ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp HCM - Trường ĐHBK ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II – NH 2011-2012 Moân Thi: Truyền Nhiệt Thời gian : 45 phút NgàyThi : 29/03/2012 Khoa CƠ KHÍ BM CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH GV duyệt đề GV đề - - TS Nguyễn Văn Tuyên TS Hà Anh Tùng Ghi chú: SV sử dụng tài liệu Bài 1: (4 điểm) Một hộ gia đình sử dụng bình chứa nước nóng có đường kính d = 500 mm, chiều dài L = 1700mm Tồn bình bọc lớp cách nhiệt dày = 30mm có hệ số dẫn nhiệt λ = 0,025 W/(m.oC) Nước chứa đầy bình ln trì nhiệt độ 60oC nhờ thermostat Khơng khí xung quanh bình có nhiệt độ 30oC Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nước thành bình 50W/(m2.oC), khơng khí bề mặt ngồi lớp cách nhiệt 12W/(m2.oC) Hãy xác định chi phí gia đình phải trả cho phần nhiệt lượng bị tổn thất bên ngồi mơi trường năm (365 ngày) với giả thuyết giá điện 1800 VNĐ/kWh (bỏ qua nhiệt trở kích thước lớp kim loại làm vỏ bình) Hình Bài 2: (6 điểm) Trên bề mặt thiết bị điện tử, người ta dán Hình kim loại (hệ số dẫn nhiệt λ1 = 23 W/(m.oC)) với kích thước: 100 mm x 150 mm x mm (cao x rộng x dày) Khi hoạt động, bề mặt thiết bị phát nhiệt lượng 24W Lượng nhiệt truyền hồn tồn qua kim loại ngồi khơng khí xung quanh có nhiệt độ 37oC Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bề mặt kim loại 40 W/(m2.oC) Hãy xác định: a Nhiệt độ vị trí tiếp xúc kim loại thiết bị b Để tăng cường khả giải nhiệt cho thiết bị, người ta gắn thêm lên kim loại cánh nhôm (hệ số dẫn nhiệt λ2 = 237 W/(m.oC)) Cánh có tiết diện hình chữ nhật với kích thước: chiều rộng 150 mm, chiều cao 20 mm dày mm Nếu bố trí với bước cánh mm, xác định lại nhiệt độ vị trí tiếp xúc kim loại bê mặt thiết bị (hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí bề mặt kim loại cánh nhôm câu a – bỏ qua tỏa nhiệt đỉnh cánh) - Hết - ĐÁP ÁN: Bài 1: (4 điểm) Điểm Tổn thất nhiệt xuất vị trí: Nắp bình: tốn truyền nhiệt qua vách phẳng Thân bình: toán truyền nhiệt qua vách trụ Tổn thất nhiệt qua phần nắp bình 1,5 Tổn thất nhiệt qua phần thân bình 1,5 ( ( ) ) 65,3 W Tổng chi phí gia đình phải trả năm tổn thất nhiệt từ nước nóng mơi trường: Phần lượng tiêu tốn năm tổn thất nhiệt: E = (Q1 + Q2).24.365/1000 = (65,3 + 9).8760/1000 = 650,9 kW.h Chi phí phải trả cho phần tiêu tốn này: Cost = 650,9.1800 = 1171620 VNĐ 0,5 0,5 Bài 2(6 điểm): a) Nhiệt độ vị trí tiếp xúc kim loại bề mặt thiết bị: ( Điểm 1,5 ) b) Gắn thêm cánh vào bề mặt kim loại, xác định lại giá trị nhiệt độ 4,5 bề mặt tiếp xúc kim loại thiết bị Số lượng cánh gắn mặt phẳng: n = 100mm/4mm = 25 cánh Các thông số khác cánh: Tiết diện cánh: f = 2.150 = 300 mm2 = 3.10-4 m2 Chu vi cánh: U = 30,4 cm = 0,304 m √ √ Gọi t2 nhiệt độ bề mặt kim loại bề mặt cánh (t2 = tg) Nhiệt lượng tổng: Q = Qcánh + Qo_cánh = 24 W Trong đó: Phần nhiệt lượng truyền từ phần gắn cánh môi khơng khí: Qcánh = n.λ2.f.m.gtanh(m.L) = 25.237.3.10-4.13,08.tanh(13,08.0,02) g = 5,95.(t2 – ta) Nhiệt lượng trao đổi bề mặt không cánh khơng khí: Qo_cánh = Fo_cánh.α.(tg – ta) = 0,3 (t2 – ta) 0,5 1 Với diện tích phần không gắn cánh là: Fo_cánh = 100.150 – 25.2.150 = 7500 mm2 = 7,5.10-3 m2 Nhiệt lượng tổng: Q = Qcánh + Qo_cánh = 6,25.(t2 – ta) = 24 W t2 = 40,84 oC Nhiệt độ vị trí kim loại tiếp xúc với thiết bị: q = λ1/.(t1 – t2) t1 = 1600.(0,002/23) + 40,84 = 40,98oC 0,5 0,5 ... Qcánh = n.λ2.f.m.gtanh(m.L) = 25.237.3.10-4.13,08.tanh(13,08.0,02) g = 5,95.(t2 – ta) Nhiệt lượng trao đổi bề mặt không cánh khơng khí: Qo_cánh = Fo_cánh.α.(tg – ta) = 0,3 (t2 – ta) 0,5 1 Với diện