Đề thi hoc ky 2 2012 2013 Môn truyền nhiệt

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

Hoàng Thị Nam Hương

GS.TS Lê Chí Hiệp

ĐỀ THI HỌC KỲ 2 (2012-2013)
Môn: TRUYỀN NHIỆT
Thời gian:
90’
Ngày thi:
12/6/2013
-----b&a----Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Bài 1: (2,5 điểm)
Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng 2 tấm kim loại mỏng có độ đen ε1 = 0,5 và
ε2 = 0,7. Khoảng cách giữa 2 tấm kim loại δ = 4cm. Cho biết nhiệt độ bề mặt vách tw1 = 1500C và
tw2 = 300C. Diện tích bề mặt vách F = 10m2, bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của kim loại. Tính nhiệt lượng
tổng cộng truyền qua vách [W] trong trường hợp giữa 2 tấm kim loại là:
a) Chân không
b) Không khí
Bài 2: (4 điểm)
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 f 27/ 23 mm, số hàng ống theo chiều
chuyển động của không khí n = 12. Hơi nước đi trong ống có áp suất p = 4bar, 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 = 7000 W/m2độ. Không khí có lưu lượng Vkk = 5000 m3/h vào chùm ống có nhiệt độ
t’f

= 300C, ra khỏi chùm ống có nhiệt độ t”f

= 1100C. Vận tốc qua chỗ hẹp nhất

wmax = 10 m/s. Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống, hãy xác định:
a) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình về phía không khí.
b) Năng suất nhiệt Q [kW] và tổng chiều dài ống truyền nhiệt L (m) của thiết bị.
c) Lưu lượng hơi nước cần cung cấp Gh [kg/h].
Bài 3: (3,5 điểm)
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động cùng chiều:
- Chất lỏng nóng với lưu lượng 400 lít/h, t1’ = 120oC, t1’’ = 70oC, Cp1 = 3 kJ/kgđộ,
ρ1 = 1200 kg/m3. Chất lỏng lạnh chảy trong hình vành khăn với lưu lượng 900 lít/h, t2’ = 20oC,
Cp2 = 4,18 kJ/kgđộ, ρ2 = 1000 kg/m3 . Hệ số truyền nhiệt của thiết bị k = 1300 W/m2.độ
a) Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị.
b) Trường hợp hai lưu chất chuyển động ngược chiều thì diện tích truyền nhiệt thay đổi thế nào?
c) Vẽ đồ thị trao đổi nhiệt t-F trong 2 trường hợp (ghi rõ nhiệt độ vào, ra của các môi chất).


ỏp ỏn:
Bi 1: (2,5 im)
a) Chõn khụng: (1 im)
Q = Qbx
Qbx =

ộổ T1 ử 4 ổ T2 ử 4 ự
ộổ 150 + 273 ử 4 ổ 30 + 273 ử 4 ự
F .C0
10.5,67
=

ữ ỗ
ữ ỳ
ữ -ỗ
ữ ỳ = 5506,8 W
ờỗ
ờỗ
1
ổ1 1
ử ờởố 100 ứ ố 100 ứ ỳỷ ổ 1
ử ờởố 100 ứ ố 100 ứ ỳỷ
+
- 1ữ
ỗỗ + - 1ữữ
ỗ
ố 0,5 0,7 ứ
ố e1 e 2 ứ

b) Khụng khớ: (1,5 im)
Q = Ql + Qbx
-

i lu trong khụng gian hp:

ỡl = 3,13.10 -2 W (m.K )
ù
-6
2
ùùn = 22,10.10 m s
Nhit tớnh toỏn: tf = 900C ớPr = 0,69
ù

1
ùb = 1 =
T 90 + 273
ợù
Kớch thc tớnh toỏn: d = 4 cm = 0,04 m
Gr = 4,25.105

Gr.Pr = 2,93.105 et = 0,18(Gr.Pr)0,25 = 4,19
lt = et.l = 0,13 W/m. Ql = 3900 W
Q = Ql + Qbx = 3900 + 5506,8 = 9406,8 W
Bi 2: (4 im)

a) H s ta nhit a 2 : (1,5 im)
ỡùl = 2,96.10 -2 W (m.K )
Nhit tớnh toỏn: tf = 70 C ớ
ùợn = 20,02.10 - 6 m 2 s
0

Kớch thc tớnh toỏn: L = dng = 0,027 m
Re = w.dng/n = 1,348.104
Nu = 0,194.Re0,65 = 93,8
a2(3) = Nu.l/dng = 102,8 W/m2.
a 2 = 0,6.102,8 + 0,9.102,8 + (12 - 2).102,8 = 98,47 W/m2.
12

b) Nng sut nhit, tng chiu di ng truyn nhit ca thit b : (1,5 im)
kL =

1
1

1
+
d tr ì a 1 d ng ì a 2

= 2,6 (W / m.K )

p = 4 bar tf1 = 143,620C, r = 2133 kJ/kg
Q = Gkk.cpk.rt = 114,3(kW)
Q = L.qL L = 212,2 (m)
c) Lu lng hi cn cung cp: (1 im)
Q = Gh.r Gh = 0,054 (kg/s) = 193 (kg/h)


Bài 3: (3,5 điểm)
Q = G1Cp1∆t1 = 20 kW
Q = G2Cp2∆t2
à t2’’ = 39,14oC (1 điểm)
a) Lưu động cùng chiều: (1 điểm)

Dt = 58,80 C
F = 0,26 m2
b) Lưu động ngược chiều: (1 điểm)

Dt = 64,20 C
F = 0,24 m2
c) Vẽ đồ thị (0,5 điểm)