ĐỀ THI TRUYỀN NHIỆT VÀ TRAO ĐỔI NHIỆT

ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ II - NĂM HỌC (2011-2012) ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH GV đề Môn: TRUYỀN NHIỆT VÀ TBTĐN Thời gian: 90’ Ngày thi: 12/06/2012 - Ghi chú: Sinh viên sử dụng tài liệu ThS Phan Thành Nhân Bài 1: (3 điểm) Thanh dài hữu hạn tiết diện tròn, đường kính d = 3cm, chiều dài L = 0,6m, hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm λ = 72W/mK Thanh hàn vào vách có nhiệt độ t o = 130oC Hãy xác định nhiệt độ đỉnh thanh, nhiệt độ vị trí nhiệt lượng truyền qua đặt mơi trường khơng khí có nhiệt độ môi trường 30oC hệ số toả nhiệt đối lưu α = 12W/m2K (Khi tính tốn bỏ qua toả nhiệt đỉnh thanh) Bài 2: (3,5 điểm) Một ống dẫn khơng khí nóng có đường kính ngồi d = 300mm, chiều dài L = 5m treo nằm ngang nhà xưởng Biết nhiệt độ bề mặt ống t w = 90oC, độ đen ε w = 0,3 Khơng khí bên nhà xưởng có nhiệt độ t f = 30oC Hãy xác định: a) Mật độ dòng nhiệt q nhiệt lượng tổn thất ngồi mơi trường b) Biết ống dẫn khơng khí có bề dày 2mm, hệ số dẫn nhiệt 60W/mđộ Khơng khí lưu động bên ống dẫn có hệ số tỏa nhiệt đối lưu 17W/m2độ Hãy xác định nhiệt độ trung bình khơng khí lưu động bên ống Bài 3: (3,5 điểm) Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống hình vẽ: - - - Chất lỏng nóng với lưu lượng 100lit/h, nhiệt độ vào t ’ = 120oC, nhiệt độ t ’’ = 60oC, nhiệt dung riêng C p1 = 3kJ/kgđộ, khối lượng riêng ρ = 1200kg/m3 t2// t1// t1/ Chất lỏng lạnh nước chảy không gian vành khăn ới v lưu lượng 300l it/h nhiệt độ vào t ’ = 20oC, nhiệt dung riêng C p2 = 4,18kJ/kgđ ộ, khối lượng riêng ρ = 1000kg/m t2/ Hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 1400W/m2độ a) Tính diện tích truyền nhiệt thiết bị b)Trong trường hợp bố trí lại hai lưu chất chuyển động ngược chiều diện tích truyền nhiệt thay đổi nào? Đáp án: Bài 1: dài hữu hạn, bỏ qua tỏa nhiệt đỉnh (3 điểm) m = 4,714 θ L = 11,78 oC  t L = 41,78oC θ L/2 = 25,66 oC  t L/2 = 55,66oC Q = 23,824W Bài 2: a/ mật độ dòng nhiệt q nhiệt lượng Q (2,5 điểm) + đối lưu tự nhiên không gian rộng: t tb = 60oC Gr = 132618810 Pr = 0,696 Ra = 92301691,76 Nu = 61,0106  α = 5,9  q dl = 353,86 W/m2 + xạ: q bx = 151,97W/m2 Mật độ dòng nhiệt q = q dl + q bx = 505,83 W/m2 Nhiệt lượng tổn thất: Q = q.F = 2383,67 W b/ xác định nhiệt độ trung bình lưu chất: Q = q L L  q L = 476,734 W/m  t = 120,174oC Bài 3: Q = G C p1 ∆t = 6kW Q = G C p2 ∆t  t ’’ = 37,22oC (0,5 điểm) + Lưu động chiều: (1,5 điểm) ∆t = 52,2oC F = 0,082m2 + Lưu động ngược chiều: (1,5 điểm) ∆t = 58,82oC F = 0,072m2 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH GV đề ThS Phan Thành Nhân ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ II - NĂM HỌC (2011-2012) Môn: TRUYỀN NHIỆT VÀ TBTDN Thời gian: 45’ Ngày thi: 28/03/2012 - Ghi chú: Sinh viên sử dụng tài liệu Bài 1: (5 điểm) Vách buồng sấy lắp ghép hai lớp vật liệu: + Lớp tôn dày 2mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 55 W/mđộ + Lớp thủy tinh cách nhiệt dày 110mm, hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,1 W/mđộ + Nhiệt độ khơng khí khơng gian sấy tf1 = 80oC, hệ số tỏa nhiệt đối lưu f1 = 25W/m2độ + Nhiệt độ khơng khí ngồi trời tf2 = 27oC, hệ số tỏa nhiệt đối lưu f2 = 12W/m2độ a) Tính mật độ dòng nhiệt q truyền qua vách? Và nhiệt độ bề mặt vách tiếp xúc với khơng khí ngồi trời? b) Buồng sấy có kích thước dài x rộng x cao = x x m Bỏ qua tổn thất nhiệt buồng sấy Tính tổng nhiệt lượng tổn thất qua buồng sấy Bài 2: (5 điểm) Một vách phẳng có kích thước rộng x cao = 320 x 500 mm, nhiệt độ bề mặt vách to = 85oC Vách bố trí cánh làm thép với hệ số dẫn nhiệt 54,4W/mđộ, có dạng hình thang, bề dày chân cánh 8mm, bề dày đỉnh cánh 4mm, chiều cao cánh 50mm Bước cánh 20mm bố trí dọc theo chiều cao vách Hãy xác định nhiệt lượng truyền qua tồn bề mặt vách Biết vách đặt mơi trường khơng khí có nhiệt độ 30oC, hệ số tỏa nhiệt đối lưu 20W/m2độ (Khi tính tốn bỏ qua toả nhiệt đỉnh cánh) Chúc bạn làm tốt Page of Đáp án: Bài 1: a/ mật độ dòng nhiệt: q t 80  27   43,33W / m 3 R 1 10 , 11     12 25 55 0,1 q  t  t f   t  30,6 o C b/ tổng tổn thất nhiệt buồng sấy Q = Fxq.q+Ftrần.q = ((8 + 4).2.3 + 8.4).43,33 = 4506,32W Bài 2: Nhiệt lượng truyền qua cánh: Qc   c Qlt Tính hiệu suất cánh c Lc  L  0,05m fp  1   2   L   f p  3/ c     L (8  4).10 3 0,05  0,0003m 2 1/  0,05 3/  20  4  54,4.3.10    1/  0,3914 Tra đồ thị  c = 0,87 Nhiệt lượng lý tuởng truyền qua cánh: QLT  Fc t g  t f   2(0,5.0,05)2085  30  55W Nhiệt lượng thực tế truyền qua cánh: Qc  QLT  c  55.0,87  47,87W Số cánh bề mặt: n = 320/20 = 16 cánh Qtông  n Qc  (cao  n ).rông  t g  t f  Qtổng = 16.47,87 + (0,5 – 16.0,008).0,32.20.(85-30) = 896,864W Page of