Đề thi hoc ky 2 2012 2013 Môn truyền nhiệt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH GV đề CB duyệt đề Hoàng Thị Nam Hương GS.TS Lê Chí Hiệp ĐỀ THI HỌC KỲ (2012-2013) Môn: TRUYỀN NHIỆT Thời gian: 90’ Ngày thi: 12/6/2013 -b&a Ghi chú: Sinh viên sử dụng tài liệu Bài 1: (2,5 điểm) Một vách phẳng đặt thẳng đứng làm kim loại mỏng có độ đen ε1 = 0,5 ε2 = 0,7 Khoảng cách kim loại δ = 4cm Cho biết nhiệt độ bề mặt vách tw1 = 1500C tw2 = 300C Diện tích bề mặt vách F = 10m2, bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt kim loại Tính nhiệt lượng tổng cộng truyền qua vách [W] trường hợp kim loại là: a) Chân khơng b) Khơng khí Bài 2: (4 điểm) Trong hệ thống sấy người ta dùng nước để gia nhiệt cho khơng khí Thiết bị trao đổi nhiệt chùm ống bố trí song song, ống có kích thước f 27/ 23 mm, số hàng ống theo chiều chuyển động khơng khí n = 12 Hơi nước ống có áp suất p = 4bar, độ khơ x = , khỏi ống trạng thái lỏng sôi Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bên ống α1 = 7000 W/m2độ Khơng khí có lưu lượng Vkk = 5000 m3/h vào chùm ống có nhiệt độ t’f = 300C, khỏi chùm ống có nhiệt độ t”f = 1100C Vận tốc qua chỗ hẹp wmax = 10 m/s Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt vách ống, xác định: a) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình phía khơng khí b) Năng suất nhiệt Q [kW] tổng chiều dài ống truyền nhiệt L (m) thiết bị c) Lưu lượng nước cần cung cấp Gh [kg/h] Bài 3: (3,5 điểm) Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động chiều: - Chất lỏng nóng với lưu lượng 400 lít/h, t1’ = 120oC, t1’’ = 70oC, Cp1 = kJ/kgđộ, ρ1 = 1200 kg/m3 Chất lỏng lạnh chảy hình vành khăn với lưu lượng 900 lít/h, t2’ = 20oC, Cp2 = 4,18 kJ/kgđộ, ρ2 = 1000 kg/m3 Hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 1300 W/m2.độ a) Tính diện tích truyền nhiệt thiết bị b) Trường hợp hai lưu chất chuyển động ngược chiều diện tích truyền nhiệt thay đổi nào? c) Vẽ đồ thị trao đổi nhiệt t-F trường hợp (ghi rõ nhiệt độ vào, môi chất) Đáp án: Bài 1: (2,5 điểm) a) Chân không: (1 điểm) Q = Qbx Qbx = éỉ T1 ỉ T2 ù éỉ 150 + 273 ỉ 30 + 273 ự F C0 10.5,67 = ữ ỗ ữ ỳ ữ -ỗ ữ ỳ = 5506,8 W ờỗ ờỗ ổ1 ờởố 100 ứ ố 100 ø úû ỉ êëè 100 ø è 100 ứ ỳỷ + - 1ữ ỗỗ + - 1ữữ ỗ è 0,5 0,7 ø è e1 e ø b) Khơng khí: (1,5 điểm) Q = Qđl + Qbx - Đối lưu khơng gian hẹp: ìl = 3,13.10 -2 W (m.K ) ï -6 ïïn = 22,10.10 m s Nhiệt độ tính tốn: tf = 900C íPr = 0,69 ï ïb = = T 90 + 273 ỵï Kích thước tính tốn: d = cm = 0,04 m Gr = 4,25.105 Gr.Pr = 2,93.105 etđ = 0,18(Gr.Pr)0,25 = 4,19 ltđ = etđ.l = 0,13 W/m.độ Qđl = 3900 W Q = Qđl + Qbx = 3900 + 5506,8 = 9406,8 W Bài 2: (4 điểm) a) Hệ số tỏa nhiệt a : (1,5 điểm) ìïl = 2,96.10 -2 W (m.K ) Nhiệt độ tính tốn: tf = 70 C í ïỵn = 20,02.10 - m s Kích thước tính tốn: L = dng = 0,027 m Re = w.dng/n = 1,348.104 Nu = 0,194.Re0,65 = 93,8 a2(3) = Nu.l/dng = 102,8 W/m2.độ a = 0,6.102,8 + 0,9.102,8 + (12 - 2).102,8 = 98,47 W/m2.độ 12 b) Năng suất nhiệt, tổng chiều dài ống truyền nhiệt thiết bị : (1,5 điểm) kL = 1 + d tr × a d ng × a = 2,6 (W / m.K ) p = bar tf1 = 143,620C, r = 2133 kJ/kg Q = Gkk.cpk.rt = 114,3(kW) Q = L.qL L = 212,2 (m) c) Lưu lượng cần cung cấp: (1 điểm) Q = Gh.r Gh = 0,054 (kg/s) = 193 (kg/h) Bài 3: (3,5 điểm) Q = G1Cp1∆t1 = 20 kW Q = G2Cp2∆t2 t2’’ = 39,14oC (1 điểm) a) Lưu động chiều: (1 điểm) Dt = 58,80 C F = 0,26 m2 b) Lưu động ngược chiều: (1 điểm) Dt = 64,20 C F = 0,24 m2 c) Vẽ đồ thị (0,5 điểm) ... = 0,194.Re0,65 = 93,8 a2(3) = Nu.l/dng = 1 02, 8 W/m2.độ a = 0,6.1 02, 8 + 0,9.1 02, 8 + ( 12 - 2) .1 02, 8 = 98,47 W/m2.độ 12 b) Năng suất nhiệt, tổng chiều dài ống truyền nhiệt thi t bị : (1,5 điểm) kL... điểm) Q = G1Cp1∆t1 = 20 kW Q = G2Cp2∆t2 t2’’ = 39,14oC (1 điểm) a) Lưu động chiều: (1 điểm) Dt = 58,80 C F = 0 ,26 m2 b) Lưu động ngược chiều: (1 điểm) Dt = 64 ,20 C F = 0 ,24 m2 c) Vẽ đồ thị (0,5... 3,13.10 -2 W (m.K ) ï -6 ïïn = 22 ,10.10 m s Nhiệt độ tính tốn: tf = 900C íPr = 0,69 ï ïb = = T 90 + 27 3 ỵï Kích thước tính toán: d = cm = 0,04 m Gr = 4 ,25 .105 Gr.Pr = 2, 93.105 etđ = 0,18(Gr.Pr)0 ,25