đề kiểm tra giữa học kỳ môn truyền nhiệt và tb trao đổi nhiệt

Baøi 1 (5 ñieåm) Thanh nhoâm coù tieát dieän khoâng ñoåi hình vuoâng caïnh cm2a=, chieàu daøi cm25L= ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä . C120tog= Bieát nhoâm coù heä soá daãn nhieät )K.m(W180=λ, khoâng khí xung quanh coù nhieät ñoä , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu C40tof=)K.m(W252=α Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. 1. Tính nhieät löôïng truyeàn qua thanh vaø nhieät ñoä giöõa thanh.

Đại Học Quốc Gia Tp. HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Khoa CƠ KHÍ Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I — 2007/2008 Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt Thời gian : 50 phút Ngày KT : 31.10.2007 W  X Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu Bài 1 (5 điểm) Thanh nhôm có tiết diện không đổi hình vuông cạnh cm2a = , chiều dài cm25L = được gắn vào vách có nhiệt độ . C120t o g = Biết nhôm có hệ số dẫn nhiệt )K.m(W180 = λ , không khí xung quanh có nhiệt độ , hệ số trao đổi nhiệt đối lưu C40t o f = )K.m(W25 2 =α Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh. 1. Tính nhiệt lượng truyền qua thanh và nhiệt độ giữa thanh. 2. Thanh được xem là dài vô hạn nếu nhiệt thừa ở đỉnh Hãy xác đònh chiều dài tối thiểu để có thể xem là thanh dài vô hạn. Tính nhiệt lượng truyền qua thanh. C5,1 o L ≤θ 3. Khi thiết kế có nên chọn thanh làm việc ở điều kiện dài vô hạn không? Tại sao? Bài 2 (5 điểm) Một ống thép đường kính mm114100dd 21 = , hệ số dẫn nhiệt )K.m(W5,46 t =λ dẫn hơi nước bão hòa có nhiệt độ đặt trong nhà xưởng có nhiệt độ C160t o 1f = C30t o 2f = Ống được bọc cách nhiệt dày mm50 CN = δ , hệ số dẫn nhiệt )K.m(W055,0 CN =λ Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu về phía không khí )K.m(W8 2 2 =α . Nhiệt độ đo được trên mặt ngoài của lớp cách nhiệt là 42 o C. 1. Tính nhiệt lượng tổn thất ứng với một mét chiều dài ống ]m / W[q l . 2. Xác đònh nhiệt độ tiếp xúc giữa vách thép và lớp cách nhiệt. 3. Ống có chiều dài , hãy tính lượng nước ngưng tụ ở cuối đường ống. m150L = Chủ nhiệm BM PGS. TS. Lê Chí Hiệp GV ra đề Nguyễn Toàn Phong Page 1 of 3 31.10.2007 Bài giải Bài 1 (5 điểm) 1. Tính nhiệt lượng, nhiệt độ đỉnh thanh. • Thông số m 3176,1L.m 27,5 02,0180 254 a. 4 f. U. m = = × × = λ α⋅ = λ α = • Tiết diện dẫn nhiệt 242 m10.402,002,0af − =×== • Nhiệt lượng truyền qua thanh ( ) W3,26866,08010.418027,5 mLth f mQ 4 oc =××××= θλ= − (1 điểm) • Nhiệt độ giữa thanh () () C89tC49 001,2 225,1 80 mLch 2mLch o L o oL =→=×=⋅θ=θ (1 điểm) 2. Chiều cao tối thiểu thanh dài vô hạn Nhiệt lượng truyền qua thanh • Chiều cao tối thiểu thanh dài vô hạn () () cm6,88m886,0 m 5,1arch x C5,1 x.mch o o o x == θ ≥→ ≤ θ =θ (1 điểm) • Nhiệt lượng truyền qua thanh (1 điểm) W36,308010.418027,5.f mQ 4 oc =×××=θλ= − 3. Chọn điều kiện làm việc (1 điểm) Page 2 of 3 31.10.2007 Bài 2 (5 điểm) 1. Tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống () ()() mW54,643042214,08 t t Fq 2f3w2 =−××π×= − ⋅⋅α= ll (2 điểm) 2. Nhiệt độ tiếp xúc C62,159 114 214 ln 055,02 54,64 42 d d ln .2 q tt d d ln .2 1 tt q o 2 3 CN 3w2w 2 3 CN 3w2w =× ×π +=⋅ λπ +=→ ⋅ λπ − = l l (2,5 điểm) 3. Lượng nước ngưng tụ • n nhiệt hóa hơi kgkJ2082r = • Tổng tổn thất nhiệt W968154,64150qLQ = × =×= l • Lượng nước ngưng hkg74,16skg10.65,4 2082 9681 r Q G 3 ==== − (0,5 điểm) Page 3 of 3 31.10.2007 Đại Học Quốc Gia Tp. HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Khoa CƠ KHÍ Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II — 2007/2008 Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt Thời gian : 45 phút Ngày KT : 25.03.2008 W  X Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu Bài 1 (6 điểm) ng dẫn nước có đường kính trong 38 mm, chiều dày 2 mm bằng thép có hệ số dẫn nhiệt )K.m(W45 th =λ được đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ 35 o C với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu )K.m(W20 2 ng =α Nước nóng chảy trong ống có nhiệt độ trung bình 90 o C với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu )K.m(W4000 2 tr =α Hãy xác đònh 1. Tổng nhiệt trở truyền nhiệt và tổn thất nhiệt ứng với 1 m chiều dài ống. 2. Tổn thất nhiệt sẽ là bao nhiêu nếu bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt qua vách ống. Nhận xét. 3. ng được bọc cách nhiệt bằng vật liệu có hệ số dẫn nhiệt )K.m(W055,0 CN =λ dày ; Giả sử hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt không thay đổi Xác đònh phần trăm tổn thất nhiệt giảm so với trường hợp không bọc cách nhiệt. mm30 CN =δ Bài 2 (4 điểm) Thanh trụ có đường kính 2,5 cm làm bằng nhôm có hệ số dẫn nhiệt )K.m(W237=λ đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ 35 o C với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt thanh )K.m(W40 2 =α . Một đầu thanh gắn vào vách có nhiệt độ . C100t o g = Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh. 1. Xác đònh chiều dài nếu nhiệt lượng tỏa ra trên thanh bằng 81% so với trường hợp thanh dài vô hạn. 2. Xác đònh nhiệt lượng dẫn qua thanh, nhiệt độ giữa thanh bằng bao nhiêu? 3. Tại sao khi tính tỏa nhiệt qua thanh thường bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh? Việc này ảnh hưởng đến kết quả tính như thế nào? Giải thích? GV duyệt TS. Nguyễn Văn Tuyên GV ra đề Nguyễn Toàn Phong Page 1 of 3 25.03.2008 Bài giải Bài 1 (6 điểm) 1. Tổn thất nhiệt ứng với 1 m ống • Hệ số truyền nhiệt và nhiệt trở W)K.m(3814,0R )K.m(W622,2 20021,0 1 38 42 ln 45 1 4000019,0 1 2 r 1 r r ln 1 r 1 2 R 1 k ng21 2 thtr1 = = × +⋅+ × π = α⋅ +⋅ λ + α⋅ π == Σ Σ l • Tổn thất nhiệt ứng với 1 m ống () ( ) mW21,1443590622,2ttkq 2f1f = − × = − ⋅= ll (2 điểm) 2. Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt () () mW34,1443590624,2ttkq )K.m(W624,2 20021,0 1 4000019,0 1 2 r 1 r 1 2 R 1 k 2f1f ng2tr1 =−×=−⋅= = × + × π = α⋅ + α⋅ π == Σ ll l (2 điểm) 3. Lượng nhiệt giảm khi bọc cách nhiệt () () mW17,203590367,0ttk'q )K.m(W367,0 20051,0 1 42 102 ln 055,0 1 38 42 ln 45 1 4000019,0 1 2 r 1 r r ln 1 r r ln 1 r 1 2 R 1 k 2f1f ng32 3 CN1 2 thtr1 =−×=−⋅= = × +⋅+⋅+ × π = α⋅ +⋅ λ +⋅ λ + α⋅ π == Σ ll l • Tổn thất nhiệt giảm %86 21,144 17,2021,144 q 'qq = − = − l ll (2 điểm) Page 2 of 3 25.03.2008 Bài 2 (4 điểm) 1. Xác đònh chiều dài thanh • Thông số thanh 196,5 025,0237 404 d. 4 f. U. m = × × = λ α⋅ = λ α = • Chiều dài thanh %81)L.m(th Q Q mfQ )L.m(thm f Q c g gc ==→ ⎭ ⎬ ⎫ θ⋅⋅⋅λ= ⋅ θ ⋅ ⋅⋅λ= ∞ ∞ m217,0 196,5 127,1 m )81,0(arth L === (1,5 điểm) 2. Nhiệt độ giữa thanh W83,3181,0652,510.9,4237 )L.m(thmfQ m10.9087,44d.f 4 gc 242 =××××= ⋅θ⋅⋅⋅λ= =π= − − () () C34,79t C34,44 705,1 163,1 65 mLch 2mLch o L o gL =→ =×=⋅θ=θ (2 điểm) 3. Giải thích (0,5 điểm) Page 3 of 3 25.03.2008 Đại H ọc Quốc Gia Tp. HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Khoa CƠ KHÍ Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I — 2008/2009 Môn Học : Truyền Nhiệt Thời gian : 45 phút Ngày KT : 20.10.2008     Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu Bài 1 (5 điểm) Cánh tam giác bằng thép có hệ số dẫn nhiệt )K.m(W52   , chiều cao mm35H  , chiều dày chân cánh mm10   được gắn dọc theo chiều dài vách có nhiệt độ . C120t o g  Vách có kích thước 500800rộngdài    mm, không khí xung quanh có nhiệt độ , hệ số trao đổi nhiệt đối lưu C35t o f  )K.m(W25 2 1. Bằng phương pháp hiệu suất hãy xác đònh nhiệt lượng truyền qua một cánh. 2. Nếu các cánh được gắn lên vách với bước 25S  mm, hãy xác đònh nhiệt lượng truyền qua vách. Bài 2 (5 điểm) Một ống thép trong bộ trao đổi nhiệt có đường kính 3127 mm, hệ số dẫn nhiệt )K.m(W5,46 t  . Nước chảy trong ống có nhiệt độ trung bình , hệ số trao đổi nhiệt đối lưu C130t o 1f  )K.m(W6000 2 tr  . Khói lưu động bên ngoài có nhiệt độ trung bình và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu C450t o 2f  )K.m(W125 2 ng  1. Tính nhiệt lượng trao đổi ứng với một mét chiều dài ống ]m / W[ . q  2. Sau một thời gian vận hành thì ống bò bám cáu nên năng suất trao đổi nhiệt giảm chỉ còn 85% (so với khi chưa bám cáu phía nước). Giả thiết các thông số đã cho giữ không đổi và bỏ qua ảnh hưởng của bề dày lớp cáu tới nhiệt trở phía nước. Hãy xác đònh chiều dày của lớp cáu nếu hệ số dẫn nhiệt của cáu là )K.m(W3,0 c  Duyệt TS. Nguyễn Văn Tuyên GV ra đề Nguyễn Toàn Phong Page 1 of 3 October 22, 2008 Bài giải Bài 1 (5 điểm) 1. Nhiệt lượng truyền qua một cánh  Hiệu suất cánh %96 343,0 10.75,152 25 035,0 f H m10.75,110.3510 2 1 H 2 1 f c 21 4 23 21 p 23 c 246 p                          Nhiệt lượng cánh lý tưởng   W208,1203512005659,025FQ m05659,010.800355,352La2F mm355,35355a gclt 26 c 21 22      Nhiệt lượng truyền qua một cánh thực tế W4,115208,12096,0 QQ ltcc1   2. Nhiệt lượng truyền qua bề mặt       W28185,254,11520QQn"Q W5,258510.800102525 LSQ cánh20 25 500 n occ1 6 goc      Page 2 of 3 October 22, 2008 Bài 2 (5 điểm) 1. Nhiệt lượng trao đổi trên 1m chiều dài ống   mW3,3783ttkq K.mW8228,11 125031,0 1 27 31 ln 5,462 1 6000027,0 1 d 1 d d ln .2 1 d 1 k 1f2f ng21 2 ttr1                   2. Trường hợp có bám cáu  Hệ số truyền nhiệt khi bám cáu   K.mW0494,108228,1185,0'k     Nhiệt trở lớp cáu  Wk.m014926,0 8228,11 1 0494,10 1 k 1 'k 1 R c    Chiều dày cáu   mm3745,025,26275,0 mm25,26014926,03,02exp27edd d d ln .2 1 R c R 2 1c c 1 c c cc       Page 3 of 3 October 22, 2008 . Đại Học Quốc Gia Tp. HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Khoa CƠ KHÍ Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I — 2007/2008 Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt Thời gian. HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Khoa CƠ KHÍ Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II — 2007/2008 Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt Thời gian : 45 phút Ngày KT : 25.03.2008 W. hệ số trao đổi nhiệt đối lưu )K.m(W4000 2 tr =α Hãy xác đònh 1. Tổng nhiệt trở truyền nhiệt và tổn thất nhiệt ứng với 1 m chiều dài ống. 2. Tổn thất nhiệt sẽ là bao nhiêu nếu bỏ qua nhiệt