ĐỀ THI CUỐI KÌ MÔN TRUYỀN NHIỆT

ĐỀ THI CUỐI KỲ – LỚP CHÍNH QUY
HỌC KỲ I – NĂM HỌC (2012-2013)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

GV ra đề

Môn:
Thời gian:
Ngày thi:

Truyền Nhiệt
90’
18/12/2012
---------Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

ThS. Nguyễn Thị Minh Trinh

Bài 1 (3 điểm)
Dầu máy biến áp được làm mát từ nhiệt độ tf  95 0C đến nhiệt độ tf  45 0C
trong một thiết bị làm mát dầu. Dầu chảy trong chùm ống đặt song song với
số ống n = 6, đường kính trong mỗi ống d = 12 mm. Lưu lượng dầu chảy qua thiết bị
G = 18 kg/phút. Nhiệt độ bề mặt vách ống tw = 35 0C.
Xác định:
1. Năng suất giải nhiệt của thiết bị.
2. Chiều dài mỗi ống trong thiết bị.
Bài 2 (3 điểm)
Xét hai tấm phẳng đặt song song thẳng đứng có khoảng cách  = 5 cm. Nhiệt độ
và độ đen của hai tấm phẳng lần lượt là tw1 = 70 0C, 1 = 0,85 và tw2 = 15 0C, 2 = 0,75.
Diện tích vách F = 15 m2.

Xác định nhiệt lượng trao đổi giữa hai tấm phẳng khi môi trường giữa hai tấm là:
1. Vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt  = 0,025 W/mK
2. Chân không
3. Không khí
Bài 3 (4 điểm)
Khảo sát một thiết bị đun nước nóng bằng hơi nước kiểu chùm ống. Hơi nước ở
trạng thái hơi bão hòa khô có áp suất p = 6 bar ngưng tụ bên ngoài chùm ống đến trạng
thái lỏng sôi. Hệ số tỏa nhiệt khi ngưng của hơi nước h = 7500 W/m2K.
Nước chảy trong ống với tổng lưu lượng qua thiết bị V = 5,5 lít/s, đường kính trong của
ống d = 17 mm, tốc độ nước chuyển động trong ống  = 1,2 m/s. Nhiệt độ nước vào và ra
khỏi thiết bị t2`  25 0C và t2  75 0C .
Bỏ qua ảnh hưởng của phương hướng dòng nhiệt và nhiệt trở vách ống, xác định:
1. Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị.
2. Lưu lượng hơi nước cần cung cấp.
3. Giả sử hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị chỉ đạt 90%. Các thông số khác đều giữ
không đổi, xác định nhiệt độ nước ngưng tụ ra khỏi thiết bị.

--- HẾT ---


ĐÁP ÁN

Bài 1 (3 điểm)
Nhiệt độ tính toán:
t  t
t f  f f  70 0 C
2
Tra bảng thông số vật lý của dầu máy biến áp:
  850 kg/m3
  0,1064 W/mK

  4,54.10 -6 m2 / s
  7,15.10 -4 1/K
Pr f  71,3
Pr w  173,5
cp  1,964 kJ/kgK
-

Vận tốc dầu chảy trong 1 ống :
4G

 0,52 m/s
6d 2
d
Re 
 1375

gd 3 t f  t w 
Gr 
 20581 ,4
2
 Chảy tầng

Nu  0,15Re


-

0,33
f

0, 43
f

Pr

 Pr 
Gr  f 
 Prw 
0,1
f

0, 25

   22,05

Nu
 195 ,5 W/m2 K
d

Năng suất của thiết bị

Q  G d cpd t d  29,46 kW
-

Chiều dài mỗi ống

Q  dLt f  t w   L  114 ,3 m  1 ong  19,05 m
Bài 2 (3 điểm)
1. Dẫn nhiệt

Q1  Q DN  F


t w1  t w 2   412 ,5 W


2. Bức xạ
4
4
F.C0  T1   T2  
Q 2  Q BX 
 
   3921,6 W

1 1
100
100



 

 1 
1  2
3. Đối lưu tự nhiên + bức xạ

t w1  t w 2
 42,50 C
2
Tra bảng thông số vật lý của không khí:

  2,78.10 2 W/mK
  17,2.10 -6 m2 / s
tf 




1
 0,00317 1/K
T

Pr f  0,699

g 3t
Gr 
 721949  10 3
2

 tđ  0,18Gr . Pr 

0, 25

 4,797

 tđ  . tđ  0,13325 W/mK

Q ĐL  F

 tđ
t w1  t w 2   2198 ,6 W



Q3  QĐL  QBX  6120 ,2 W
Bài 3 (4 điểm)
Xác định hệ số tỏa nhiệt về phía nước:
t  t
t f 2  2 2  50 0 C
2
Tra bảng thông số vật lý của nước:
  0,556.10 -6 m2 / s
  64,8.10 2 W/mK
cp  4,174 kJ/kgK
Pr f  3,54
-

  988,1 kg/m3
d
Re 
 36691

 Chảy rối
0, 43
Nu  0,021Re 0,8
  R  162 ,157
f Prf
Nu
2 
 6181 W/m2 K
d
1

k
 3388 ,5 W/m2 K
1
1

1  2
Q  n Vn cpn t n  1134 ,2 kW
p = 6 bar  tf1 = 158,840C

t max  133,84 0 C
t min  83,84 0 C
t  t min
t  max
 106 ,90 C
t max
ln
t min
Q
F
 3,131 m 2
k t
Q
Gh 
 0,5436 kg/s
i  i
Q
Q  G h i v  i r .0,9  i r  i v 
 438 ,67 kJ/kg
0,9.G h
 nước ngưng ở trạng thái lỏng chưa sôi tại p = 6 bar  tra = 1050C