ĐỀ THI CUỐI KÌ MÔN TRUYỀN NHIỆT VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

ĐỀ THI CUỐI KỲ
HỌC KỲ II - NĂM HỌC (2011-2012)

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

GV ra đề

Môn: TRUYỀN NHIỆT VÀ TBTĐN
Thời gian: 90’
Ngày thi: 12/06/2012
---------Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

ThS. Phan Thành Nhân

Bài 1: (3 điểm)
Thanh dài hữu hạn tiết diện tròn, đường kính d = 3cm, chiều dài thanh L = 0,6m, hệ số dẫn nhiệt
của vật liệu làm thanh λ = 72W/mK.
Thanh được hàn vào vách có nhiệt độ t o = 130oC.
Hãy xác định nhiệt độ tại đỉnh thanh, nhiệt độ tại vị trí giữa thanh và nhiệt lượng truyền qua
thanh khi đặt thanh trong môi trường không khí có nhiệt độ môi trường là 30oC và hệ số toả nhiệt
đối lưu α = 12W/m2K.
(Khi tính toán có thể bỏ qua toả nhiệt ở đỉnh thanh)
Bài 2: (3,5 điểm)
Một ống dẫn không khí nóng có đường kính ngoài d = 300mm, chiều dài L = 5m được treo nằm
ngang trong nhà xưởng.
Biết nhiệt độ bề mặt ngoài ống t w = 90oC, độ đen ε w = 0,3.
Không khí bên trong nhà xưởng có nhiệt độ t f = 30oC
Hãy xác định:
a) Mật độ dòng nhiệt q và nhiệt lượng tổn thất ra ngoài môi trường.
b) Biết ống dẫn không khí có bề dày 2mm, hệ số dẫn nhiệt 60W/mđộ. Không khí lưu động

bên trong ống dẫn có hệ số tỏa nhiệt đối lưu 17W/m2độ. Hãy xác định nhiệt độ trung bình
của không khí lưu động bên trong ống.
Bài 3: (3,5 ñieåm)
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống như hình vẽ:
-

-

-

Chất lỏng nóng với lưu lượng 100lit/h, nhiệt
độ vào t 1 ’ = 120oC, nhiệt độ ra t 1 ’’ = 60oC,
nhiệt dung riêng C p1 = 3kJ/kgđộ, khối lượng
riêng ρ 1 = 1200kg/m3.

t2//

t1//

t1/

Chất lỏng lạnh là nước chảy trong không
gian vành khăn ới
v lưu lượng 300l it/h và
nhiệt độ vào t 2 ’ = 20oC, nhiệt dung riêng C p2
= 4,18kJ/kgđ
ộ, khối lượng riêng ρ 2 =
3
1000kg/m .

t2/

Hệ số truyền nhiệt của thiết bị k = 1400W/m2độ.
a) Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị
b)Trong trường hợp bố trí lại hai lưu chất chuyển động ngược chiều nhau thì diện tích truyền
nhiệt thay đổi như thế nào?


Đáp án:
Bài 1: thanh dài hữu hạn, bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh (3 điểm)
m = 4,714
θ L = 11,78 oC  t L = 41,78oC
θ L/2 = 25,66 oC  t L/2 = 55,66oC
Q = 23,824W
Bài 2:
a/ mật độ dòng nhiệt q và nhiệt lượng Q (2,5 điểm)
+ đối lưu tự nhiên trong không gian rộng:
t tb = 60oC
Gr = 132618810
Pr = 0,696
Ra = 92301691,76
Nu = 61,0106
 α = 5,9
 q dl = 353,86 W/m2
+ bức xạ:
q bx = 151,97W/m2
Mật độ dòng nhiệt q = q dl + q bx = 505,83 W/m2
Nhiệt lượng tổn thất: Q = q.F = 2383,67 W
b/ xác định nhiệt độ trung bình của lưu chất:
Q = q L .L  q L = 476,734 W/m

 t 2 = 120,174oC
Bài 3:
Q = G 1 C p1 ∆t 1 = 6kW
Q = G 2 C p2 ∆t 2  t 2 ’’ = 37,22oC (0,5 điểm)
+ Lưu động cùng chiều: (1,5 điểm)

∆t = 52,2oC
F = 0,082m2
+ Lưu động ngược chiều: (1,5 điểm)

∆t = 58,82oC
F = 0,072m2