Ôn Thi Kttp2-Huit 1.Docx

Nhiệt truyền từ lưu thế nóng đến tường Nhiệt dẫn xuyên qua tường Nhiệt truyền từ tường tới lưu thể lạnh Câu 16 Quá trình nhiệt lượng truyền từ lưu chất nóng đến tường là quá trình truyền

ĐỀ CƯƠNG ÔN THI_KTTP2_HUIT Chương 1: Đại cương về xử lý nhiệt trong chế biến thực phẩm

1.1 Lý thuyết

Câu 1 Đặc điểm của quá trình truyền nhiệt ổn định? Cho ví dụ

Nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian, không thay đổi theo thời gian

Câu 2 Đặc điểm của quá trình truyền nhiệt không ổn định? Cho ví dụ

Nhiệt độ thay đổi theo thời gian và không gian

Câu 3 Dẫn nhiệt là quá trình ?

Là qt truyền nhiệt từ phần tử này sang pt khác khi chúng tiếp xúc vs nhau và có nhiệt độ khác nhau

Câu 4 Cấp nhiệt là quá trình ?

Là qt trao đổi nhiệt bằng đối lưu

Là qt vận chuyển nhiệt lượng từ lưu chất đến bề mặt vật chất và ngược lại

Câu 5 Đại lượng đặc trưng cho quá trình truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt là đại lượng nào?

Là hệ số dẫn nhiệt landa

Phụ thuộc vào cấu tạo vật chất, khối lượng riêng, áp suất, nhiệt độ vật,…

Câu 6 Đại lượng đặc trưng cho quá trình truyền nhiệt bằng cấp nhiệt là đại lượng nào?

Câu 10 Dòng đối lưu được chia thành mấy dạng?

Đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức

Câu 11 Khi nào quá trình truyền nhiệt được gọi là truyền nhiệt đẳng nhiệt, ổn định?

Xra trong trường hợp nhiệt độ 2 lưu thể không thay đổi theo thời gian và không gian

Câu 12 Khi nào quá trình truyền nhiệt được gọi là truyền nhiệt biến nhiệt, ổn định?

Hiệu số giữa 2 lưu thể biến đổi theo vị trí nhưng không biến đổi theo thời gianCâu 13 Khi nào quá trình truyền nhiệt được gọi là truyền nhiệt biến nhiệt, không ổn định?

Hiệu số nhiệt độ giữa 2 lưu thể đều thay đổi theo vị trí và thời gian

Câu 14 Quá trình truyền nhiệt đẳng nhiệt giữa hai lưu chất qua tường một lớp xảy ra mấy

giai đoạn?

Qt cấp nhiệt từ lưu thể nóng đến tường

Dẫn nhiệt qua tường phẳng

Qt cấp nhiệt từ tường đến lưu thể nguội

thứ tự như thế nào?

Nhiệt truyền từ lưu thế nóng đến tường

Nhiệt dẫn xuyên qua tường

Nhiệt truyền từ tường tới lưu thể lạnh

Câu 16 Quá trình nhiệt lượng truyền từ lưu chất nóng đến tường là quá trình truyền nhiệt

Câu 18 Trong trường hợp tổng quát, hiệu số nhiệt độ trong truyền nhiệt đẳng nhiệt t

được xác định theo công thức nào ?

T1- t2

Câu 19 Trong trường hợp tổng quát, hiệu số nhiệt độ trong truyền nhiệt biến nhiệt ổn định

tlog được xác định theo công thức nào ?

Câu 20 Chiều chuyển động của lưu chất sẽ ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt ?

Thay đổi nhiệt độ lưu thể

Câu 21 Trong tính toán tlog thì giữa t1, t2 như thế nào?

Câu 22 Chiều chuyển động của lưu chất sẽ ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt trong

những trường hợp cụ thể nào?

Trường hợp truyền nhiệt biến ổn định

Câu 23 Tập hợp tất cả các giá trị nhiệt độ trong vật thể, trong môi trường tại cùng một

thời điểm được gọi là gì?

Trường nhiệt độ

Câu 24 Tập hợp tất cả các điểm có cùng một giá trị nhiệt độ tại cùng một thời điểm được

gọi là gì?

Mặt đẳng nhiệt

Chênh lệch nồng độ hoặc nhiệt độ dẫn đến biến đổi mật độ của chất lỏng hoặc chất khí

Câu 26 Hãy cho biết các điều kiện cần thiết của chất tải nhiệt ?

Nhiệt độ đun nóng và khả năng điều chỉnh nhiệt độ đủ và tốt

Áp suất hơi bão hòa và độ bền về nhiệt tốt

Câu 27 Chuẩn số đặc trưng cho quá trình cấp nhiệt ở bề mặt phân chia pha là chuẩn số

nào?

Chuẩn số Nusselt

Câu 28 Chuẩn số đặc trưng cho tính là chuẩn số nào?

Chuẩn số Prandtl

Tập hợp tất cả những giá trị nhiệt độ của vật hoặc môi trường

Tập hợp các điểm có nhiệt độ bằng nhau

Câu 31 Đối với chất rắn, độ dẫn nhiệt (hay hệ số dẫn nhiệt) thay đổi như thế nào?

Độ dẫn nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng

Câu 32 Trong các chất lỏng, chất nào có hệ số dẫn nhiệt giảm khi nhiệt độ tăng?

Tất cả trừ nước và glycerin có độ dẫn nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng

Nước và glycerin

Câu 34 Quá trình đối lưu tự nhiên xảy ra là do yếu tố nào?

ĐLN tự nhiên xra do sự chênh lệch nồng độ hay nhiệt độ dẫn đến biến đổi mật độĐLN cưỡng bức xra khi có sự thúc đẩy các lực ngoại vi như qt khuấy trộn

Giảm khi tăng nhiệt độ

Câu 37 Trong quá trình dẫn nhiệt ổn định, nhiệt lượng thay đổi như thế nào?

Câu 39 Sự thay đổi nhiệt độ trên một đơn vị chiều dài theo phương pháp tuyến với bề mặt

đẳng nhiệt lớn nhất được gọi là gì?

Gradien nhiệt độ

Câu 40 Chuẩn số đặc trưng cho quá trình truyền nhiệt khi đối lưu tự nhiên được gọi là

gì ?

Câu 41 Quá trình truyền nhiệt đẳng nhiệt giữa hai lưu chất qua tường phẳng nhiều lớp thì

nhiệt lượng và nhiệt độ thay đổi như thế nào?

Nhiệt độ giảm dần

Câu 42 Giả sử nhiệt truyền từ trong ra ngoài trong một tường ống nhiều lớp thì nhiệt

lượng và nhiệt độ thay đổi như thế nào?

Câu 43 Đối với quá trình truyền nhiệt nào thì chiều của dòng lưu chất không ảnh hưởng

đến quá trình truyền nhiệt ?

Truyền nhiệt đẳng nhiệt

Câu 44 Trong công thức Q = K.F.tlog thì tlog là gì?

Câu 45 Để ngăn bức xạ mặt trời cần chọn vật liệu có đặc điểm gì?

Câu 46 Để ngăn bức xạ mặt trời, cần chọn những loại vật liệu gì trong thực tế?

Câu 47 Trong truyền nhiệt phức tạp, để tăng cường trao đổi nhiệt bức xạ cần tiến hành

như thế nào?

Câu 48 Trong truyền nhiệt phức tạp, để tăng cường dẫn nhiệt cần tiến hành như thế nào?Câu 49 Đối với chất tải nhiệt đi phía vỏ trong thiết bị vỏ ống có hệ số cấp nhiệt nhỏ, để

tăng cường quá trình truyền nhiệt ta thường thiết kế thêm bộ phận nào?

Câu 50 Trong trường hợp nào khi thêm các lớp cách nhiệt có thể làm nhiệt trở toàn phần

giảm?

Cách nhiệt lm tăng nhiệt trở để giảm mật độ dòng nhiệt

Câu 51 Trong thiết bị vỏ ống bốc hơi gián tiếp, dòng lỏng bốc hơi được phân bố như thế

nào?

Câu 52 Dựa vào yếu tố nào để phân biệt giữa trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên và đối lưu

cưỡng bức?

Câu 53 Tại sao thiết bị truyền nhiệt loại vỏ ống trao đổi nhiệt với lưu chất có hệ số cấp

nhiệt nhỏ phải bố trí thêm gân hay cánh?

Câu 54 Chất tải nhiệt được bố trí đi ngoài ống trong thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ ống

thường có đặc điểm gì?

Câu 55 Khi sắp xếp ống trên vỉ ống của thiết bị truyền nhiệt ống chùm, trong trường hợp

nào sắp xếp theo đỉnh hình vuông?

Câu 56 Khi nào một vật thể được gọi là vật trắng tuyệt đối?

Khi phản xạ lại toàn bộ tia bức xạ

Câu 57 Những yếu tố nào không ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt bằng đối lưu?

Câu 58 Để tăng hệ số truyền nhiệt một cách có hiệu quả cần tiến hành như thế nào?

Câu 59 Hệ số cấp nhiệt phụ thuộc các thông số nhiệt động nào?

Loại lưu chất, độ nhớt, khối lg riêng, hệ số dẫn nhiệt, đặc tính chuyển động, nhiệt

độ, áp suất, nhiệt dung riêng,

Câu 60 Xác định hệ số cấp nhiệt bằng các cách nào?

Câu 61 Khi nhiệt độ tăng, khối lượng riêng của vật chất tăng hay giảm? Đối với một khối

chất lỏng (hoặc chất khí) khi nhiệt độ tăng, sẽ nổi lên hay chìm xuống?

Câu 62 Khi nhiệt độ tăng, nhiệt dung riêng và độ nhớt của vật chất tăng hay giảm?

Câu 63 Chuẩn số Reynolds tính theo công thức nào, trong đó dtđ tính bằng công thức nào?

Chuẩn số Re đặc trưng cho quá trình truyền nhiệt nào?

Đặc trưng cho truyền nhiệt khi đối lưu cưỡng bức

Câu 64 Quá trình truyền nhiệt do đối lưu được biểu diễn bằng các phương trình chuẩn số

nào? Có bao nhiêu chuẩn số ảnh hưởng đến quá trình đối lưu nhiệt?

4 Nusselt, Reynolds, Prandtl, Grasshof

Câu 65 Chuẩn số Nu được tính theo công thức nào? Phương trình chuẩn số nào biểu diễn

Nu?

Câu 66 Công thức tính quá trình dẫn nhiệt qua tường ống 1 lớp, nhiều lớp?

Câu 67 Công thức tính quá trình dẫn nhiệt qua tường phẳng 1 lớp, nhiều lớp?

Câu 68 Công thức tính quá trình truyền nhiệt phức tạp – đẳng nhiệt qua tường phẳng và

tường ống nhiều lớp?

Câu 69 Công thức tính quá trình truyền nhiệt phức tạp – biến nhiệt qua tường phẳng và

tường ống nhiều lớp?

Câu 70 Đặc điểm, công thức tính chuẩn số Nu khi truyền nhiệt gián tiếp giữa 2 dòng lưu

chất khi sử dụng thiết bị truyền nhiệt ống xoắn?

Câu 71 Đặc điểm, công thức tính chuẩn số Nu khi truyền nhiệt gián tiếp giữa 2 dòng lưu

chất khi sử dụng thiết bị truyền nhiệt ống chùm?

Câu 72 Có bao nhiêu thang đo nhiệt độ? Mối quan hệ giữa các thang đo này So sánh t

và T

Câu 73 Mối quan hệ giữa các đại lượng: kcal và kJ ; kJ/h và kW ; kcal/m2.h.k và

kW/m2.K ; kg/h và kg/s ; m3/h và m3/s

1.2 Bài tập

Bài 1: Cho tường phẳng 1 lớp là gạch thường dày 200 mm, kích thước 1000010000 mm.Nhiệt độ 2 bên tường lần lượt là 600 oC và 50 oC Biết hệ số dẫn nhiệt của tường là 30W/m.K Tính lượng nhiệt dẫn qua tường

a Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường?

Hướng dẫn:

a Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh?

b Nhiệt độ giữa hai lớp tường lò?

c Đặt lớp gạch cách nhiệt dày 200 mm (hệ số dẫn nhiệt 0,12 kcal/m.K) vào giữa lớp gạchchịu lửa và lớp thép thường, tính nhiệt độ bề mặt ngoài của thép

Bài 5: Một thiết bị phản ứng có có 3 lớp vỏ, lớp trong bằng thép không gỉ, lớp giữa làbông thủy tinh và lớp ngoài là thép thường Biết nhiệt độ thành trong thiết bị có nhiệt độ là

90oC và nhiệt độ bề mặt ngoài là 40oC Xác định:

a Lượng nhiệt tổn thất qua một đơn vị bề mặt tường

b Nhiệt độ tiếp xúc giữa các vách tường

Cho chiều dày lần lượt 3 lớp tường: thép không gỉ dày 20 mm, hệ số dẫn nhiệt là 17,5W/m.K; bông thủy tinh có dày 100 mm, hệ số dẫn nhiệt là 0,0372 W/m.K; thép thường códày 5 mm, hệ số dẫn nhiệt là 46,5 W/m.K

a Nhiệt tổn thất từ bề mặt tường

b Nhiệt độ bề mặt của các lớp tường

c Bọc 1 lớp thép thường dày 2 mm bên ngoài lớp gạch thường (hệ số dẫn nhiệt của thép46,5 W/m.K) Tính nhiệt độ bề mặt lớp thép thường

d Bọc 1 lớp bông thùy tinh dày 10 cm vào giữa lớp gạch thường và lớp thép thường (hệ sốdẫn nhiệt của bông thủy tinh 0,0372 W/m.K) Tính nhiệt tổn thất và nhận xét kết quả

Hướng dẫn:

q = K.(t1-t2) , (W/m2) ; (W/m2.K) ;

b q từ (6.1) =>tT1 <=> tT2  <=> tT3 (lưu ý: t1> tT1 > tT2 > tT3 > t2)

Bài 8: Một tường lò 2 lớp, gồm lớp gạch chịu lửa dày 500 mm, và lớp gạch thường dày

250 mm Nhiệt độ không khí nóng bên trong lò 1300oC, không khí bên ngoài xung quanh

lò 40oC Biết hệ số cấp nhiệt của không khí nóng tới tường là 500 kcal/m2.h.K, hệ số cấpnhiệt từ tường tới không khí bên ngoài là 8 kcal/m2.h.K, hệ số dẫn nhiệt của gạch chịu lửa0,95 kcal/h.m2.K, của gạch thường là 0,659 kcal/m.h.K Xác định:

a Hệ số truyền nhiệt của thiết bị ?

b Lượng nhiệt truyền đi qua tường ?

c Nhiệt độ giữa 2 lớp tường, tT2 ?

Hướng dẫn:

b q = Q/F = K.Δt = K.(t1 – t2) ; W/m2

Bài 9: Một lò đốt hình trụ gồm 3 lớp, có đường kính trong của lò là 1,0 m, lớp trong cùngxây bằng gạch chịu lửa dày 25 cm, hệ số dẫn nhiệt 1,05 W/m.K, chính giữa là lớp bông xỉdày 30 cm, hệ số dẫn nhiệt 0,076 W/m.K và lớp ngoài cùng bằng thép dày 2 mm, hệ sốdẫn nhiệt 45 W/m.K, tường cao 3 m Biết nhiệt độ bên trong lò 850oC, nhiệt độ không khíbên ngoài lò 30oC Cho hệ số cấp nhiệt của không khí nóng và của không khí bên ngoàilần lượt là 360 W/m2.K và 12 W/m2.K Tính:

a Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường?

b Nhiệt độ giữa các lớp tường?

Hướng dẫn:

= >

a Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường

F1 = .d1.L= .2r1.L ; F4 = .d4.L= .2r4.L (L = 3 m)

(9.1)Chuyển vế từng giai đoạn của (9.1):

b Nhiệt độ giữa các lớp tường :

Thay Q vào các biểu thức (9.1) ở trên => các tT1, tT2, tT3, tT4

Bài 10: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà với ống truyền nhiệt có đường kính

1002 mm dài 20 m được làm bằng đồng đỏ có hệ số dẫn nhiệt 384 W/m Biết lưu chấtnóng đi trong ống truyền nhiệt là hơi nước bão hòa có áp suất tuyệt đối bằng 2 bar, nhiệt

độ là 119,6oC Nhiệt độ của lưu chất nguội bên ngoài ống truyền nhiệt là 108oC, hệ số cấpnhiệt của lưu chất nguội là 350 W/m2.K, hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hòa là 9800W/m2.K Tính:

a Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?

b Lượng nhiệt truyền đi từ lưu chất nóng tới lưu chất nguội?

c Nhiệt độ 2 bề mặt ống truyền nhiệt?

Hướng dẫn:

F1 = .d1.L= .2r1.L ; F2 = .d4.L= .2r2.L (L = 20 m)

=> ; W/m.K

b Q = KL.2.L.Δt (W) ;  = r2 – r1 Δt = t1 – t2 ; d2 = 100 mm; d1 = d2 - 2*

c Từ (10.1) => tT1 và tT2

Bài 11: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm với số ống truyền nhiệt là 90, đường kính

60x2 mm Ống dài 3 m, làm bằng đồng thau có hệ số dẫn nhiệt 93 W/m.K Thiết bị dùnglàm nguội dung dịch từ 120oC xuống 40oC bằng nước lạnh chảy ngược chiều, nhiệt độnước vào 30oC và ra 40oC Biết hệ số cấp nhiệt của dung dịch là 250 W/m2.K, hệ số cấpnhiệt của nước lạnh là 160 W/m2.K, lưu lượng của nước lạnh là 5 kg/s, tổn thất nhiệt ramôi trường không đáng kể Xác định:

a Lượng nhiệt trao đổi giữa 2 lưu chất

b Hệ số truyền nhiệt của thiết bị theo hệ số cấp nhiệt và theo cân bằng nhiệt lượng

Hướng dẫn: chọn nước lạnh đi trong ống, dung dịch đi ngoài ống (?) quá trình cấp nhiệt từ ngoài vào trong.

a Nhiệt lượng dòng nước lạnh nhận vào

Q2 = G2*C2*(t2c – t2đ) = kW; t2c = 40oC ; t2đ = 30oC ;

C2 nhiệt dung riêng trung trình của nước lạnh, tra theo => C2 = 4,18kJ/kg.K

Q1 = Q2 + Qtt ; Qtt = 0 (đề cho) kW

b Hệ số truyền nhiệt của thiết bị theo hệ số cấp nhiệt:

Hệ số truyền nhiệt của thiết bị theo cân bằng nhiệt lượng: [Q] = W => [KL]= W/m.K

Q = KL.n.2.L.Δt => KL n: số ống

So sánh kết quả giữa 2 cách tính KL

Bài 12: Một ống truyền nhiệt có đường kính 1002 mm dài 40 m được làm bằng đồng

đỏ có hệ số dẫn nhiệt 330 kcal/m.h.K Nhiệt độ 2 bên tường lần lượt là 115oC và 45oC.Tính lượng nhiệt dẫn qua tường ống

Hướng dẫn:  = d2 = đường kính ngoài, d1 = đường kính trong,  = bề dày ống

r2 = d2/2 = 100/2 = 50 mm = 0,05 m

r1 = r2 - 1 = 50 – 2 = 48 mm = 0,048 m

Mật độ dòng nhiệt: ; (W/m)

Bài 13: Một ống dẫn hơi làm bằng thép không gỉ dài 35 m, đường kính 512,5 mm đượcbọc bằng một lớp cách nhiệt bằng sợi amiăng dày 30 mm Nhiệt độ bề mặt ngoài lớp cáchnhiệt là 45oC, bề mặt trong ống là 200oC Xác định lượng nhiệt tổn thất của ống dẫn hơi.Cho hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ là 17,5 W/m.K, của sợi amiăng là 0,115 W/m.K

Hướng dẫn:  = d2 = đường kính ngoài, d1 = đường kính trong, 1 = bề dày ống; 2 = bềdày lớp cách nhiệt

120oC và 35oC Tính lượng nhiệt tổn thất qua một đơn vị chiều dài ống và nhiệt độ tiếpxúc giữa hai lớp tường

b => tT2

Bài 15: Tìm nhiệt độ bề mặt trong của lớp vỏ nồi bằng inox dày 10 mm nếu như nhiệt độmặt lớp bọc cách nhiệt ngoài của nồi là 40oC Chiều dày lớp bọc cách nhiệt là 300 mm.Nhiệt kế cắm sâu vào 80 mm kể từ bề mặt ngoài và chỉ 70oC Hệ số dẫn nhiệt của lớp bọccách nhiệt 0,279 W/m.K, của inox là 30 W/m.K

và bên ngoài của các mặt tường của thiết bị trao đổi nhiệt và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớptường

Bài 17: Cho thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm dùng hơi nước bão hòa có áp suất dư là 1

at, nhiệt độ là 119,6oC, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong Vỏ thiết bị được làm bằngthép thường dày 4 mm có hệ số dẫn nhiệt 46,5 W/m.K Nhiệt độ không khí xung quanh là

30oC Cho hệ số cấp nhiệt của không khí và của hơi nước lần lượt là 17 W/m2.K và 1250W/m2.K

Bài 18: Cho thiết bị truyền nhiệt loại vỏ bọc (vỏ áo) Dùng hơi nước bão hòa có áp suất dư

2 at, nhiệt độ 132,9oC, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong Vỏ bọc bên ngoài được làmbằng thép không gỉ dày 20 mm có hệ số dẫn nhiệt 17,5 W/m.K, diện tích của vỏ bọc ngoàicủa thiết bị là 12 m2 Nhiệt độ không khí xung quanh là 35oC Cho hệ số cấp nhiệt củakhông khí và của hơi nước lần lượt là 16,5 W/m2.K và 12000 W/m2.K Tính nhiệt tổn thất

ra môi trường và nhiệt độ hai bên bề mặt tường của vỏ thiết bị

Bài 20 Dẫn nhiệt qua tường phẳng 1 lớp làm bằng gạch chịu lửa có nhiệt độ tường 120oC,mật độ dòng nhiệt là 150 (W/m2).

a Tính bề dày của tường nếu nhiệt độ vách sau tường là 55oC

b Nếu thay tường gạch chịu lửa bằng thép thường với cùng bề dày thì nhiệt độ sau tường

là bao nhiêu nếu mật độ dòng nhiệt không đổi

HD:

a

b Vì mật độ dòng nhiệt không đổi:

Bài 21 Cho dòng khí va đập vào tường, nhiệt độ bề mặt tường là 110oC, tường 2 lớp, lớp

1 làm bằng gạch chịu lửa dày 0.3 m, lớp 2 là gạch cách nhiệt dày 0.2 m, nhiệt độ đo đượcvách 3 là 40oC

a Tính nhiệt độ bề mặt trong của lớp 2

b Nếu thay lớp gạch cách nhiệt bằng lớp bông thủy tinh thì bề dày là bao nhiêu để mật độdòng nhiệt qua các vách là không đổi

=> r3 = r2 + 2 (2 = bề dày lớp bông thủy tinh)

Bài 23 Một dòng lưu chất có nhiệt độ trung bình là 180oC va đập vào tường phẳng 2 lớp.Lớp 1 làm bằng thép có bề dày là 30 mm, lớp thứ 2 làm bằng vật liệu cách nhiệt có bề dày

là 100 mm Nhiệt độ môi trường phía lạnh 40oC Biết tổng lượng nhiệt truyền qua hai lớp

tường là 15500 W, hệ số cấp nhiệt phía nóng và phía lạnh lần lượt là 75 W/m2.K và 27W/m2.K, diện tích bề mặt truyền nhiệt là 16 m2 Xác định hệ số dẫn nhiệt của lớp tườngthứ 2 ?

HD:

Bài 24 Xác định lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua bề mặt thiết bị hình trụ bằng thép đặttrong phòng, trên thành thiết bị có phủ một lớp sơn Kích thước của thiết bị như sau: H = 2m; D = 1 m; kích thước phòng cao 4 m, dài 10 m, rộng 6 m Nhiệt độ thành thiết bị là

70oC, nhiệt độ không khí trong phòng là 20oC Đồng thời xác định lượng nhiệt tổn thấtchung bằng bức xạ và đối lưu

ĐS:

a Tổn thất nhiệt do bức xạ: Q = Eo*F = Ko.T4.F ; F = .D.H (m2) => Qbx = 2490 W

b Tổn thất nhiệt chung: Qtt = Qbx + Qđl ;

=> Qt = 5200 W ( tra sổ tay hệ số cấp nhiệt của không khí)

Bài 25 Xét hai tấm phẳng đặt song song

HD : sử dụng công thức từ trang 45 – 55 sách thuc-pham-tap_3.pdf’

‘Cac-qttb-trong-cong-nghe-hoa-chat-va-Bài 26 Một vách phẳng đặt đứng được làm bằng hai tấm kim loại mỏng có độ đen 1 = 2

= 0,6 Khoảng cách giữa hai tấm kim loại là 4 cm, ở giữa là không khí

Cho biết nhiệt độ bề mặt phía trong của các vách: tw1 = 80oC, tw2 = 20oC, diện tích bề mặtvách F = 10 m2, bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của kim loại

a/ Tính nhiệt lượng tổng cộng truyền qua vách

b/ Nếu vách được đặt nằm ngang với bề mặt nóng nằm phía trên thì nhiệt lượng truyền quavách là bao nhiêu

HD : sử dụng công thức từ trang 45 – 55 sách thuc-pham-tap_3.pdf’

‘Cac-qttb-trong-cong-nghe-hoa-chat-va-Bài 27 Một ống dẫn hơi nước được bọc cách nhiệt có đường kính 200 mm, chiều dài 40

m đặt nằm ngang trong nhà xưởng, biết nhiệt độ và độ đen trên bề mặt là tw = 70oC;  =0,6 Nhiệt độ không khí trong nhà xưởng tf = 30oC

a/ Tính nhiệt lượng trao đổi giữa ống và môi trường

b/ Tính nhiệt lượng trao đổi trong trường hợp ống đặt ngoài trời, gió thổi ngang ống vớivận tốc 2,5 m/s, nhiệt độ không khí ngoài trời vẫn là 30oC

HD : sử dụng công thức từ trang 45 – 55 sách thuc-pham-tap_3.pdf’

‘Cac-qttb-trong-cong-nghe-hoa-chat-va-Bài 28 Buồng đốt có kích thước LxWxH = 4x3x2 m, nhiệt độ bề mặt vách ngoài là tw =

240oC; w = 0,7 Môi trường không khí xung quanh có nhiệt độ tf = 40oC

a/ Tính tổng tổn thất nhiệt từ các bề mặt xung quanh vách ra môi trường

b/ Nếu vách được bọc một lớp cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt 0,07 W/m.K Giả thiết nhiệt

độ vách buồng đốt tiếp xúc lớp cách nhiệt không đổi, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữnguyên như vừa tính ở trên, độ đen mặt ngoài của vách cách nhiệt  = 0

- Xác định chiều dày lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt giảm 15 lần so với trường hợp ở câu a

- Tính nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt

HD : sử dụng công thức từ trang 45 – 55 sách thuc-pham-tap_3.pdf’

‘Cac-qttb-trong-cong-nghe-hoa-chat-va-Bài 29 Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng hai tấm kim loại, khoảng cách

giữa hai tấm là 4 cm Biết nhiệt độ và độ đen bề mặt các tấm lần lượt là tw1 = 120oC; 1 =0,75; tw2 = 40oC; 2 = 0,65; diện tích bề mặt vách F = 10 m2 Hãy xác định nhiệt lượng traođổi giữa hai tấm kim loại khi môi trường giữa hai tấm là:

‘Cac-qttb-trong-cong-nghe-hoa-chat-va-Chương 2: Kỹ thuật đun nóng – làm nguội trong chế biến thực phẩm 2.1 Lý thuyết

Câu 1 Khi chọn chất tải nhiệt cần chú ý những yêu cầu kỹ thuật nào?

Câu 2 Đun nóng bằng hơi nước bão hòa chỉ thực hiện trong trường hợp nào?

Chỉ thực hiện đun nóng dưới 180oC vì nhiệt càng cao độ hóa hơi giảm

Câu 3

Khi nhiệt độ tăng, áp suất và ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hòa thay đổi thếnào?

Nhiệt độ nước tăng, áp suất hơi bão hòa tăng

Câu 4 Hơi nước bão hòa có giá trị nhiệt độ là bao nhiêu khi ở áp suất tuyệt đối 1 at?

Khoảng 100oC

Câu 5

Ưu điểm của đun nóng bằng khói lò là gì?

đun nóng bằng khói lò có thể tạo được nhiệt độ cao

Nhược điểm: hệ số cấp nhiệt, nhiệt dung riêng nhỏ, đun nóng không đều, khó điềuchỉnh nhiệt độ, có bụi và khí độc, hiệu suất thấp, lớn nhất là 30%

Câu 6 Nhược điểm của đun nóng bằng hơi nước bão hòa là gì?

Không thể đun nóng tới nhiệt độ cao

Câu 7

Nhược điểm của đun nóng bằng khói lò là gì?

Hệ số cấp nhiệt, nhiệt dung riêng nhỏ, đun nóng không đều, khó điều chỉnh nhiệt

độ, có bụi và khí độc, hiệu suất thấp, lớn nhất là 30%

Câu 8 Quá trình đun nóng bằng dòng điện có thể tạo nhiệt độ đạt giá trị bao nhiêu?

Nhiệt độ cao đến 3200oC

Câu 9 Các chất tải nhiệt đặc biệt có đặc điểm gì?

Là chất trung gian vận chuyển nhiệt từ nguồn nhiệt đến vật liệu đun nóng

Câu 10 Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp thường áp dụng đối với lưu chất nào?

Chất lỏng đc phép pha loãng và không xảy ra phản ứng giữa nước vs chất lỏng

Câu 11

Trong đun nóng bằng hơi nước trực tiếp, các dòng phân bố như thế nào?

Cho hơi nước bão hoà từ lò hơi sục thẳng vào trong chất lỏng cần đun nóng, hơinước ngưng tụ và cấp Nn nhiệt cho chất lỏng, nước ngưng sẽ trộn lẫn với chấtlỏng

Câu 12 Tại sao trong các thiết bị đun nóng bằng hơi nước gián tiếp phải tháo nước

ngưng?

Vì nước ngưng ảnh hưởng rất lớn đến khả năng truyền nhiệt của hơi, có thể gây rahiện tượng búa nước ảnh hưởng hệ thống đường ống

Câu 13 Cho các ví dụ về đun nóng, làm nguội, ngưng tụ, làm lạnh, cấp đông thường được

sử dụng trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm và đồ uống

Câu 14

Phương pháp làm nguội trực tiếp bằng nước đá thường áp dụng trong trường hợpnào?

Chất lỏng không tác dụng hóa học và có thể pha loãng được

Câu 15 Khi làm nguội trực tiếp bằng phương pháp tự bay hơi sẽ xảy ra các quá trình gì?

Qt tự bay hơi trên bề mặt chất lỏng

Khi nào quá trình ngưng tụ được gọi là ngưng tụ bề mặt?

Ngưng tụ gián tiếp qt trao đổi nhiệt giữa hơi và nước qua tường ngăn trg thiết bịtrao đổi nhiệt Hơi đc ngưng tụ trên bề mặt trao đổi nhiệt

Câu 19

Khi nào quá trình ngưng tụ được gọi là ngưng tụ hỗn hợp?

Ngưng tụ trực tiếp nước và hơi tiếp xúc trực tiếp Hơi cấp ẩn nhiệt ngưng tụ chonước và ngưng tụ lại Nc lấy nhiệt của hơi nc nóng lên tạo thành hỗn hợp chấtlỏng ngưng tụ

Thg cho nước phun qua vòi phun hoặc cho chảy qua nhiều tấm ngăn lỗ nhỏ

Câu 22 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị ngưng tụ trực tiếp được gọi

là thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô?

Nước ngưng và nc lm nguội đc dẫn chung một đường, khí không ngưng đc hút

Chiều cao vỏ ngoài không đc thấp hơn chất lỏng trg thiết bị

Câu 26 Thiết bị truyền nhiệt loại vỏ ống 2-1, nghĩa là gì?

1 pass vỏ 2 pass ống

Câu 27 Thiết bị truyền nhiệt loại vỏ ống 1-1, nghĩa là gì?

1 pass vỏ 1 pass ống

Câu 28 Khói lò được tạo thành như thế nào?

Câu 29 Tại sao nguồn nhiệt cung cấp bằng khói lò ít được sử dụng hơn hơi nước bão hòa?

Đun nóng không đồng đều

Hệ số cấp nhiệt nhỏ

Khó điều chỉnh nhiệt độ

Có bụi và khí độc

Câu 30 Tại sao khi đun nóng bằng khói lò thiết bị thường nhanh hỏng?

Trg khói lò luôn có lg oxy dư, khi nhiệt độ cao tiếp xúc vs thiết bị gây oxy hóakim loại

Câu 31 Trong các nguồn nhiệt sau, loại nào dễ điều chỉnh nhất?

Câu 32 Ngưng tụ là gì? Mô tả các giai đoạn của quá trình chuyển hơi quá nhiệt thành lỏng

quá lạnh

Là qt biến hơi thành khí hoặc lỏng

Câu 33

Khi tổ chức dòng chảy trong thiết bị truyền nhiệt loại vỏ ống, để đạt mục đích bền

cơ học, dòng lưu chất có áp suất cao thường được bố trí như thế nào?

Bố trí phía ống

Câu 34

Tại sao trong thiết bị truyền nhiệt vỏ ống, dòng lưu chất có nhiệt độ cao thườngđược bố trí phía trong ống?

Cách nhiệt phía ngoài, giảm tổn thất nhiệt ra môi trường

Câu 35 Trong thiết bị truyền nhiệt vỏ ống xuôi chiều, trường hợp nào có thể xảy ra?

Câu 36 Trường hợp nào nhiệt độ ra của dòng lạnh có thể cao hơn nhiệt độ ra của dòng

Câu 37

Cho một thiết bị truyền nhiệt vỏ ống 1-1 có nhiệt độ vào và ra đối với dòng nónglần lượt là 70oC và 40oC; dòng lạnh là 20oC và 45oC, phải tổ chức dòng chảy theotrường hợp nào?

Cđ cùng chiều

Câu 38 Trong thiết bị truyền nhiệt vỏ ống xuôi chiều 1-1, nhiệt độ vào và ra của dòng

lạnh lần lượt là t2đ=15oC và t2c=40oC; dòng nóng có nhiệt độ vào là t1đ=60oC, nhiệt

độ ra t1c sẽ như thế nào?

Luôn lớn hơn 40oC

Câu 39 Trong thiết bị truyền nhiệt vỏ ống ngược chiều 1-1, nhiệt độ vào và ra của dòng

lạnh lần lượt là t2đ=15oC và t2c=40oC; dòng nóng có nhiệt độ vào là t1đ=60oC, nhiệt

độ ra t1c sẽ như thế nào?

Lớn hơn 15oC

Câu 40 Trong thiết bị vỏ ống dùng để ngưng tụ đẳng nhiệt dòng hơi có nhiệt độ là 80oC,

dòng lạnh có nhiệt độ vào là t2đ=10oC, nhiệt độ ra t2c sẽ như thế nào?

Từ 10 - dưới 80 oC

Câu 41 Quá trình nấu nước bằng ấm trong sinh hoạt hằng ngày là quá trình nào?

Đun nóng

Câu 42 Trong trường hợp ngưng tụ hơi tinh khiết ở áp suất không đổi thì nhiệt độ của hơi

sẽ thay đổi như thế nào?

giảm

Câu 43

Trong thiết bị vỏ ống dùng để bốc hơi đẳng nhiệt dòng chất lỏng có nhiệt độ sôi là

40oC, dòng nóng (pha lỏng) có nhiệt độ vào là t1đ=90oC, nhiệt độ ra t1c sẽ như thếnào?

Câu 44 Nhiệt hóa hơi của hơi nước bão hòa có đặc điểm gì?

Câu 45 Trong trường hợp nào hơi nước bão hòa không thể truyền nhiệt? Vì sao?

Câu 46

Thế nào là hơi quá nhiệt? Ưu điểm của hơi quá nhiệt so với hơi bão hòa?

Hơi quá nhiệt là hơi bão hòa vs bộ gia nhiệt

Là hơi ở nhiệt độ cao hơn hơi bão hòa ở cùng áp suất

Câu 47 Giữ nguyên áp suất, tăng nhiệt độ cho hơi bão hòa sẽ được hơi gì?

Hơi quá nhiệt

Câu 48 Tăng áp suất cho hơi bão hòa (nhiệt độ sẽ tăng theo) sẽ được hơi gì?

Câu 49 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của thiết bị trao đổi nhiệt loại ống

lồng ống?

Cấu tạo: Ống trong, ống ngoài, khủy nối, ống nối, mối hàn

Nguyên lý hoạt động: gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau, mỗi đoạn có hai ống lồngvào nhau, ống trong của đoạn này nối với ống trong của đoạn khác và ống ngoàicủa đoạn này nối thông với ống ngoài của đoạn khác Chất tải nhiệt II đi trongống trong từ dưới lên còn chất tải nhiệt I đi trong ống ngoài từ trên xuống, khinăng suất lớn ta đặt nhiều dãy làm việc song song

Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, trở lực nhỏ

Nhược điểm: Cồng kềnh, tốn vật liệu chế tạo, khó làm sạch khoảng trống giữa haiống, bề mặt trao đổi nhiệt riêng nhỏ

Câu 50

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của thiết bị trao đổi nhiệt loại ốngxoắn?

Cấu tạo: Thiết bị, ống xoắn, giá đỡ, nẹp giữa ống, ống

Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, có thể làm bằng vật liệu chống ăn mòn, dễ kiểm tra,

Cấu tạo: vỏ, vách ngăn, vi ống, chùm ống thẳng

Ưu điểm: bề mặt trao đổi nhiệt riêng lớn, cấu tạo gọn, chắc chắn, tốn ít kim loại,

dễ làm sạch phía trong ống trừ thiết bị hình chữ U

Nhược điểm: Khó chế tạo bằng vật liệu không dẻo và không hàn được như

(gang hoặc thép silic )

Câu 52

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của thiết bị trao đổi nhiệt loại ốngchùm loại 1-2 ?

Cấu tạo: vỏ, vách ngăn, vi ống, chùm ống thẳng, vách ngăn

Ưu điểm: bề mặt trao đổi nhiệt riêng lớn, cấu tạo gọn, chắc chắn, tốn ít kim loại,

dễ làm sạch phía trong ống trừ thiết bị hình chữ U

Nhược điểm: Khó chế tạo bằng vật liệu không dẻo và không hàn được như(gang hoặc thép silic )

Câu 53 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ

áo?

Cấu tạo: Tấm kim loại, tấm ngăn, nắp, ống nối, mặt bích, đệm, thanh ghép kín

Ưu điểm: Thiết bị gọn nhẹ; tốc độ truyền nhiệt lớn, trở lực nhỏ hơn ống chùm,diện tích truyền nhiệt riêng (m2 /kg lưu chất ; m2 /m3 lưu chất) lớn

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, khó sửa chữa, không làm việc áp suất cao

Câu 56 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của thiết bị trao đổi nhiệt loại xối

Ưu, nhược điểm của nguồn nhiệt khí tổng hợp (khí hóa than, CO+H2)?

Ưu điểm: dễ khai thác, dễ chế biến, dễ trao đổi mua bán, dễ vận chuyển hơn sovới dầu mỏ và khí tự nhiên, công nghệ đơn giản

Nhược điểm: năng lg cạn kiệt, tác động sức khỏe

Câu 60 Ưu, nhược điểm của phương pháp đun nóng bằng dòng điện cảm ứng (bếp từ)?Câu 61 Ưu, nhược điểm của phương pháp đun nóng bằng bếp hồng ngoại (bức xạ)?

Câu 62 Ưu, nhược điểm của phương pháp đun nóng bằng điện trở?

Câu 63 Ưu, nhược điểm của phương pháp đun nóng bằng vi sóng?

Câu 64 Ưu, nhược điểm của phương pháp đun nóng sóng siêu âm?

Câu 65 Khi sử dụng hơi nước bão hoà làm chất tải nhiệt để đun nóng gián tiếp, bố trí

dòng hơi vào, dòng nước ngưng ra phía trên hay phía dưới? Giải thích

Câu 66 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống đun nóng bằng khói

Câu 69 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của thiết bị trao đổi nhiệt loại ống

lồng ống nhiều lớp (Multichanel tubular heat exchanger)?

Câu 70 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của thiết bị trao đổi nhiệt loại cạo

bề mặt (Scraped-surface heat exchanger)?

a Lưu lượng nước cần sử dụng G

b Hệ số truyền nhiệt

HD:

a Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (xem như Q tt = 0)

Dòng nóng tỏa ra: Q 1 = G 1 *C 1 *(t 1đ – t 1c ) = 1200*3.8*(100-60) (kcal/h)

ẩn nhiệt hóa hơi của rượu ethanol ở áp suất tuyệt đối 1 at là 826 kJ/kg Hệ số truyền nhiệtcủa thiết bị là 270 W/m2.K Xác định:

a) Lưu lượng nước lạnh vào thiết bị

b) Diện tích bề mặt truyền nhiệt

HD:

a Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (xem như Q tt = 0)

Dòng nóng tỏa ra (hơi rượu ngưng tụ): Q 1 = G 1 r (kJ/s = kW)

HD:

Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (xem như Q tt = 0) ; đổi C 2 = 3,5 kJ/kg.K

Dòng lạnh (hỗn hợp rượu) nhận vào: Q 2 = G 2 *C 2 *(t 2c – t 2đ ) = 1500*3,5*(85 – 25) (kJ/h)

Dòng nóng tỏa ra (hơi nước ngưng tụ): Q 1 = G 1 r=G 1 *2165,66 (kJ/h) => G 1 (có đơn vị

G 2 ; kg/h): lưu lượng của hơi nước.

Bài 6: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm có diện tích bề mặt truyền nhiệt là 10 m2,làm việc ngược chiều để đun nóng một hỗn hợp rượu với năng suất 600 kg/h từ nhiệt độ

25oC đến 80oC Tác nhân đun nóng là một chất thải hữu cơ có nhiệt độ vào là 105oC vànhiệt độ ra là 65oC Cho nhiệt dung riêng trung bình của chất thải hữu cơ là 0,45 kcal/kg.K

và nhiệt dung riêng trung bình của hỗn hợp rượu là 0,85 kcal/kg.K Hãy tính:

a) Lưu lượng chất thải hữu cơ đưa vào đun nóng

b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị

HD:

a Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (xem như nhiệt tổn thất Q tt = 0)

lượng là 90 kg/ph từ nhiệt độ 120oC đến 50oC Dung dịch được làm lạnh bằng nước lạnhchảy ngược chiều, có nhiệt độ vào là 20oC, đi ra có nhiệt độ là 45oC Cho nhiệt dung riêngtrung bình của dung dịch và của nước lần lượt 2,8 kJ/kg.K và 4,186 kJ/kg.K, hệ số truyềnnhiệt của thiết bị là 340 W/m2K, cho nhiệt tổn thất bằng không Xác định:

a) Lưu lượng nước cần sử dụng

b) Diện tích bề mặt truyền nhiệt

Bài 8: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng ngưng tụ hơi rượu ethanol với năng suất

500 kg/h Biết hơi rượu ngưng tụ ở 78oC và được làm lạnh bằng nước lạnh có nhiệt độ vào

là 20oC, nước đi ra là 40oC, diện tích truyền nhiệt của thiết bị bằng 30 m2, nhiệt dung riêng

của rượu và nước lần lượt là 3,06 kJ/kg.K, 4,186 kJ/kg.K, cho ẩn nhiệt ngưng tụ của rượubằng 824,64 kJ/kg Tính:

a) Lượng nước lạnh đưa vào thiết bị?

b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?

c) Bố trí các dòng lưu chất thế nào, giải thích?

độ vào 24oC và nhiệt độ ra 34oC, nhiệt dung riêng trung bình của nước là 4,186 kJ/kg.K.Cho Qtt = 0 Xác định:

a) Lượng nhiệt trao đổi Q

b) Lượng nước đưa vào thiết bị G

số cấp nhiệt của hơi nước 1050 W/m2K, và hệ số cấp nhiệt của dung dịch 200 W/m2K

a Xác định lượng nhiệt truyền đi từ hơi nước cho dung dịch Q

b Xác định nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch đó Cp

c Xác định hệ số truyền nhiệt của thiết bị theo hệ số cấp nhiệt và theo nhiệt lượng trao đổi

HD:

a Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (xem như Q tt = 0)

Dòng nóng tỏa ra (hơi nước ngưng tụ): đổi 6at = 5,886 bar => tra bảng “An nhiet

Bài 11: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có số ống là 100, đường kính ống 100¿2

mm (d1/d2 = 96/100 mm), chiều dài ống 3 m Cần làm lạnh dung dịch đi trong ống có nhiệt

độ giảm từ 120oC xuống 60oC Nước làm lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 20oC và

đi ra 45oC, lượng nước lạnh đi vào thiết bị 1,2 tấn/h Cho nhiệt dung riêng của dung dịch

và nước lần lượt là 0,8 kcal/kg.K và 1 kcal/kg.K (kJ/kG.k) Tổn thất nhiệt độ ra môitrường 235 kcal/h Xác định:

a) Lưu lượng dung dịch vào thiết bị

b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị

HD:

a G 2 = 1,2 tấn/h = 1200 kg/h

Dòng lạnh nhận vào: Q 2 = G 2 *C 2 *(t 2c – t 2đ ) = 1200*1*(45 – 20) = 30000 kcal/h => W

Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (Q tt = 235 kcal/h)

Dòng nóng tỏa ra: Q 1 = G 1 *C 1 *(t 1đ – t 1c ) = 30235 kcal/h => G 1 = 629,89 kg/h (có đơn vị

dtb = (d1 + d2)/2 = (100 + 96)/2 = 98 mm = 0,098 m

Bài 12: Một thiết bị truyền nhiệt ống chùm dùng làm nguội khí Nitơ từ nhiệt độ 80oCxuống 35oC bằng nước lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 22oC và đi ra 32oC Biếtnăng suất của khí N2 là 1240 m3/h, khối lượng riêng là 1,25 kg/m3 Nhiệt dung riêng củakhí Nitơ là 0,25 kcal/kg.K, nhiệt dung riêng trung bình của nước là 1,0 kcal/kg.K Hệ sốtruyền nhiệt của thiết bị 60 kcal/m2.h.K Xác định:

a) Lượng nhiệt khí N2 tỏa ra

b) Lượng nước làm lạnh cần thiết để làm nguội khí N2 G2

c) Diện tích bề mặt truyền nhiệt

HD:

a Dòng nóng tỏa ra: Q 1 = G 1 *C 1 *(t 1đ – t 1c ) = (kcal/h)

G 1 = lưu lượng khối lượng = lưu lượng thể tích * khối lượng riêng

G 1 = V 1  1 = 1240*1,25 = (kg/h)

b Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (Q tt = 0)

Dòng lạnh nhận vào: Q 2 = G 2 *C 2 *(t 2c – t 2đ ) = kcal/h => G 2 (có đơn vị G 1 , kg/h)

c Diện tích truyền nhiệt

HD:

Dòng nóng tỏa ra (hơi nước ngưng tụ): Q 1 = G 1 r =300*527 = 158100 kcal

Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt

Tính nhiệt tổn thất Qtt = 600.3 = 1800 kcal => Q2 = => Q 2 = G 2 *C 2 *(t 2c – t 2đ ) ; G2 = 5 tấn

= 5000 kg; C2 = 0,7 kcal/kg.K => t 2c

Bài 14: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng đun nóng một dung dịch đường với

năng suất 800 kg/h, từ nhiệt độ 30oC đến 80oC, lưu chất nóng làm việc ngược chiều cónhiệt độ giảm từ 120oC xuống 85oC Biết hệ số truyền nhiệt của thiết bị 30 kcal/m2.h.K,nhiệt dung riêng của dung dịch đường và của lưu chất nóng lần lượt là 1,2 kcal/kg.K; 3,1kcal/kg.K Tính:

a) Suất lượng lưu chất nóng vào thiết bị? G

b) Diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị?

c) Diện tích bề mặt truyền nhiệt thay đổi như thế nào trong trường hợp hai lưu chất làmviệc cùng chiều

HD:

a Dòng lạnh nhận vào: Q 2 = G 2 *C 2 *(t 2c – t 2đ ) = 800*1,2*(80 – 30) = kcal/h => W

Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (Q tt = 0)

Dòng nóng tỏa ra: Q 1 = G 1 *C 1 *(t 1đ – t 1c ) => G 1 (có đơn vị G 2 )

b Diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị (trao đổi nhiệt ngược chiều)

Bài 15: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống dùng đun nóng một dung môi bằng hơi

nước bão hòa có nhiệt độ không đổi là 100oC Hơi nước có hàm nhiệt là 2677 kJ/kg, dungmôi được gia nhiệt có lưu lượng là 800 kg/h từ 25oC lên 70oC, với nhiệt dung riêng của

dung môi coi như không đổi và bằng 3,2 kJ/kg.K Nhiệt tổn thất bằng 5% tổng lượng nhiệtvào, cho hệ số truyền nhiệt là 2386 kJ/m2.h.K Tính:

a) Lưu lượng hơi đốt cần dùng

b) Bề mặt truyền nhiệt cần thiết

HD:

a Dòng lạnh nhận vào: Q 2 = G 2 *C 2 *(t 2c – t 2đ ) = 800*3,2*(70 – 25)=

Cân bằng nhiệt lượng: Q 1 = Q 2 + Q tt (Q tt =5%.Q 1 )

 Q 1 = Q 2 + 5%.Q 1 => 0,95*Q 1 = Q 2 => Q 1 = ?

Dòng nóng tỏa ra (hơi nước ngưng tụ): Q 1 = D 1 r => D 1 (có đơn vị G 2 , kg/h)

(r ẩn nhiệt ngưng tụ, tra sổ tay 100oC : r = 2256,02 kJ/kg)

b Diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ; hơi ngưng tụ nên t1đ = t1c

a Tính nhiệt lượng trao đổi giữa dòng nóng và dòng lạnh

b Tính lưu lượng nước (kg/s) lạnh đi trong ống, giả sử nhiệt tổn thất là 15%

c Tính hiệu số nhiệt độ trung bình logarit và hệ số truyền nhiệt K ?

d Tính hệ số cấp nhiệt của dòng nóng và dòng lạnh theo Nu

HD: Đây là trường hợp dòng nóng đi phía ngoài ống, dòng lạnh đi trong ống trong (xem file “Huong dan_bai tap_Truyen nhiet.pdf”:

Tra bảng “Thong so_Nhiet dong_H2O.pdf”

2 = 0,61*10-6 m2/s

C2 = 4,18 kJ/kg.K

a Tính lưu lượng khối lượng dòng nóng:

vận tốc 1 (m/s) => lưu lượng thể tích Qv1 = 1.f (m3/s)

=> lưu lượng khối lượng Qm1 = G1 = 1.Qv1 (kg/s) ;

tiết diện lưu chất nóng chảy qua (hình vành khuyên giữa 2 ống, m2)

d Tính hệ số cấp nhiệt của dòng nóng và dòng lạnh theo Nu:

Đây là trường hợp dòng nóng đi phía ngoài ống, dòng lạnh đi trong ống trong (xem file “Huong dan_bai tap_Truyen nhiet.pdf”:

 Tính hệ số cấp nhiệt dòng nóng  1 :

Tính đường kính tương đương: ống trong d1/d2 = 45/55 mm; ống ngoài D1/D2 = 70/80 mm

Tính chuẩn số Re dòng nóng: => dòng nóng chảy rối,dùng công thức tính Nu:

Tra bảng để tìm k : L/dtđ = 5/0,015 = 333,333 ; Re = 41096 => k = 1

W/m2.K

 Tính hệ số cấp nhiệt dòng lạnh  2 : (dòng lạnh đi ống trong có d1)

Tính chuẩn số Re dòng lạnh: ; phải tính 2 (m/s) từ G2 (câu b):

=> Re2 = ? => chế độ chuyển động => chọn phương trình tính Nu2 => 2

Bài 17: Ngưng tụ hơi nước sử dụng thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống, dùng nước giải

nhiệt

a Hãy bố trí dòng chảy trong thiết bị, giải thích?

b Biết dòng hơi vào có nhiệt độ 130oC, là hơi bão hòa khô, nước ngưng ra có trạng tháilỏng sôi Dòng lạnh vào có nhiệt độ 35oC, ra có nhiệt độ 85oC Mật độ dòng nhiệt truyềnqua dòng lạnh là 11000 W/m2 Tính hệ số truyền nhiệt, biết nhiệt tổn thất không đáng kể

c Lưu lượng dòng lạnh là 3 lít/s Tính nhiệt lượng mà dòng nóng truyền qua ống.

d Tính chuẩn số Re dòng lạnh và hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh Biết ống có đường kính25/30 mm, có chiều dài 5 m

Dòng lạnh nhận vào: Q = Q1 = K.F.Δtlog => q = q1 = K.Δtlog = q2 = 11000 W/m2

=> K = q 1 /Δt log = (W/m2.K)

c Tính nhiệt lượng mà dòng nóng truyền qua ống:

Tính lưu lượng khối lượng của dòng lạnh: G2 (kg/s)

(m3/s) ; Qv2 = 3 lít/s = 3*10-3 m3/s ; Tra bảng để tìm 2 , theo t2tb = (t2đ + t2c)/2 = 60oC => 2 = 983,20 kg/m3

=> G2 = ? => Q2 = G2*C2*(t2c – t2đ) = ? (W)

d Tính chuẩn số Re dòng lạnh:

Phải tính 2 (m/s) từ Qv2 (câu c):

6,11 (m/s)Theo t2tb = (t2đ + t2c)/2 = 60oC tra bảng: C2 = 4,18 kJ/kg.K; 2=0,478.10-6 m2/s;

2= 0,659 W/m.K; Pr = 2,98 ; PrT (65oC) = 2,77 (chọn nhiệt độ tường = t2tb + 5oC)

=> lưu chất lạnh chảy rối => pt Nu:

=> hệ số cấp nhiệt dòng lạnh Tra bảng để tìm k : L/d1 = 5/0,025 = 200 ; Re = 319560 => k = 1

Bài 18: Cho thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống có các thông số sau:

Dòng nóng: là nước có nhiệt độ vào và ra là 85oC và 45oC, lưu lượng 11 lít/phút

Dòng lạnh: là nước có nhiệt độ vào 35oC, lưu lượng 16 lít/phút, chảy ngược chiều vớidòng nóng

Ống truyền nhiệt: Ống trong d1/d2= 40/44 mm, ống ngoài D1/D2= 50/55 mm, làm bằngđồng thau

a Thiết bị này dùng để đun nóng Hãy bố trí dòng chảy trong thiết bị, giải thích ?

= 980,55*(11*10-3/60) = (kg/s)Cân bằng: Q1 = Q2 + Qtt ; (Qtt = 0)

=> Nhiệt lượng dòng lạnh thu vào: Q2 = Q1= G2C2(t2c –t2đ) => t2c = ?

= ……*(16*10-3/60) =

c Tính hệ số cấp nhiệt phía nóng:

a Để đun nóng dòng lạnh, hãy bố trí dòng chảy trong thiết bị, giải thích?

b Vẽ đồ thị biểu diễn quá trình này, biết nhiệt độ dòng nóng vào là 95oC, nóng ra là 65oC,dòng lạnh vào 35oC, dòng lạnh ra 70oC

c Lưu lượng dòng nóng là 3 lít/s Tính chuẩn số Nu và hệ số cấp nhiệt của dòng nóng biếtống trong có d1/d2= 45/55 mm; ống ngoài D1/D2 = 70/80 mm Nhiệt độ trung bình váchống của dòng nóng 80 oC

HD: xem bài 16, 17, 18 và file “Huong dan_bai tap_Truyen nhiet.pdf”

Bài 20: Cho thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống có các thông số sau: Dòng nóng là nước có

nhiệt độ vào 95oC, nhiệt độ ra 35oC, lưu lượng 20 lít/phút Dòng lạnh là nước có nhiệt độvào 30oC, nhiệt độ ra 80oC, lưu lượng 12 lít/phút Ống truyền nhiệt có đường kính ốngtrong d1/d2 = 40/44 mm, ống ngoài D1/D2 = 50/55 mm, làm bằng thép không gỉ, dài 5,0 m

a Xác định chiều chuyển động của các dòng lưu chất trong trường hợp này?

b Tính nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra và dòng lạnh nhận vào Tính nhiệt lượng tổn thất

c Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình logarit và hệ số truyền nhiệt tổng quát KL

d Tính hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh, dòng nóng theo chuẩn số Nu

e Tính mật độ dòng nhiệt dài

HD: xem bài 16, 17, 18 và file “Huong dan_bai tap_Truyen nhiet.pdf”

Bài 21 Xác định hệ số truyền nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn theo các dữ kiện

sau : bề mặt trao đổi nhiệt 48 m2, trong thùng chứa có 85,5 tấn nước cần đun nóng từ 77oCđến 95oC, đun nóng bằng hơi nước bão hòa dưới áp suất dư là 0,23 at Thời gian đun là 3h

Bài 22 Một cái tháp để tinh luyện tinh thể lỏng, được bọc một lớp cách nhiệt bằng bông xỉ

dầy 250 mm Nhiệt độ của chất lỏng trong tháp (-190oC), nhiệt độ của không khí xung

quanh ở trong phòng 20oC Hỏi lượng nhiệt từ không khí xung quanh truyền vào tháp qua1m2 bề mặt là bao nhiêu, nếu ta bỏ qua nhiệt trở cấp nhiệt từ phía chất lỏng và không khí.

Bài 23 Hệ số truyền nhiệt sẽ thay đổi như thế nào, nếu như ta thay ống thép đường kính

38×2,5 mm bằng ống đồng cũng có kích thước như vậy :

a Trong thiết bị sưởi bằng hơi đối với không khí, trong đó:

αkhông khí = 35 kcal/m2hoC ; αhơi = 1000 kcal/m2h oC

b Trong thiết bị cô đặc, trong đó:

αdung dịch sôi = 2000 kcal/m2h oC; αhơi đốt = 10000 kcal/m2hoC

Không tính đến lớp cáu ở bề mặt?

Bài 24 Cho thiết bị truyền nhiệt dạng ống lồng ống, có các thông số sau: Dòng nóng là

nước có nhiệt độ vào 98oC, nhiệt độ ra 62oC, lưu lượng 6.5 lít/phút Ống truyền nhiệt cóđường kính ống trong d1/d2 = 40/44 mm, ống ngoài D1/D2 = 50/55 mm, làm bằng thép hợpkim Xác định hệ số dẫn nhiệt của thép hợp kim trên Biết diện tích bề mặt truyền nhiệt 31

m2, hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh là 52 W/m2.K, của dòng nóng là 62 W/m2.K

Bài 25 Không khí dưới áp suất thường được đun nóng từ 0oC đến 120oC trong thiết bị đunnóng bằng hơi nước bão hòa ở áp suất dư 5 bar, xếp đầy ống có đường kính 26×3 mm

So sánh hệ số truyền nhiệt đối với hai trường hợp sau:

a Không khí đi trong ống ( L

d > 50 ) còn hơi nước ngưng tụ ở khoảng giữa các ống (xemhình a)

b Không khí đi vào khoảng giữa các ống có gắn các tấm chắn ngang, còn hơi được ngưng

tụ ở trong ống (xem hình b)

Bài 26 Trong một thiết bị vỏ ống để sưởi không khí bằng hơi nước người ta đun nóng 520

m3/h không khí áp suất thường từ 2oC đến 90oC Thiết bị sưởi xếp 151 ống bằng thépđường kính 38×3 mm, bước ống t = 60 mm Không khí đi trong ống, còn hơi nước đivào khoảng giữa các ống Áp suất dư hơi nước 2 at Xác định chiều dài cần thiết của ống

và lượng nước nếu như độ ẩm của nó là 6% Độ ẩm ban đầu của không khí là 85%, bancuối là 75%

Bài 27 Hỏi đại lượng hệ số truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt sẽ là bao nhiêu theo các

điều kiện sau:

a Không khí ở áp suất thường được hút bằng các ống bằng quạt và được đun nóng bằnghơi nước ngưng tụ trong khoảng giữa các ống trong điều kiện chuyển động tự do

b Không khí ở áp suất thường đi vào khoảng giữa của các ống chắn ngang, được đun nóngbằng khí lò đi trong ống; tốc độ của 2 loại khí là 8 m/s

c Dung dịch loãng (đứng yên) được đun nóng trong thùng có ống xoắn bằng hơi nóng

Bài 28 Người ta cho một lượng G, kg/h chất lỏng chảy vào khoảng trống của thiết bị trao

đổi nhiệt kiểu vỏ ống, độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình của nó là μ, cP Để cho

hệ số cấp nhiệt đạt được cao thì chuẩn số Re phải không được < 10000 Tìm công thứctính số ống cực đại (ống có đường kính trong là d, mm bề dày là δ mm, bước ống t mm) ởtrong thiết bị trao đổi nhiệt ở loại vỏ ống 1-1?

Bài 29 Cần làm bay hơi 1600 kg/h chất lỏng, sôi ở nhiệt độ t = 137°C và chảy vào trongthiết bị bốc hơi ở nhiệt độ này Nhiệt hóa hơi của chất lỏng là r = 90 kcal/kg Hơi đốt làhơi nước Xác định lượng hơi đốt tiêu hao nếu hơi nước là:

a Hơi bão hòa khô, có áp suất tuyệt đối P = 4 at

HD:

Nhiệt hóa hơi của dòng lạnh: Q2 = G2*r2 = 1600*90 = 144000 kcal/h

Nhiệt ngưng tụ của dòng nóng: Q1 = G1*r1 = Q2 + Qtt = 144000 kcal/h (xem Q tt = 0)

Hơi bão hòa khô, có áp suất tuyệt đối P = 4 at => tra bảng tại áp suất tuyệt đối P = 3,924bar => (ibh = 2737,41 kJ/kg) và r1 = 2135,59 kJ/kg = 510,418 kcal/kg => G 1 = 282,122 kg/h

b Hơi quá nhiệt đến 250°C, có áp suất tuyệt đối P = 4 at

HD: tính theo iqn

Nhiệt hóa hơi của dòng lạnh: Q2 = G2*r2 = 1600*90 = 144000 kcal/h

Nhiệt tỏa ra của dòng nóng: Q1 = G1*(iqn-ibh) + G1*r1