BÀI TẬP DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH MỘT CHIỀU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM BÀI TẬP DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH MỘT CHIỀU TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM VÁCH PHẲNG Phương trình phân bố nhiệt độ vách x t  t  t1   t1  Mật độ dòng nhiệt q  t1  t  q R  R  Hệ số dẫn nhiệt  hàm phụ thuộc nhiệt độ   o 1  t  1  2.q.x t      t1     o   q 0   2  0  ( t  t )  (t1  t2 )    2    tb     ( t  t ) ( t  t )  (t1  t2 )  2     TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM - Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp 1 2 3 t  t   t  t  q  t1  t   1 2 3 1 t1 2 3 q t2 t3 t4  1 2 3  t1  t  q     1  3  q t1  t  1 2 3   1   1 q 2 q 3 t1  t  R  t1  t n 1  t1  t n 1  q  n  Ri R i 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Trao đổi nhiệt hai lưu chất qua vách phẳng t f  t1 t f  t1    q    t  t   f1  1 1 R 1  1 t1  t t1  t    q   t  t    1  1 1 R 1   q    t  t   t  t  t  t   2 2  R 2  q    t  t   t  t f  t  t f 2 f2   2 R 2 q 1  q 1  q 1  q   q q  Q tf1  tf  , W m2 1  F    1 1    k  t f  t f  k 1 1     1 1 2    R n R i i 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM TRƯỜNG HP VÁCH PHẲNG N LỚP Q q   k.t f  t f , W m2 F Q  q.F  k.F.t f  t f , W k  1 i   1 i 2 W (m K) q t1  t f  1 i t k 1  t1  q   i 1  i k TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM • Vách phẳng bố trí song song q1 t1 lớp t2 q q  q1  q  t1 t2 q2 lớp R1 R2 t1  t t1  t  R1 R2  1  t1  t    q  t1  t   R  R1 R  1 R1R    R R1 R R1  R n  1  1   t1  t n 1  q  t1  t n 1      t1  t n 1  Rn  R i 1 R i  R1 R 1 1     R R1 R Rn TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM • Vách phẳng bố trí phức hợp B qB t1 q RB F A t2 C t3 E t4 2  t1  t  q R R BCD  t5 q q t1 G D 1 qF 3 RA t2 qC RC t3 RE t5 t4 qG qD RF RG RD 4 R = RA + RBCD + RE + RFG 1    R BCD RB RC RD 1    R FG R FG R F R G TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM VÁCH TRỤ Q  Qr  t1  t  r ln 2 L r1 qL  t1  t  r2 ln 2 r1 R r ln t  t1 r1  t  t1 ln r2 r1  t1  t   R r ln 2 r1  r   r2  t  t1  (t1  t2 )ln   / ln    r1   r1  TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM VÁCH TRỤ NHIỀU LỚP qL  t1  t n 1  r r 1 r ln  ln   ln n 1 21 r1 2 r2 2 n rn n t1  t n 1  i 1 R  R   R i qL   qL = W / m  ri 1 Ri  ln 2 i ri t f1 -t f2 1 n ln(ri+1 /ri ) + + 2π.r1.α1 2π i=1 λi 2π.rn+1.α  TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 1: Vách phẳng buồng lạnh có diện tích 120m2 gồm ba lớp vật liệu: hai lớp phía ngồi nhựa có bề dày 1 = 3 = 5mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 3 = 0,5 W/mK, lớp cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,04 W/mK Biết nhiệt độ bề mặt bên buồng t1 = - 18oC lớp ngồi t4 = 28oC Hãy xác định: a/ Bề dày cần thiết lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt qua vách khơng q 8640kJ thời gian 1giờ b/ Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 2: Vách lò đốt cấu tạo lớp vật liệu: Lớp gạch chịu lửa có chiều dày 1 = 250mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 2,6 (W/mK) Lớp ngồi gạch cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,21 + 0,00015t (W/mK) Biết sản phẩm cháy lò có nhiệt độ tf1 = 900oC, hệ số toả nhiệt bên 1 = 34,5W/m2K, nhiệt độ bề mặt vách ngồi tw3 = 50oC Hãy xác định bề dày lớp gạch cách nhiệt 2 cho tổn thất nhiệt truyền qua tường lò khơng vượt q 950W/m2 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 3: Khảo sát vách phẳng lò đốt gồm lớp: lớp thép dày 8mm, lớp cách nhiệt dày 22mm nhiệt độ vách lớp thép t1 = 250oC, nhiệt độ vách ngồi lớp cách nhiệt t2 = 40oC, hệ số dẫn nhiệt thép 1 = 0,15 W/mK Bề mặt vách ngồi tiếp xúc với mơi trường khơng khí biết nhiệt độ mơi trường 30oC hệ số toả nhiệt  = 10W/m2K a) Tính mật độ dòng nhiệt q truyền qua vách? Và hệ số dẫn nhiệt lớp cách nhiệt 2? b) Viết phương trình phân bố nhiệt độ bên vách (2 phương trình: phân bố vách thép phân bố vách cách nhiệt) Từ lập bảng vẽ đồ thị đường phân bố nhiệt độ vị trí x = 0, 4, 8, 15, 20, 25, 30mm 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 4: Hơi nước nóng dẫn ống thép có hệ số dẫn nhiệt 1 = 35 W/mK, đường kính ống d1/d2 = 100/115mm Bên ngồi ống thép bọc lớp cách nhiệt có bề dày 50mm, hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,15 W/mK Mật độ dòng nhiệt tính 1m chiều dài ống 105W/m nhiệt độ bề mặt ngồi ống 45oC a/ Xác định nhiệt độ bề mặt ống thép, b/ Sau thời gian vận hành, bên ống thép bị bám lớp cáu có bề dày 3mm, hệ số dẫn nhiệt lớp cáu 0,2W/mK Giả sử nhiệt độ lớp vách nhiệt độ vách ngồi khơng thay đổi, tính lại mật độ dòng nhiệt 1m chiều dài ống, nhận xét? 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 5: Một ống thép đường kính d1/d2 = 100/114mm, hệ số dẫn nhiệt t = 46,5 W/mK, dẫn nước bão hồ có nhiệt độ tf1 =160oC đặt nhà xưởng có nhiệt độ tf2 =30oC Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía khơng khí 2 = W/m2K Ống bọc cách nhiệt dày CN = 50mm, hệ số dẫn nhiệt CN = 0,055 W/mK Nhiệt độ đo mặt ngồi lớp cách nhiệt 42oC a) Tính nhiệt lượng tổn thất ứng với m chiều dài ống q (W/m) b) Xác định nhiệt độ tiếp xúc vách thép lớp cách nhiệt c) Ống có chiều dài L = 150m, tính lượng nước ngưng tụ cuối đường ống 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 6: Ống dẫn nước nóng có đường kính 100mm, đường kính ngồi 120mm, hệ số dẫn nhiệt 50W/mK Nước chảy ống có nhiệt độ tf1 = 70oC, có hệ số toả nhiệt f1 = 5700W/m2k Ống dẫn đặt bên ngồi mơi trường có nhiệt độ tf2 = 30oC hệ số toả nhiệt mơi trường f2 = 15W/m2K a Hãy xác định tổn thất nhiệt 1m chiều dài từ nước nóng ngồi mơi trường b Để giảm tổn thất nhiệt 1m chiều dài ống xuống q = 150W/m, người ta bố trí bọc bên ngồi ống lớp cách nhiệt với hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt c = 0,5W/mK, xác định bề dày cách nhiệt cần thiết Cho phép lấy gần giá trị nhiệt trở đối lưu phía khơng khí 1/π.dN.f2 15 [...]... hệ số dẫn nhiệt 1 = 35 W/mK, đường kính ống d1/d2 = 100/115mm Bên ngoài ống thép được bọc một lớp cách nhiệt có bề dày 50mm, hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,15 W/mK Mật độ dòng nhiệt tính trên 1m chiều dài ống là 105W/m và nhiệt độ bề mặt ngoài của ống là 45oC a/ Xác định nhiệt độ bề mặt trong của ống thép, b/ Sau một thời gian vận hành, bên trong ống thép bị bám một lớp cáu có bề dày 3mm, hệ số dẫn nhiệt. .. W/m2K Ống được bọc cách nhiệt dày CN = 50mm, hệ số dẫn nhiệt CN = 0,055 W/mK Nhiệt độ đo được trên mặt ngoài của lớp cách nhiệt là 42oC a) Tính nhiệt lượng tổn thất ứng với một m chiều dài ống q (W/m) b) Xác định nhiệt độ tiếp xúc giữa vách thép và lớp cách nhiệt c) Ống có chiều dài L = 150m, tính lượng nước ngưng tụ ở cuối đường ống 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 6: Ống dẫn nước nóng có đường... số dẫn nhiệt 50W/mK Nước chảy trong ống có nhiệt độ là tf1 = 70oC, có hệ số toả nhiệt là f1 = 5700W/m2k Ống dẫn được đặt bên ngoài môi trường có nhiệt độ tf2 = 30oC và hệ số toả nhiệt môi trường là f2 = 15W/m2K a Hãy xác định tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài từ nước nóng ra ngoài môi trường b Để giảm tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống xuống còn q = 150W/m, người ta bố trí bọc bên ngoài ống một. .. TPHCM Bài 2: Vách lò đốt được cấu tạo bằng 2 lớp vật liệu: Lớp trong cùng là gạch chịu lửa có chiều dày 1 = 250mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 2,6 (W/mK) Lớp ngoài là gạch cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,21 + 0,00015t (W/mK) Biết sản phẩm cháy trong lò có nhiệt độ tf1 = 900oC, hệ số toả nhiệt bên trong 1 = 34,5W/m2K, nhiệt độ bề mặt vách ngoài cùng tw3 = 50oC Hãy xác định bề dày lớp gạch cách nhiệt. .. lớp cáu 0,2W/mK Giả sử nhiệt độ lớp vách trong cùng và nhiệt độ vách ngoài cùng không thay đổi, hãy tính lại mật độ dòng nhiệt trên 1m chiều dài ống, nhận xét? 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 5: Một ống thép đường kính d1/d2 = 100/114mm, hệ số dẫn nhiệt t = 46,5 W/mK, dẫn hơi nước bão hoà có nhiệt độ tf1 =160oC đặt trong nhà xưởng có nhiệt độ tf2 =30oC Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu về phía không... 2 sao cho tổn thất nhiệt truyền qua tường lò không vượt quá 950W/m2 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 3: Khảo sát vách phẳng lò đốt gồm 2 lớp: lớp thép dày 8mm, lớp cách nhiệt dày 22mm nhiệt độ vách trong cùng của lớp thép t1 = 250oC, nhiệt độ vách ngoài cùng của lớp cách nhiệt t2 = 40oC, hệ số dẫn nhiệt của thép 1 = 0,15 W/mK Bề mặt vách ngoài tiếp xúc với môi trường không khí biết nhiệt độ môi... số toả nhiệt  = 10W/m2K a) Tính mật độ dòng nhiệt q truyền qua vách? Và hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt 2? b) Viết phương trình phân bố nhiệt độ bên trong vách (2 phương trình: phân bố trong vách thép và phân bố trong vách cách nhiệt) Từ đó lập bảng và vẽ đồ thị đường phân bố nhiệt độ tại các vị trí x = 0, 4, 8, 15, 20, 25, 30mm 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 4: Hơi nước nóng được dẫn trong... ngoài môi trường b Để giảm tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống xuống còn q = 150W/m, người ta bố trí bọc bên ngoài ống một lớp cách nhiệt với hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt c = 0,5W/mK, hãy xác định bề dày cách nhiệt cần thiết Cho phép lấy gần đúng giá trị nhiệt trở đối lưu về phía không khí là 1/π.dN.f2 15 ... hệ số dẫn nhiệt CN = 0,055 W/mK Nhiệt độ đo mặt ngồi lớp cách nhiệt 42oC a) Tính nhiệt lượng tổn thất ứng với m chiều dài ống q (W/m) b) Xác định nhiệt độ tiếp xúc vách thép lớp cách nhiệt c)... có nhiệt độ tf1 = 70oC, có hệ số toả nhiệt f1 = 5700W/m2k Ống dẫn đặt bên ngồi mơi trường có nhiệt độ tf2 = 30oC hệ số toả nhiệt mơi trường f2 = 15W/m2K a Hãy xác định tổn thất nhiệt 1m chiều. .. Để giảm tổn thất nhiệt 1m chiều dài ống xuống q = 150W/m, người ta bố trí bọc bên ngồi ống lớp cách nhiệt với hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt c = 0,5W/mK, xác định bề dày cách nhiệt cần