Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt

BÀI TẬP KỸ THUẬT NHIỆT
1. CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG
Bài tập 1
Có 5kg không khí được chứa trong bình kín có thể tích V= 0,5 m3, ở nhiệt độ t1= 30 oC,
bị nung nóng đẳng tích tới nhiệt độ t2= 150 oC. Cho biết k = 1,4.
Xác định:
-

Các thông số áp suất đầu, cuối : p1 , p2 (bar)

-

Nhiệt lượng cấp vào: Q (kJ)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Sự thay đổi nội năng U (kJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p-v, T-S.

Bài tập 2
Có 8 kg không khí được chứa trong bình kín ở áp suất p1 = 12 bar và nhiệt độ t1= 30
oC, bị nung nóng đẳng tích tới nhiệt độ t2= 100 oC.

Xác định:

-

Thể tích bình chứa: V (m3)

-

Thông số áp suất cuối : p2 (bar)

-

Nhiệt lượng cấp vào: Q (kJ)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Sự thay đổi nội năng: U (kJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4.
Bài tập 3
Một bình kín chứa không khí có thể tích V= 0.028 m3 ở áp suất p1 = 1,008 bar và nhiệt
độ t1= 33 oC. Không khí được cấp nhiệt đẳng tích Q= 18kJ.
Xác định:
-

Nhiệt độ cuối t2(OC), áp suất cuối p2 (bar)


-

Khối lượng không khí trong bình. G (kg)

-

Sự thay đổi nội năng: U (kJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4.
Bài tập 4
Có 5 kg không khí ở áp suất ban đầu: p1 = 2 bar, nhiệt độ ban đầu t1 = 15 0C, được gia
nhiệt đẳng áp đến nhiệt độ t2 = 150 0C, k = 1,4.
Xác định:
-

Thể tích đầu và cuối: V1, V2 (m3)

-

Nhiệt lượng cấp vào: Q (kJ)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Sự thay đổi nội năng: U (kJ), sự thay đổi Entanpi: I (kJ) và thay đổi entropi :
S (kJ/K)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v, và T-S.

Bài tập 5
Có 0,6 kg không khí có thông số ban đầu p1 = 29 bar, nhiệt độ ban đầu t1 = 355 0C,
được gia nhiệt đẳng áp đến nhiệt độ t2 = 815 0C, k =1,4.
Xác định:
-

Thể tích đầu và cuối: V1, V2 (m3)

-

Nhiệt lượng cấp vào: Q (kJ)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Sự thay đổi nội năng: U (kJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v và T-S

Bài tập 6
Cho 0,15 kg không khí có thông số ban đầu p1 = 0,8 bar, t1 = 35 0C, thực hiện quá
trình đẳng nhiệt tới áp suất p2= 3,2 bar, k = 1,4.
Xác định:
-

Các thông số : V1 (m3), V2 (m3)

-

Nhiệt lượng của quá trình: Q (kJ)


-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Sự thay đổi nội năng: U (kJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Bài tập 7
Cho 5 kg không khí có thông số ban đầu p1 = 0,8 bar, t1 = 45 0C, thực hiện quá trình
đẳng nhiệt tới áp suất p2= 6,2 bar.
Xác định:
-

Các thông số : V1 (m3), V2 (m3)

-

Nhiệt lượng của quá trình: Q (kJ)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Sự thay đổi nội năng: U (kJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4.
Bài tập 8
Cho 4 kg O2 ở áp suất ban đầu p1 = 9 bar, nhiệt độ ban đầu t1 = 300 0C dãn nở đoạn
nhiệt đến áp suất p2 = 3 bar , k = 1,4.
Xác định:

-

Thể tích đầu, cuối : V1(m3) V2 (m3)

-

Nhiệt độ cuối của quá trình: t2 (oC)

-

Sự thay đổi nội năng: U (KJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Bài tập 9
Cho 3 kg không khí có thông số ban đầu V1 = 0,5 m3, t1 = 200 0C thực hiện quá
trình dãn nở đoạn nhiệt đến thể tích V2= 1,8 m3 .
Xác định:
-

Áp suất đầu và cuối : p 1 , p2 (bar)

-

Nhiệt độ cuối: t2 (oC)


-

Sự thay đổi nội năng: U (KJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4.
Bài tập 10
Cho 4 kg không khí có thông số ban đầu p1 = 20 bar, t1 = 40 0C thực hiện quá trình dãn
nở đoạn nhiệt thể tích tăng 6 lần.
Xác định:
-

Thể tích đầu và cuối : V1 , V2 (m3)

-

Nhiệt độ cuối và áp suất cuối : t2 (oC); p2 (bar)

-

Sự thay đổi nội năng: U (kJ) và thay đổi entropi : S (kJ/K)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật : L, Lkt (kJ)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4.
Bài tập 11
Cho 0,8 kg không khí ở áp suất ban đầu p1 = 30 bar, nhiệt độ ban đầu t1 = 500 0C, dãn
nở đa biến tới áp suất p2= 1,2 bar.
Xác định:
-

Các thông số trạng thái : V1 (m3), V2 (m3), t2 (oC )

-

Nhiệt lượng của quá trình: Q (kJ)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật của quá trình: L, L kt (kJ)

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v, T-S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4. n=4/3.
Bài tập 12
Cho 3 kg N2 với thông số ban đầu p1 = 1 bar, t1 = 27 0C được nén đa biến tới p2 =
15 bar, t2 = 427 0C. Cho k =1,4
Xác định:
-

Các thông số trạng thái : V1 (m3), V2 (m3)

-

Số mũ đa biến: n


-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật: L, Lkt (kJ)

-

Nhiệt lượng toả ra Q (kJ).

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v ; T - S.

Bài tập 13
Cho 2 kg O2 với thông số ban đầu p1 = 8 bar, t1 = 227 0C giãn nở đa biến thể tích tăng 3
lần. Cho k = 1,4; n = 1,2.

Xác định:
-

Các thông số trạng thái : V1 (m3), V2 (m3), p2 (bar), t2 (oC)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật: L, Lkt (kJ)

-

Nhiệt lượng toả ra Q (kJ).

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v ; T - S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4
Bài tập 14
Cho không khí với thông số ban đầu p1 = 1 bar, t1 = 27 0C được nén đa biến trong
máy nén piston thể tích xi lanh 3,5 lít tới áp suất p2 = 7 bar .
Xác định:
-

Các thông số trạng thái : V2 (m3), t2 (oC)

-

Công thay đổi thể tích và công kĩ thuật (nén): L, Lkt (kJ)

-

Nhiệt lượng toả ra Q (kJ).

-

Biểu diễn quá trình trên đồ thị p - v ; T - S.

Cho biết không khí được xem là khí 2 nguyên tử, KLPT=29 (kg/kmol); k = 1,4;
n=1,2.


2. DẪN NHIỆT
Bài 1
Một vách phẳng có kích thước vách (4×3,5)m, cấu tạo bởi 3 lớp:
- Lớp thứ nhất bằng gạch Samốt có SM = 120 mm, SM = 1,28 W/m.K.
- Lớp thứ hai xỉ than có X = 100 mm, X = 0,/15 W/m.K.
- Lớp thứ ba bằng gạch đỏ có g = 220 mm, g = 0,8 W/m.K.
Nhiệt độ bề mặt bên trong vách là 1200°C, bên ngoài vách là 70°C.
Xác định:
- Lượng nhiệt truyền qua vách trong 2 giờ
- Nhiệt độ giữa các lớp của vách.
Bài 2
Một vách buồng sấy được xây bởi 2 lớp:
- Lớp thứ nhất bằng gạch đỏ có độ dàyG = 250 mm, G = 0,75 W/m.K.
- Lớp thứ hai nỉ cóN = 0,15 W/m.K.
Nhiệt độ bề mặt bên trong vách là 150°C, bên ngoài vách là 30°C.
Xác định:
-

Xác định chiều dày lớp nỉ để tổn thất nhiệt qua vách buồng sấy không vượt quá
120 W/m2.

-

Tính nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp.

Bài 3
Một vách phẳng có kích thước vách (4×3)m, cấu tạo bởi 3 lớp:
- Lớp thứ nhất bằng gạch Samốt có SM = 113 mm, SM = 1,28 W/m.K.
- Lớp thứ hai xỉ than có X = 150 mm, X = 0,15 W/m.K.
- Lớp thứ ba bằng gạch đỏ có g = 220 mm, g = 0,8 W/m.K.
Nhiệt độ bề mặt bên trong vách là 1500°C, bên ngoài vách là 60°C.
Xác định:
-

Lượng nhiệt truyền qua vách trong một giờ

-

Xác định vị trí có nhiệt độ 1100°C.

Bài 4
Một tường lò có diện tích F = 11,5 m2 xây bằng 2 lớp:
- Lớp gạch Samốt SM = 113 mm, SM = 0,93 W/m.K.
- Lớp gạch đỏ D = 110 mm, D = 0,7 W/m.K.
Nhiệt độ bề mặt vách trong là 1300°C, vách ngoài là 60°C luôn không đổi.


- Xác định lượng nhiệt truyền qua vách trong 1,5 giờ.

- Nếu thêm vào giữa lớp samốt và gạch đỏ 1 lớp xỉ than có x = 110 mm, x = 0,5
W/m.K thì bề dày lớp gạch đỏ là bao nhiêu để tổn thất nhiệt qua tường giảm đi 1/3.
Tính nhiệt độ giữa các lớp khi có thêm lớp xỉ (tw2, tw3 ).
Bài 5
Một đoạn ống gió vuông có tiết diện 500×250 mm, chiều dài l = 1,2 m được chế tạo
bằng tôn mạ kẽm dày T = 0,75mm có hệ số dẫn nhiệt T=55 W/m.K, được bọc cách
nhiệt bằng bông thủy tinh dày B = 20 mm, hệ số dẫn nhiệt B=0,05 W/m.K. Nhiệt độ
mặt trong ống gió là 20°C, nhiệt độ mặt ngoài ống gió là 30°C
- Xác định lượng nhiệt truyền qua ống gió trong 5 giờ.
- Nếu thay bông thủy tinh bằng AEROFLEX dày 10mm có =0,034 W/m.K thì lượng
nhiệt tổn thất sẽ như thế nào.
Bài 6
Một ống thép đường kính d1/d2 = 300mm/320 mm, hệ số dẫn nhiệt T = 50 W/m.K,
được bọc 2 lớp cách nhiệt phía ngoài:
-

Lớp thứ nhất có chiều dày δCN1 = 40 mm, hệ số dẫn nhiệt CN1 = 0,25 W/m.K.

-

Lớp thứ hai có chiều dày δCN2 = 70 mm, hệ số dẫn nhiệt CN2 = 0,12 W/m.K.

Nhiệt độ mặt trong của ống tw1 = 380°C, nhiệt độ mặt ngoài của lớp cách nhiệt thứ hai
tw4 = 50 °C. Xác định:
-

Tổn thất nhiệt trên 6m chiều dài ống trong nửa giờ .
Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt (tw2, tw3).

Bài 7

Một ống thép dài 10m đường kính d1/d2 = 240mm/250 mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 50
W/m.K, được bọc một lớp cách nhiệt có chiều dày δ = 50 mm, hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,05
W/m.K.
Nhiệt độ mặt trong của ống tw1 = 120°C, nhiệt độ mặt ngoài của lớp cách nhiệt thứ hai
tw3 = 50 °C.
Xác định tổn thất nhiệt trong một ngày đêm.
Bài 8
Một ống thép đường kính d1/d2 = 100mm/120 mm, hệ số dẫn nhiệt T = 55 W/m.K,
được bọc một lớp cách nhiệt có 2 = 0,09 W/m.K. Nhiệt độ mặt trong của ống tw1 =
200°C, nhiệt độ mặt ngoài của lớp cách nhiệt tw3 = 50 °C.


Xác định chiều dày d2 và nhiệt độ tw2 để tổn thất nhiệt không vượt quá 300W/m.
Bài 9
Đường ống nước lạnh bằng thép đường kính d2/d1 = 220mm/200 mm, hệ số dẫn nhiệt
T = 55 W/m.K, được bọc cách nhiệt bằng AEROFLEX dày 40mm, hệ số dẫn nhiệt của
AEROFLEX CN = 0,35 W/m.K.

Nhiệt độ mặt trong của ống 10°C, nhiệt độ mặt ngoài của ống là 30°C.
Xác định:
-

Tổn thất nhiệt trên 20m chiều dài ống trong hai giờ .
Nếu dùng thép ống có đường kính 60mm/40mm thì chiều dày lớp cách nhiệt
sẽ là bao nhiêu để tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống không đổi.


3. TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU
Bài 1
Ống dẫn nước lạnh có đường kính ngoài d = 50 mm, nhiệt độ mặt ngoài 9 °C, nhiệt độ

không khí xung quanh tf = 25 °C.
Xác định:
- Trị số Gratgốp: Gr
- Trị số Nutxen: Nu
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu:
- Lượng nhiệt trao đổi giữa 10 m bề mặt ống với không khí trong 1,5 giờ.
Bài 2
Một dây dẫn điện có đường kính d =4 mm, dài l = 0.8 m, nhiệt độ bề mặt tw = 80 °C, đặt
trong ống nước nằm ngang có nhiệt độ tn = 30 °C.
Xác định:
- Trị số Rayleigh: Ra
- Trị số Nutxen: Nu
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: 
- Lượng nhiệt trao đổi giữa dây dẫn và nước trong 1,5 giờ.
Bài 3
Mặt ngoài của tường có kích thước là h = 3,5m, b = 4 m, nhiệt độ bề mặt tw = 30 °C,
không khí có nhiệt độ tk = 25 °C.
Xác định:
- Trị số Rayleigh: Ra
- Trị số Nutxen: Nu
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: 
- Lượng nhiệt trao đổi giữa bề mặt tường và không khí trong 3 giờ.
Bài 4
Bề mặt một đoạn đường có kích thước là a = 10 m, b = 3,5 m, nhiệt độ bề mặt t w = 30 °C,
không khí có nhiệt độ tk = 25 °C.
Xác định:
- Trị số Gratgốp: Gr
- Trị số Nutxen: Nu
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: 
- Lượng nhiệt trao đổi giữa bề mặt đường và không khí trong 2 giờ.

Bài 5
Nước chảy trong ống có đường kính d = 40 mm, dài l = 12 m với tốc độ = 1 m/s. Nhiệt
độ trung bình của nước trong ống tf = 10°C và của bề mặt vách: tw = 14 °C.
Xác định:
- Trị số Rây nôn: Re
- Trị số Nutxen: Nu
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: 
- Lượng nhiệt trao đổi giữa nước và vách ống trong 2,5 giờ.
Bài 6
Không khí lưu động trong ống có đường kính d = 350 mm, dài l = 6 m với tốc độ  =7.5
m/s. Nhiệt độ trung bình của không khí trong ống t f = 20 °C và của bề mặt vách: tw =
23°C.
Xác định:
- Trị số Rây nôn: Re
- Trị số Nutxen: Nu
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu : 
- Lượng nhiệt trao đổi giữa không khí và vách ống trong 10 giờ.
Bài 7
Tính hệ số tỏa nhiệt trung bình dầu máy biến áp chảy trong ống nằm ngang có đường
kính d = 10 mm, dài l = 2 m với tốc độ = 0,7 m/s. Nhiệt độ trung bình của dầu t f = 80 °C
và của bề mặt vách: tw = 20 °C.
Bài 8
Khói chuyển động trong ống nằm ngang có đường kính d = 200 mm, dài l = 15 m với tốc
độ  = 10 m/s. Nhiệt độ trung bình của khói tf = 300 °C và của bề mặt vách: tw = 40 °C.
Xác định dòng nhiệt đối lưu.
Bài 9
Khói chuyển động trong ống nằm ngang có đường kính d = 105 mm, dài l = 11 m với tốc
độ = 8,5 m/s. Nhiệt độ trung bình của khói tf = 100 °C và của bề mặt vách: tw = 50 °C.

Xác định dòng nhiệt đối lưu.
Bài 10


Bao hơi của lò hơi đặt nằm ngang có đường kính d = 500 mm. Nhiệt độ không khí xung
quanh tf = 40 °C và của bề mặt ngoài lớp bảo ôn: tw = 50 °C. Xác định lượng nhiệt tỏa ra
từ 1 m2 bề mặt ngoài của bao hơi tới không khí xung quanh.


4. BỨC XẠ NHIỆT
Bài 1
Xác định nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ của 2 tấm phẳng song song có kích thước
(4x5)m.
Biết:
-

Nhiệt độ tấm 1: Tw1 = 700 K

-

Nhiệt độ tấm 2: Tw2 = 400 K

Hệ số bức xạ của tấm 1 và tấm 2 là: C1 = C2 = 4,8 W/m2K4
Đặt giữa 2 tấm một màn chắn có hệ số bức xạ CM = 4,8 W/m2K4. Xác định lượng nhiệt
trao đổi bằng bức xạ của 2 tấm và nhiệt độ của màn chắn.
Bài 2
Xác định nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ của 2 tấm phẳng song song có kích thước
(4x6) m.
Biết:
-

Nhiệt độ tấm 1: Tw1 = 1000 K

-

Nhiệt độ tấm 2: Tw2 = 450 K

Độ đen của tấm 1 và tấm 2 là: 1 =

 0,8 W/m2

Đặt giữa 2 tấm một màn chắn có hệ số bức xạ M = 0,8 W/m2. Xác định lượng nhiệt trao
đổi bằng bức xạ của 2 tấm và nhiệt độ của màn chắn.
Bài 3.
Hai tấm phẳng rộng đặt gần nhau, nhiệt độ và hệ số hấp thụ của hai tấm tương ứng là
t1 = 527°C, A1=0,7; t2 = 27°C, A2=0,2.
Xác định năng suất bức xạ hiệu quả của mỗi tấm, dòng nhiệt bức xạ hiệu quả giữa hai
tấm. Nếu đặt một màn chắn có độ đen M 0,5 vào giữa chúng thì dòng nhiệt bức xạ
giảm bao nhiêu phần trăm.
Bài 4.
Hai tấm phẳng đặt song song, tấm thứ nhất có nhiệt độ t1= 627°C, độ đen 1  0,8; tấm
thứ hai có nhiệt độ t2= 25°C, độ đen 2  0,6. Tính khả năng bức xạ của mỗi tấm, đen
quy dẫn và lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa hai tấm phẳng.


Bài 5.
Xác định tổn thất nhiệt do bức xạ từ bề mặt ống thép có đường kính d=70mm, dài 3m,
nhiệt độ bề mặt ống t1=227°C, trong hai trường hợp:
a. Ống đặt trong phòng rộng có nhiệt độ tường bao bọc t2=27°C.
b. Ống đặt trong cống có kích thước (0,3x0,3)m nhiệt độ vách cống t2=27°C. Biết độ

đen của ống thép 1  0,95 và của vách ống 2  0,3.

Bài 6.
Một bề mặt có độ đen  0,62. Năng suất bức xạ đo được của bề mặt là 49000W/m2.
Biết năng suất bức xạ của nguồn sáng chiếu tới l à 6250 W/m2. Xác định nhiệt độ bề mặt
đó.


5. TRUYỀN NHIỆT
Bài 1
Một bức tường phẳng cao 3 m, rộng 4m. Tường cấu tạo bởi 3 lớp:
- Lớp trong bằng vữa bata dày δ1 =15mm có 1 = 0,8 W/m.K.
- Lớp giữa bằng gạch đỏ dày δ2 = 220mm có 2 = 0,75 W/m.K.
- Lớp ngoài bằng vữa bata dày δ3 = 15mm có 3 = 0,8 W/m.K.
Nhiệt độ không khí bên trong tường là 27°C, bên ngoài tường là 35°C. Hệ số toả nhiệt
bên trong tường là 8 W/m2K, bên ngoài tường là 25 W/m2K.
Xác định:
-

Lượng nhiệt truyền trong 1 giờ

-

Nhiệt độ vách trong và vách ngoài của tường (tw1, tw4).

Bài 2
Về mùa đông nhiệt độ ngoài trời tf2 =15°C, nhiệt độ trong phòng tf1 =25°C. Tường nhà
xây gạch đỏ có chiều dày  = 250mm, hệ số dẫn nhiệt của gạch =0,7 W/m.K. Hệ số
TĐNĐL tự nhiên phía trong và phía ngoài tường tương ứng bằng α1=8 W/m2K, α2= 13
W/m2K.

Hãy xác định:
-

Mật độ dòng nhiệt

-

Nhiệt độ trên hai mặt của tường nhà.

Bài 3
Một tường lò bên trong là gạch chịu lửa, dày 250mm, hệ số dẫn nhiệt là 0,348W/m.K,
bên ngoài là gạch đỏ dày 250mm, hệ số dẫn nhiệt bằng 0,695W/m.K. Nếu khói trong lò
có nhiệt độ bằng 1300°C, hệ số toả nhiệt từ khói đến gạch là 34,8W/m2K; nhiệt độ
không khí xung quanh là 30°C. Hệ số toả nhiệt từ gạch đến không khí là 11,6W/m 2K.
-

Tìm mật độ dòng nhiệt truyền qua tường lò và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp
gạch.

-

Tìm vị trí có nhiệt độ là 500°C.

Bài 4
Truyền nhiệt qua vách phẳng 2 lớp có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt: δ1= 100mm; δ2 =
200mm; λ1 = 0,4W/m2K; λ2 = 4W/m2K. Dòng chất khí nóng có tf1= 300°C, hệ số toả nhiệt


đối lưu α1 = 20W/m2K, dòng khí lạnh có α2 = 10W/m2K. Biết nhiệt độ tiếp xúc giữa hai
lớp là 120°C.

Xác định nhiệt độ dòng khí lạnh và nhiệt độ các bề mặt.
Bài 5
Một tường lò hơi có chiều dày = 0,250m; Hệ số dẫn nhiệt của tường =0,75 W/m.K.
Cho biết nhiệt độ của sản phẩm cháy trong buồng đốt tf1 = 850°C, nhiệt độ của không khí
bên ngoài tf2 = 50°C; Hệ số toả nhiệt bên trong 1= 60 W/m2K, bên ngoài 2= 25 W/m2
độ.
- Xác định tổn thất nhiệt qua tường và nhiệt độ 2 mặt tường.
- Để giảm 1/2 tổn thất nhiệt người ta phủ trên mặt ngoài của vách vật liệu cách
nhiệt có CN = 0,4 W/m.K. Xác định chiều dày cần thiết của lớp này.
Bài 6
Một ống dẫn hơi bằng thép có đường kính d1/d2 = 200mm/216 mm, hệ số dẫn nhiệt
T = 50 W/m.K, được bọc một lớp cách nhiệt dày 120 mm, có hệ số dẫn nhiệt CN = 0,12
W/m.K. Nhiệt độ của hơi tf1 = 300°C, nhiệt độ không khí xung quanh tf2 = 25°C. Hệ số toả
nhiệt của hơi đến bề mặt trong 1 = 120 W/m2K, hệ số toả nhiệt từ bề mặt ngoài đến không
khí2 = 9,5 W/m2K.
Xác định:

-

Tổn thất nhiệt trên 6m chiều dài ống trong nửa giờ .

-

Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt (tw2, tw3).

Bài 7
Kênh dẫn không khí lạnh trong hệ thống điều hòa nhiệt độ trung tâm làm bằng thép
dày 0,002 m, hệ số dẫn nhiệt 1 = 0,50W/m.K, có tiết diện chữ nhật (axb) = (0,2x0,25)
được bọc một lớp cách nhiệt dày 10mm, hệ số dẫn nhiệt2 = 0,05 W/m.K. Nhiệt độ
trung bình của không khí lạnh tf1= 20°C, nhiệt độ phía ngoài tf2 = 30°C. Hệ số TĐNĐL

trong và ngoài kênh dẫn có thể xem bằng nhau: 1= 2= 10 W/m2K.
Xác định:
-

Nhiệt lượng truyền từ môi trường vào không khí lạnh trên 2 m chiều dài.

-

Nhiệt độ hai mặt của lớp cách nhiệt.

Bài 8
Một ống dẫn hơi bằng thép có đường kính d1/d2 = 200mm/216 mm, hệ số dẫn nhiệt
T = 46,44 W/m.K. Nhiệt độ của hơi tf1 = 300°C, nhiệt độ không khí xung quanh tf2 = 25°C. Hệ


số toả nhiệt của hơi đến bề mặt trong 1 = 116 W/m2K, hệ số toả nhiệt từ bề mặt ngoài đến
không khí 2 = 9,86 W/m2K.
Xác định:

- Tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống trong một ngày đêm .
- Nếu ống được bọc một lớp cách nhiệt có 2 = 120mm 2 = 0,116W/m.K thì Q
bằng bao nhiêu? Tính nhiệt độ giữa các lớp.
Bài 9
Một bức tường phẳng cao 3 m, rộng 5m. Tường cấu tạo bởi 3 lớp:
- Lớp trong bằng vữa bata dày δ1 =15mm có 1 = 0,8 W/m.K.
- Lớp giữa bằng gạch đỏ dày δ2 = 220mm có 2 = 0,75 W/m.K.
- Lớp ngoài bằng vữa bata dày δ3 = 15mm có 3 = 0,8 W/m.K.
Nhiệt độ không khí bên trong tường là 27°C, bên ngoài tường là 35°C. Vận tốc gió
trong phòng là 1,8m/s. Vận tốc gió ngoài trời là 3m/s. Biết phòng mở cửa thông thoáng.
Xác định:

-

Lượng nhiệt truyền trong 2 giờ

-

Nhiệt độ vách trong và vách ngoài của tường.

Bài 10
Một bức tường phẳng cao 3 m, rộng 4,5m. Tường cấu tạo bởi 3 lớp:
- Lớp trong bằng vữa bata dày δ1 =15mm có 1 = 0,8 W/m.K.
- Lớp giữa bằng gạch đỏ dày δ2 = 220mm có 2 = 0,75 W/m.K.
- Lớp ngoài bằng vữa bata dày δ3 = 15mm có 3 = 0,8 W/m.K.
Nhiệt độ không khí bên trong tường là 25°C, bên ngoài tường là 37°C. Vận tốc gió
ngoài trời là 3 m/s. Hệ số toả nhiệt từ bề mặt trong đến không khí 6 W/m2K.
Xác định:
-

Lượng nhiệt truyền trong 1 giờ

-

Nhiệt độ vách trong và vách ngoài của tường.


6. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Bài 1
Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng, nước chảy trong ống với lưu lượng G 2
= 1,5 kg/s, nhiệt độ nước vào t2' = 15°C, nhiệt độ nước ra t2'' = 80°C, nhiệt dung riêng của
nước cp2 = 4,18kJ/kg.K. Phần vỏ bọc bên ngoài nước khoáng chảy ngược chiều với lưu

lượng G1 = 2 kg/s, nhiệt độ nước vào thiết bị t1’= 180°C, nhiệt dung riêng của nước
khoáng cp1 = 4,31 kJ/kg.K.
Ống trong có đường kính D = 1,5 cm và tương đối mỏng, hệ số truyền nhiệt k =
540 W/m2°C.
Xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị và chiều dài cần thiết của ống.
Bài 2
Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn ngược chiều, nhiệt dung toàn phần của dòng
chất lỏng nóng W1 = 200W/K, (W= GCp) nhiệt độ giảm từ 140°C đến 76°C. Chất lỏng lạnh
có nhiệt dung toàn phần W2 = 1000W/K, có nhiệt độ vào t2' = 18°C . Hệ số truyền nhiệt
của thiết bị k= 48W/m2K.
Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt.
Bài 3
Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn với dòng môi chất nóng, lạnh đều là nước. Biết tỉ
số đương lượng nước của dòng nóng và lạnhW 1/W2 = 0,2; hiệu nhiệt độ của dòng nước
nóng là 80°C, nhiệt độ đầu vào của dòng lạnh là 30°C, nhiệt truyền qua vách Q = 40 kW.
Nhiệt dung riêng đẳng áp của nước là 4,18 kJ/kg.K. Xác định nhiệt độ của dòng lạnh, lưu
lượng của dòng nóng và lạnh.
Bài 4
Thiết bị ngưng tụ (hay bình ngưng) gồm nhiều ống có đường kính 40mm với tổng
chiều dài các ống là 10m. Lượng hơi nước bão hoà khô ngưng bên ngoài ống có nhiệt
lượng toả ra là Qh = 123,67 kW. Nhiệt độ của hơi quá nhiệt ở thiết bị ngưng tụ là 120°C.
Lượng nước làm mát Gn = 1500 kg/h chảy bên trong ống với nhiệt độ đầu vào là 25°C.
Xác định:

Bài 5

-

Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit;

-

Hệ số truyền nhiệt qua vách trụ.


Trong một thiết bị trao đổi nhiệt cần làm nguội 275 kg/h chất lỏng nóng từ 120°C
đến 50°C, chất lỏng nóng có nhiệt dung riêng Cpl = 3,04 kJ/kg.K. Chất lỏng lạnh (chất giải
nhiệt) có lưu lượng 1000 kg/h, nhiệt độ vào thiết bị là 10°C, nhiệt dung riêng Cp2 = 4,18
kJ/kg.K. Biết hệ số truyền nhiệt của thiết bị k = 1160W/m2.K. Tính diện tích truyền nhiệt
của thiết bị trong trường hợp sau:
-

Chất lỏng chuyển động song song cùng chiều;

-

Chất lỏng chuyển động song song ngược chiều.

Bài 6
Hơi quá nhiệt NH3 ngưng tụ đẳng áp ở tk = 50°C. Không khí có lưu lượng Vk = 3300
m3/h vào dàn ngưng để làm mát có nhiệt độ vào là 30°C, nhiệt độ không khí ra 40°C,
khối lượng riêng của không khí ρk = 1,2 kg/m3. Biết hệ số truyền nhiệt của dàn ngưng k =
46W/m2.K, nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí là 1 kJ/kg.K.
Xác định bề mặt truyền nhiệt F.

Bài 7
Hơi bão hoà khô R22 ngưng tụ đẳng áp ở nhiệt độ 85°C trong một ống đồng có đường
kính 8mm. Nước làm mát có lưu lượng 100 kg/h đưa vào ống, nhiệt độ nước vào là
25°C, nhiệt độ nước ra 45°C, nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K. Biết hệ số trao

đổi nhiệt đối lưu của R22 bên trong ống là 1350 W/m2.K, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu
của nước bên ngoài ống là 250 W/m2.K.
- Xác định hệ số truyền nhiệt của ống (coi ống đồng là rất mỏng, bỏ qua nhiệt trở
dẫn nhiệt của ống đồng);
- Xác định nhiệt lượng trao đổi giữa 2 môi chất;
- Xác định chiều dài cần thiết của ống đồng.