Bài tập truyền nhiệt số 3 docx

Bài 1 (10.14) Dầu máy biến áp chảy trong ống d = 10 mm, t f ’= 80 o C, t f ’’= 40 o C, với lưu lượng G = 120 kg/h. Nhiệt độ bề mặt ống t w = 30 o C, - Tính chiều dài ống L. - Tính Q của 5 ống (song song). Nhiệt độ trung bình của dầu: t f = 0,5 (t f ’+ t f ’’) = 0,5 (80 + 40) = 60 o C Tra thông số vật lý của dầu máy biến áp ở 60 o C (PL Bảng 24): 3 856 m/kg=ρ c p = 1, 905 kJ/kgK mKW,10720=λ sm , 2 6 10765 − ×=ν β = 7,1.10 -4 1/K 887,Pr f = 202= w Pr Giải: Tốc độ dầu chảy trong ống = ρπ == 2 4 d G F V w s/m, , 4960 0108563600 1204 2 = ⋅π⋅⋅ ⋅ ; ; ; ;; Tiêu chuẩn Reynolds: = ν ω = f f d Re 858 10765 0104960 6 = × × − , ,, Vì Re f < 2200 : chảy tầng () () 56254 10765 30600101017819 2 6 34 , , ,,, = ⋅ −⋅⋅⋅ − − PTTC khi chảy tầng, giả thiết L/d ≥ 50 : 25,0 w f 1,0 f 43,0 f 33,0 ff Pr Pr GrPrRe15,0Nu ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 5818 202 887 56264887858150 250 10430330 , , ,,, , ,,, = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅⋅⋅= Hệ số tỏa nhiệt: = λ =α d Nu f f KmW , , , , 2 1199 010 10720 5818 = () = ν −β = 2 3 wf ttdg Gr Nhiệt lượng dầu nhả ra trong 1 ống: Q 1 = Gc p (t f ’ – t f ’’) = () kW,, 54240809051 3600 120 =−⋅ Từ PT: Q 1 = απdL(t f –t w ) ¾ Chiều dài ống Suy ra () = −απ = wf ttd Q L 1 () m, ,, 5413 30600101199 2540 = −⋅π⋅ Kiểm tra 50 , , d L >== 1354 010 5413 do đó hệ số ε l = 1.  Năng suất của thiết bò có 05 ống: Q = nQ 1 = 5 x 2,54 = 12,7 kW BÌNH NGÖNG  Bài 2: Bình ngưng có 150 ống (song song), đường kính trong d = 20 mm. Lưu lượng nước vào bình G = 84 kg/s, t f ’= 30 o C, t f ’’= 50 o C. Nhiệt độ trung bình BM ống t w = 70 o C. - Tính hệ số tỏa nhiệt α trong ống. -TínhL mỗi ống. a) Hệ số toả nhiệt α Nhiệt độ trung bình của nước: t f = 0,5(30 + 50) = 40 o C ρ = 992,2 kg/m 3 ; c p = 4,174 kJ/kgK ; λ = 63,5.10 -2 W/mK ν = 0,659.10 -6 m 2 /s ; Pr f = 4,31 ; Pr w = 2,55 TSVL Giải: Tốc độ nước chuyển động trong ống = ρπ = nd G w 2 4 s/m, ,, 81 1500202992 844 2 = ⋅⋅π⋅ ⋅ = ν = wd Re f 4 6 1054628 106590 02081 >= ⋅ ⋅ − , ,, Giả thiết L/d > 50 -> ε l = 1 PTTC có dạng: 250 43080 0210 , w f , f , ff Pr Pr PrRe,Nu ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 58276 552 314 314546280210 250 43080 , , , ,, , ,, = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅= = λ =α d Nu f Km/W, , , , 2 2 58781 020 10563 58276 = ⋅ − b) Nhiệt lượng nước nhận được Q = Gc p (t f ’’ – t f ’) = Chiều dài mỗi ống tdn Q L Δαπ = () m, ,, 8252 407002058781150 107012 3 = −⋅π⋅⋅ ⋅ = Kiểm tra lại giả thiết L/d = 2,825/0,02 = 141 > 50: thoả mãn 84 x 4,174(50 – 30) = 7012 kW  Bài 3: (như 10.23) Khói chuyển động trong ống (0,4 x 0,8) m, L = 10 m. Lưu lượng G = 4,8 kg/s, nhiệt độ trung bình t f = 300 o C. Tính hệ số tỏa nhiệt α . Xem Pr f = Pr w . KTXĐ: Þ tương đương U F4 d tđ = () m, ,, ,, 5330 80402 80404 = + ⋅ ⋅ = Khi t f = 300 o C, TSVL của khói (PL B. 23) TSVL: ρ = 0,617 kg/m 3 ; λ = 4,84.10 -2 W/mK ; ν = 45,81.10 -6 m 2 /s; Pr = 0,65 Tốc độ khói trong ống F G F V w ρ == s/m, ,,, , 324 80406170 84 = ⋅⋅ = f f d Re ν ω = 4 6 10282730 108145 5330324 >= ⋅ ⋅ = − , ,, Giải: Chế độ chảy rối PTTC: l , w f , f , ff Pr Pr PrRe,Nu ε ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 250 430800 0210 = 0,021.282730 0,8 .0,65 0,43 .1,05 = 420 Vì 718 5330 10 , ,d L == nên hệ số ε l = 1,05 (Bảng 8.1) Do đó d Nu f f λ =α KmW , , , 2 138 5330 2 10844 420 = − ⋅ = Bài 4: (như 10.37) Ống dẫn khí nóng d = 500 mm, đặt ngoài trời, gió thổi ω = 2 m/s xiên góc 60 o . Nhiệt độ môi trường t f = 30 o C, nhiệt độ BM ống t w = 470 o C. Tính tổn thất nhiệt /1 m ống. KmW, f 2 1072 − ×=λ sm 2 f 6 1016 − ×=ν 7010,Pr f = f f d Re ν ω = 4 10256 6 1016 502 ⋅= − × ⋅ = , , Đối với không khí, khi Re > 10 3 ψ ε= 60 2450 , Re,Nu ( ) 86171930102562450 60 4 ,,,, , =⋅⋅= d Nu λ =α KmW , , , , 2 289 50 1072 86171 2 = ⋅ = − Tổn thất nhiệt do đối lưu Giải: KTXĐ d = 0,5 m NĐXD t f = 30 o C Q đl = απdL(t w –t f ) = 9,28 . π . 0,5 . 1.(470 – 30) = 6411 W  Bài 5 (10.42) Chùm ống song song gồm 8 hàng, d = 60 mm, nhiệt độ trung bình của dòng khói t f = 600 o C, tốc độ ở chỗ hẹp nhất w = 8 m/s. Nhiệt độ trung bình của vách t w = 120 o C. Tính hệ số α của chùm ống trong 2 trường hợp: a. Góc va ψ = 90 o b. Góc va ψ = 60 o TSVL của khói ở t f = 600 o C mKW , f 2 10427 − ×=λ sm , 2 f 6 106193 − ×=ν 620,Pr f = Pr w = 0,69 f f d Re ν ω = 3 6 10175127 106193 0608 ⋅>= ⋅ × = − , , , PTTC cho hàng ống thứ 3: Nếu góc va ϕ = 90 o thì 250 360650 220 , w f , f , ff Pr Pr PrRe,Nu ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 546 250 , 0,69 0,62 0,625127,7 0,22 , 0,360,65 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅⋅= Giải: d Nu f f λ =α 3 K 2 mW , , , , 557 060 07420 546 == [...]...Không khí: Nu f = 0,194 Re 0,65 f = 50 sai số là 7,5% HSTN trung bình của chùm 8 dãy ống : α90 = 0,6α 3 + 0,9α 3 + (8 − 2 )α 3 = 0, 937 5α 3 = 53, 9 W m 2 K 8 Khi góc va ψ = 60 o: Tra bảng 8.5 tìm được εψ = 0,94 Do đó α ψ = α 90 × ε ψ = 53, 9 × 0,94 ≈ 50,7 W m 2 K . thiết L/d ≥ 50 : 25,0 w f 1,0 f 43, 0 f 33 ,0 ff Pr Pr GrPrRe15,0Nu ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 5818 202 887 56264887858150 250 10 430 330 , , ,,, , ,,, = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅⋅⋅= Hệ số tỏa nhiệt: = λ =α d Nu f f KmW , , , , 2 1199 010 10720 5818. t f ’= 30 o C, t f ’’= 50 o C. Nhiệt độ trung bình BM ống t w = 70 o C. - Tính hệ số tỏa nhiệt α trong ống. -TínhL mỗi ống. a) Hệ số toả nhiệt α Nhiệt độ trung bình của nước: t f = 0,5 (30 +. ống F G F V w ρ == s/m, ,,, , 32 4 80406170 84 = ⋅⋅ = f f d Re ν ω = 4 6 10282 730 108145 533 032 4 >= ⋅ ⋅ = − , ,, Giải: Chế độ chảy rối PTTC: l , w f , f , ff Pr Pr PrRe,Nu ε ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 250 430 800 0210 = 0,021.282 730 0,8 .0,65 0, 43 .1,05 = 420 Vì 718 533 0 10 , ,d L == nên