Bài tập truyền nhiệt có hướng dẫn

Giáo viên: TS.. a Trong bình này chứa bao nhiêu không khí?. b Chúng ta muốn xả lượng khí là 0,5 kg.. Hỏi lượng không khí thay đổi... Xác định thông số khác.. Xác định thông số trạng thái

Giáo viên: TS Nguyễn Thanh Quang

Bài tập 1:

Bình nén khí P = 8 Barg, V = 2 m3, t = 30C

a) Trong bình này chứa bao nhiêu không khí?

b) Chúng ta muốn xả lượng khí là 0,5 kg Hỏi cần xả xuống áp suất bao nhiêu?

c) Nhiệt độ thay đổi tăng t’ = 50C, giữ áp suất 8 Barg Hỏi lượng không khí thay đổi

là bao nhiêu?

Giải:

a) P = 8 Barg = 9 Bara = 9

T = 273 + 30 = 303K

Ta có: Pv = RT => P = RT

b) Ta có: Pv = RT => P = RT

c) T = 273 + 50 = 323K

Ta có: Pv = RT => P = RT



Bài tập 2:

10 kg không khí, V = 2 m3, t1 = 30C Quá trình đa biến n = 1,8; P2 = 3,2 Pa Xác định thông số trạng thái 1, 2: , l, q, vẽ P – v

Giải:

 Ở trạng thái 1:

 √ √

 Ở trạng thái 2:

 Công l =

( ) ( )

Nhiệt lượng q = C = 1 (266,4 – 303) = -36,6

q = + l => u = q – l = -36,6 – 13,2 = -49,8

Bài tập 3: Sưu tầm đồ thị T – S của nước, các vùng trên đồ thị Xác định thông số của hơi ở P = 3 Barg: i’, i”, r, Cần nhiệt lượng là ̇ = 2000 kW, lượng hơi là bao nhiêu

Giải: Tại P = 3 Barg = 4 Bara: i’= 700

; i”= 2700

r= i”- i’ = 2700 – 700 =2000

̇ = ̇ r => ̇ ̇

Bài tập 4:

Sưu tầm đồ thị I – d

Cho điểm A(30C, 80%RH) Xác định thông số khác

Nâng nhiệt độ B = 60C Xác định thông số trạng thái, q

Giải:

Tai điểm A(30C, 80%RH): d = 22 g/kg

I = 20,5 kcal/kg

P = 49,5 mm Hg

Nâng nhiệt độ lên 60C: d = 22 g/kg

I = 28,5 kcal/kg

P = 58 mm Hg

q = 28,5 - 20,5 = 8 kcal/kg

Bài tập 5:

,

{

1) q

2)

3) Thay bông thuỷ tinh bằng thạch cao Hỏi chiều cao lớp thạch cao là bao nhiêu để q’= q

4)

5)

Giải

1)

2)

3) Thạch cao:

4)

5)

Bài tập 6: Cho ống dẫn không khí nóng: , đường kính trong 600 mm, , gạch chịu nhiệt Bên ngoài 2 lớp: { Bên ngoài ,

1) Tính ,

2) L =100 m,

3) Bỏ lớp gạch đỏ, tăng lớp bông thuỷ tinh thì để

4) , T’=? Giải

1)

2)

3)

4)

Bài tập 7:

Cho thanh sắt có chiều dài L=1 m, T0 = 30 , Te = 800

a) Hãy xác định sự phân bố nhiệt độ trên thanh sắt sau 20’, 30’, 60’

b) Xác định sau bao lâu thì nhiệt độ giữa thanh sắt là 400

Giải:

a)

Chiều dài L (m) 1

Hệ số dẫn nhiệt λ (W/(m.K)) 46

a= ( λ)/(c ρ) 1.28205E-05

τ, s x, m F_ox X erf⁡ 〖(X) T(x,τ)

0.1 1.538461538 0.403112887 0.431381791 467.836 0.2 0.384615385 0.806225775 0.745786776 225.7442 0.3 0.170940171 1.209338662 0.912782775 97.15726 0.4 0.096153846 1.61245155 0.977413112 47.3919 0.5 0.061538462 2.015564437 0.995634102 33.36174 0.6 0.042735043 2.418677324 0.999374999 30.48125 0.7 0.031397174 2.821790212 0.999934098 30.05074 0.8 0.024038462 3.224903099 0.999994902 30.00393 0.9 0.018993352 3.628015987 0.999999711 30.00022

1 0.015384615 4.031128874 0.999999988 30.00001

0.1 2.307692308 0.329140294 0.358408426 524.0255 0.2 0.576923077 0.658280589 0.648120228 300.9474 0.3 0.256410256 0.987420883 0.837413149 155.1919 0.4 0.144230769 1.316561177 0.937382626 78.21538 0.5 0.092307692 1.645701472 0.980054597 45.35796 0.6 0.064102564 1.974841766 0.994775377 34.02296 0.7 0.047095761 2.30398206 0.998879271 30.86296 0.8 0.036057692 2.633122354 0.999803752 30.15111 0.9 0.028490028 2.962262649 0.999972015 30.02155

1 0.023076923 3.291402943 0.999996756 30.0025

0.1 4.615384615 0.232737334 0.257950351 601.3782 0.2 1.153846154 0.465474668 0.489642151 422.9755 0.3 0.512820513 0.698212002 0.676563649 279.046 0.4 0.288461538 0.930949336 0.812014241 174.749 0.5 0.184615385 1.16368667 0.900174764 106.8654 0.6 0.128205128 1.396424004 0.951713892 67.1803 0.7 0.094191523 1.629161338 0.978776349 46.34221 0.8 0.072115385 1.861898673 0.991539614 36.5145 0.9 0.056980057 2.094636007 0.996946128 32.35148

1 0.046153846 2.327373341 0.99900311 30.76761

1200

1800

3600

b) Ta có:

√ ∫

√

Bài tập 8: (Đối lưu nhiệt tự nhiên)

Nấu nước: D = 0,3 m; công suất P = 2 kW

Xác định {

, xem toả nhiệt đối lưu

Giải

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

x,m

T(x,τ1) T(x,τ2) T(x,τ3)

̇

̇

Giả sử

Bài tập 9: (Đối lưu nhiệt cưỡng bức trong ống chảy rối)

Nước 80 :

0,1 0,15 Không khí khô 120 :

0,4 0,5

Giải

{

{

{

{

Re Nu

D = 0,4 m 125736,7 214,5 17,9 188605,1 296,7 24,8 D = 0,5 m 157170,9 256,4 17,1 235756,4 354,7 23,7 Bài tập 10: (Ngoài chùm ống) {

̅

Giải

{

{

{

̅

̅

Re Nu ̅

19714,7 130 109,8 104,3

Bài tập 11: (Đối lưu nhiệt trong môi trường hơi bão hoà ngưng tụ)

a) Ống đứng: H1 = 1,5 m; H2 = 2 m, Ps = 4 Bara, = 105 , N = 20, d = 38 mm Xác

định ̇

b) Ngang: Ntb = 4 (dãy đứng), L = 1,5 m Xác định ̇

Giải a) Ps = 4 Bara → ts =142,9

{

√

̇

̇

H, m , W/(m2.K) , W/(m2.K) q, kW/m2 ̇, kW D, kg/h 1,5 4368,7 5242,4 205,6 0,23 0,38 2 4065,5 4878,6 184,9 0,2 0,34 b) √

√

̇

̇

Bài tập 12: (Bức xạ nhiệt)

Giải

[(

) ( ) ] [(

) (

) ]

[(

) ( ) ] [( ) ( ) ]

(

)

( ) ( )

[(

) ( ) ] [(

) (

) ]