Đề thi_Đáp án môn Nhiệt kỹ thuật

Đề thi, đáp án môn Nhiệt kỹ thuật cung cấp cho các bạn một số dạng đề thi đáp án cơ bản nhất. Các bạn có thể tham khảo các đề thi đáp án này để ôn tập và làm bài kiểm tra kết thúc môn Nhiệt kỹ thuật đạt hiệu quả cao nhất.

ĐỀ THI KẾT THÚC MƠN HỌC Đề thi mơn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chun ngành: Máy xây dựng Cơ khí tô Thời gian làm bài: 90 phút ĐỀ SỐ 01 Câu (2 điểm): Nêu phương pháp tính mật độ dòng nhiệt qua vách trụ lớp, nhiều lớp Câu (3 điểm): Một ống dẫn thép, đường kính ống d 1/d2 = 100/110mm phủ lớp cách nhiệt Hệ số dẫn nhiệt thép  = 55W/m.độ; hệ số dẫn nhiệt chất cách nhiệt  = 0,09W/m.độ Nhiệt độ mặt vách ống tw1 = 200oC, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt tw3 = 50oC Để tổn thất nhiệt không ql=300W/m bề dày lớp cách nhiệt phải bao nhiêu? Câu (5 điểm): 1kg khơng khí thực chu trình Các-nơ nhiệt độ t1 = 250oC; t2=30oC Áp suất cao chu trình p1 = 10bar, áp suất thấp p3 = 1,2bar Hãy xác định: - Thông số trạng thái điểm đặc biệt chu trình - Lượng nhiệt chất mơi giới thu vào thải - Công hiệu suất nhiệt chu trình Tổng cộng có: 03 câu …………………………… HẾT …………………………… ĐỀ THI KẾT THÚC MÔN HỌC Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ Thời gian làm bài: 90 phút ĐỀ SỐ 02 Câu (2 điểm): Trình bày khái niệm trường nhiệt độ? Mặt đẳng nhiệt gì? Các tính chất mặt đẳng nhiệt? Câu (3 điểm): Tường lò gồm hai lớp: Lớp gạch chịu lửa, lớp gạch cách nhiệt Chiều dày lớp gạch chịu lửa: 200mm, hệ số dẫn nhiệt: λ = 1,8W/m.độ Hệ số dẫn nhiệt gạch cách nhiệt: λ = 0,054(1 + 0,0024t)W/m.độ Nhiệt độ mặt vách: tw1 = 800oC Xác định bề dày lớp gạch cách nhiệt để tổn thất nhiệt qua tường khơng q 1100W/m2 nhiệt độ mặt ngồi tường không vượt 50oC Câu (5 điểm): Động đốt làm việc theo chu trình lý tưởng với cháy đẳng tích Thể tích cơng tác Vh = 0,006m3, nhiệt độ t1 = 20oC, áp suất p1 = 1bar Thể tích thừa lớn Vt = V2 = 0,001m3 Áp suất lớn chu trình p3 = 25bar Hãy tính: a) Thơng số trạng thái điểm đặc trưng b) Nhiệt mà chất môi giới nhận vào thải (coi nhiệt dung riêng số) c) Cơng chu trình d) Hiệu suất nhiệt chu trình Tổng cộng có: 03 câu …………………………… HẾT …………………………… ĐỀ THI KẾT THÚC MÔN HỌC Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ Thời gian làm bài: 90 phút ĐỀ SỐ 03 Câu (2 điểm): Thiết lập công thức tính dòng nhiệt ql cho dẫn nhiệt ổn định qua vách trụ n lớp? Câu (3 điểm): Tường buồng lửa lò xây hai lớp: Lớp gạch chịu lửa dày 1 = 125mm lớp gạch đỏ dày 2 = 500mm Nhiệt độ mặt mặt tường tw1=1100oC, tw3 = 50oC Hệ số dẫn nhiệt gạch chịu lửa  = 0,28 + 0,00023t W/m.độ, gạch đỏ  = 0,7 W/m.độ Xác định tổn thất nhiệt qua 1m2 tường buồng lửa nhiệt độ mặt tiếp xúc hai lớp Câu (5 điểm): Chu trình động đốt với cấp nhiệt đẳng áp Hãy xác định: a) Thông số trạng thái điểm đặc trưng b) Lượng nhiệt chất môi giới nhận vào nhả c) Cơng hiệu suất nhiệt chu trình Nếu cho trước p1 = 1bar; t = 20oC;  = 12,7;  = 2; k = 1,4 Chất môi giới 1kg khơng khí, nhiệt dung riêng coi số Tổng cộng có: 03 câu …………………………… HẾT …………………………… ĐỀ THI KẾT THÚC MƠN HỌC Đề thi mơn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chun ngành: Máy xây dựng Cơ khí tô Thời gian làm bài: 90 phút ĐỀ SỐ 04 Câu (2 điểm): Nêu phương pháp tính mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng lớp nhiều lớp Câu (3 điểm): Bộ nhiệt chế tạo ống thép có đường kính d1/d2 = 32/42mm, hệ số dẫn nhiệt thép  = 14W/m.độ Nhiệt độ mặt ống tw2 = 580oC, nhiệt độ mặt tw1 = 450oC Tính mật độ dịng nhiệt đơn vị chiều dài ống Câu (5 điểm): Chu trình động đốt với cấp nhiệt đẳng áp Hãy xác định: a) Thông số trạng thái điểm đặc trưng b) Lượng nhiệt chất môi giới nhận vào nhả c) Công hiệu suất nhiệt chu trình Nếu cho trước p1 = 1bar; t = 20oC;  = 12,7;  = 2; k = 1,4 Chất mơi giới 1kg khơng khí, nhiệt dung riêng coi số Tổng cộng có: 03 câu …………………………… HẾT …………………………… ĐỀ THI KẾT THÚC MÔN HỌC Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ Thời gian làm bài: 90 phút ĐỀ SỐ 05 Câu (2 điểm): Thieát lập công thức tính mật độ dòng nhiệt q cho dẫn nhiệt ổn định qua vách phẳng n lớp? Câu (3 điểm): Bộ nhiệt chế tạo ống thép có đường kính d1/d2 = 32/42mm, hệ số dẫn nhiệt thép  = 14W/m.độ Nhiệt độ mặt ống tw2 = 580oC, nhiệt độ mặt tw1 = 450oC Tính mật độ dịng nhiệt đơn vị chiều dài ống Câu (5 điểm): Chu trình động đốt với trình cấp nhiệt hỗn hợp Cho biết thông số: p1 = 1bar; t1 = 30oC;  = 7;  = 1,2;  = Hãy xác định: a) Thông số trạng thái điểm đặc biệt b) Lượng nhiệt cấp vào thải chu trình c) Cơng hiệu suất nhiệt chu trình Tổng cộng có: 03 câu …………………………… HẾT …………………………… ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí ô tô ĐỀ SỐ 01 Nội dung Điểm Câu hỏi 1: Nêu phương pháp tính mật độ dịng nhiệt qua vách trụ lớp, nhiều lớp Đáp án Nội dung ý 1: Vẽ hình đúng: t tw1 r1 l tw2 r 0,5 r2 r Hình Nội dung ý 2: Xét vách hình trụ đồng chất đẳng hướng (hình 1) có: + Chiều dài l, đường kính d1, đường kính ngồi d2 + Hệ số dẫn nhiệt  = const + Nhiệt độ mặt tw1, mặt ngồi tw2 (tw1>tw2) Vì chiều dài ống thơng thường lớn so với đường kính, nên nhiệt độ thay đổi theo phương bán kính, mặt đẳng nhiệt mặt trụ đồng tâm Các mặt đẳng nhiệt mặt trụ có bán kính r với r1 < r tw4 Xác định q1, tw2 , tw3 Cũng tương tự vách phẳng nhiều lớp Ta có: t w1  t w2 t t d t t d d 1  ln ; w2 w3  ln ; w3 w4  ln ql 21 d1 ql 2 d ql 23 d  ql  0,5 t w1  t w4 2  d2 d3 d   ln  ln  ln   d  d 3 d  2  Sau tính ql dễ dàng tính nhiệt độ lớp tiếp xúc Câu hỏi 2: Một ống dẫn thép, đường kính ống d 1/d2 = 100/110mm phủ lớp cách nhiệt Hệ số dẫn nhiệt thép  = 55W/m.độ; hệ số dẫn nhiệt chất cách nhiệt  = 0,09W/m.độ Nhiệt độ mặt vách ống tw1 = 200oC, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt tw3 = 50oC Để tổn thất nhiệt khơng q ql=300W/m bề dày lớp cách nhiệt phải bao nhiêu? Đáp án Nội dung ý 1: Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách trụ: t w1  t w 200  50 q  d   110 1  d2 d3   ln   ln  ln  ln  2.   d  d  2.3,14  55 100 0,09 110  1,5 Nội dung ý 2: Xác định chiều dày lớp cách nhiệt:  d  200  50 1  110  ln     ln 2.3,14  55 100 0,09 110  300 1,5 Giải phương trình ta xác định d3 = 147,5 d  d 147,5  110 Mà d3 = d2 + 2.2  2    18,75 (mm) 2 Câu hỏi 3: 1kg khơng khí thực chu trình Các-nơ nhiệt độ t1 = 250oC; t2=30oC Áp suất cao chu trình p1 = 10bar, áp suất thấp p3 = 1,2bar Hãy xác định: - Thông số trạng thái điểm đặc biệt chu trình - Lượng nhiệt chất môi giới thu vào thải - Cơng hiệu suất nhiệt chu trình Đáp án Nội dung ý 1: Chu trình Cacnơ thuận chiều biểu diễn hình vẽ p T T1 = c o nst T1 dq = dq = T2 = c o nst v 0,75 T1 = c o nst dq = T2 q1 dq = T2 = c o nst q2 s1 s2 s Nội dung ý 2: Thông số trạng thái điểm đặc biệt chu trình: Ta có: T1 = T2 = 250 + 273 = 523K 0,75 T3 = T4 = 30 + 273 = 303K Xét trình 2-3: T2  p    T3  p  k 1 k p T      p  T3  k k 1 T   p  p    T3  k k 1 1,  523  1, 41  1,2.  8,1 (bar)   303  Nội dung ý 3: Xét trình 4-1: T1  p1    T4  p  k 1 k k p1  T1  k 1 p1 10      p    1,49 (bar) k 1, p  T4  k 1 ,   T1   523       303   T4  0,5 Nội dung ý 4: Theo PTTT khí lí tưởng, ta có: RT1 287.523 RT2 287.523   0,15 (m3/kg); v    0,185 p1 10.10 p2 8,1.10 (m3/kg) v1  v3  1,0 RT3 287.303 RT4 287.303   0,724 (m3/kg); v    0,582 (m3/kg 5 p3 1,2.10 p4 1,49.10 ) Nội dung ý 5: Lượng nhiệt chất môi giới thu vào thải ra: q  RT1 ln p1 10  287.523 ln  32,3 (kJ/kg) p2 8,1 q  RT3 ln 1,0 p3 1,2  287.303 ln  18,6 (kJ/kg) p4 1,49 Nội dung ý 6: Công hiệu suất nhiệt chu trình: l  q1  q  32,3  18,6  13,7 (kJ/kg) t   q2 q1  1 1,0 T3 303   0,42  42% T1 523 10 Điểm Đề thi tổng cộng có: câu …………………………… HẾT …………………………… ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chun ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ ĐỀ SỐ 02 Nội dung Điểm Câu hỏi 1: Trình bày khái niệm trường nhiệt độ? Mặt đẳng nhiệt gì? Các tính chất mặt đẳng nhiệt? Đáp án Nội dung ý 1: Ta biết nhiệt độ thông số trạng thái biểu thị mức độ nóng, lạnh vật, trường hợp chung trường nhiệt độ t biến đổi theo tọa độ (x, y, z) thời gian (  ) Ta có định nghĩa trường nhiệt độ sau: Trường nhiệt độ tập hợp tất giá trị nhiệt độ vật thời điểm đó, trường gọi trường nhiệt độ 0,5 Phương trình tổng qt trường nhiệt độ có dạng sau: t = f(x, y, z, ) Nếu trường nhiệt độ khơng biến đổi theo thời gian gọi trường nhiệt độ ổn định t = f(x, y, z) ngược lại gọi trường nhiệt độ khơng ổn định Nội dung ý 2: Tùy theo biến đổi nhiệt độ theo trục tọa độ mà ta có trường nhiệt độ khác nhau: - Nếu trường nhiệt độ biến đổi theo chiều trục tọa độ gọi trường nhiệt độ ổn định chiều: t = f(x) t t t   0 y z  - Nếu trường nhiệt độ biến đổi theo hai trục tọa độ gọi trường nhiệt độ ổn định hai chiều t = f(x, y) t t  0 z  - Nếu trường nhiệt độ biến đổi theo ba trục tọa độ gọi trường nhiệt độ ổn định ba chiều 10 0,5 ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ ĐỀ SỐ 03 Nội dung Điểm Câu hỏi 1: Thiết lập công thức tính dòng nhiệt ql cho dẫn nhiệt ổn định qua vách trụ n lớp? Đáp án Nội dung ý 1: Vẽ hình đúng: t tw1 r1 l tw2 r 0,5 r2 r Hình Nội dung ý 2: Xét vách hình trụ đồng chất đẳng hướng (hình 1) có: + Chiều dài l, đường kính d1, đường kính ngồi d2 + Hệ số dẫn nhiệt  = const + Nhiệt độ mặt tw1, mặt ngồi tw2 (tw1>tw2) Vì chiều dài ống thơng thường lớn so với đường kính, nên nhiệt độ thay đổi theo phương bán kính, mặt đẳng nhiệt mặt trụ đồng tâm Các mặt đẳng nhiệt mặt trụ có bán kính r với r1 < r tw4 Xác định q1, tw2 , tw3 Cũng tương tự vách phẳng nhiều lớp Ta có: t w1  t w2 d  ln ql 21 d1 t w  t w3 d  ln ql 2 d t w3  t w d  ln ql 23 d 15 0,5  ql  t w1  t w4 2  d2 d3 d  ln  ln  ln  1 d1 2 d 3 d    Sau tính ql dễ dàng tính nhiệt độ lớp tiếp xúc Câu hỏi 2: Tường buồng lửa lò xây hai lớp: Lớp gạch chịu lửa dày 1 = 125mm lớp gạch đỏ dày 2 = 500mm Nhiệt độ mặt mặt tường t w1=1100oC, tw3 = 50oC Hệ số dẫn nhiệt gạch chịu lửa  = 0,28 + 0,00023t W/m.độ, gạch đỏ  = 0,7 W/m.độ Xác định tổn thất nhiệt qua 1m2 tường buồng lửa nhiệt độ mặt tiếp xúc hai lớp Đáp án Nội dung ý 1: Lập phương trình bậc 2: Tổn thất nhiệt qua vách phẳng lớp: q  Tổn thất nhiệt qua vách 1: Ta có:  q1  t w1  t w 1   1  t w1  t w 1 1 t t t w1  t w = w1 w 1  1  1  1 1,5   1 t w1  t w    1   t w1  t w  1  1   Sau biến đổi ta có: 1 t w  t w    t w1  t w   1 2 t w1  t w 2 Thay vào phương trình ta có phương trình bậc theo tw2 Mà 1  0,028  0,00023 Nội dung ý 2: Xác định tổn thất nhiệt q: Giải ta có hai nghiệm, lấy nghiệm dương tw2 = 828 (oC) 16 1,5 1100  828  0,5 (W/m.độ) 1100  828 Tổn thất nhiệt q  q   1088 (w/m2) 0,125 0,5 Câu hỏi 3: Chu trình động đốt với cấp nhiệt đẳng áp Hãy xác định: a) Thông số trạng thái điểm đặc trưng b) Lượng nhiệt chất môi giới nhận vào nhả c) Công hiệu suất nhiệt chu trình Nếu cho trước p1 = 1bar; t = 20oC;  = 12,7;  = 2; k = 1,4 Chất mơi giới 1kg khơng khí, nhiệt dung riêng coi số Như 1  0,028  0,00023 Đáp án Nội dung ý 1: Chu trình động đốt với cấp nhiệt đẳng áp: p q1 q1 T z dq= dq= c q2 e dq= a 1,0 dq= q2 s v Nội dung ý 2: Thông số trạng thái điểm đặc trưng: Điểm 1: p1 = bar; t1 = 20oC; v1  RT1 287.293   0,84 (m3/kg) p1 1.10 0,5 Nội dung ý 3: Điểm 2: Tỉ số nén   v1 v 0,84  12,7  v    0,066 (m3/kg) v2  12,7 Xét trình 1-2 17 0,5 T2  v1    T1  v  p2  k 1 v   T2  T1    v2  k 1  293.12,7 0,  810 (K) RT2 287.810   3,52.10 (N/m2) = 35,2 bar v2 0,066 Nội dung ý 4: Điểm 3: Ta có: p3 = p2 = 35,2 bar v T3  2 v T2 Xét trình 2-3: 0,5  v3 = 2.v2 = 2.0,066 = 0,132 m3/kg T3 = 2.T2 = 2.810 = 1620 (K) Nội dung ý 5: Điểm 4: v4 = v1 = 0,84 (m3/kg) Xét trình 3-4: k p  v   0,84      p  v   0,132  1,  13,4  p  p3 35,2   2,62 (bar) 13,4 13,4 0,5 Xét trình 4-1: p T4 p 26,2   T4  T1  293  767 (K) p1 T1 p1 Nội dung ý 6: Lượng nhiệt chất môi giới nhận vào nhả ra: q  c p T3  T2   29,3 1620  810  818 (kJ/kg) 29 q  c v T4  T1    1,0 20,9 767  293  341 (kJ/kg) 29 Nội dung ý 7: Công hiệu suất nhiệt chu trình: l  q1  q  818  341  477 (kJ/kg) t  q1  q q1 1,0 l 477    0,548  54,8% q 818 10 Điểm Đề thi tổng cộng có: câu …………………………… HẾT …………………………… 18 ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ ĐỀ SỐ 04 Nội dung Điểm Câu hỏi 1: Nêu phương pháp tính mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng lớp nhiều lớp Đáp án Nội dung ý 1: t tw1 0,5 tw2 q x dx o  x Hình Nội dung ý 2: Cho vách phẳng đồng chất, đẳng hướng hình Vách phẳng có: chiều dày  , chiều dài a, chiều rộng b, nhiệt độ hai mặt vách tw1, tw2 Giả thiết -  = const - tw1 > tw2 - a, b >>  , bỏ qua nhiệt độ truyền qua mặt bên - Mặt đẳng nhiệt mặt vuông góc với trục x Xác định mật độ dịng nhiệt q dòng nhiệt Q Trên khoảng cách x lấy lớp có bề dày dx, giới hạn mặt đẳng nhiệt Theo định luật Furie ta có q = - gradt   dt dx q   dt   dx Trường nhiệt độ ổn định nên q = const 19 1,0 Lấy tích phân vế phương trình trên, ta có: t q  xC Để tìm số c, ta sử dụng điều kiện biên: q - Khi x = t = tw1 t = C  tw1 = C Do t   x  t w1  Biểu thức chứng tỏ nhiệt độ vách biến thiên theo quan hệ đường thẳng Để tìm q sử dụng điều kiện biên lại q  - Khi x =  t = tw2  t w2     t w1  q  (t w1  t w2 ) (w/m2)  Sau tính mật độ dịng nhiệt q, ta dễ dàng tính dịng nhiệt Q Q  F.q (W) F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt Trường hợp  biến thiên theo nhiệt độ  = 0 (1+bt) tính  q  tb ( t w1  t w )  t  t w2   Trong  tb   1  w1 b    0 – hệ số dẫn nhiệt 0oC b – hệ số xác định thực nghiệm Nội dung ý 3: Mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp: t tw1 tw2 tw tw4 1  2 3   q 0,25 x Hình Nội dung ý 4: Giả sử vách có lớp hình Chiều dày lớp  ,  , Hệ số dẫn nhiệt lớp 1 , 2 , 3 20 0,25 Nhiệt độ mặt vách tw1, tw4 Xác định q, tw2, tw3 Trong trình dẫn nhiệt ổn định nhiệt lượng dẫn qua lớp nhiệt lượng dẫn qua vách, ta có: Lớp : Lớp : Lớp : 1 t w1  t w2  1  q  t w2  t w3  2  q  t w3  t w4  3 q  t w1  t w2  q 1 1  t w2  t w3  q 2 2  t w3  t w4  q 3 3 (a) Cộng vế phương trình (a) trên, ta có :     tw1  tw4  q     1 2 3  t t  q  w1 w4 1     1 2 3 Khi tính q, ta dễ dàng xác định t w2 tw3 dựa vào phương trình (a) Chú ý : Đối với vách phẳng nội dung tính tốn chủ yếu xác định mật độ dịng nhiệt q, biết q việc tính Q trở nên dễ dàng Câu hỏi 2: Một nhiệt chế tạo ống thép, đường kính d1/d2 = 32/42mm, hệ số dẫn nhiệt thép  = 14W/m.độ Nhiệt độ mặt ống tw2 = 580oC, nhiệt độ mặt tw1 = 450oC Tính mật độ dịng nhiệt đơn vị chiều dài ống Đáp án Nội dung ý 1: (Viết cơng thức: 1,5 điểm; Thay số tính đúng: 1,5 điểm) ql  t w1  t w 450  580   42100 (W/m) d2 0,042 ln ln 2.. d 2.3,34.1,4 0,032 Câu hỏi 3: Chu trình động đốt với cấp nhiệt đẳng áp Hãy xác định: a) Thông số trạng thái điểm đặc trưng b) Lượng nhiệt chất môi giới nhận vào nhả c) Công hiệu suất nhiệt chu trình Nếu cho trước p1 = 1bar; t = 20oC;  = 12,7;  = 2; k = 1,4 Chất mơi giới 1kg khơng khí, nhiệt dung riêng coi số 21 3,0 Đáp án Nội dung ý 1: Chu trình động đốt với cấp nhiệt đẳng áp: p q1 q1 T z dq= dq= c e dq= q2 a 1,0 dq= q2 s v Nội dung ý 2: Thông số trạng thái điểm đặc trưng: Điểm 1: p1 = bar; t1 = 20oC; v1  RT1 287.293   0,84 (m3/kg) p1 1.10 0,5 Nội dung ý 3: Điểm 2: Tỉ số nén   v1 v 0,84  12,7  v    0,066 (m3/kg) v2  12,7 Xét trình 1-2 T2  v1    T1  v  p2  k 1 v   T2  T1    v2  0,5 k 1  293.12,7 0,  810 (K) RT2 287.810   3,52.10 (N/m2) = 35,2 bar v2 0,066 Nội dung ý 4: Điểm 3: Ta có: p3 = p2 = 35,2 bar Xét trình 2-3: v T3  2 v T2 0,5  v3 = 2.v2 = 2.0,066 = 0,132 m3/kg T3 = 2.T2 = 2.810 = 1620 (K) Nội dung ý 5: Điểm 4: v4 = v1 = 0,84 (m3/kg) 22 0,5 Xét trình 3-4: k p  v   0,84      p  v   0,132  1,  13,4  p  p3 35,2   2,62 (bar) 13,4 13,4 Xét trình 4-1: p T4 p 26,2   T4  T1  293  767 (K) p1 T1 p1 Nội dung ý 6: Lượng nhiệt chất môi giới nhận vào nhả ra: q  c p T3  T2   29,3 1620  810  818 (kJ/kg) 29 q  c v T4  T1    1,0 20,9 767  293  341 (kJ/kg) 29 Nội dung ý 7: Cơng hiệu suất nhiệt chu trình: l  q1  q  818  341  477 (kJ/kg) t  q1  q q1 1,0 l 477    0,548  54,8% q 818 10 Điểm Đề thi tổng cộng có: câu …………………………… HẾT …………………………… 23 ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ ĐỀ SỐ 05 Nội dung Điểm Câu hỏi 1: Thiết lập công thức tính mật độ dòng nhiệt q cho dẫn nhiệt ổn định qua vách phẳng n lớp? Đáp án Nội dung ý 1: Vách phẳng lớp: Cho vách phẳng đồng chất, đẳng hướng hình vẽ t tw1 0,25 tw2 q x dx o  x Nội dung ý 2: Vách phẳng có: chiều dày  , chiều dài a, chiều rộng b, nhiệt độ hai mặt vách tw1, tw2 Giả thiết -  = const - tw1 > tw2 - a, b >>  , bỏ qua nhiệt độ truyền qua mặt bên - Mặt đẳng nhiệt mặt vng góc với trục x Xác định mật độ dòng nhiệt q dòng nhiệt Q Trên khoảng cách x lấy lớp có bề dày dx, giới hạn mặt đẳng nhiệt Theo định luật Furie ta có 24 0,75 q = - gradt   dt dx q   dt   dx Trường nhiệt độ ổn định nên q = const Lấy tích phân vế phương trình trên, ta có: t q  xC Để tìm số c, ta sử dụng điều kiện biên: q - Khi x = t = tw1 t = C  tw1 = C Do t   x  t w1  Biểu thức chứng tỏ nhiệt độ vách biến thiên theo quan hệ đường thẳng Để tìm q sử dụng điều kiện biên cịn lại q  - Khi x =  t = tw2  t w2     t w1  q  (t w1  t w2 ) (w/m2)  Sau tính mật độ dịng nhiệt q, ta dễ dàng tính dịng nhiệt Q Q  F.q (W) F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt Trường hợp  biến thiên theo nhiệt độ  = 0 (1+bt) tính  q  tb ( t w1  t w )  t  t w2   Trong  tb   1  w1 b    0 – hệ số dẫn nhiệt 0oC b – hệ số xác định thực nghiệm Nội dung ý 3: Mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp: t tw1 tw2 tw tw4 1  2 3   q 0,25 x 25 Nội dung ý 4: Giả sử vách có lớp hình vẽ Chiều dày lớp  ,  , Hệ số dẫn nhiệt lớp 1 , 2 , 3 Nhiệt độ mặt vách tw1, tw4 Xác định q, tw2, tw3 Trong trình dẫn nhiệt ổn định nhiệt lượng dẫn qua lớp nhiệt lượng dẫn qua vách, ta có: Lớp : Lớp : Lớp : 1 t w1  t w2  1  q  t w2  t w3  2  q  t w3  t w4  3 q  t w1  t w2  q 1 1  t w2  t w3  q 2 2  t w3  t w4  q 3 3 (a) 0,75 Cộng vế phương trình (a) trên, ta có :     tw1  tw4  q     1 2 3  t t  q  w1 w4 1     1 2 3 Khi tính q, ta dễ dàng xác định t w2 tw3 dựa vào phương trình (a) Chú ý : Đối với vách phẳng nội dung tính tốn chủ yếu xác định mật độ dòng nhiệt q, biết q việc tính Q trở nên dễ dàng Câu hỏi 2: Bộ nhiệt chế tạo ống thép có đường kính d1/d2 = 32/42mm, hệ số dẫn nhiệt thép  = 14W/m.độ Nhiệt độ mặt ống tw2 = 580oC, nhiệt độ mặt tw1 = 450oC Tính mật độ dịng nhiệt đơn vị chiều dài ống Đáp án Nội dung ý 1: (Viết cơng thức: 1,5 điểm; Thay số tính đúng: 1,5 điểm) t t 450  580 q l  w1 w   42100 (W/m) d2 0,042 ln ln 2.. d 2.3,34.1,4 0,032 Câu hỏi 3: Chu trình động đốt với trình cấp nhiệt hỗn hợp Cho biết thông số: p1 = 1bar; t1 = 30oC;  = 7;  = 1,2;  = Hãy xác định: a) Thông số trạng thái điểm đặc biệt b) Lượng nhiệt cấp vào thải chu trình 26 3,0 c) Cơng hiệu suất nhiệt chu trình Đáp án Nội dung ý 1: p q1’’ q1’ T q1’’ q1’ dq = dq = dq = q2 dq = 0,5 q2 s v Nội dung ý 2: Thông số trạng thái điểm đặc biệt: RT1 287.303   0,87 (m3/kg) p1 1.10 v1  Tỉ số nén   0,5 v1 v 0,87  v2    0,124 (m3/kg) v2  Nội dung ý 3: Xét trình 1-2: T2  v1    T1  v  k 1 v   T2  T1    v2  k k 1  0,87   303.   0,124  k v  p  v1   0,87      p  p1    1.  p1  v   0,124   v2  1, 1  660 (K) 0,5 1,  15,3 (bar) Nội dung ý 4: Xét trình 2-3: Ta có v3 = v2 = 0,124 (m3/kg) Tỉ số tăng áp   p3  p  .p  2.15,3  30,6 (bar) p2 0,5 T3 p p 30,6   T3  T2  660  1320 (K) T2 p p2 15,3 Nội dung ý 5: Xét trình 3-4: 0,5 Ta có p4 = p3 = 30,6 bar 27 Tỉ số giãn nở   v4  1,2  v  1,2.v  1,2.0,124  0,149 (m3/kg) v3 T4 v v 0,149   T4  T3  1320  1584 (K) T3 v v3 0,124 Nội dung ý 6: Xét ttrình 4-5: Ta có v5 = v1 = 0,87 m3/kg k k v  p5  v4   0,149      p  p    30,6.  p  v5  v , 87    5 T5  v    T4  v  k 1 v   T5  T4    v5  k 1 1,  2,6 (bar)  0,149   1586.   0,87  0,5 1, 1  784 (K) Nội dung ý 7: Lượng nhiệt cấp vào thải chu trình: q1 = q1’ + q1” q 1'  c v T3  T2   20,9 1320  660  475,7 (kJ/kg) 29 q 1''  c p T4  T3   29,3 1586  1320  268,8 (kJ/kg) 29 1,0  q1 = 457,7 + 268,8 = 744,8 (kJ/kg) q  c v T1  T5   20,9 303  783  346 (kJ/kg) 29 Nội dung ý 8: Công hiệu suất nhiệt chu trình: l  q1  q  744,8  346  398,8 (kJ/kg) l 398,8 t    0,532  53,2% q 744,8 1,0 10 Điểm Đề thi tổng cộng có: câu …………………………… HẾT …………………………… 28 ... Lượng nhiệt cấp vào thải chu trình c) Cơng hiệu suất nhiệt chu trình Tổng cộng có: 03 câu …………………………… HẾT …………………………… ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối... 10 Điểm Đề thi tổng cộng có: câu …………………………… HẾT …………………………… ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chuyên ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ ĐỀ SỐ... Điểm Đề thi tổng cộng có: câu …………………………… HẾT …………………………… 18 ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đề thi môn: Kĩ thuật nhiệt Học phần: Thi hết môn Đối tượng: Đại học Chun ngành: Máy xây dựng Cơ khí tơ ĐỀ SỐ