tong hop bai tap KỸ THUẬT NHIỆT

m s Cõu3: Một dòng không khí có tốc độ = chuyển động cắt ống có đờng kính d = 20 mm Biết nhiệt độ không khí xa ống tf = 25 C nhiệt độ mặt ống t =900C Hãy tính hệ số trao đổi nhiệt đối lu vách không khí dòng nhiệt ql tính cho 1m chiều dài ống Để giảm lợmg nhiệt trao đổi xuống 20% điều kiện nhiệt độ kích thớc không thay đổi góc va dòng bao nhiêu? Bài toán TĐNĐL cỡng chất lỏng chuyển động cắt ống đơn Nhiệt độ xác định tf = 25OC Kích thớc xác định d = 20 mm = 0,02 m Từ bảng 18 xác định f = 15,53 10-6 m2 s , Prf = 0,702, f = 2,65 10 -2 W m dộ - Tính số Reynol: Re = 0,02 d = 15,53 10 = 3863,5 Do số Re nằm Ref,đ = 103 ữ 2.105 nên: Nu f , d = 0,25 Re 0, f ,d Pr , 38 f Pr f Pr , 25 = 0,25 3863,50,6 0,7020,38 = 31 - Xác định hệ số TĐNĐL : W m dộ Nu f 31 2,65 10 = = d 0,02 = 41,1 - Dòng nhiệt truyền qua 1m ống: ql = .d .(t - tf ) = 0,02 41,1( 90 - 25 ) = 167,85 W m Khi điều kiện khác giữ nguyên mà thay đổi góc va , để giảm 20% lợng nhiệt cần phải tìm góc va Nu giảm 20% Từ phụ lục tìm đợc = 0,8 tơng ứng với góc va khoảng 45O Cõu 4: Hai kilogam oxi đợc nén đẳng nhiệt từ áp suất 1at đến at, cần thải lợng nhiệt 200 kJ Xác định nhiệt độ trình, thể tích đầu, cuối biến đổi entropi trình, công kỹ thuật trình? + Qui đổi đại lợng biết đơn vị hệ SI: uuu m = kg p1 = x 9,81.104 = 9,81.104 N/m2 p2 = x 9,81.104 = 58,86.104 N/m2 Q = -200 kJ = -200000 J + Giả thiết O2 khí lý tởng - Xác định nhiệt độ trình: Nhiệt thải trình xác định từ phơng trình định luật nhiệt động I: Q = L + U; Quá trình đẳng nhiệt có U = mCvT = 0; Q = L = mRT ln V2 p = mRT ln V1 p2 Vậy ; T= Q p mR ln p2 = 200000 = 215 [ K ] 8314 ln 32 Hay ; - Thể tích ban đầu trình V1 đợc xác định từ phơng trình trạng thái khí lý tởng p1V1 = mRT : V1 = mRT 2.8314.215 = = 1,139 m3 p1 32.9,81.104 - Thể tích cuối trình V2 đợc xác định từ phơng trình trạng thái khí lý tởng p2V2 = mRT : V2 = mRT 2.8314.215 = = 0,1898 m3 p2 32.58,86.10 - Biến đổi entropi trình : S = mR ln p1 8314 = 2ì ìln = 931 [ J / K ] p2 32 - Công kỹ thuật trình : L KT = mRT ln p1 8314 = 2ì ì215 ìln p2 32 L KT = 200174 [ J ] Cõu 3: Không khí đợc nén đoạn nhiệt máy nén từ áp suất at đến áp suất at Hãy xác định thông số trạng thái không khí sau nén công trình nén với kg không khí, biết nhiệt độ không khí trớc nén 15oC Cho nhiệt dung riêng số Nhiệt độ sau nén đợc xác định theo quan hệ đoạn nhiệt: k 1,4 p k 1,4 T2 = T1 ữ = (273 + 15) ì ữ = p1 522 K (hay 249 oC) Thể tích ban đầu: 8314 ì (273 + 15) RT1 v1 = = 29 = p1 1ì 9,81.104 0,842 m3/kg Thể tích sau trình nén đợc xác định theo quan hệ đoạn nhiệt: 1 p1 k 1,4 v2 = v1 ì ữ = 0,842 ì ữ = p2 0,191 m2/kg Công trình: l = u = c v ( t t1 ) = 20,9 ì ( 249 15 ) = 29 168,641 kJ/kg W m dộ Cõu 4: Vách phẳng dầy = 15 mm làm vật liệu có hệ số dẫn nhiệt = 20 W m dộ Nhiệt độ chất lỏng nóng tf1 = W m dộ 1000C với hệ số trao đổi nhiệt đối lu 1=150 nhiệt độ chất lỏng lạnh tf2=100C với = Hãy xác định dòng nhiệt riêng truyền qua vách nhiệt độ mặt vách Nếu làm cánh với hệ số làm cánh 12, dòng nhiệt truyền qua phía vách phẳng thay đổi Bài toán truyền nhiệt qua vách phẳng Xác định hệ số truyền nhiệt cha làm cánh: k= 1 + + = 1 0,015 + + 150 20 W m dộ = 7,55 Dòng nhiệt riêng truyền qua vách: W m dộ q = k ( tf1 - tf2 ) = 7,55 ( 100 - 10 ) = 679,5 Nhiệt độ mặt vách: - Phía vách tiếp xúc với chất lỏng nóng: Từ q = ( tf1 - tw1) tw1 = tf1 - q = 100 - 679,5 150 = 95,5OC - Phía vách tiếp xúc với chất lỏng lạnh: Từ q = ( tw2 - tf2 ) tw2 = tf2 + q = 10 + 679,5 = 94,9OC Dòng nhiệt làm cánh: Cánh làm phía có thấp, toán phía chất lỏng lạnh với C = 12 Xác định hệ số truyền nhiệt làm cánh: 1 + + C kC = = 1 0, 015 + + 150 20 12.8 W m dộ = 56,07 Dòng nhiệt riêng qua phía mặt phẳng làm cánh: qC = kC ( tf1- tf2 ) = 56,07 ( 100 - 10 ) = 5046,3 W m2 m s Cõu3: Một dòng nớc có tốc độ = chuyển động cắt vuông góc ống có đờng kính d = 20 mm Nhiệt độ n0 ớc xa ống tf = 20 C , nhiệt độ mặt vách ống t =900C Hãy tính hệ số trao đổi nhiệt đối lu dòng nhiệt ql tính cho 1m chiều dài ống Để giảm lợng nhiệt trao đổi xuống 20% điều kiện nhiệt độ kích thớc không thay đổi, góc va phải điều chỉnh bao nhiêu? - Bài toán TĐNĐL cỡng chất lỏng chuyển động cắt ống đơn - Tra bảng 23 thông số vật lý nớc: 20 = 0,599 W m dộ 20 = 1,006 10-6 m2 s Pr = Pr90 = 1,75 Prf = Pr20 = 7,02 - Tính Re: Re = l 0,02 1,006 10 = = 1,988 104 - Vì Re khoảng103 ữ 2.105 nên: Nu f , d Pr = 0,25 Re 0f ,,d6 Prf0, 38 f Pr , 25 7,02 1,75 , 25 = 0,25 ( 1,988 104 )0,6 7,020,38 1= 281,5 - Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lu: = Nu f d 281,5 0,599 0,02 = W m dộ = 8431 - Lợng nhiệt truyền qua m chiều dài ống: ql = .d..( tw - tf ) = 3,14 0.02 8431 ( 90 - 20 )= 37062 W m Góc va phải giảm đến khoảng 42O để ql giảm 20% Cõu 4: Ba kilogam không khí có nhiệt độ 15oC, áp suất bar bị nén đoạn nhiệt nhận công thay đổi thể tích 400 kJ Xác định thể tích đầu cuối ; nhiệt độ, áp suất cuối ; biến đổi entanpi trình? + Qui đổi đại lợng biết đơn vị hệ SI: m = kg T1 = 15 + 273 = 288 K p1 = x 105 = 105 N/m2 L = -400 kJ = -400000 J + Giả thiết không khí khí lý tởng - Thể tích ban đầu trình V1 đợc xác định từ phơng trình trạng thái khí lý tởng p1V1 = mRT1 : V1 = mRT1 3.8314.288 = = 2, 477 m p1 29.105 - Nhiệt độ cuối xác định từ biểu thức tính công giãn nở trình đoạn nhiệt: mR ( T1 T2 ) ; k L ( k 1) T2 = T1 ; mR 400000 ( 1, 1) T2 = 288 = 474 [ K ] 8314 3ì 29 L= - áp suất cuối xác định từ quan hệ thông số trình đoạn nhiệt: k T2 p k = ữ T1 p1 k T k p = p1 ữ T1 1,4 474 1,41 p = 10 = 5, 72.105 N / m ữ 288 - Thể tích cuối trình V2 đợc xác định từ quan hệ thông số trình đoạn nhiệt : k T2 V2 = ữ T1 V1 T 1k V2 = V1 ữ T1 474 11,4 V2 = 2, 477 = 0,713 m ữ 288 - Biến đổi entanpi trình : I = mCp(T2-T1) I = 3.1,01(474-288) = 564 [ kJ ] I = 564000 [ J ] Cõu3: Mt kilogam khụng khớ c nộn a bin vi s m a bin l 1,2 mỏy nộn t nhit 200C, ỏp sut 0,981 bar n ỏp sut 7,845 bar Hóy xỏc nh nhit khụng khớ sau nộn, bin i ni nng, nhit lng thi ra, cụng dón n v cụng k thut ca quỏ trỡnh nộn Cho nhit dung riờng l hng s Nhiệt độ sau nén đợc xác định theo quan hệ đa biến: n 1,2 p n 7,845 1,2 T2 = T1 ữ = (273 + 20) ì = ữ 0,981 p1 414 K (hay 141 oC) Biến đổi nội năng: u = c v ( t t ) = 20,9 ì (141 20) = 29 87,2 kJ/kg Nhiệt lợng thải ra: q= nk 1,2 1,4 20,9 c v ( t t1 ) = ì ì ( 141 20 ) = n 1,2 29 87,2 kJ/kg Công nén: l = q u = ( 87,2) 87,2 = 174,4 kJ/kg Công kỹ thuật: lkt = kl = 1,2 ì (174,4) = 209,28 kJ/kg Cõu4: Mt ng dn khớ núng di m v ng kớnh ngoi d = 110 mm cú nhit b mt ng t= 900C t nm ngang mụi trng nc tf = 300C Hóy tớnh h s trao i nhit i lu v lng nhit trao i vi mụi trng xung quanh? Bài toán TĐNĐL tự nhiên không gian vô hạn - Kích thớc xác định: d = 110 mm = 0,11 m - Nhiệt độ xác định: tm = 0,5 ( tw + tf ) = 0,5( 90 + 30 ) = 60OC Từ nhiệt độ tm = 60OC tra bảng 23 thông số vật lý nớc nhận đợc: 60 = 0,659 W m dộ 60 = 0,487 10-6 m2 s Prm = Pr60 = 2,98 - Tính Gr: Gr = g l t = 0,113 ( 90 30) 9,81 273 + 60 ( 0, 478 10 ) = 1,03 1010 - Tính (Gr.Pr): (Gr.Pr) m,d = 1,03.1010 2,98 = 3,07.1010 Chế độ chảy đối lu chế độ rối, nên C = 0,135 n = 0,333 - Tính Nu: ( Gr Pr) m ,d , 333 Num,d = 0,135 = 0,135.( 3,07.1010 )0,333 = 419,3 - Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lu: = Nu m d 419, 0, 659 0,11 = W m dộ = 2512 - Lợng nhiệt trao đổi với môi trờng xung quanh: Q = .d.l..( tw - tf ) = 3,14 0,11 2512 ( 90 - 30 ) = 104170 W Cõu 3: Một ống dẫn khí nóng đờng kính d = 110 mm có nhiệt độ bề mặt ống t= 900C đặt nằm ngang môi trờng không khí tf = 300C Hãy tính hệ số trao đổi nhiệt đối lu lợng nhiệt tổn thất 1m chiều dài ống? Bài toán TĐNĐL tự nhiên không gian vô hạn - Kích thớc xác định: d = 110 mm = 0,11 m - Nhiệt độ xác định: tm = 0,5 ( tw + tf ) = 0,5( 90 + 30 ) = 60OC Từ nhiệt độ tm = 60 0C tra bảng 18 thông số vật lý không khí: 60 = 2,90 10-2 60 = 18,97 10-6 W m dộ m2 s Prm = Pr60 = 0,696 - Tính Gr: Gr = g l t 0,113 ( 90 30) 9,81 273 + 60 18,97 10 ( = ) = 6,54 106 - Tính (Gr.Pr): (Gr.Pr) m,d = 6,54 106 0,696 = 4,55.106 Chế độ chảy đối lu chế độ chảy tầng nên: C =0,54 n = 0,25 - Tính Nút xen: Numd = 0,54(4,55 106)0,25 = 24,94 - Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lu: Nu m = d 24,94 2,9 10 0,11 = W m dộ = 6,57 - Tổn thất nhiệt 1m chiều dài ống đợc xác định: ql = Q l = .d.l..( t w t f ) l = .d..( tw - tf ) ql = 3,14 0,11 6,75 ( 90 - 30 ) = 140 W cõu 4: Không khí trạng thái ban đầu có khối lợng 2,5 kg, áp suất 5,4 at, thể tích m 3, dãn nở đa biến đến thể tích m3 áp suất at Xác định số mũ đa biến, nhiệt độ ban đầu, nhiệt độ cuối, biến thiên nội năng, biến thiên entalpy, biến thiên entropy, công dãn nở, công kỹ thuật, nhiệt cung cấp cho trình? Từ phơng trình trình đa biến viết cho hai trạng thái đầu cuối p1v1n = p2 v n2 p2 ln p1 5,4 n= = = v1 ln ln v2 ln 1,08 Nhiệt dung riêng qúa trình: cn = nk 1,08 1,4 cv = ì 0,72 = n 1,08 2,338 kJ/kg K Nhiệt độ ban đầu xác định từ phơng trình trạng thái: T1 = pl V1 5,4 ì 9,81.104 ì = = 8314 mR 2,5 ì 29 1478 K (hay 1205 oC) Nhiệt độ cuối đợc xác định từ phơng trình trạng thái: T2 = p2 V2 ì 9,81.104 ì = = 8314 mR 2,5 ì 29 1369 K (hay 1096 oC) Biến thiên nội năng: U = mc v ( t t1 ) = 2,5 ì 20,9 ì ( 1096 1205 ) = 29 -196,4 kJ Biến thiên entalpy: I = mc p ( t t1 ) = 2,5 ì 29,3 ì ( 1096 1205 ) = 29 -275,3 kJ Cõu 3: Nén đa biến kg không khí từ áp suất p1 = bar nhiệt độ t1 = 200C đến áp suất p2 = 10 bar nhiệt độ t2 = 1200C trình Hãy xác định số mũ đa biến, thể tích khí trớc sau nén, biến thiên nội năng, lợng nhiệt công Khi tính toán coi C = const - Đổi đơn vị hệ SI: p1 = bar = 105 N m2 p2 = 10 bar = 106 N m2 t1 = 200C ; T1 = 293OK t2 = 1200C ; T2 = 393OK n n 1 Từ phơng trình trình đa biến: T p1 = n n T p2 lấy ln hai vế nhận đợc: T p n ln = ln n T2 p2 thay số nhận đợc: n 293 ln = ln n 393 10 n n n n n n ln1,34 = ln 10 0,294 = 2,3 = 7,8 n = 7,8 ( n -1 ) n = 7,8n - 7,8 n = 1,15 - Xác định thể tích trớc sau nén: m V1 = m V2 = 8314 8314 T1 293 29 29 = p1 10 8314 8314 T2 393 29 29 = p2 10 = 1,68 m3 = 0,225 m3 - Xác định biến thiên nội năng: U = m CV( t2 - t1) 10 gN2 = ; gCO = ; gO2 = - Phân tử lợng hỗn hợp khí: à= n g ài i=1 i 1 1 + + 28 28 32 = = 29,22 kg kmol - Hằng số chất khí hỗn hợp: 8314 8314 = 29,22 R= J kg dộ = 284,53 - Thể tích hỗn hợp khí trạng thái đầu: mRT1 284,53 293 = p1 9,81 10 V1 = = 2,55 m3 - Thể tích hỗn hợp khí trạng thái cuối: Từ phơng trình trình pVn = const, xác định đợc: p1 p2 V2 = V1 n 9,81 10 7,8 9,81 10 = 2,55 1, = 2,55 0,1280,833 = 0,46 m3 - Nhiệt độ cuối nén T2: p V2 7,8 9,81 10 0, 46 = mR 284,53 T2 = = 412OK t2 = 412 - 273 = 139OC 14 Cõu 3: Khụng khớ bỡnh cú ỏp sut 30 at, nhit 700C c a qua ng tng tc nh dn vo mụi trng cú ỏp sut 20 at Xỏc nh tc ca dũng khụng khớ ti tit din ca ca ng v lu lng nu tit din ca ng tng tc l 18 mm2 Nu khụng khớ qua ng tng tc trờn a vo mụi trng khớ quyn cú ỏp sut l at thỡ tc dũng khớ ti ca cú im c bit gỡ ? Hóy xỏc nh tc ú ? Trờng hợp áp suất môi trờng 20 at Xét tỉ số giáng áp: 25 = pmt 20 = = 0,667 > th = 0,528 pl 30 p2 = pmt = 20 at p2 p = mt = 0,667 > th p1 p1 Vì nên chọn công thức xác định tốc độ tiết diện ống là: = k k 2k p RT1 ữ = p1 k 1,4 1,4 ì 1,4 8314 20 = ì ì ( 273 + 70 ) ì 30 ữ 1,4 29 274,4 m/s Lu lợng dòng khí tiết diện đợc xác định theo biểu thức G = F2 v2 Giả thiết trình lu động đoạn nhiệt, không khí coi khí lý tởng ta có 1 v1 p2 k 1 p2 k p1 p2 k = = ữ ữ = ữ v p1 v v1 p1 RT1 p1 p F p k 30 ì 9,81.104 ì 18.10 ì 274,4 20 1,4 G= 2 2ữ = ì = 8314 RT1 p1 30 ữ ì ( 273 + 70 ) 29 Vậy 0,11 kg/s Hoặc tính toán nh sau: G = F2 v1 = k +1 2k p1 p2 k p2 k ữ ữ k v1 p1 p1 RT1 p1 Vì nên G = F2 k +1 k 2k p p2 p2 k ữ ữ k RT1 p1 p1 26 ( ) 2 1,4 +1 30 ì 9,81.10 ì 1,4 G = 18.10 ì ì ì 0,6671,4 0,667 1,4 ữ = ữ 1,4 8314 ì (273 + 70) 29 0,11 kg/s Trờng hợp áp suất môi trờng at Xét tỉ số giáng áp: = pmt = = 0,033 < th = 0,528 pl 30 Trạng thái dòng khí tiết diện đạt đến trạng thái tới hạn, lúc tốc độ dòng khí tiết diện đạt đến tốc độ tới hạn: 2k ì 1,4 8314 RT1 = ì ì ( 273 + 70 ) = k +1 1,4 + 29 = th = 338,7 m/s Cõu 4: Nc chy ng cú ng kớnh d = 17 mm, di l 1,5 m vi tc m/s Bit nhit trung bỡnh ca nc l 30 0C, nhit trờn b mt ca ng l 70 0C Tớnh dũng nhit trao i bng i lu gia nc v ng? Với tf = 30 oC, tw = 70 oC tra bảng 23 tính chất vật lí nớc ta đợc : f = 0,618 W/m.K ; f = 0,85.106 m2/s ; Prf = 5,42 ; Prw = 2,55 Tiêu chuẩn Reynol : d f Re = ì 0, 017 0,805.10 = = 42200 Re = 42200 > 104, ta chọn phơng trình tiêu chuẩn : Nuf = 0,021.Re0,8.Pr0,43 Vì ống thẳng nên R = ; l d Prf Prw 0,25 1,5 0,017 = = 88,3 > 50 nên l = Vậy ta có : Nuf = 0,021 ì 422000,8.2,550,43 Do : = Nu f f d l.R 5, 42 2,55 0,25 = 264 264 ì 0,618 0, 017 = = 9532 W/m2.K Dòng nhiệt trao đổi đối lu nớc ống đợc xác định: 27 Q = Ft = ..d.l.(tw - tf) Q = 9532.3,14.0,017.1,5.(70- 40) = 30545 W 15 Cõu3: Mt chựm ng b trớ so le gm hng ng theo chiu dũng chy, ng kớnh ngoi ca ng l 38 mm, nhit trung bỡnh ca dũng khụng khớ bng 5500C, tc ch hp nht l 12 m/s, bc dc cỏc ng l 70 mm, bc ngang l 50 mm Tớnh h s ta nhit ca chựm ng Từ nhiệt độ tính toán 550 oC tra bảng tính chất vật lí không khí ta có : f = 0,06 W/m.K ; f = 88,1.10-6 m2/s ; Prf = 0,693 Tiêu chuẩn Reynold: d 12 ì 38.10 Re = = = f 88,1.10 5175 > 103 Chọn đợc phơng trình tiêu chuẩn cho dãy ống thứ ba sau: Nuf = 0,37Re0,6 i S f Các hệ số: = 0,6; = 0,7; = = Hệ số hiệu chỉnh tính đến vị trí dãy ống: Hệ số hiệu chỉnh tính đến bớc ống: S1 50 = 103 Chọn đợc phơng trình tiêu chuẩn 33 0,25 Prf Nuf = 0,21Re0,62 Prf0,38 ữ f Prw Hệ số hiệu chỉnh = (vì dòng nớc chảy vuông góc với trục ống) 0,25 8,27 Nuf = 0,21ì 86510,62 ì 8,270,38 ì ữ 2,21 = Vậy: 180 Hệ số tỏa nhiệt đối lu: Nuf f 180 ì 58,65.10 = = = d 0,02 5278 W/m2.K 18 Cõu3: Nc chy ng cú ng kớnh d = 17 mm, di l 1,5 m vi tc m/s Bit nhit trung bỡnh ca nc l 30 0C, nhit trờn b mt ca ng l 70 0C Tớnh dũng nhit trao i bng i lu gia nc v ng? Với tf = 30 oC, tw = 70 oC tra bảng 23 tính chất vật lí nớc ta đợc : f = 0,618 W/m.K ; f = 0,85.106 m2/s ; Prf = 5,42 ; Prw = 2,55 Tiêu chuẩn Reynol : d f Re = ì 0, 017 0,805.10 = = 42200 Re = 42200 > 104, ta chọn phơng trình tiêu chuẩn : Nuf = 0,021.Re0,8.Pr0,43 Vì ống thẳng nên R = ; l d Prf Prw Do : = l.R 1,5 0,017 = = 88,3 > 50 nên l = Vậy ta có : Nuf = 0,021 ì 422000,8.2,550,43 Nu f f d 0,25 5, 42 2,55 0,25 = 264 264 ì 0,618 0, 017 = = 9532 W/m2.K Dòng nhiệt trao đổi đối lu nớc ống đợc xác định: Q = Ft = ..d.l.(tw - tf) 34 Q = 9532.3,14.0,017.1,5.(70- 40) = 30545 W Cõu4: Cp nhit cho 0,8 kg khụng khớ xilanh iu kin ỏp sut p = bar khụng i lm thay i nhit khụng khớ t 250C n 750C Tớnh th tớch u v cui, lng nhit, cụng thay i th tớch, bin i ni nng, entalpy v entropy? Bit rng nhit dung riờng l hng s + Quy đổi đại lợng biết đơn vị SI: m = 0,8 kg ; P = 2x10 = 2.105 N/m2 ; T1 = 25 + 273 = 298 K ; T2 = 75 + 273 = 348 K + Giả thiết không khí khí lý tởng, trình xảy xi lanh trình đẳng áp mRT1 V1 = = p 0,8 ì 8314 ì 298 29 = 2.105 0,3417 m3 mRT2 V2 = = p 0,8 ì 8314 ì 348 29 = 2.105 0,3991 m3 Công thay đổi thể tích: L = p ( V2 V1 ) = 2.105 ì ( 0,3991 0,3417 ) = 11480 J Biến đổi nội hệ : U = mc v ( t t1 ) = 0,8 ì 20,9 ì ( 75 25 ) = 29 28,83 kJ Nhiệt lợng cấp vào xilanh xác định từ phơng trình định luật nhiệt động thứ nhất: Q = U + L = 28,83 + 11,480 = 40,31 kJ Biến thiên entropy: S = mc p ln T2 29,3 348 = 0,8 ì ì ln = T1 29 298 0,125 kJ/K Biến thiên entalpy: L = mc p ( t t1 ) = 0,8 ì 29,3 ì ( 75 25 ) = 29 40,41 kJ 19 Cõu3: Cho 12 kg khụng khớ nhit 270C, ỏp sut tuyt i bar, tin hnh quỏ trỡnh ng nhit n th tớch bng ln th tớch ban u a)Xỏc nh cỏc thụng s c bn trng thỏi cui 35 b)Xỏc nh bin thiờn ni nng, bin thiờn entalpy, bin thiờn entropy, nhit lng, cụng dón n v cụng k thut trao i ca quỏ trỡnh a) áp suất cuối đợc xác định theo quan hệ đẳng nhiệt: p2 = v1 p1 = ì = v2 1,5 bar Thể tích riêng ban đầu: RT v1 = = p1 8314 ì (273 + 27) 29 = 6.105 0,143 m3/kg Thể tích cuối: v = 4v1 = ì 0,143 = 0,572 m3/kg b) Biến đổi nội biến đổi entalpy: U = I = Biến đổi entropy: S = mRln v2 8314 = 12 ì ì ln4 = v1 29 4769 J/K Nhiệt lợng, công dãn nở công kỹ thuật: Q = L = Lkt = mRTln v2 8,314 = 12 ì ì (273 + 27) ì ln4 = v1 29 1430,771 kJ Cõu4: Khụng khớ chuyn ng ng t nm ngang cú ng kớnh 50 mm, di 1,75 m vi tc 10 m/s Nhit trung bỡnh ca khụng khớ l 100 0C, nhit trờn b mt ng l 25 0C Tớnh tn tht nhit trờn 1m chiu di ng? Với tf = 100 oC, tra bảng thông số vật lí không khí ta đợc : f = 0,0321 W/m.K ; f = 23,13.106 m2/s Tiêu chuẩn Reynol : d f Re = 10 ì 0, 05 23,13.10 = = 21610 Re = 21610 > 104, ta chọn phơng trình tiêu chuẩn : Nuf = 0,018.Re0,8.l.R 36 Vì ống thẳng nên R = ; l d 1,75 0,05 = =35 < 50, tra bảng chọn đợc l = 1,035 Vậy ta có: Nuf = 0,018 ì 422000,8 ì 1,035 = 54,6 Do : Nu f f d = 54,6 ì 0, 0321 0, 05 = = 35,1 W/m2.K Tổn thất nhiệt 1m chiều dài ống đợc xác định: ql = Q Ft ..d.l.t = = = ..d.t l l l ql = 35,1.3,14 0,05.(100-25) = 414 W/m 20 Cõu3: Khụng khớ bỡnh cú ỏp sut 30 at, nhit 70oC c a qua ng tng tc nh dn vo mụi trng cú ỏp sut 20 at Xỏc nh tc ca dũng khụng khớ ti tit din ca ca ng v lu lng nu tit din ca ng tng tc l 18 mm2 Nu khụng khớ qua ng tng tc trờn a vo mụi trng khớ quyn cú ỏp sut l at thỡ tc dũng khớ ti ca cú im c bit gỡ ? Hóy xỏc nh tc ú ? Trờng hợp áp suất môi trờng 20 at Xét tỉ số giáng áp: = pmt 20 = = 0,667 > th = 0,528 pl 30 p2 = pmt = 20 at p2 pmt = = 0,667 > th p1 p1 Vì nên chọn công thức xác định tốc độ tiết diện ống là: = k p2 k 2k RT1 = ữ k p1 1,4 1,4 ì 1,4 8314 20 = ì ì ( 273 + 70 ) ì ữ 1,4 29 30 274,4 m/s Lu lợng dòng khí tiết diện đợc xác định theo biểu thức G= F2 v2 37 Giả thiết trình lu động đoạn nhiệt, không khí coi khí lý tởng ta có 1 v1 p2 k 1 p2 k p1 p2 k = = ữ ữ = ữ v p1 v v1 p1 RT1 p1 p F p k 30 ì 9,81.10 ì 18.10 ì 274,4 20 1,4 G= 2 2ữ = ì ữ = 8314 RT1 p1 30 ì ( 273 + 70 ) 29 Vậy 0,11 kg/s Hoặc tính toán nh sau: G = F2 v1 = Vì k +1 2k p1 p2 k p2 k ữ ữ k v1 p1 p1 RT1 p1 nên G = F2 k +1 2k p12 p2 k p2 k ữ ữ k RT1 p1 p1 G = 18.10 ( ) 2 1,4 +1 30 ì 9,81.10 ì 1,4 ì ì ì 0,6671,4 0,667 1,4 ữ = ữ 1,4 8314 ì (273 + 70) 29 0,11 kg/s Trờng hợp áp suất môi trờng at Xét tỉ số giáng áp: = pmt = = 0,033 < th = 0,528 pl 30 Trạng thái dòng khí tiết diện đạt đến trạng thái tới hạn, lúc tốc độ dòng khí tiết diện đạt đến tốc độ tới hạn: = th = 2k RT1 = k +1 ì 1,4 8314 ì ì ( 273 + 70 ) = 1,4 + 29 338,7 m/s Cõu4: Nhit mt ngoi ca tng lũ nung l 80 oC, nhit mụi trng khụng khớ xung quanh l 35 oC Tớnh h s ta nhit t tng lũ ti khụng khớ Bit chiu cao ca tng l 2,5 m Đây toán tỏa nhiệt đối lu tự nhiên không gian vô hạn Phơng trình tiêu chuẩn có dạng Num = C ( Grm Prm ) n 38 Kích thớc xác định chiều cao tờng lò: h = 2,5 m Nhiệt độ xác định: tm = t f + t w 35 + 80 = = 2 57,5 oC Tra bảng Thông số vật lí không khí khô với nhiệt độ tm = 57,5 oC nhận đợc: 2,9 2,83 m = 2,9 ì 2,5 ữì 102 = 10 2,88.102 W/m.K 18,97 17,95 m = 18,97 ì 2,5 ữì 106 = 10 Prm = 0,696 + 0,698 0,696 ì 2,5 = 10 18,715.106 m2/s 0,6965 Tiêu chuẩn Grashof: Grm = gh3 9,81ì 2,53 t = m Tm 18,715.10 ( ) ì ì (80 35) = 273 + 57,5 59586849035 Grm Prm = 59586849035 ì 0,6965 = 41502240353 Dùng bảng tra nhận đợc C = 0,135 ; n = Vậy phơng trình tiêu chuẩn có dạng: Num = 0,135 ì 41502240353 = 467,4 Hệ số tỏa nhiệt đối lu: = Num m 467,4 ì 2,88.10 = = h 2,5 5,38 W/m2.K 39 [...]... 144,14 kJ - Xác định lợng nhiệt: Nhiệt dung riêng trong quá trình đa biến: Cn = C V nk n 1 20,9 1,15 1,4 29 1,15 1 = kJ kg dộ = -1,2 Q = m.Cn ( t2 - t1 ) = 2 (-1,2) ( 120 - 20 ) = -240 kJ m s Cõu 4: Nớc nóng chuyển động trong ống có đờng kính trong d = 110 mm và với vận tốc = 1,0 Hãy tính lợng 0 nhiệt truyền từ nớc đến vách cho đoạn ống dài 3 m Biết nhiệt độ vách t = 80 C và nhiệt độ trung bình của... toán tỏa nhiệt đối lu cỡng bức khi chất lỏng chảy bọc ống đơn Kích thớc xác định là đờng kính d = 0,02 m Nhiệt độ xác định là nhiệt độ tf = 15 oC Tra bảng Thông số vật lí của nớc trên đờng bão hòa Với nhiệt độ tf =15 oC nhận đợc: 59,9 57,4 f = 57,4 + ì 5 ữì 10 2 = 10 58,65.102 W/m.K 1,306 1,006 f = 1,306 ì 5 ữì 10 6 = 10 Prf = 9,52 9,52 7,02 ì5 = 10 1,156.106 m2/s 8,27 Với nhiệt độ... ì 1,035 = 54,6 Hệ số tỏa nhiệt: = Nuf f 54,6 ì 0,0321 = = d 0,05 35,1 W/m2.K 13 Cõu3: Nc chy ngang qua mt ng thng cú ng kớnh 20 mm vi tc 0,5 m/s Nhit trung bỡnh ca nc l 150C, nhit trờn b mt ng l 800C Tớnh h s ta nhit gia b mt ng v nc? Đây là bài toán tỏa nhiệt đối lu cỡng bức khi chất lỏng chảy bọc ống đơn Kích thớc xác định là đờng kính d = 0,02 m Nhiệt độ xác định là nhiệt độ tf = 15 oC Tra bảng... + Nhiệt độ xác định tm = 0,5( tw1 + tw2 ) = 0,5 ( 227 + 27 ) = 127 OC + Kích thớc xác định = 5 mm = 0,005 m - Tra bảng 18 nhận đợc: 127 = 26,5 10-6 m2 s Pr127 =0,685 - Tính Gr: l3 t Gr = g 2 0,005 3 ( 227 27) 1 9,81 2 273 + 127 26,5 10 6 = ( ) = 873,1 - Tính Gr Pr: Gr Pr = 873,1 0,685 = 598,1 12 Do Gr Pr < 1000 , nên qua khe hẹp chỉ do dẫn nhiệt 127 = 3,4 10-2 W m dộ - Dòng nhiệt do dẫn nhiệt. .. suất cuối đợc xác định theo quan hệ đẳng nhiệt: p2 = v1 1 p1 = ì 6 = v2 4 1,5 bar Thể tích riêng ban đầu: RT v1 = = p1 8314 ì (273 + 27) 29 = 6.105 0,143 m3/kg Thể tích cuối: v 2 = 4v1 = 4 ì 0,143 = 0,572 m3/kg b) Biến đổi nội năng và biến đổi entalpy: U = I = 0 Biến đổi entropy: S = mRln v2 8314 = 12 ì ì ln4 = v1 29 4769 J/K Nhiệt lợng, công dãn nở và công kỹ thuật: Q = L = Lkt = mRTln v2 8,314 = 12... khí khô ở nhiệt độ 100 oC, ta có: f = 3,21.102 W/m.K; f = 23,13.106 m2/s; Prf = 0,688 Tiêu chuẩn Grashof: Grf = g 3 9,81ì 0,0253 1 t = ì ì (150 50) = 2 2 273 + 100 23,13.10 6 ( ) 76812 Grf Prf = 76812 ì 0,688 = 52847 103 < Grf Prf < 10 6 Nhận thấy vậy: đl = 0,105 ( Grf Prf ) 0,3 = 0,105 ì 528470,3 = 2,742 Hệ số dẫn nhiệt tơng đơng: tđ = đl f = 2,742 ì 3,21.10 2 = 8,8.102 W/m.K Dòng nhiệt riêng... áp - Nhiệt độ của khí co2 trong xilanh trớc và sau khi cấp nhiệt xác định từ phơng trình trạng thái khí lý tởng pV = mRT : T1 = pV1 5.105.0,5.44 = = 882 [ K ] mR 1,5.8314 T2 = pV2 5.105.0,3.44 = = 529 [ K ] mR 1,5.8314 - Công thay đổi thể tích: L = mR ( T2 T1 ) = 1,5 8314 ( 529 882 ) = 100051 44 [ J] L = -100 [kJ] - Biến đổi nội năng của hệ : U = mCv(T2-T1) = 1,5.29,3/44.(882-529) = 253 [kJ] - Nhiệt. .. 298,366 kJ Biến đổi entanpy: I = kU = 1,4 ì ( 298,366 ) = 417,712 kJ Biến đổi entropy: S = mc v ln T2 29,3 273 = 1,035 ì ì ln = T1 29 273 + 400 0,944 kJ/K Nhiệt lợng: Q = I = 417,712 kJ Công dãn nở: L = Q U = 417,712 (298,366) = 119,35 kJ 30 Công kỹ thuật: Lkt = 0 Cõu4: Cú 2 tm thộp t song song, tm th nht cú nhit 5270C, tm th hai cú nhit 270C en ca 2 tm ln lt bng 0,8 v 0,6 Tớnh nng sut bc x ca mi... đổi nhiệt đối lu: = Nu. h = 14 4,6.2,9.10 2 3 W m 2 dộ = 1,4 Nhiệt lợng trao đổi với không khí: Q = F .(t - tf) = 3,14 0,05 3.1,4 (100 -20) = 52,8 W 9 Cõu3: Nc núng chuyn ng trong mt ng ng trn Xỏc nh dũng nhit do ta nhit i lu t nhiờn gia mt ngoi ca ng v mụi trng khụng khớ xung quanh? Bit ng kớnh ng l 50 mm, chiu cao ng l 3 m, nhit b mt ngoi ca ng bng 900C v nhit khụng khớ xung quanh bng 100C Nhiệt. .. 100774,8 1, 39 882900 = 1,22 = 0,256 m3 - Nhiệt độ khí ở trạng thái cuối: T2 = p 2 V2 mR 882900 0,256 1,5 278,71 = = 541OK 18 Cõu4: Tỡm dũng nhit riờng do ta nhit i lu ca mt khe hp khụng khớ do hai tm phng t nm ngang to nờn? Chiu dy ca khe hp l 25mm, nhit b mt núng bng 1500C, nhit b mt lnh bng 500C Đây là bài toán tỏa nhiệt đối lu tự nhiên trong khe hẹp: Nhiệt độ xác định: tf = t w1 + t w2 150 +