Đề thi hoc ky i 2011 2012 Môn truyền nhiệt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp HCM - Trường ĐH BÁCH KHOA Khoa CƠ KHÍ ĐỀ THI HỌC KỲ I – NH 2011-2012 Môn Thi: Truyền Nhiệt Thời gian : 90 phút NgàyThi : 05/01/2012 -    - Ghi chú: SV sử dụng tài liệu BM CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH GV đề TS Hà Anh Tùng Bài 1: ( điểm) Xét đoạn dây điện dài 3m treo đứng không gian phòng Lõi dây điện có đường kính 12 mm bọc bên ngồi lớp cách điện có hệ số dẫn nhiệt  = 0,1 W/(m.oC) Nếu biết nhiệt độ bề mặt lõi dây điện tw = 90oC, nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh tf = 30oC, hỏi: a) Trong trường hợp không bọc lớp cách điện, hệ số tỏa nhiệt đối lưu  từ bề mặt lõi dây điện xung quanh bao nhiêu? b) Phải bọc lõi dây điện với lớp cách điện có bề dày để nhiệt lượng truyền ngồi đạt giá trị cực trị Khi tính xem  có giá trị khơng đổi giống câu a Bài 2: ( điểm) Một vách phẳng diện tích m2 đặt thẳng đứng làm hai kim loại mỏng cách 25 mm Biết nhiệt độ độ đen mặt bên hai kim loại tw1 = 140oC, 1 = 0,65 tw2 = 40oC, 2 = 0,4 Hãy xác định nhiệt lượng trao đổi qua vách vách khơng khí Bài 3: ( điểm) Khảo sát thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống, lưu động ngược chiều Nước làm mát chảy ống có nhiệt độ vào t’2 = 20oC, nhiệt độ t”2 = 80oC, tốc độ 2 = 2,5 m/s Môi chất nóng dầu bên ngồi ống có nhiệt độ vào t’1 = 180oC, nhiệt dung riêng cp1 = 2,6 kJ/(kg.độ), lưu lượng G1 = 2,5 kg/s Biết hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 600 W/(m2.độ) ống có đường kính dtr = 30 mm, xác định diện tích truyền nhiệt thiết bị phương pháp: a) Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit t b) Phương pháp hiệu suất - Hết - ĐÁP ÁN Bài 1: ( điểm) = 2,9*10-2 W/(m.độ)  = 18,97*10-6 m2/s Pr = 0,696 a) KTXĐ: l = h = m NĐXĐ: t m  Gr  t f  t w   60 o C  tra bảng  -1  0,003 độ 60  273 gl 0,003 * 9,81 * 33  t  * 90  30  1,3249 *1011 6 2 18,97 *10   Gr.Pr = 1,3249*1011*0,696=9,2213*1010  chảy rối: C = 0,135; n = 1/3 Nu = C (Gr Pr)n = 0,135*(9,2213*1010)1/3 = 609,9  Nu *  609,9 * 0,029   5,9 W/(m độ) l (2 điểm) b) Gọi bề dày lớp cách điện   D  d  2 q L   tw  t f D ln    2  d  D f D    D  cực trị f D   2     D cực trị ln    2  d  D 1  2    * 0,1 d    0,012   0,011 m  2    5,9  Nhiệt lượng truyền cực trị bọc dây với lớp cách điện dày 11 mm (2 điểm) Bài 2: (3 điểm)  Trao đổi nhiệt xạ vách:  T1   T2   F * Co  *      1 100   100       1 2  140  273   40  273   * 5,67 *      1 100   100       1 0,65 0,4 QBX  2183 W (1 điểm) QBX 1  Trao đổi nhiệt đối lưu không gian hẹp: + KTXĐ: l =  = 0,025 m + NĐXĐ: tf = 0,5*(tw1 + tw2) = 90oC  tra bảng = 3,13*10-2 W/(m.độ)  = 22,1*10-6 m2/s Pr = 0,69  gl 0,00275 * 9,81 * 0,0253 Gr  t  * 140  40  86305  22,1*10 6 2  0,00275 độ-1 90  273 Gr*Pr = 86305*0,69=59550,5 > 103   td  0,18 * Gr * Pr 0, 25  0,18 * 59550,50, 25  2,812 td   *  td  0,0313 * 2,812  0,088 W/(m.độ)  QDL  F * td  * t w1  t w2   * 0,088 * 140  40  2112 W 0,025 Tổng nhiệt lượng trao đổi qua hai vách: Q = QBX + QĐL = 2183 + 2112 = 4295 W (2 điểm) Bài 3: (3 điểm) * PP độ chênh nhiệt độ trung bình t tb  20  80  50 o C  c p ( nuoc)  4,174 kJ / kg.đo  nuoc  988,1 kg / m Nhiệt lượng trao đổi:     d2 0,03 Q  G2 c p t    *  * tr *   * c p * t   2,5 *  * * 988,1 * 4,174 * 80  20 4      437,3 kW Mặt khác: Q  G1c p1t1  t1"  t1'   Q 437,3  180   113o C G1c p1 2,5 * 2,6 t max  180  80  100 o C t  113  20  93o C  t  t max  t 100  93   96,5 o C 100  t    ln   ln  max   93   t   Q  kFt  F  Q 437,3 *10   7,55 m kt 600 * 96,5 (1,5 điểm) * PP hiệu suất C1  2,5 * 2,6  6,5 kW/độ 0,032 * 988,1 * 4,174  7,288 kW/độ  Cmin * t1  t 2   6,5 * 180  20  1040 kW C  2,5 *  *  Qmax  Q 437,3   0,42 Qmax 1040 C NTU * C 0,7 * 6,5 *10 6,5   0,89  NTU  0,7  F    7,58 m k 600 C max 7,288 (1,5 điểm) ... d    0,012   0,011 m  2    5,9  Nhiệt lượng truyền cực trị bọc dây v i lớp cách i n dày 11 mm (2 i m) B i 2: (3 i m)  Trao đ i nhiệt xạ vách:  T1   T2   F * Co  *  ... 0,088 * 140  40  2112 W 0,025 Tổng nhiệt lượng trao đ i qua hai vách: Q = QBX + QĐL = 2183 + 2112 = 4295 W (2 i m) B i 3: (3 i m) * PP độ chênh nhiệt độ trung bình t tb  20  80  50 o... 5,67 *      1 100   100       1 0,65 0,4 QBX  2183 W (1 i m) QBX 1  Trao đ i nhiệt đ i lưu không gian hẹp: + KTXĐ: l =  = 0,025 m + NĐXĐ: tf = 0,5*(tw1 + tw2) = 90oC  tra