Bài tập truyền nhiệt

Bài tập Truyền nhiệt
Phần 1: DẪN NHIỆT
Bài 1: Vách lò đốt được làm từ 3 lớp vật liệu, lớp thứ 1 là gạch chịu lửa có chiều
dày là δ1=20cm và có hệ số dẫn nhiệt là λ1=12W/mK, lớp thứ 2 và 3 là vật liệu
cách nhiệt có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt lần lượt là δ2=3cm, λ2=0,7W/mK và
δ3=2cm, λ3=0,1W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách được duy trì không đổi là t 1=2500C và
t4=400C. Diện tích vách là F=20m2. Hãy xác định
a.
b.
c.

Nhiệt lượng dẫn qua vách
Nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp
Nếu thay đổi vị trí của 2 lớp cách nhiệt thì nhiệt lượng dẫn qua vách có thay
đổi không? Xác định lại nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp

Bài 2: Vách kho lạnh được làm bằng 3 lớp vật liệu và có diện tích vách là
F=120m2. Lớp thứ 1 và thứ 3 là giống nhau và có δ1=δ3=5cm, λ1=λ3=0,7W/mK.
Lớp thứ 2 là vật liệu gia cường có δ2=1cm, λ2=65W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách được
duy trì không đổi là t4=-200C và t1=300C. Hãy xác định
a.
b.

Nhiệt lượng dẫn qua vách
Để nhiệt lượng dẫn qua vách không vượt quá 200W/m 2 thì chiều dày của lớp
thứ 1 và thứ 3 là bao nhiêu?

Bài 3: Một đường ống dẫn nước nóng có đường kính trong là d 1=100mm, đường
kính ngoài là d2=114mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là λ1=46W/mK và chiều dài ống
là L=120m. Bên ngoài ống có bọc 2 lớp vật liệu cách nhiệt, lớp thứ 1 có chiều dày
là δ2=2cm và hệ số dẫn nhiệt λ2=0,1W/mK, lớp thứ 2 có chiều dày là δ3=1cm và hệ

số dẫn nhiệt λ3=0,7W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách ống được duy trì không đổi là
t1=850C và t4=250C. Hãy xác định:
a.
b.
c.

Nhiệt lượng tổn thất và nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp
Độ chênh lệch nhiệt độ nước nóng vào và ra khỏi ống nếu biết tốc độ nước
chảy trong ống là 1,2m/s
Nếu thay đổi vị trí của 2 lớp cách nhiệt thì tổn thất nhiệt qua ống có thay đổi
hay không?


Bài 4: Một đường ống dẫn nước lạnh có đường kính trong là d 1=150mm, đường
kính ngoài là d2=160mm, chiều dài ống là L=200m, hệ số dẫn nhiệt của ống là
λ1=46W/mK. Bên ngoài ống có bọc 1 lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày là
δ2=2cm và hệ số dẫn nhiệt λ2=0,1W/mK. Nhiệt độ 2 bên vách được duy trì không
đổi là t1=350C và t3=50C. Hãy xác định:
a.
b.
c.

Nhiệt lượng xâm nhập vào đường ống
Nhiệt độ nước lạnh tăng bao nhiêu sau khi ra khỏi đường ống biết vận tốc
nước đi trong ống là 1,2m/s.
Để nhiệt độ nước lạnh tăng không quá 2 0C thì chiều dày của lớp cách nhiệt
là bao nhiêu?

Bài 5: Một vách kho lạnh có diện tích là F=50m2 được làm từ 3 lớp vật liệu. Lớp
thứ 1 có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt là δ1=5cm và λ1=1,2W/mK. Lớp thứ 2 có

chiều dày và hệ số dẫn nhiệt là δ2=3cm và λ2=0,7W/mK. Lớp thứ 3 có chiều dày và
hệ số dẫn nhiệt là δ3=7cm và λ3=0,1W/mK. Không khí bên ngoài kho lạnh có
nhiệt độ là tf1=350C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α1=10W/m2K. Không khí trong
kho lạnh có nhiệt độ là tf2=-150C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α2=15W/m2K. Hãy
xác định:
a.
b.
c.

Nhiệt lượng xâm nhập vào
Nhiệt độ tại vị trí tiếp xúc giữa các lớp
Để cho không xảy ra hiện tượng đọng sương bên ngoài vách phía có nhiệt độ
cao thì chiều dày lớp cách nhiệt thứ 3 tối thiểu là bao nhiêu biết độ ẩm của
không khí ngoài kho lạnh là 70%

Bài 6: Một vách buồng đốt được làm từ 2 lớp vật liệu, lớp thứ nhất là gạch chịu lửa
có chiều dày là δ1=20cm và hệ số dẫn nhiệt λ1=7W/mK. Lớp thứ hai là vật liệu
cách nhiệt có chiều dày là δ2=5cm và hệ số dẫn nhiệt λ2=1,2W/mK. Nhiệt độ vách
phía trong buồng đốt có nhiệt độ là tw1=2500C, nhiệt độ và hệ số tỏa nhiệt đối lưu
của không khí bên ngoài buồng đốt là tf=300C và α=12W/m2K. Hãy xác định:
a.
b.
c.

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường
Nhiệt độ vách phía ngoài buồng đốt
Nếu hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí là α=20W/m2K thì chiều dày lớp
cách nhiệt là bao nhiêu để tổn thất nhiệt không thay đổi

Bài 7: Một đường ống dẫn nước lạnh có đường kính trong là d 1=100mm, đường
kính ngoài là d2=110mm, ống làm bằng thép có hệ sô dẫn nhiệt là λ1=46,5W/mK.
Chiều dài ống là L=200m. Bên ngoài ống có bọc một lớp vật liệu cách nhiệt có
chiều dày là δ2=3cm và hệ số dẫn nhiệt λ2=0,5W/mK. Không khí bên ngoài ống có
nhiệt độ là tf1=350C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α1=8W/m2K. Nhiệt độ vách ống
phía trong là tw3=50C Hãy xác định:
a.
b.
c.

Nhiệt lượng xâm nhập vào đường ống
Độ chênh nhiệt độ nước lạnh vào và ra khỏi ống nếu biết vận tốc nước chảy
trong ống là 1,5m/s
Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt lớn nhất là bao nhiêu để không bị
đọng sương bên ngoài ống, nếu biết nhiệt độ đọng sương là 240C

Bài 8: Một đường ống dẫn nước nóng có đường kính trong là d 1=90mm, đường
kính ngoài là d2=102mm, ống làm bằng thép có hệ số dẫn nhiệt là λ1=46,5W/mK.
Chiều dài ống là L=150m. Bên ngoài ống có bọc một lớp vật liệu cách nhiệt có
chiều dày là δ2=5cm và hệ số dẫn nhiệt λ2=0,7W/mK. Không khí bên ngoài ống có
nhiệt độ là tf2=350C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α2=20W/m2K Nước nóng đi trong
ống có nhiệt độ trung bình là tf1=850C và hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α2=4000W/m2K.
Hãy xác định
a.
b.
c.

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường và nhiệt độ vách ngoài của ống
Nếu giảm chiều dày lớp cách nhiệt thì tổn thất nhiệt có giảm không?
Để việc cách nhiệt đường ống hiệu quả thì hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách

nhiệt lớn nhất là bao nhiêu

Bài 9: Một thanh có tiết diện hình tròn có đường kính là d=3cm, hệ số dẫn nhiệt
của thanh là λ=65W/mK, chiều dài thanh là L=1m. Một đầu thanh được hàn vào
vách có nhiệt độ tg=1500C. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là t f=300C và
hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α=20W/m2K. Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh, hãy xác
định:
a.
b.

Nhiệt độ tại đỉnh thanh và nhiệt lượng truyền qua thanh
Chiều dài thanh để nhiệt thừa ở đỉnh thanh là 50C

Bài 10: Một thanh có tiết diện hình vuông có cạnh a=5cm, hệ số dẫn nhiệt của
thanh là λ=180W/mK, chiều dài thanh là L=0,8m. Một đầu thanh được hàn vào


vách có nhiệt độ tg=1200C. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là t f=300C và
hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α=15W/m2K. Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh, hãy xác
định:
a.
b.
c.

Nhiệt độ tại vị trí cách đỉnh thanh là 0,2m và nhiệt lượng truyền qua thanh
Chiều dài thanh để có thể xem như thanh dài vô hạn
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí là bao nhiêu thì nhiệt độ ở giữa thanh
bằng ½ nhiệt độ gốc thanh

Bài 11: Một thanh có tiết diện hình tam giác đều có cạnh a=3cm, hệ số dẫn nhiệt

của thanh là λ=115W/mK, chiều dài thanh là L=0,7m. Một đầu thanh được hàn
vào vách có nhiệt độ tg. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là t f=300C và hệ
số tỏa nhiệt đối lưu là α=10W/m2K. biết nhiệt độ ở đỉnh thanh là t L=400C, hãy xác
định:
a.
b.

Nhiệt lượng truyền qua thanh khi bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh và tính đến
tỏa nhiệt ở đỉnh thanh
Chiều dài thanh để hiệu suất của thanh là 70%

Bài 12: Một thanh có tiết diện hình chữ nhật có cạnh a x b=5 x 3cm, hệ số dẫn
nhiệt của thanh là λ=203W/mK. Một đầu thanh được hàn vào vách có nhiệt độ
tg=1800C. Không khí xung quanh thanh có nhiệt độ là t f=300C và hệ số tỏa nhiệt
đối lưu là α=25W/m2K. Nhiệt độ tại giữa thanh là 1000C. Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh
thanh, hãy xác định:
a.
b.

Chiều dài thanh
Nhiệt lượng truyền qua thanh và nhiệt độ ở đỉnh thanh

Bài 13: Cánh tam giác bằng thép có hệ số dẫn nhiệt λ=52W/mK , chiều cao cánh
H=35mm , chiều dày chân cánh δ=10mm, cánh được gắn dọc theo chiều dài vách có
nhiệt độ tg=1200C. Vách có kích thước dài x rộng =800x500 mm, không khí xung
quanh có nhiệt độ tf=350C, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α=25W/m2K
a.
b.

Bằng phương pháp hiệu suất hãy xác định nhiệt lượng truyền qua một cánh.

Nếu các cánh được gắn lên vách với bước 25mm, hãy xác định nhiệt lượng
truyền qua vách

Bài 14: Một vách phẳng có kích thước dài x rộng = 400mm x 300mm, nhiệt độ bề
mặt vách là tg=120oC. Để tăng cường truyền nhiệt giữa vách và môi trường người


ta gắn lên vách các cánh thẳng dọc theo chiều dài vách với bước cánh là S=20mm.
δ

Chiều cao cánh là L=20cm, chiều dày cánh là =5mm, hệ số dẫn nhiệt của cánh là
λ

=115W/(mK). Nhiệt độ không khí xung quanh là t f =35oC, hệ số tỏa nhiệt đối lưu

của không khí là

α

= 7W/(m2K). Bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh cánh, hãy xác định:

a.

Hiệu suất cánh

b.

Nhiệt độ tại đỉnh cánh

c.

Nhiệt lượng trao đổi của vách và cánh với môi trường

Phần 2: ĐỐI LƯU
Bài 1: Một đường ống dẫn nước nóng có chiều dài là L=150m, đường kính trong là
d1=100mm, đường kính ngoài là d2=110mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là
λ=46W/mK. Nước nóng chảy trong ống có vận tốc là ω1=1,2m/s và có nhiệt độ
trung bình là tf1=850C. Không khí bên ngoài ống thổi vuông góc với trục ống có
vận tốc là ω2=5m/s và có nhiệt độ trung bình là t f2=300C. Bỏ qua ảnh hưởng của
phương hướng dòng nhiệt, hãy xác định:
a.
b.
c.

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước và không khí
Tính nhiệt lượng tổn thất ra môi trường
Tính nhiệt độ nước vào và ra khỏi ống

Bài 2: Một đường ống dẫn nước nóng có chiều dài là L=120m, đường kính trong
của ống là d1=152mm, đường kính ngoài là d 2=160mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là
λ=52W/mK. Nước nóng chảy trong ống có vận tốc là ω=1,8m/s và nhiệt độ nước
vào và ra khỏi ống là t n1=810C và tn2=790C. Không khí bên ngoài ống có nhiệt độ là
300C. Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt, hãy xác định
a.
b.
c.

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước
Nhiệt độ vách bên ngoài ống
Tốc độ chuyển động của không khí nếu biết không khí thổi vuông góc với

trục ống


Bài 3: Một đường ống dẫn nước nóng đặt trong không gian nhà xưởng gồm có 2
đoạn, đoạn nằm ngang có chiều dài là L=120m, đoạn thứ 2 đặt thẳng đứng có chiều
cao là H=10m. Đường kính ngoài của ống là 110mm, nhiệt độ bề mặt ống là
tw=600C, nhiệt độ không khí xung quanh là tf=400C. Hãy xác định
a.
b.

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí
Chiều dài của đoạn nằm ngang là bao nhiêu để nhiệt độ nước vào và ra khỏi
ống giảm xuống 10C nếu biết lưu lượng nước đi trong ống là 5kg/s

Bài 4: Một buồng đốt công nghiệp có diện tích sàn là 3m x 4m, được xây cao 2,5m.
Các vách được xây bằng gạch chịu lửa có chiều dày là 20cm và có hệ số dẫn nhiệt
là 7W/mK, nóc buồng đốt được xây bằng bê tông có chiều dày là 10cm và có hệ số
dẫn nhiệt là 12W/mK. Bên ngoài các vách và nóc của buồng đốt có bọc một lớp
cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt là 0,5W/mK. Nhiệt độ phía trong của các vách xung
quanh là 2400C, nhiệt độ phía trong của nóc là 248 0C. Nhiệt độ bên ngoài lớp cách
nhiệt là 600C. Không khí bên ngoài buồng đốt có nhiệt độ là 400C. Hãy xác định
a.
b.

Hệ số tỏa nhiệt của không khí xung quanh vách và nóc lò
Chiều dày của lớp cách nhiệt

Bài 5: Một khe hẹp hình vành khăn có đường kính nhỏ là 90mm, đường kính lớn là
100mm, chiều dài L=2m. Nhiệt độ 2 bên vách là t w1=500C và tw2=900C, không khí
nằm trong khe hẹp. Hãy xác định nhiệt lượng trao đổi giữa 2 vách

Bài 6: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống có các thông số như sau:
a.
b.

Kích thước ống nhỏ d1=90mm, d2=100mm
Kích thước ống lớn D1=200mm, D2=210mm
Dầu máy biến áp chảy trong ống nhỏ có nhiệt độ trung bình là 70 0C và có vận
tốc là 1m/s
Nước làm mát chảy trong không gian hình vành khăn giữa 2 ống có lưu lượng là
30kg/s. Nhiệt độ nước vào là 300C, nhiệt độ nước ra là 400C.
Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt và nhiệt trở dẫn nhiệt của vách
ống. Hãy xác định
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của dầu và nước
Công suất của thiết bị


c.

Chiều dài của thiết bị

Bài 7: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng chùm ống bố trí song song có số hàng ống theo
chiều chuyển động của không khí là 12 hàng. Số dãy ống theo hướng vuông góc với
hướng chuyển động của không khí là 8 dãy. Đường kính ngoài của ống là 17mm, vận
tốc tại tiết diện hẹp nhất là 8m/s. Nhiệt độ trung bình của không khí trong thiết bị là
400C, nhiệt độ bề mặt vách ống là 450C. Chiều dài của 1 ống là 0,6m; bỏ qua ảnh
hưởng của phương hướng dòng nhiệt, không khí thổi vuông góc với trục ống. Hãy xác
định
a.
b.
c.

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí
Công suất của thiết bị
Công suất thiết bị tăng lên bao nhiêu phần trăm nếu ống bố trí so le. Các điều
kiện khác không thay đổi

Bài 8: Trong hệ thống sấy người ta dùng hơi nước để gia nhiệt cho không khí. Thiết bị
trao đổi nhiệt là chùm ống bố trí song song, ống có kích thước φ=27/21 mm, số hàng
ống theo chiều chuyển động của không khí n=12 .
Hơi nước đi vào trong ống có áp suất p=4 bar, độ khô x=1 , ra khỏi ống ở trạng thái
lỏng sôi. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của hơi bên trong ống α1=7000W/m2K
Không khí có lưu lượng V=5000m3/h vào chùm ống có nhiệt độ t f’=300C, ra khỏi
chùm ống có nhiệt độ tf”=1100C. Vận tốc qua chổ hẹp nhất ωmax=10m/s
Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống, hãy xác định:
a.
b.
c.

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình về phía không khí.
Năng suất nhiệt Q [kW] và tổng chiều dài ống truyền nhiệt L [m] của thiết bị.
Lưu lượng hơi nước cần cung cấp là bao nhiêu Gh [kg/h].

Bài 9: Một đường ống dẫn nước nóng có đường kính trong là 100mm, đường kính
ngoài là 114mm, chiều dài ống là L=250m, ống làm bằng thép có hệ số dẫn nhiệt là
λ=46W/mK. Nước nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G=12kg/s.
Nhiệt độ trung bình nước nóng đi trong ống là tm1=900C. Bên ngoài ống có bọc một
lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày là 4cm và có hệ số dẫn nhiệt là 1,2W/mK. Ống
được đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ trung bình là t m2=400C. Biết
không khí thổi vuông góc với trục ống và có tốc độ trung bình là 5m/s. Bỏ qua ảnh
hưởng của phương hướng dòng nhiệt. Hãy xác định:

a.
b.

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước bên trong ống
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài ống


Xác định độ chênh nhiệt độ nước vào và ra khỏi ống
Bài 10: Một ống bằng thép dẫn nước nóng có các thông số như sau: Đường kính ngoài
114mm, bề dày ống δ=7mm, chiều dài L=200m, hệ số dẫn nhiệt λ=45W/mK. Nước
chảy trong ống với lưu lượng G=10kg/s và nhiệt độ trung bình tf1=600C .
c.

Khi tính toán bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt giữa lưu chất và vách
ống. Hãy xác định:
a.
b.

Tổn thất nhiệt từ ống ra môi trường khi dòng không khí có tốc độ ω = 8
nhiệt độ trung bình tf2=300C thổi vuông góc với trục ống.
Chênh lệch nhiệt độ của nước khi đi qua ống.

và

Bài 11: Một đường ống dẫn nước nóng làm bằng thép có đường kính trong là
d1=100mm, đường kính ngoài là d2=110mm, hệ số dẫn nhiệt của ống là
λ1 = 4 6W /( mK )

nước là
δ 2 = 25mm

. Nước chảy trong ống có nhiệt độ trung bình là tf1=800C, vận tốc

ω = 1,5m / s

. Bên ngoài ống có bọc một lớp cách nhiệt có chiều dày là
tw3 = 4 50 C

. Nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt là
. Nhiệt độ không
khí xung quanh là tf2=350C. Ống đặt nằm ngang trong nhà xưởng, biết chiều dài
ống là L=200m. Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt. Hãy xác định
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước chảy trong ống
b. Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài ống
c. Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt
d. Hệ số truyền nhiệt kL
e. Độ chênh nhiệt độ nước vào và ra khỏi ống
Bài 12: Khảo sát một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống có các thông số như
sau:
a.

a.

Ø1
10

-

Nước nóng chuyển động bên trong ống nhỏ có tốc độ trung bình là
ω 1=1,2m/s và nhiệt độ trung bình là tf1=800C

Nước lạnh chuyển động trong không gian hình vành khăn
giữa 2 ống có lưu lượng là G2=32,61kg/s và có nhiệt độ
trung bình là tf2=400C
Chiều dài của thiết bị là L=6m
Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt và nhiệt
trở dẫn nhiệt của vách ống. Hãy xác định
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước nóng và nước lạnh
Ø100

-

00
Ø2


Độ chênh nhiệt độ nước nóng vào và ra khỏi thiết bị
Phần 3: BỨC XẠ
b.

Bài 1: Hai tấm phẳng hình tròn đặt song song và đồng tâm với nhau có các thông
số như sau:
Tấm thứ 1 có đường kính là D=2m, nhiệt độ bề mặt là t1=1570C, độ đen là
ε1=0,6
- Tấm thứ 2 có đường kính là d=0,8m; nhiệt độ bề mặt là t2=2270C, độ đen là
ε2=0,8
- Khoảng cách giữa 2 tấm là L=1m.
Hãy xác định:
-

Hệ số góc của 2 tấm

b. Nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ giữa 2 tấm
c. Nhiệt lượng bức xạ hiệu dụng của 2 tấm
Bài 2: Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng 2 tấm kim loại mỏng có độ đen
ε1=ε2=0,6. Khoảng cách giữa 2 tấm kim loại δ=4cm , ở giữa là không khí. Cho biết
nhiệt độ bề mặt vách phía trong tw1=800C và nhiệt độ bề mặt vách phía ngoài
tw2=200C . Diện tích bề mặt vách F=10m2 , bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của kim loại.
a.

a.
b.

Tính nhiệt lượng tổng cộng truyền qua vách [W]
Nếu vách được đặt nằm ngang với mặt nóng nằm phía trên thì nhiệt lượng
truyền qua là bao nhiêu?

Bài 3: Một ống dẫn hơi nước được bọc cách nhiệt có đường kính 200 mm đặt nằm
ngang trong nhà xưởng. Nhiệt độ và độ đen trên bề mặt là tw=700C và ε=0,6 .
Nhiệt độ không khí trong nhà xưởng là tf=300C . Ống có chiều dài L=40m .
a.
b.

Tính nhiệt lượng trao đổi giữa ống và môi trường.
Tính nhiệt lượng trao đổi trong trường hợp ống đặt ngoài trời, gió thổi ngang
ống với vận tốc ω=2,5m/s . Biết nhiệt độ không khí vẫn là 300C.

Bài 4: Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng hai tấm kim loại, khoảng cách
giữa hai tấm là δ=4cm . Cho biết nhiệt độ và độ đen bề mặt các tấm lần lượt
tw1=1200C, ε1=0,75 và tw2=400C, ε2=0,65. Diện tích bề mặt vách F=10m2 .
Hãy xác định nhiệt lượng trao đổi giữa hai tấm kim loại khi môi trường giữa hai tấm
là:

a.
b.

Chân không.
Không khí.


c.

Vật liệu có hệ số dẫn nhiệt λ=0,038W/mK

Bài 5: Một vách phẳng được làm bằng 2 tấm kim loại đặt song song có diện tích là
2

0

ε1

F=12m . Nhiệt độ và độ đen của tấm thứ nhất là t1=127 C và =0,8. Nhiệt độ của
tấm thứ hai là t2=570C, nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ giữa 2 tấm là 2,61kW.
Hãy xác định
a.

Độ đen của tấm thứ hai
εc =

ε2
4

Nếu giữa 2 tấm có đặt 2 màng chắn có cùng độ đen

, hãy xác định
nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ giữa 2 tấm kim loại và nhiệt độ của 2 màng
chắn
Phần 4: THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
b.

Bài 1: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều có các thông
số như sau:
-

Lưu chất nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G1=120kg/phút, nhiệt
dung riêng Cp1=3kJ/(kgK), nhiệt độ vào là

-

, nhiệt ra là

t1,, = 4 5o C

Lưu chất lạnh là nước chuyển động bên trong không gian hình vành khăn giữa 2
ống có nhiệt độ vào là

-

t1, = 95o C

t2, = 350 C

, nhiệt độ ra là

t2,, = 55o C

Hệ số truyền nhiệt của thiết bị là k=1800W/(m2K)

Hãy xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị theo 2 phương pháp LMTD và

ε − NTU

Bài 2: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều có các thông
số như sau:
-

Lưu chất nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G1=120kg/phút, nhiệt
dung riêng Cp1=3kJ/(kgK), nhiệt độ vào là

t1, = 95o C


-

Lưu chất lạnh là nước chuyển động bên trong khơng gian hình vành khăn giữa 2
t2, = 350 C

-

t2,, = 55o C

ống có nhiệt độ vào là
, nhiệt độ ra là
Hiệu suất của thiết bị là 70%

Hệ số truyền nhiệt của thiết bị là k=1500W/(m2K)

Hãy xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị theo 2 phương pháp

ε − NTU

và LMTD

Bài 3:Một thiết bò đun nước nóng bằng khói thải từ động cơ đốt trong, loại lưu động
ngược chiều có các thông số sau:
- Phía khói

G1 = 0,8 kg/s

cp1 = 1,12 kJ/kgđộ

- Phía nước

G2 = 3,2 kg/s

cp2 = 4,18 kJ/kgđộ

t’1 = 450 oC
t’2 = 50 oC

Tổng diện tích truyền nhiệt F = 15 m2; hệ số k = 85 W/m2độ
a. Hãy tính nhiệt lượng truyền của thiết bò, nhiệt độ ra của khói và nước.
b. Nếu ĐCĐT vận hành ở 50 % tải và các điều kiện khác không thay đổi thì nhiệt

lượng truyền và nhiệt độ ra của nước sẽ là bao nhiêu?

Bài 4: Khảo sát một thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ bọc chùm ống, hơi nước bão hòa khơ
ngưng tụ đẳng áp bên ngồi ống trở thành lỏng sơi, nước giải nhiệt đi bên trong chùm
α = 4500W/m2 K

ống. Hơi nước có lưu lượng là Gh; hệ số tỏa nhiệt đối lưu
, áp suất hơi
p=1,2bar. Nước giải nhiệt có tổng lưu lượng là G n=18000kg/h, nhiệt độ nước vào là
t 2, = 32 o C

t 2,, = 38 o C

ω

, nhiệt độ nước ra là
, tốc độ nước chảy trong ống là =2m/s, đường
kính trong của ống là dtr=20mm . Bỏ qua nhiệt trở vách ống và ảnh hưởng của phương
hướng dòng nhiệt
1. Xác định hệ số truyền nhiệt k của thiết bị
2. Xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị và chiều dài của một ống
3. Xác định lưu lượng hơi ngưng tụ Gh

Bài 5: Một thiết bò trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều. Chất lỏng
nóng chuyển động bên trong ống nhỏ với các thông số như sau: lưu lượng 100 lít/h,
nhiệt độ vào

t1' = 100o C

, nhiệt độ ra

t1" = 50o C

, nhiệt dung riêng Cp1 = 3 kJ/kg.độ, khối


lượng riêng

ρ1 = 1200 kg / m 3

. Chất lỏng lạnh là nước chuyển động bên trong không

gian hình vành khăn giữa 2 ống với lưu lượng 200 lít/h và nhiệt độ vào

t2' = 10o C

. Cho

biết hệ số truyền nhiệt của thiết bò là k = 1400 W/m2 độ
a. Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bò
b. Diện tích truyền nhiệt thay đổi như thế nào trong trường hợp 2 chất lỏng nóng

và lạnh chuyển động cùng chiều.
Bài 6: Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều có các thơng
số như sau:
-

Lưu chất nóng chuyển động bên trong ống có lưu lượng là G1=150kg/phút, nhiệt
t 1, = 95 o C

-

dung riêng Cp1=3kJ/(kgK), nhiệt độ vào là
, hệ số tỏa nhiệt đối lưu là
2
α 1=4000W/m K
Lưu chất lạnh là nước chuyển động bên trong khơng gian hình vành khăn giữa 2
ống có lưu lượng là G2=240kg/phút, nhiệt độ vào là

t 2, = 30 0 C

và nhiệt độ ra là

t = 50 C
,,
2

0

, hệ số tỏa nhiệt đối lưu là α 2=6000W/m2K
- Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống
Hãy xác định:
ε − NTU
a. Diện tích truyền nhiệt của thiết bị theo 2 phương pháp
và LMTD
b. Sau một thời gian làm việc bên trong ống có hình thành một lớp cáu có chiều dày

là δ c=0,5mm và hệ số dẫn nhiệt của lớp cáu là λ c=1,2W/mK. Hãy xác định hiệu
suất của thiết bị và nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị
Bài 7: Cho thiết bò trao đổi nhiệt loại vỏ bọc – chùm ống. Hơi nước bão hòa ngưng tụ
phía vỏ bọc thành lỏng sôi, nước được gia nhiệt đi trong ống. Hơi nước có hệ số trao
đổi nhiệt đối lưu

α h = 8.000 W (m 2 .K )

, áp suất

p h = 3 bar

V = 12 m 3 / h

ống có lưu lượng

, nhiệt độ nước vào

. Nước chảy trong chùm

t'2 = 30 o C

, nhiệt độ nước ra


t"2 = 60o C

, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

α n = 6.000 W /(m 2 .K )

. Bỏ qua nhiệt trở

vách ống.
2

a. Xác đònh diện tích trao đổi nhiệt cần thiết F [m ].
b. Theo thời gian, thành ống về phía nước bò bám cáu làm giảm hệ số truyền

nhiệt nên nhiệt độ nước ra chỉ đạt 55 oC. Các thông số khác không thay đổi.
Hãy xác đònh chiều dày lớp cáu. Biết cáu có hệ số dẫn nhiệt
λ c = 0,15 W (m.K )

Trương thanh trung