hơi làm bằng thép có đường kính d1/d2 = 100 / 110 (mm), hệ số dẫn nhiệt λ1 = 50
w/m oC, ống được bọc bằng 2 lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày bằng nhau δ2 = δ3 = 50 mm.
Nhiệt độ bề mặt trong của ống t1 = 250 oC và mặt ngoài của lớp cách nhiệt thứ hai là t 4 = 50 oC,
hệ số dẫn nhiệt của các lớp bọc lần lượt bằng λ2 = 0,06 w/m oC và λ3 = 0,12 w/m oC.
a) Xác định tổn thất nhiệt qua 1 m ống và nhiệt độ trên bề mặt tiếp xúc giữa các lớp cách
nhiệt.
b) Nếu đổi vị trí của hai lớp cách nhiệt cho nhau nhưng vẫn giữ điều kiện nhiệt độ bề mặt
trong và bề mặt ngoài không thay đổi thì tổn thất nhiệt trên 1 m đường ống là bao
nhiêu?
(ĐS: a) q1 = 89,7 w/m, t3 = 96,3 oC ; b) q1 = 105,5 w/m ; t3 = 159 oC)
10.8
Một tường lò phẳng xây bằng vách phẳng hai lớp, lớp thứ nhất bằng gạch samốt dày 120 mm,
hệ số dẫn nhiệt bằng 0,93 W/m.o; Lớp thứ hai bằng gạch đỏ, dày 25 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,7
W/m.oK. Biết nhiệt độ mặt trong và mặt ngoài của tường lò luôn luôn bằng 1000 oC và 50 oC.
a) Xác định tổn thất nhiệt qua một m2 tường lò và nhiệt độ ở mặt tiếp xúc giữa hai lớp.

Trang 20


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

b) Xác định chiều dày lớp gạch đó, nếu thêm vào giữa hai lớp gạch lớp bột diatomit dày 50

mm có hệ số dẫn nhiệt là 0,238 W/m. oK để tổn thất nhiệt qua tường và nhiệt độ hai bên
tường không thay đổi.
(ĐS: a) q = 1518 W/m2; tw2 = 592 o; b) δ x = 102 mm)
10.9
Vách phẳng hai lớp có độ chênh lệch nhiệt độ 105 oC, chiều dày và hệ số dẫn nhiệt tương ứng
của hai lớp: δ1=100 mm, δ2 = 50 mm, λ1 = 0,5 W/m.oK, λ2 = 0,1 W/m.oK. Xác định mật độ
dòng nhiệt dẫn qua vách.
(ĐS: q = 150 W/m2)
10.10
Biết mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng dày 20 cm có hệ số dẫn nhiệt 0,6 W/m. oK là 150 W/m2.
Xác định độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt vách.
10.11
Vách phẳng ba lớp, nhiệt trở lớp thứ nhất là R 1, lớp thứ hai là R2, lớp thứ ba R3 = 3R1. Xác
định hiệu số nhiệt độ của lớp thứ ba, ∆t3, nếu biết lớp thứ nhất ∆t1 = 40 oC.
10.12
Một tường nhà dày δ = 300 mm, nhiệt độ mặt tường trong nhà t w1= 25 oC, nhiệt độ tường mặt
ngoài tw2 = 35 oC. Với λ = const, nếu bây giờ tường chỉ còn dày δ’= 100 mm mà giữ nguyên
mật độ dòng nhiệt (q = const) và nhiệt độ mặt ngoài (t w2 = const). Xác định nhiệt độ mặt trong
t’w1.
(ĐS: t’w1 = 31,7 oC)
10.13
Vách trụ dài 1 m, đường kính d 2/d1 = 144/120 mm, có độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt
vách là 60 oC, hệ số dẫn nhiệt của vách 0,4 W/m.oK. Xác định dòng nhiệt dẫn qua vách.
(ĐS: Q = 826,7 W)
10.14
Dẫn nhiệt ổn định qua ống có đường kính trong d T = 100 mm, chiều dày δ = 10 mm, hệ số dẫn
nhiệt λ = 0,6 W/m.oK. Nhiệt độ mặt ngoài ống tw2 = 300 oK. Xác định nhiệt độ mặt trong nếu
trong một phút nhiệt dẫn qua 10 m chiều dài ống là 60 kCal.
(ĐS: tw1 = 47 oC)
10.15

Một tường gạch cao 5m, rộng 3m, dày 250 mm, hệ số dẫn nhiệt của gạch λ = 0,6 W/m.oK.
Nhiệt độ mặt tường phía trong là 70 oC và bề mặt tường phía ngoài là 20 oC. Tính tổn thất nhiệt
qua tường.
Trang 21


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

(ĐS: Q = 1800 W)
10.16
Vách phẳng ba lớp, biết lớp thứ nhất có δ1 = 300 mm, λ1 = 0,6 W/m.oK, nhiệt độ mặt trong tw1
= 20 oC, nhiệt độ giữa lớp thứ nhất và thứ hai là t w2 = 200 oC. Xác định mật độ dònh nhiệt qua
lớp thứ ba.
(ĐS: q1 = q2 = q3 = 140 W/m2)
10.17
Vách phẳng hai lớp biết δ1 = 100 mm, λ1 = 0,7 W/m.oK, δ2 = 200 mm, λ2 = 0,5 W/m.oK, nhiệt
độ mặt trong tw1 = 300 oC, mặt ngoài tw3 = 50 oC. Xác định nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp (t w2),
nhiệt dẫn qua vách diện tích 10 m2 trong 2 giờ.
(ĐS : tw2 = 234 oC, Q1 = 33,2 MJ)
10.18
Một ống có đường kính ngoài d2 = 40mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,7 W/m.oK, nhiệt trở ứng với 1
m chiều dài ống R1 = 0,0645 m.oK/W. Xác định đường kính trong d1.
(ĐS : d1 = 30mm)
10.19
Một ống thép dài l = 5m, đường kính d 2/d1 = 65/60 mm, λ1 = 72 W/m.oK, bọc một lớp cách
nhiệt dày δ = 10 mm, λ2 = 0,07 W/m.oK. Nhiệt độ mặt trong tw1 =145 oC, mặt ngoài tw3 = 45 oC.
Xác định dòng nhiệt dẫn qua.
(ĐS : Q = 819 W)

Trang 22


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Chương 11

TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU
11.1
Tính hệ số tỏa nhiệt trung bình của dầu máy biến áp có nhiệt độ t f = 80oC chảy trong ống có
đường kính d = 8mm, dài 1 m, nhiệt độ trung bình của vách ống t w = 20 oC. Tốc độ dầu chảy
trong ống ω = 0.6 m/s.
(ĐS: α = 215 W/m2.oK)
11.2
Một chùm ống so le gồm 10 dãy ống. Đường kính ngoài của ống d = 38 mm. Dòng không khí
chuyển động ngang qua chùm ống có nhiệt độ trung bình t f = 500 oC. Tốc độ của dòng khí là
12 m/s. Xác định hệ số tỏa nhiệt trung bình của chùm ống.
(ĐS: α = 91.6 W/m2.oK)
11.3
Không khí chuyển động trong ống đường kính trong d = 60 mm, chiều dài ống l = 10 m, nhiệt
độ mặt trong ống tw = 40 oC có hệ số tỏa nhiệt đối lưu α = 40 W/m2.oK và nhiệt độ tf = 160 oC.
Xác định :
a. Nhiệt trao đổi của không khí với bề mặt ống
b. Tốc độ của không khí trong ống
(ĐS: Q = 9043 W; ω = 14.3 m/s)
11.4

Trang 23


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Một chùm ống gồm n = 8 dãy ống (hay hàng ống), biết hiệu số nhiệt độ giữa chất lỏng và bề
mặt ống ∆t = 120 oC, tổng diện tích các ống F = 10 m 2, nhiệt trao đổi bằng đối lưu Q = 120
kW. Xác định hệ số tỏa nhiệt của hàng ống thứ 7 (α7) theo :
a. Khi bố trí song song
b. Khi bố trí so le
(ĐS: a) α 7 = 106.7 W/m2.oK; b) α 7 = 109.6 W/m2.oK)
11.5
Khói chuyển động trong ống thẳng d = 200 mm, tốc độ ω = 10 m/s. Nhiệt độ tf = 300 oC, chiều
dài l = 15 m, nhiệt độ bề mặt ống tw = 40 oC. Xác định dòng nhiệt đối lưu.
(ĐS: Q = 53.4 kW)
11.6
Trị số Nusselt của chất lỏng khi chảy tầng trong ống sẽ thay đổi như thế nào nếu đường kính
ống tăng lên hai lần và bốn lần trong khi nhiệt độ trung bình của chất lỏng và bề mặt trong của
ống vẫn duy trì không thay đổi.
Xét trong hai trường hợp sau :
a. Khi tốc độ không thay đổi.
b. Khi lưu lượng không thay đổi.
(ĐS: a) Tăng 1.55 lần; b) giảm 1.04 lần)
11.7
Xác định hệ số tỏa nhiệt và lượng nhiệt truyền cho nước khi nước chảy trong ống đường kính d
= 10 mm, chiều dài L = 1.2 mm. Biết nhiệt độ trung bình của vách ống và của nước tương ứng
bằng tw = 60 oC, tf = 30 oC, lưu lượng nước G = 7. 10-3 kg/s.
(ĐS: α = 738 W/m2.độ, Q = 834 W)

11.8
Xác định hệ số tỏa nhiệt từ vách ống bình ngưng của tuabin hơi đến nước làm mát, biết nhiệt
độ trung bình của vách ống tw = 37 oC, đường kính trong của ống d =16 mm, nhiệt độ nước ở
cửa vào t’f = 27 oC và ở cửa ra t”f = 33 oC, tốc độ nước trung bình ω = 2 m/s.
a. Xác định lượng nhiệt truyền cho mỗi ống và chiều dài ống.
b. Hệ số tỏa nhiệt thay đổi thế nào khi tăng tốc độ nước lên hai và bốn lần, các điều kiện
khác không thay đổi.
(ĐS: a) Q = 10.1 kW; L = 3.5 m; b) tăng 1.74 lần và 3.04 lần)
11.9

Trang 24


Bài Tập

Kỹ Thuật Nhiệt

Nước chảy trong ống có đường kính d = 17 mm dài là L = 1.5m với tốc độ ω = 2 m/s. Biết
nhiệt độ trung bình của nước là 30 oC. Tính hệ số tỏa nhiệt α, biết nhiệt độ bề mặt tw = 70 oC.
(ĐS: α = 9532 W/m2.độ)
11.10
Tính hệ số tỏa nhiệt của chùm ống so le do 8 hàng ống tạo thành, nếu biết đường kính ống d =
60 mm, S1/ d = S2/d = 2. Nhiệt độ trung bình của dòng khói t f = 600 oC, nhiệt độ bề mặt vách
ống tw = 120 oC, tốc độ trung bình của khói qua chỗ hẹp nhất ω = 8 m/s, góc va bằng 60o.
(ĐS: α = 60 W/m2.oC)

Chương 12

TRAO ĐỔI BỨC XẠ
12.1

Một thanh thép có nhiệt độ là 727 oC, độ đen ε = 0.7. Tính khả năng bức xạ của thanh thép.
Nếu nhiệt độ bức xạ giảm đi hai lần thì khả năng bức xạ giảm mấy lần.
(ĐS: E = 3.97.104 W/m2, giảm 6.09 lần)
12.2
Hai tấm phẳng đặt song song, tấm thứ nhất có nhiệt độ t1 = 527 oC, độ đen ε1= 0.8, tấm thứ hai
có nhiệt độ t2 = 27 oC, độ đen ε2= 0.6. Tính khả năng bức xạ của mỗi tấm, độ đen quy dẫn và
lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa hai tấm phẳng.
(ĐS: E1 = 18579 W/m2, E2 = 275 W/m2; ε qd = 0.526; q = 11975 W/m2)
12.3
Xác định tổn thất nhiệt do bức xạ từ bề mặt ống thép có đường kính d = 70 mm, dài 3m, nhiệt
độ bề mặt ống t1 = 227 oC, trong hai trường hợp :
a. Ống đặt trong phòng rộng có nhiệt độ tường bao bọc t2 = 27 oC.
b. Ống đặt trong cống có kích thước (0.3 x 0.3) m và nhiệt độ vách cống t 2 = 27 oC. Biết
độ đen của ống thép ε1= 0.95 và của vách cống ε2 = 0.3.
(ĐS: a) Q1-2 = 1934 W, b) Q1 - 2 = 1374 W)
12.4
Trang 25