đê thi học phần nhiệt kỹ thuật

1


BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT
Học phần: Nhiệt kĩ thuật
PHIẾU THI SỐ: 1
Thời gian làm bài: 75 phút

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1. Hệ thống thiết bị làm lạnh môi chất là không khí (coi là lí tưởng) có nhiệt

độ không khí khi vào máy nén t1 = -10 0C và p1 = 0,5 bar, áp suất khí sau máy nén là 2
bar, sau đó làm mát đẳng áp đến 70 0C rồi dãn nở trong xilanh dãn nở đến áp suất p 1
và đi vào buồng lạnh. Coi nhiệt dung riêng mol đẳng áp của khí bằng 29,3 kJ/
(kmol.K); số mũ đoạn nhiệt k= 1,4; khối lượng một kmol bằng 29 kg; các quá trình
nén và dãn nở trong các máy nén và máy dãn nở đều là đoạn nhiệt thuận nghịch
a). Vẽ sơ đồ hệ thống lạnh, biểu diễn chu trình trên đồ thị T-s và p-v, tính các
thông số trạng thái cơ bản (P, T, v) chưa biết tại các điểm đặc trưng của chu trình (30
điểm).
b). Tính nhiệt lượng trao đổi với các nguồn nhiệt, công tiêu hao và hệ số làm lạnh

của chu trình đối với 1 kg công chất (30 điểm).
c). Hãy tính sản lượng của máy nén (sản lượng thể tích ở điều kiện cửa vào máy
nén) giả sử sản lượng lạnh (nhiệt lượng rút ra được từ vật làm lạnh trên một đơn vị
thời gian) là 2.5 kW và máy nén là lí tưởng (10 điểm).
Câu 2. Người ta gọi z =

Pv
là hệ số chịu nén, hãy tính hệ số này cho hơi nước ở áp suất
RT

1 bar và nhiệt độ 150 0C (15 điểm).
Câu 3. Xác định mật độ dòng nhiệt trao đổi giữa hai tâm phẳng rộng so với khoảng

cách của chúng, nhiệt độ của các tấm t1=170 0C, t2= 40 0C; độ đen lần lượt bằng ε1=
0,5 và ε2=0,85 (10 điểm). Nếu giữa hai tấm đặt một tấm chắn có độ đen εc= 0.75 thì
mật độ dòng nhiệt bằng bao nhiêu (5 điểm)?
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi

Đề số 1
Câu 1a) Đồ thị, tính các thông số.
Câu 1b) T2=T1(P2/P1)(k-1)/k = (273.15-10)*4^(0.4/1.4) = 390.8165 (K);

T4=T3*T1/T2= (70+273.15)*(273.15-10)/ 390.8165=231.0545294 (K);
q1= Cp (T2-T3)=29.3/29*(390.8165-343.15)= 48.15960172 (kJ/kg);
q2= Cp (T1-T4)=29.3/29*(263.15 -231.0545294)= 32.42749271 (kJ/kg);
l= q1- q2= 48.15960172 - 32.42749271 = 15.73210901 (kJ/kg);
ε=q2/l= 32.42749271/15.73210901 =2.061229851.
Câu 1c) Sản lượng theo thể tích và công suất
- Lưu lượng khối lượng
G=N/q2= 2.5/32.42749271= 0.077095076 (kg/s)

- Sản lượng thể tích:
V= G.v1=G RT1/P1=0.077095076*8314/29*263.15/0.5/10^5=116.324725 (l/s).
Câu 2. Tra bảng hơi quá nhiệt, xác định được v = 1.9367 m3/kg; R=8314/18= 461.8889 J/kgK;
Z= 1*10^5*1.9367/461.8889/423.15 = 0.9909; (15 điểm)

2


Câu 3.

Xác định mật độ dòng nhiệt trao đổi giữa hai tâm phẳng rộng so với khoảng cách của
chúng, nhiệt độ của các tấm t1=170 0C, t2=40 0C; độ đen lần lượt bằng ε1=0,5 và ε2=0,85
(10 điểm). Nếu giữa hai tấm đặt một tấm chắn có độ đen ε c=0.75 thì mật độ dòng nhiệt
bằng bao nhiêu (5 điểm)?
- Khi không có tấm chắn:
ε td =

1
=
1 1
+ − 1 1/(1/0.5+1/0.85-1)=0.45946;
ε1 ε 2

[

]

q = ε td C0 (T1 / 100) 4 − (T2 / 100) 4 = 0.45946*5.67*((443.15/100)^4-313.15/100)^4)=

=754.1751 (W/m2).

- Khi có tấm chắn:

ε td =

1
1 1 2
+ + −2
ε1 ε 2 ε c

=

1/(1/0.5+1/0.85+2/0.75-2)=0.2602;

q=0.2602*5.67*((443.15/100)^4-(313.15/100)^4)= 427.1022 (W/m2).

3


BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT
Học phần: Nhiệt kĩ thuật
PHIẾU THI SỐ: 2
Thời gian làm bài: 75 phút

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1a). Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên và nhiệt lượng tỏa ra trên một

đơn vị thời gian từ nắp đậy bể chứa hợp kim lỏng, kích thước nắp phẳng ( 1× 3) m , nhiệt
độ bề mặt ngoài 1250C, cho không khí ở bên trên có nhiệt độ ở xa nắp bằng 35 0C (50
điểm).
Câu 1b). Với các điều kiện như ở trên và biết chất lỏng trong bể có nhiệt độ 1300
0
C, tính hệ số truyền nhiệt qua nắp của chất lỏng trong bể cho không khí xung quanh
(20 điểm).
Câu 2. Tính số mũ đa biến n và nhiệt dung riêng c n của quá trình biết nhiệt độ và
áp suất ban đầu của khí là 450C và 3,5 bar, cuối quá trình 430 0C và 45 bar. Khí là lí
tưởng có nhiệt dung riêng đẳng áp cp=1,01 kJ/kgK và R= 287 J/kgK, quá trình là
thuận nghịch (15 điểm).
Câu 3. Xác định nội nhiệt năng cuả hơi nước ẩm có áp suất p = 1,5 bar, thể tích
riêng v= 0.5 m3/kg (15 điểm).
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi

Đề số 2
Câu 1a). Num=C(GrmPrm)n;

Grm=gl3β∆t/ν2,
trong đó: β=1/Tm=1/(80+273.15)= 0.0028 (1/K);
∆t=125-35=90 (0C);
l=b=1 m;
νtm=80 =21.09*10^(-6) (m2/s);

Prm=0.692 (lấy ở nhiệt đô 800C).
Thay vào được
Grm=9.8*0.0028 *90/21.09e-006 ^2=5.5523e+009;
GmPrm=5.5523e+009*0.692 = 3.8422e+009.
Vậy chọn C=0.135; n=1/3.
Thay vào công thức trên được:
Num=0.135*(3.8422e+009)^(1/3)=211.4432;
Hệ số tỏa nhiệt:
λ=3.05*10-2, W/mK
α=Num*λ/d=211.4432*3.05e-2/1=6.449 (W/m2K)
Do bề mặt đốt nóng hướng lên trên : α=1.3*α=1.3*6.449= 8.3837 (W/m2K)
Nhiệt lượng tỏa ra từ bề mặt tấm:
Q=Fα∆t=1*3*8.3837 *90= 2.2636 (kW) (50 điểm)
Câu 1b). K=Q/F/∆t=2.2636/3/(1300-35)= 0.00059647(W/m2K)
4


Câu 2.
(n-1)/n= log(703.15/318.15)/log(45/3.5) = 0.3105 ;
n= 1/(1-0.3105) = 1.4503 ; (10 điểm)
cn= (cp-n.cv)/(1-n) = (1.01-1.4503*(1.01-0.287))/(1-1.4503) = 0.0856 kJ/kgK (5 điểm)
Câu 3.
Tra bảng TCVL của nước và hơi bão hòa theo áp suất :

u’=(458.27+475.21)/2= 466.74 (kJ/kg); u’’= (2516.9+2521.4)/2= 2519.2 (kJ/kg);
v’= (1.051+1.0544)/2000= 0.0011(m3/kg); v’’= (1.2367+1.0915)/2 =1.1641(m3/kg);
Độ khô x=(v-v’)/(v’’-v’)= (0.5-0.0011)/(1.1641-0.0011) = 0.429;
u = u’’x+u’(1-x) = 2519.2*0.429+466.74*(1-0.429) = 1347.2 (kJ/kg)

5

BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT
Học phần: Nhiệt kĩ thuật
PHIẾU THI SỐ: 3
Thời gian làm bài: 75 phút

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1. Nước được cấp nhiệt trong nồi hơi để chuyển thành hơi và đi qua bộ quá

nhiệt, áp suất trong nồi Pnh = 5 bar, hơi quá nhiệt có nhiệt độ bằng 300 0C. Tính nhiệt
lượng cấp cho 1 kg nước để biến thành hơi có nhiệt độ như trên, biết nhiệt độ nước
cấp vào nồi hơi bằng 500 C. Nếu không có số liệu về entanpi của nước chưa sôi thì coi
nhiệt dung riêng trung bình của nước chưa sôi bằng 4,19 kJ/kgK (30 điểm).
Câu 2. Xác định thể tích 1 kmol khí lí tưởng ở điều kiện P=101,325 kPa và t = 0 0C
(20 điểm).
Câu 3. Vẽ đồ thị chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp và cấp nhiệt đẳng
tích trên cùng hệ tọa độ P-v và T-s. Các chu trình đều có trạng thái đầu như nhau,
cùng tỉ số nén và nhiệt lượng cấp vào q1 (20 điểm).

Câu 4. Tính mật độ dòng nhiệt thất thoát qua vách lò hơi ra môi trường xung quanh
và các nhiệt độ bề mặt trong và ngoài của vách biết vật liệu vách bằng gạch có hệ số
dẫn nhiệt λ=0,07 W/mK. Chiều dày của gạch δ=0,25 m. Nhiệt độ của khói lò trong
buồng đốt tf1 = 1250 0C và nhiệt độ của không khí xung quanh tf2=35 0C. Hệ số tỏa
nhiệt của khói lò cho vách α 1=450 W/m2K và hệ số tỏa nhiệt từ vách cho môi trường
xung quanh α2= 8,5 W/m2K (30 điểm).
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi

Đề số 3
Câu 1. Nước được cấp nhiệt trong nồi hơi để chuyển thành hơi và đi qua bộ quá nhiệt,

áp suất trong nồi Pnh = 5 bar, hơi quá nhiệt có nhiệt độ bằng 300 0C. Tính nhiệt lượng cấp
cho 1 kg nước để biến thành hơi có nhiệt độ như trên, biết nhiệt độ nước cấp vào nồi hơi
bằng 500 C. Nếu không có số liệu về entanpi của nước chưa sôi thì coi nhiệt dung riêng
trung bình của nước chưa sôi bằng 4,19 kJ/kgK (30 điểm).
ts = 151.8315 0C, i’ = 640.09 kJ/kg,
ihoi=3064.6 kJ/kg;
Nhiệt lượng cấp cho nước: q = c p(ts-50)+ihoi-i’= 4.17*(151.8315-50)+3064.6-640.09=
2849.1 kJ/kg (30 điểm).
Câu 2. Xác định thể tích 1 kmol khí lí tưởng ở điều kiện P=101,325 kPa và t = 0 0C (15
điểm).
Vμ = RμT/P = 8314*273.15/101.325/1000 = 22.4127 (m3) (15 điểm)
Câu 3. Điều kiện cho điểm:
- dạng các đường phải đúng ;
- điểm đầu điểm cuối quá trình nén trùng nhau ;

- đường cấp nhiệt đẳng tích trùng nhau một đoạn ;
6

- cuối quá trình dãn nở thì nhiệt độ của chu trình cấp nhiệt đẳng tích nhỏ hơn (ở cùng
thể tích) (15 điểm)
Câu 4.

K=

1
δ
1
1 =1/(1/450+0.25/0.07+1/8.5)= 0.2709 (W/m2K) (20 điểm);
+∑ i +
α1
λi α 2

q=K(tf1-tf2)=0.2709*(1250-45) = 326.4345 W/m2.
tw1=tf1-q/α1=1250-326.4345/450= 1249.30C; (5 điểm)
tw2=tf2+q/α2=35+326.4345 /8.5= 73.40405882 0C ; (5 điểm)

BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT
Học phần: Nhiệt kĩ thuật
PHIẾU THI SỐ: 4
Thời gian làm bài: 75 phút

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1. Xác định hệ số tỏa nhiệt của dầu máy biến áp cho vách ống α1, biết dầu chảy

trong ống tròn uốn cong hình lò xo: đường kình trong ống d= 1,5 cm, bán kính cong
R= 10 cm và ống dài 1,5 m. Vận tốc trung bình của dầu bằng 1,2 m/s, nhiệt độ trung
bình của dầu bằng 55 0C; nhiệt độ trung bình của vách mặt trong ống là 45 0C (50
điểm).
Câu 2. Máy nén khí lí tưởng (Cv= 0.72 kJ/kgK, R= 287 J/kgK) có sản lượng 500
lít/ph, không khí môi trường có P = 1 bar và nhiệt độ t = 45 0C; áp suất ra của khí nén
Pk=7 bar. Biết quá trình nén có chỉ số đa biến n = 1,3.
a). Hãy tính công suất tiêu thụ của động cơ lai máy nén trên, biết hiệu suất truyền
động từ động cơ tới máy nén ηm=0,95 (20 điểm).
b). Tính nhiệt lượng khí tỏa ra cho nước làm mát (trên một đơn vị thời gian) của
máy nén (25 điểm).
c). Biết nước làm mát vào có nhiệt độ tn'=30 0C, ra bằng tn" = 33 0C, nhiệt dung riêng
của nước bằng 4,17 kJ/kg.độ, hãy tính lưu lượng bằng thể tích nước làm mát yêu cầu
(khối lượng riêng nước 1,04 kg/m3) (5 điểm).
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi

7


Câu 1. Xác định hệ số tỏa nhiệt của dầu máy biến áp cho vách ống α1, biết dầu chảy

trong ống tròn uốn cong hình lò xo: đường kình trong ống d= 1,5 cm, bán kính cong R =
10 cm và dài 1,5 m. Vận tốc trung bình của dầu bằng 1.2 m/s, nhiệt độ trung bình của dầu

bằng 55 0C; nhiệt độ trung bình của vách trong ống là 45 0C (35 điểm).
Số Re của dầu:
Ref =wd/v
w=1.2 m/s;
d= 0.015 m;
ν= (7.58+5.78)/2*10-6 = 6.6800e-006 (m2/s).
Ref =1.2*0.015/6.6800e-006 = 2694.610778
βf=7.075e-4 (K-1)
- Phương trình tiêu chuẩn:
Nuf=0.15Ref0.33Prf0.43 Grf0.1(Prf/Prw)0.25εlεr (chú ý là tuy Re>2300, nhưng vẫn sử dụng CT
cho trường hợp chảy tầng. Có thể SV sử dụng công thức khác mà không bị trừ điểm)
Trong đó Prf=(111+87.8)/2 = 99.4 (nội suy giữa 60 và 50 0C)
Prw= (111+145)/2= 128; (nội suy giữa 40 và 50 0C)
λf = (0.1082+0.1072)/2 = 0.1077 W/mđộ.
Gr=gl3βf∆t/ν2=9.8*0.015^3*7.075e-4*10/6.6800e-006^2= 5244.12907;
εl(1.5/0.015)=1 ; εr=1+1.77/10= 1.177 ;
Nuf=0.15*2694.610778^0.33*99.4^0.43*5244.12907^0.1*(99.4/128)^0.25*1.177=
=38.22249233
Hệ số truyền nhiệt:
α=

Nu f λ
l

= 33.84473957*0.1077/0.015 = 243.0052301 (W/m2độ)

Câu 2.a

P
n

L=
P1V1  2
 P1
1− n






n −1
n


− 1 / η m =-1.3/0.3*10^2*500/60*(7^(0.3/1.3)-1)/0.95 =



= -2.1546 (kW) (20 điểm)
b. Cn=Cv(n-k)/(n-1)= - 0.72*0.1/0.3= - 0.24 (kJ/kgK);
Nhiệt độ khi ra:
( n −1) / n
T2 = T1 ( P2 / P1 )
= (273.15+45)*7^(0.3/1.3) = 498.4878 K
Q= G Cn ∆t= -10^2*500/60/287/(273.15+45)*0.24*(498.4878-273.15-45)= -0.395
(kW) (25 điểm)
c. Lượng nước làm mát:
Gn=Q/cpn/∆tn /ρ = 0.395/4.17/3/1.04= 0.0304 (lit/s) = 1.824 lit/ph (5 điểm)

8

9


BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT
Học phần: Nhiệt kĩ thuật
PHIẾU THI SỐ: 5
Thời gian làm bài: 75 phút

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1a). Môi chất là khí lí tưởng (Cv=0.72 kJ/kgK, R = 287 J/kgK), t rạng thái ban đầu
có áp suất và nhiệt độ là P1= 5,5 bar và t1= 375 0C, dãn nở đoạn nhiệt thuận nghịch tới áp
suất P2 = 1.2 bar. Tính công kĩ thuật riêng của dòng khí khi chuyển động qua tua bin (25
điểm).
Câu 1b). Nếu dòng khí trên không qua tua bin mà chỉ đơn thuần chuyển động qua

một ống phun tĩnh (có thông số vào và ra như trên) và coi vận tốc vào của dòng khí
ω1 = 0 , tính vận tốc ra của dòng khí (25 điểm).

Câu 2. Xác định nhiệt lượng nhả ra khi đi qua thiết bị trao nhiệt của 1 kg hơi nước
ẩm t =850C biết độ khô ban đầu x1=0.95 và sau khi ra khỏi thiết bị x2=0.65 (vận tốc
hơi trước và sau thiết bị trao nhiệt có thể bỏ qua - 25 điểm).
Câu 3. Hãy xác định dòng bức xạ từ toàn bộ bề mặt cột trụ đường kính 110 cm, cao
25 m vào ban đêm ra môi trường xung quanh có nhiệt độ trung bình các vật xung
quanh bằng 350C, biết nhiệt độ bề mặt trụ bằng 150 0C và độ đen của bề mặt 0,6 (25
điểm).
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi
Câu 1a:
k −1


kRT1  P2  k

Công sinh ra: l =
 ÷ − 1 =-1.4/0.4*287*(375+273.15)*((1.2/5.5)^(0.4/1.4)-1) =

1 − k  P1 



229,65 (kJ/kg).
Câu 1b: Vận dòng khí ω2 = 2l = sqrt(2*229.65e+3) = 677.7168 (m/s)
Câu 2.
i’=356.02 kJ/kg, i’’=2651.4 kJ/kg
i1=i’(1-x1)+i’’x1= 356.02*0.05+2651.4*0.95= 2536.6 kJ/kg;
i2=i’(1-x2)+i’’x2= 356.02*0.35+2651.4*0.65= 1848 kJ/kg;
q=i2-i1= 1848-2536.6= -688.6 kJ/kg.
Câu 3). qbx = εC0 (14 − 24 ) =0.6*5.67*((150+273.15)^4-(35+273.15)^4)/100^4 = 783.9671

(W/m2)
Dòng bức xạ:
Q=qF=783.9671*pi*1.1*25= 67.73 (kW) (25 điểm)

10


BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT
Học phần: Nhiệt kĩ thuật
PHIẾU THI SỐ: 6
Thời gian làm bài: 75 phút

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1. Cho biết số mũ đa biến của quá trình đẳng nhiệt của khí lí tưởng bằng bao
nhiêu. Tính công dãn nở và công kĩ thuật riêng của quá trình có nhiệt độ t 1=t2=3000C,
v1=0,45 m3/kg và v2=0,86 m3/kg. Hằng số khí R=287 J/kgK (15 điểm).
Câu 2. Hơi bão hòa ẩm độ khô x = 0.95 và áp suất P 1=3.5 bar, sau khi đi qua bộ quá
nhiệt, thông số hơi ra như sau: P2=3 bar, t2=150 0C. Hãy xác định nhiệt lượng riêng hơi
nhận được (động năng riêng của hơi trước và sau thiết bị trao nhiệt có thể bỏ qua -25

điểm).
Câu 3. Mật độ dòng bức xạ môi trường tới bề mặt vật xám bằng q=1000 W/m 2, độ
đen của vật ε=0,7. Hãy tính năng lượng vật hấp thụ được và phản xạ lại trên một m 2
(không tính bức xạ của bản thân vật) (10 điểm).
Câu 4. Xác định hệ số truyền nhiệt cho ống của dầu máy biến áp chuyển động cắt
qua cụm ống một góc 650 với vận tốc trung bình tại thiết diện hẹp nhất 1,2 m/s, nhiệt
độ trung bình của dầu là 550C, của bề mặt ngoài ống bằng 45 0C. Biết các ống có
đường kính ngoài 10 mm, bố trí so le S 1=2d, S2=1.5d và toàn bộ có 4 hàng ống dọc
theo lối đi của dầu (35 điểm).
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi
Câu 1.
- Quá trình đẳng nhiêt có số mũ đa biến bằng 1;
- ldn=lkt=q=RTln(v2/v1)=0.287*573.15*log(0.86/0.45) = 106,54 (kJ/kg)
Câu 2.
i’=584.26 kJ/kg, i’’=2732.0 kJ/kg
i1=i’(1-x1)+i’’x1= 584.26*0.05+2732*0.95= 2624.6 kJ/kg;
i2=2761.2 kJ/kg;
q=i2-i1= 2761.2-2624.6= 136.6 kJ/kg (15 điểm)
Câu 3.
- Năng lượng hấp thụ được qA = εq = 0.7*1000= 700 W/m2 (5 điểm)
- Khi bức xạ bản thân bằng năng lượng hấp thụ : E = εC0(T/100)4=qA=700, suy ra
T= (1000/5.6697)^0.25*100 = 364.4265 (K) (10 điểm)
Câu 4a)

Số Re của dầu:
Ref =wd/v
w=1.2 m/s;
d= 0.01 m;
v= (7.58+5.78)/2*10-6 = 6.6800e-006 (m2/s).
Ref =1.2*0.01/6.6800e-006 = 1.7964e+003

- Phương trình tiêu chuẩn:
Nuf=0.41Ref0.6Prf0.33(Prf/Prw)0.25εψεs
11


Trong đó Prf=(111+87.8)/2 = 99.4 (nội suy giữa 60 và 50 0C)
Prw= (111+145)/2= 128; (nội suy giữa 40 và 50 0C)
λf = (0.1082+0.1072)/2 = 0.1077 W/mđộ.
Nuf=0.41*1.7964e+003^0.6*99.4^0.33*(99.4 /128)^0.25 = 157.4372;
Hiệu chỉnh lại do góc cắt nhỏ hơn 900 (εψ=65 = 0.96):
Hiệu chỉnh do bước ống : S1/S2=2/1.5<2 nên εs=(S1/S2)1/6=(2/1.5)^(1/6)=1.0491
Số Nu và hệ số tỏa nhiệt của hàng ống thứ 3 trở đi :
Nuf= Nuf*εψεs= 157.4372*0.96*1.0491 = 158.5607.
Hệ số truyền nhiệt:
α=

Nu f λ
l

= 158.5607*0.1077/0.01 = 1.7077e+003 (W/m2độ)

Hệ số truyền nhiệt trung bình của toàn bộ cụm ống :
α = α 3 (0, 6 + 0, 7 + 2) / 4 =1.7077e+003*3.3/4=1408,9 (W/m2độ)

BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT
Học phần: Nhiệt kĩ thuật

PHIẾU THI SỐ: 7
Thời gian làm bài: 75 phút

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1. Xác định mật độ dòng nhiệt trao đổi giữa hai tấm phẳng rộng so với khoảng

cách của chúng, nhiệt độ của các tấm t 1=175 0C, t2=85 0C; độ đen lần lượt bằng ε 1=0,6
và ε2=0,8 (10 điểm). Nếu giữa hai tấm đặt một tấm chắn có độ đen ε c=0.75 thì mật độ
dòng nhiệt bằng bao nhiêu (5 điểm)?
Câu 2. Hỗn hợp hơi ẩm áp suất ban đầu P1 = 1.2 bar, độ khô x1 =0,85; dãn nở đoạn
nhiệt thuận nghịch tới áp suất 1 bar. Tính độ khô của hơi x2 (25 điểm).
Câu 3. Cho chu trình lý tưởng động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp có các thông số:
áp suất cuối quá trình nén 48,5 bar, áp suất lớn nhất của chu trình P z=80 bar, nhiệt độ
lớn nhất Tz=2000 K. Môi chất công tác là không khí (lí tưởng) có hằng số khí bằng
287 J/kg.độ, số mũ đoạn nhiệt k=1,4; nhiệt dung riêng đẳng áp C p=1,01 kJ/kg.độ và ở
môi trường có t0=27 0C; P0=1bar.
a) Vẽ đồ thị p-v và T-s của chu trình, giải thích rõ các quá trình (20 đ).
b). Xác định nhiệt q1, công và hiệu suất nhiệt của chu trình đối với 1 kg không khí
(30 điểm).
c). Tính công suất của động cơ có chu trình làm việc như trên, biết động cơ 4 kì
(tức 2 vòng quay thực hiện được một chu trình công tác), có 6 xi lanh, thể tích lớn
nhất mỗi xi lanh bằng 9.5 dm3 và vòng quay động cơ bằng 1000 v/ph (10 điểm).
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi

Câu 1.

12


- Khi không có tấm chắn:
ε td =

1
=
1 1
+ − 1 1/(1/0.6+1/0.8-1)=0.5217;
ε1 ε 2

[

]

q = ε td C0 (T1 / 100) 4 − (T2 / 100) 4 = 0.5217*5.67*((448.15/100)^4-(358.15/100)^4)=
2

706.4541 (W/m ).
- Khi có tấm chắn:

ε td =

1
1 1 2
+ + −2
ε1 ε 2 ε c

=

1/(1/0.6+1/0.8+2/0.75-2)= 0.2791;

q=0.2791*5.67*((448.15/100)^4-(358.15/100)^4)= 377.9401 (W/m2).
Câu 2.

t1 = 104.7837 0C; s1’=1.36094 kJ/kgK ; s1’’=7.2978 kJ/kgK ;
t2=99.6059 0C ; s2’= 1.30277 kJ/kgK ; s2’’= 7.3589 kJ/kgK ; v2’= 1.0432e-3 m3/kg;
v2’’=1.6941 m3/kg.
s2=s1= s1’(1-x)+s1’’x= 1.36094*(1-0.85)+7.2978*0.85= 6.4073 (kJ/kgK) ;
x2=(s2-s2’)/(s2’’-s2’)= (6.4073-1.30277)/(7.3589-1.30277) = 0.8429;
Câu 3a Vẽ đồ thị P-v và T-s của chu trình, giải thích rõ các quá trình (20 đ).
b (30 điểm).

- q1=cv(Ty-Tc)+cp(Tz-Ty) ; q2=Cv(Tb-Ta)
- Tc=Ta(Pc/Pa)(k-1)/k = 300*48.5^(0.4/1.4) = 909.4142 K ;
- Tỷ số tăng áp λ=Py/Pc =80/48.5 = 1.6495 ;
- Nhiệt độ : Ty= Tc λ= 909.4142*1.6495 = 1500.1 K ;
- Tỷ số dãn nở sớm : ρ=Tz/Tc=2000/1500.1= 1.3332 ;
- Tỷ số nén: ε = (Pc/Pa)^(1/k) = 48.5^(1/1.4)= 15.9993 ;
- Nhiệt độ cuối dãn nở: Tb=Tz(vz/vb)k-1=2000*(1.3332/15.9993)^0.4 = 740.1977 K
Thay vào:
q1=0.72*(1500.1-909.4142)+1.01*(2000-1500.1) = 930.1928 (kJ/kg) ;
q2= 0.72*(740.1977-300.15) = 316.8343 (kJ/kg)
Công chu trình: l=q1-q2 = 930.1928-316.8343= 613.3585 (kJ/kg) ;
Hiệu suất nhiêt : ηt=l/q1=613.3585/930.1928= 0.6594.
c Lượng công chất tiêu thụ trong một chu trình:
Gct = Va/va =Vxli ;

va = RTa/Pa = 287*300.15/1e+5 = 0.8614 (m3/kg) ;
Gct = 9.5e-3*6/0.8614 = 0.0662 (kg/ct) ;
Công suất động cơ : Ne=Gctln/60/2=0.0662*613.3585*1000/120= 338.3694 (kW).

13


BM.01.QT.DT.05
15/3/12-REV:0

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN NHIỆT KĨ THUẬT

ĐỀ THI HỌC KỲ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Học phần: Nhiệt kĩ thuật
PHIẾU THI SỐ: 8
Thời gian làm bài: 75 phút

Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

(Dành cho ngành Kỹ thuật)

Câu 1. Cho biết số mũ đa biến của quá trình đẳng áp của khí lí tưởng bằng bao

nhiêu. Tính công dãn nở, công kĩ thuật và nhiệt lượng riêng của quá trình có áp suất
P1=P2=5,5 bar, v1=0,45 m3/kg và v2=0,86 m3/kg. Hằng số khí R=287 J/kgK, nhiệt dung
riêng khối lượng đẳng tích cv=0,72 kJ/kgK (20 điểm).

Câu 2. Xác định mật độ dòng nhiệt trao đổi giữa hai tâm phẳng rộng so với khoảng
cách của chúng, nhiệt độ của các tấm t 1=180 0C, t2=60 0C; độ đen lần lượt bằng ε 1=0,7
và ε2=0,9 (10 điểm). Nếu giữa hai tấm đặt một tấm chắn có độ đen ε c=0.75 thì mật độ
dòng nhiệt bằng bao nhiêu (5 điểm)?
Câu 3. Chu trình thiết bị động lực hơi nước Rankin lí tưởng có các thông số sau:
nhiệt độ và áp suất hơi vào tua bin là 4000C và 40 bar; áp suất bầu ngưng 0,5 bar.
a). Hãy vẽ sơ đồ của hệ thống thiết bị và các đồ thị P-v, T-s và i-s của chu trình,
cho biết các quá trình và tên thiết bị trong đó xảy ra quá trình tương ứng (25 đ).
b). Xác định công l của tua bin tạo ra, nhiệt cấp vào q1, nhả ra q2 của chu trình và
hiệu suất nhiệt của chu trình (35 đ).
c). Biết công suất tua bin bằng 6000 kW, tính lượng hơi nước tiêu hao trong một
giờ (5 đ).
Sinh viên không được tẩy xoá hoặc viết vào phiếu thi
Câu 1.
- Số mũ đa biến bằng 0;
- Công dãn nở: ldn=P(v2-v1)=5.5e+2*(0.86-0.45)= 225.5 (kJ/kg);
- Công kĩ thuật bằng 0;
- Nhiêt: T1=P1v1/R=5.5e+5*0.45/287 = 862.37 (K);
T2=P2v2/R=5.5e+5*0.86/287 = 1648.1 (K);
q= cp(T2-T1) = (0.72+0.287)*(1648.1-862.37) = 791.23 kJ/kg.
- Câu 2. Khi không có tấm chắn:
ε td =

1
=
1 1
+ − 1 1/(1/0.7+1/0.9-1)= 0.6495;
ε1 ε 2

[

]

q = ε td C0 (T1 / 100) 4 − (T2 / 100) 4 = 0.6495*5.67*((453.15/100)^4-(333.15/100)^4)=
2

1099.2(W/m ).
- Khi có tấm chắn:

ε td =

1
=
1 1 2
+ + − 2 1/(1/0.7+1/0.9+2/0.75-2)= 0.3119;
ε1 ε 2 ε c

q=0.3119*5.67*((453.15/100)^4-(333.15/100)^4)= 527.8538(W/m2).
14


Câu 3a). Vẽ, và trình bày (25 điểm)
b). i1 = 3674.9 kJ/kg ;

s1 = 7.3706 kJ/kgK.
Nhiệt độ sôi ở bầu ngưng và các đại lượng:
Tn = 81.3163 0C
i'n = 340.54 kJ/kg;
i"n = 2645.2 kJ/kg;
sn'=1.0912 kJ/kg;

sn"= 7.5931 kJ/kg.
Giả sử quá trình dãn nở trong tua bin là thuận nghịch thì s 2=s1= 6.7714 kJ/kgK, khi đó
độ khô của hơi
x=

s2 − sn '
= (7.3706 -1.0912 )/(7.5931-1.0912 ) = 0.965779234;
s n "− s n '

Entanpi riêng của hơi trong trường hợp thuận nghịch:
i2tn = (i"n - i'n ).x + i'n = (2645.2-340.54 )* 0.965779234+340.54 = 2566.332769 kJ/kg.
Công lí thuyết bằng:
l = i1-i2tn = 3674.9-2566.332769= 1108.567231 kJ/kg.
Nhiệt cấp vào q1= i1-i'n = 3674.9 -340.54 = 3334.36 kJ/kg
Nhiệt nhả ra:
q2= (i2tn- i'n ) = 2566.332769-340.54= 2225.792769 kJ/kg (30 điểm)
Hiệu suất nhiệt của hệ thống:
ηi =

li
= 1108.567231/3334.36= 0.2994
q1

c).
Suất tiêu hao hơi : d=1/li = 1/1108.567231 =0.000902065 (kg hơi/kJ) ;
Lượng hơi tiêu thụ :
G= N.d.3600/1000= 6000*0.000902065*3.6 = 19.48460986 (tấn/giờ) (5 điểm)

15