BÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯU

BÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯU

Danh sách thành viên của nhóm:






Mai Thị Thảo: 20124263
Nguyễn Ngọc Quý: 20124252
Phan Bá Giáp: 20124185
Nguyễn Trung Quân:
Nguyễn Duy Quang:

Phần 1: Giải bài toán tìm nhiệt độ ra của nước.
Đề bài:
Thiết bị trao đổi nhiệt gồm: ống inox đường kính d1/d2 = 28/30 , chiều dài l=1m; cánh đồng đường kính
D=70mm, chiều dày cánh δc =1mm, bước cánh t=3mm. Ống đặt trong không khí có nhiệt độ t k =250C.
Nước chảy trong ống có tốc độ ω=7m/s và có nhiệt độ vào t1’= 900C. Tính toán nhiệt độ nước ra t1”=?


Giải:
1. Tính nhiệt tỏa ra môi trường Q2
Do ống đặt trong không khí nên xảy ra tỏa nhiệt đối lưu trong không gian vô hạn.
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của phần không có cánh (phần trơn):
-

Chọn nhiệt độ vách tw2= 75oC.
Nhiệt độ xác định: tm = 0,5(tw2 + tk) = 0,5(75 + 25) = 50OC
Tra các thông số vật lý của không khí tại 50OC: Prk = 0,698;

λ k = 2,83.10-2 W/mK;
γ = 17,95.10 -6 m2/s;
Tính Grk = (gβd23∆t)/ γ2 = (9,81 . 0,033.(75-25))/(17,95.10-6)2 = 137929,641
(GrPr)k = 137929,641 . 0,698 = 96275 => 103 < (GrPr)k < 109
Nuk = 0,5 . (GrPr)k0.25 = 8,8
α 2trơn = (λk Nuk)/d2 = 8,3 W/m2K

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của phần có cánh:
-

αc/ α 2trơn = Nuc/Nu trơn =(D/d2)0,75 = 1,8879 => αc = 15,67

Nhiệt tỏa ra môi trường:



Q2 = (α 2trơn . F0 + αc . Fc) ∆t = α2. (F0 + Fc) ∆t
Số cánh nc = l/(t + δc) = 1/(0,003 + 0,001) = 250 cánh
F0 = Π.d2.t.nc = 3,14 . 0,03 . 0,003 . 250 = 0,07 m2
Fc = 2.Π.(D2/4 – d22/4). nc = 1,57 m2
Thay số: Q2 = 1259,11 W
α2 = 15,355 W/m2K

2. Tính nhiệt Q1
Giả sử nhiệt độ nước ra t1” = 800C
-

-

Nhiệt độ trung bình: tn = 0,5.(t1’ + t1”) = 0,5.(90 + 80) = 850

Tra các thông số vật lý của nước tại 850C: Prn = 2,08;
λ n = 67,7.10-2 W/mK;
γ = 0,3445.10 -6 m2/s;
- Ren = (ω.d1)/ γ = (7.0,028)/( 0,3445.10-6)2 = 567293 > 104 => Nước trong ống chảy rối
- Nun = 0,021. Ren0,8. Prn0,43.( Prn/ Prw)0,25.εl.εR
- Ống thẳng nên εR = 1; l/d1 = 1/0,028 < 50 => εl = 1,03
- Nhiệt độ trong của vách tw1 = 800C => Prw = 2,21
- Hệ số dẫn nhiệt của inox: λ = 22,4 W/mK
 Nun = 0,021.5672930,8 . 2,080,43 . (2,08/2,21)0,25.1,03 = 1170,286




αn = (λn . Nun)/d1 = 28296 W/m2K
Q1 = (tn – tk)/(1/αnF1 + δ/λF1 + 1/α2F2) = Q2


 F1 = Π.d1.l = 3,14.0,028.1 = 0,088 m2; δ = 0,002 m
 tn = (1/αnF1 + δ/λF1 + 1/α2F2).Q2 + tk
= (1/2896.0,088 + 0,002/22,4.0,088 + 1/15,355.1,64).1259,11 + 25 = 76,783
 Nhiệt độ nước ra: t1” = 2tn – t1’ = 2.76,783 – 90 = 63,566 0C. Vậy theo giả thiết trên không đúng
nên ta phải giả thiết lại t1” = 640C. Tương tự các bước trên ta tính ra được t 1” = 63,60C =>
Đúng với giá trị giả thiết lần 2.
 Vậy nhiệt độ nước ra là 640C

Phần 2: Lập trình bài toán