96 d - đờng kính ngoàI của ống, m; t w - nhiệt độ bề mặt vách, 0 C; t s - nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất sôi; Trong các công thức trên, nhiệt độ xác định là t m = 0,5(t w + t s ). 3.3 BàI tập về dẫn nhiệt Bài 3.1 Vách buồng sấy đợc xây bằng hai lớp gạch đỏ cố độ dày 250 mm, có hệ số dẫn nhiệt bằng 0,7 W/mK; lớp nỉ bọc ngoài có hệ số dẫn nhiệt bằng 0,0465 W/mK. Nhiệt độ mặt tờng bên trong buồng sấy bằng 110 0 C. Nhiệt độ mặt tờng bên ngoài bằng 25 0 C. Xác định chiều dày lớp nỉ để tổn thất nhiệt qua vách buồng sấy không vợt quá 110W/m 2 . Tính nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp. Lời giải Mật độ dòng nhiệt qua vách buồng sấy: 2 2 1 1 2WƯ1WƯ tt q + = , W/m 2 , 2 1 1 2WƯ1WƯ 2 . q tt = 0465,0. 7,0 25,0 110 25110 2 = = 0.019 m. Vậy chiều dày lớp nỉ bằng 0,019 m. Nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp dựa vào đIều kiện dòng nhiệt ổn định: == q tt qq 2WƯ1WƯ 1 : 1 1 1WƯ1 qtt = C7,70 7,0 25,0 .110110t 0 1 == Bài 3.2 Vách phẳng hai lớp có độ chênh nhiệt độ 105 0 C, chiều dày dày và hệ số dẫn nhiệt tơng ứng của hai lớp: 1 = 100 mm, 2 = 50 mm, 1 = 0,5 W/mK, 2 = 0,1 W/mK. Xác định mật độ dòng nhiệt qua vách Lời giải Mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng hai lớp theo (3-1) với 1 = 100 mm = 0,1 m; 2 = 50 mm = 0,05 m và t = t W1 t W2 = 105 0 C: 97 150 1.0 05,0 5,0 1,0 105 tt q 2 2 1 1 2WƯ1WƯ = + = + = , W/m 2 , Bài 3.3 Biết dòng nhiệt qua vách phẳng dày 20 cm, có hệ số dẫn nhiệt 0,6 W/m.K là 150 W/m 2 . Xác định độ chênh nhiệt độ giữa hai mặt vách. Lời giải Theo (3-1), mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng một lớp với q = 150 W/m 2 , = 20 cm = 0,2 m; t = t W1 t W2 : = q tt q 2WƯ1WƯ ; t = 6,0 2,0 .150.q = = 50 0 C. Bài 3.4 Vách trụ dài 1 m, đờng kính d 2 /d 1 = 144/120 mm,có độ chênh nhiệt độ giữa hai mặt vách 60C 0 , hệ số dẫn nhiệt của vách 0,4 W/m.K. Xác định dòng nhiệt dẫn qua vách. Lời giải Dòng nhiệt qua vách trụ một lớp theo (3-2) với l = 1 m; ; t = t W1 t W2 = 60 0 C: WƯ7,826 120 144 ln 4,0.14,3.2 1 60.1 d d ln 2 1 )tt.(l q.lQ 1 2 21 l == == Bài 3.5 Một ống dẫn hơi bằng thép đờng kính d 2 /d 1 = 110/100 mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 55 W/mK đợc bọc một lớp cách nhiệt có 2 = 0,09 W/mK. Nhiệt độ mặt trong ống t w1 = 200 0 C, nhiệt độ mặt ngaòi lớp cách nhiệt t w3 = 50 0 C. Xác định chiều dày và nhiệt độ t W2 để tổn thất nhiệt qua vách ống không vợt quá 300W/m. Lời giải Dòng nhiệt trên 1 m chiều dài ống theo (3-2) với vách 2 lớp: 2 3 21 2 1 3WƯ1WƯ l d d ln 2 1 d d ln 2 1 )tt( q + = 2 1 2 1l 3WƯ1WƯ 2 3 2 d d ln 2 1 q )tt( d d ln = 98 282,009,0.14,3.2 100 110 ln 55.14,3.2 1 300 50200 d d ln 2 3 = = 282,0 2 3 e d d = d 3 = d 2 .e 0,282 = 110. e 0,282 = 146 mm. Chiều dày cách nhiệt : 18 2 110146 2 dd 23 = = = mm. Để tìm nhiệt độ giữa hai lớp t W2 ta dựa vào đIều kiện trờng nhiệt độ ổn định: q 1 = q 11 =q 12 = const. 1 2 1 2WƯ1WƯ 1ll d d ln 2 1 )tt( qq == 1 2 1 11WƯ2WƯ d d ln 2 1 qtt = 9,199 100 110 ln 55.14,3.2 1 300200t 2WƯ == 0 C. Bài 3.6 Một thiết bị sấy bằng đIện đợc chế tạo từ các dây hợp kim niken-crom đờng kính d = 2 mm, dài 10 m. Không khí lạnh thổi vào thiết bị sấy có nhiệt độ 20 0 C. Tính nhiệt lợng toả ra trên 1 m dây, nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ tâm của dây. Nếu dòng điện đốt nóng có cờng độ 25 A, điện trở suất = 1,1 mm 2 /m, hệ số dẫn nhiệt = 17,5 W/mK, hệ số toả nhiệt từ bề mặtdây tới không khí = 46,5 W/m 2 .K. Lời giải Điện trở của dây đốt nóng: 5,3 1.14,3 10.1,1 S l R 2 === , Nhiệt do dây toả ra: Q = R.I 2 = 3,5. 25 2 = 2187,5 W, Nhiệt lợng toả ra trên 1 m dây: m/WƯ75,218 10 5,2187 I Q q l === Năng suất phát nhiệt: 36 22 0 l v m/WƯ10.7,69 001,0.14,3 75,218 r q q == = Nhiệt độ bề mặt dây: 99 769 5,46.2 10.1.10.7,69 20 2 rq tt 36 0v fw =+= += C 0 , Nhiệt độ tại tâm dây: 5,17.4 10.10.1.7,69 5,46.2 10.1.10.7,69 20r 4 q 2 rq tt 6636 2 0 v0v f0 += + += t 0 = 770 C 0 . Bài 3.7 Một tấm cao su dày = 2 mm, nhiệt độ ban đầu t 0 = 140 0 C đợc làm nguội trong môi trờng không khí có nhiệt độ t f = 140 0 C. Xác định nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ tâm của tấm cao su sau 20 ph. Biết hệ số dẫn nhiệt của cao su = 0,175 W/mK, hệ số dẫn nhiệt độ a = 8,33.10 -8 m 2 /s. Hệ số toả nhiệt từ bề mặt tấm cao su đến không khí = 65 W/m 2 .K. Lời giải 71,3 075,0 01,0.65 Bi == = , 1 01,0 60.20.10.33,8.a Fo 2 8 2 == = Căn cứ Bi = 3,71 và Fo = 1, từ đồ thị hình 3-2 và 3-1 ta có: 038,0* 1X = = 26,0* 0X = = Vậy nhiệt độ bề mặt: t X= = t f + * X= .(t 0 -t f ) t X= = 15 + 0,038.(140 15) = 25,4 C 0 , Nhiệt độ tai tâm: t X=0 = t f + * X=0 .(t 0 -t f ) t X=0 = 15 + 0,26.(140 15) = 47,5 C 0 , Bài 3.8 Một tờng gạch cao 5 m, rộng 3m, dày 250 mm, hệ số dẫn nhiệt của gạch = 0,6 W/mK. Nhiệt độ bề mặt tờng phía trong là 70 0 C và bề mặt tờng phía ngoài là 20 0 C. Tính tổn thất nhiệt qua tờng. Trả lời Q = n1800W, 3.4. BàI tập về toả nhiệt đối lu 100 Bài 3.9 Bao hơi của lò đặt nằm ngang có đờng kính d = 600 mm. Nhiệt độ mặt ngoài lớp bảo ôn t W = 60 0 C, nhiệt độ không khí xung quanh t f = 40 0 C. Xác định lợng nhiệt toả từ 1 m 2 bề mặt ngoài của bao hơi tới không khí xung quanh. Lời giải Từ nhiệt độ không khí t f = 40 0 C tra bảng 6 trong phần phụ lục của không khí ta có: = 0,00276 W/m.K , = 16,69.01 -6 [ ] sm / 2 , Pr f = 0,699, Cũng từ bảng 6 với t f = 40 C 0 , ta có: Pr W = 0,696. Ta nhận thấy Pr f Pr W nên 1 Pr Pr 25,0 WƯ f = , Theo tiêu chuẩn Gr: 2 3 f tlg. Gr = ở đây g = 9,81 m/ s 2 , 0032,0 27340 1 T 1 f = + == , t = t W t f = 20 0 C. 8 26 3 10.87,4 )10.69,16( 20.0,6 0,0032. 9,81. == f Gr Gr f .Pr f = 4,87.10 8 .0,699 = 3,4.10 8 Ta dùng công thức (3-11): Nu f = 0,5.(Gr f .Pr f ) 0,25 = 0,5.(3,4.10 8 ) 0,25 = 68. Nu f = d. Vậy hệ số toả nhiệt đối lu: 6,0 027,0.68 d .Nu ù = = Lợng nhiệt toả từ 1 m 2 bề mặt ngoài của bao hơi: Q = .t = 3,13.20 = 62,6 W/m 2 . Bài 3.10 Tính hệ số toả nhiệt trung bình của dầu máy biến áp chảy trong ống có đờng kính d = 8 mm, dàI 1 m, nhiệt độ trung bình của dầu t f = 80 0 C, nhiệt độ trung bình của váchống t W = 20 0 C. tốc độ chảy dầu trong ống = 0,6m/s. Lời giải Kích thớc xác định : đờng kính trong d = 8.10 -3 m. Nhiệt độ xác định: t f = 80 0 C. Tra các thông số của dầu biến áp theo t f = 80 0 C, ở bảng 8 phụ lục: = 0,1056 W/m.K , = 3,66.10 -6 [ ] sm / 2 , = 7,2.10 -4 0 K -1 , Pr f = 59,3, Pr W = 298 Tra theo t W = 20 0 C, 1310 10.66,3 10.8.6,0l Re 6 3 == = . t w - nhiệt độ bề mặt vách, 0 C; t s - nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất sôi; Trong các công thức trên, nhiệt độ xác định là t m = 0,5(t w + t s ). 3.3 BàI tập về dẫn nhiệt Bài 3.1. W/m 2 , Bài 3.3 Biết dòng nhiệt qua vách phẳng dày 20 cm, có hệ số dẫn nhiệt 0,6 W/m.K là 150 W/m 2 . Xác định độ chênh nhiệt độ giữa hai mặt vách. Lời giải Theo (3-1), mật độ dòng nhiệt. C 0 . Bài 3.7 Một tấm cao su dày = 2 mm, nhiệt độ ban đầu t 0 = 140 0 C đợc làm nguội trong môi trờng không khí có nhiệt độ t f = 140 0 C. Xác định nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ tâm của