ĐỀ KIỂM TRA MÔN TRUYỀN NHIỆT VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

ĐỀ KIỂ M TRA GIỮA HỌ C KỲ Đại Học Quốc Gia Tp HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Khoa CƠ KHÍ Bm Côn g Nghệ Nhiệt Lạn h : Tr uyền Nhiệt TB Tr ao Đổi Nhiệt Môn Thi Thời gian : 45 phút Ngày thi : 14/04/2011 - – & — - Ghi chuù: SV sử dụng tài liệu Bài (5 điểm) Một đường ống dẫn nước nóng có đường kính d1=100mm, đường kính ngồi d2=110mm, ống làm thép có hệ số dẫn nhiệt l1 = 46,5W/(mK) Bên ống bọc lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày 5cm có hệ số dẫn nhiệt l2 = 0,7W/(mK) Khơng khí xung quanh ống có nhiệt độ tf =350C hệ số tỏa nhiệt đối lưu a = 12W/(m2K) Nhiệt độ bề mặt ống t1=900C Hãy xác định a Tổn thất nhiệt tính đơn vị chiều dài ống (1,5đ) b Nhiệt độ vị trí tiếp xúc ống lớp cách nhiệt t2 (1,5đ) c Nhiệt độ bên lớp cách nhiệt t3 (1đ) d Nếu tăng chiều dày lớp cách nhiệt thêm 1cm thơng số khác khơng thay đổi tổn thất nhiệt giảm % (1đ) Bài (5 điểm) Một vách phẳng có kích thước dài x rộng = 400mm x 300mm, nhiệt độ bề mặt vách tg=120oC Để tăng cường truyền nhiệt vách môi trường người ta gắn lên vách cánh thẳng dọc theo chiều dài vách với bước cánh S=20mm Chiều cao cánh L=20cm, chiều dày cánh d =5mm, hệ số dẫn nhiệt cánh l =115W/(mK) Nhiệt độ khơng khí xung quanh tf =35oC, hệ số tỏa nhiệt đối lưu khơng khí a = 7W/(m2K) Bỏ qua tỏa nhiệt đỉnh cánh, xác định: a Hiệu suất cánh (1đ) b Nhiệt độ đỉnh cánh (1đ) c Nhiệt lượng trao đổi vách cánh với môi trường (2đ) d Nếu hệ số tỏa nhiệt đối lưu tăng lên nhiệt độ đỉnh cánh thay đổi nào? Giải thích (1đ) Đáp án Bài 1: Tổn thất nhiệt mét chiều dài ống ql = t1 - t f 90 - 35 = = 200,98W / m d3 110 210 d2 1 ln + ln + ln + ln + 2p l1 d1 2p l2 d 2p r3 a 2p 46,5 100 2p 0,7 110 2p 0,105.12 Nhiệt độ vị trí tiếp xúc ống lớp cách nhiệt ql = t1 - t 90 - t 110 = ® t = 90 - 200,98 ln = 89,934 o C d2 110 2p 46,5 100 ln ln 2p 46,5 100 2p l1 d1 Nhiệt độ bên lớp cách nhiệt ql = t3 - t f t - 35 = ® t3 = 35 + 200,98 = 60,38o C 1 2p 0,105.12 2p r3 a 2p 0,105.12 Tổn thất nhiệt mét chiều dài ống chiều dày lớp cách nhiệt thêm 1cm ql, = t1 - t f d 3, d 1 ln + ln + 2p l1 d 2p l2 d 2p r3, a % ql = = 90 - 35 = 194,1W / m 110 230 ln + ln + 2p 46,5 100 2p 0,7 110 2p 0,115.12 200,98 - 194,1 = 3,42% 200,98 Bài m= 2a = = 4,934 ld 0,005.115 Hiệu suất cánh: h= tanh(mL) = 76,6% mL Nhiệt độ đỉnh cánh: qL = qg = 55,64 ® t L = 90,64 o C cosh(mL) Nhiệt lượng trao đổi vách môi trường Q = Q 0C + QC QOC = a FOC (t g - t f ) FOC = F - 15 AC = 0,4.0,3 - 15.0,005.0,4 = 0,09m ® QOC = 7.0,09.85 = 53,55W QC = 15.h.a FC (t g - t f ) FC = (0,005 + 0,4 ).2.0,2 = 0,165m ® QC = 15.0,766.7.0,165.85 = 1128W ® Q = 1181,58W ... tanh(mL) = 76,6% mL Nhiệt độ đỉnh cánh: qL = qg = 55,64 ® t L = 90,64 o C cosh(mL) Nhiệt lượng trao đổi vách môi trường Q = Q 0C + QC QOC = a FOC (t g - t f ) FOC = F - 15 AC = 0,4.0,3 - 15.0,005.0,4