BÀI tập KỸ THUẬT NHIỆT

BÀI TẬP KỸ THUẬT NHIỆT DẪN NHIỆT Bài Một vách phẳng có kích thước vách (4 x 3,5 )m, cấu tạo lớp: - Lớp thứ gạch Samốt có δSM = 120 mm, λSM = 1,28 W /mđộ - Lớp thứ hai xỉ than có δX = 100 mm, λX = 0,15 W /mđộ - Lớp thứ ba gạch đỏ có δg = 220 mm, λg = 0,8 W /mđộ Nhiệt độ bề mặt bên vách 12000C, bên vách 700C Xác định: - Lượng nhiệt truyền qua vách - Nhiệt độ lớp Bài Một vách buồng sấy xây lớp: - Lớp thứ gạch đỏ có δG = 250 mm, λG = 0,7 W /mđộ - Lớp thứ hai nỉ có λN = 0,15 W /mđộ Nhiệt độ bề mặt bên vách 1500C, bên vách 300C Xác định: - Xác định chiều dày lớp nỉ để tổn thất nhiệt qua vách buồng sấy không vượt 120 W/m2 - Tính nhiệt độ tiếp xúc lớp Bài Một vách phẳng có kích thước vách (4 x )m, cấu tạo lớp: - Lớp thứ gạch Samốt có δSM = 113 mm, λSM = 1,28 W /mđộ - Lớp thứ hai xỉ than có δX = 150 mm, λX = 0,15 W/mđộ - Lớp thứ ba gạch đỏ có δg = 220 mm, λg = 0,8 W/mđộ Nhiệt độ bề mặt bên vách 15000C, bên vách 600C Xác định: - Lượng nhiệt truyền qua vách - Xác định vị trí có nhiệt độ 1100OC Bài Một tường lò F = 11,5 m2 xây lớp: - Lớp gạch Samốt δSM = 113 mm, λSM = 0,93W/mđộ - Lớp gạch đỏ δD = 110 mm, λD = 0,7 W/mđộ Nhiệt độ bề mặt vách 13000C, vách 600C không đổi - Xác định lượng nhiệt truyền qua vách 1,5 - Nếu thêm vào lớp samốt gạch đỏ lớp xỉ than có δx = 110 mm, λx = 0,5 W/mđộ bề dày lớp gạch đỏ để tổn thất nhiệt qua tường giảm 1/3 Tính nhiệt độ lớp có thêm lớp xỉ (tw2, tw3 ) Bài Một đoạn ống gió vng có tiết diện 500x250 mm, l = 1,2 m chế tạo tôn mạ kẽm dày δT = 0,75mm có hệ số dẫn nhiệt λT=55 W/mđộ, bọc cách nhiệt thủy tinh dày δB = 20 mm, hệ số dẫn nhiệt λB=0,05 W/mđộ Nhiệt độ mặt ống gió 20OC, nhiệt độ mặt ngồi ống gió 30OC - Xác định lượng nhiệt truyền qua ống gió - Nếu thay thủy tinh AEROFLEX dày 10mm có λ=0,034 W/mđộ lượng nhiệt tổn thất Bài Một ống thép đường kính d1/d2 = 300mm/320 mm, hệ số dẫn nhiệt λT = 50 W /mđộ, bọc lớp cách nhiệt phía ngồi: - Lớp thứ có chiều dày δCN1 = 40 mm, hệ số dẫn nhiệt λCN1 = 0,25 W /mđộ - Lớp thứ hai có chiều dày δCN2 = 70 mm, hệ số dẫn nhiệt λCN2 = 0,12 W /mđộ Nhiệt độ mặt ống tw1 = 3800C, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt thứ hai tw4 = 50 0C Xác định: - Tổn thất nhiệt 6m chiều dài ống nửa - Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt (tw2, tw3) Bài Một ống thép dài 10m đường kính d 1/d2 = 240mm/250 mm, hệ số dẫn nhiệt λ1 = 50 W /mđộ, bọc lớp cách nhiệt có chiều dày δ = 50 mm, hệ số dẫn nhiệt λ2 = 0,05 W /mđộ Nhiệt độ mặt ống tw1 = 1200C, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt thứ hai tw3 = 50 0C Xác định tổn thất nhiệt ngày đêm Bài Một ống thép đường kính d 1/d2 = 100mm/120 mm, hệ số dẫn nhiệt λT = 55 W/mđộ, bọc lớp cách nhiệt có λ2 = 0,09 W /mđộ Nhiệt độ mặt ống tw1 = 2000C, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt t w3 = 50 0C Xác định chiều dày d2 nhiệt độ tw2 để tổn thất nhiệt không vượt 300W/m Bài Đường ống nước lạnh thép đường kính d 2/d1 = 220mm/200 mm, hệ số dẫn nhiệt λT = 55 w/mđộ, bọc cách nhiệt AEROFLEX dày 40mm ,hệ số dẫn nhiệt AEROFLEX λCN = 0,35 W/mđộ Nhiệt độ mặt ống 100C, nhiệt độ mặt ống 30OC Xác định: - Tổn thất nhiệt 20m chiều dài ống hai - Nếu dùng thép ống có đường kính 60mm/40mm chiều dày lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt 1m chiều dài ống không đổi TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU Bài 1: ống dẫn nước lạnh có đường kính ngồi d = 50 mm, nhiệt độ mặt ngồi 0C, nhiệt độ khơng khí xung quanh tf = 25 0C Xác định: - Trị số Gratgốp: Gr - Trị số Nutxen: Nu - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: α - Lượng nhiệt trao đổi 10 m bề mặt ống với khơng khí 1,5 Bài 2: Một dây dẫn điện có đường kính d =4 mm, dài l = 0.8 m, nhiệt độ bề mặt t w = 80 o C, đặt ống nước nằm ngang có nhiệt độ tn = 30 oC Xác định: - Trị số Rayleigh: Ra - Trị số Nutxen: Nu - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: α - Lượng nhiệt trao đổi dây dẫn nước 1,5 Bài 3: Mặt ngồi tường có kích thước h = 3,5m, b = m, nhiệt độ bề mặt t w = 30 o C, khơng khí có nhiệt độ tk = 30 oC Xác định: - Trị số Rayleigh: Ra - Trị số Nutxen: Nu - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: α - Lượng nhiệt trao đổi dây dẫn nước Bài 4: Bề mặt đoạn đường có kích thước a = 10 m, b = 3,5 m, nhiệt độ bề mặt t w = 30 oC, khơng khí có nhiệt độ tk = 30 oC Xác định: - Trị số Gratgốp: Gr - Trị số Nutxen: Nu - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: α - Lượng nhiệt trao đổi dây dẫn nước Bài 5: Nước chảy ống có đường kính d = 40 mm, dài l = 12 m với tốc độ ω = m/s Nhiệt độ trung bình nước ống tf = 10oC bề mặt vách: tw = 14 oC Xác định: - Trị số Rây nôn: Re - Trị số Nutxen: Nu - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: α - Lượng nhiệt trao đổi nước vách ống 2,5 Bài 6: Khơng khí lưu động ống có đường kính d = 350 mm, dài l = m với tốc độ ω =7.5 m/s Nhiệt độ trung bình khơng khí ống t f = 20 oC bề mặt vách: tw = 23 oC Xác định: - Trị số Rây nôn: Re - Trị số Nutxen: Nu - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu : α - Lượng nhiệt trao đổi khơng khí vách ống 10 Bài 7: Tính hệ số tỏa nhiệt trung bình dầu máy biến áp chảy ống nằm ngang có đường kính d = 10 mm, dài l = m với tốc độ ω = 0,7 m/s Nhiệt độ trung bình dầu tf = 80 oC bề mặt vách: tw = 20 oC Bài 8: Khói chuyển động ống nằm ngang có đường kính d = 200 mm, dài l = 15 m với tốc độ ω = 10 m/s Nhiệt độ trung bình khói tf = 300 oC bề mặt vách: tw = 40 oC Xác định dòng nhiệt đối lưu Bài 9: Khói chuyển động ống nằm ngang có đường kính d = 105 mm, dài l = 11 m với tốc độ ω = 8,5 m/s Nhiệt độ trung bình khói tf = 100 oC bề mặt vách: tw = 50 oC Xác định dòng nhiệt đối lưu Bài 10: Bao lò đặt nằm ngang có đường kính d = 500 mm Nhiệt độ khơng khí xung quanh tf = 40 oC bề mặt lớp bảo ôn: t w = 50 oC Xác định lượng nhiệt tỏa từ m2 bề mặt bao tới khơng khí xung quanh BỨC XẠ NHIỆT Bài Xác định nhiệt lượng trao đổi xạ phẳng song song có kích thước (4x5)m Biết: - Nhiệt độ 1: Tw1 = 7000K - Nhiệt độ 2: Tw2 = 4000K Hệ số xạ là: C1 = C2 = 4,8 W/m2K4 Đặt chắn có hệ số xạ C M = 4,8 W/m2K4 Xác định lượng nhiệt trao đổi xạ nhiệt độ chắn Bài Xác định nhiệt lượng trao đổi xạ phẳng song song có kích thước (4x6) m Biết: - Nhiệt độ 1: Tw1 = 10000K - Nhiệt độ 2: Tw2 = 4500K Độ đen là: ε = ε = 0,8 W/m2 Đặt chắn có hệ số xạ ε M = 0,8 W/m2 Xác định lượng nhiệt trao đổi xạ nhiệt độ chắn Bài Hai phẳng rộng đặt gần nhau, nhiệt độ hệ số hấp thụ hai tương ứng t = 527oC, A1=0,7; t2 = 27oC, A2=0,2 Xác định suất xạ hiệu tấm, dòng nhiệt xạ hiệu hai Nếu đặt chắn có độ đen ε M = 0,5 vào chúng dòng nhiệt xạ giảm phần trăm Bài Hai phẳng đặt song song, thứ có nhiệt độ t 1= 627oC, độ đen ε1 = 0,8 ; thứ hai có nhiệt độ t2= 25oC, độ đen ε = 0,6 Tính khả xạ tấm, độ đen quy dẫn lượng nhiệt trao đổi xạ hai phẳng Bài Xác định tổn thất nhiệt xạ từ bề mặt ống thép có đường kính d=70mm, dài 3m, nhiệt độ bề mặt ống t1=227oC, hai trường hợp: a Ống đặt phòng rộng có nhiệt độ tường bao bọc t2=27oC b Ống đặt cống có kích thước (0,3x0,3)m nhiệt độ vách cống t 2=27oC Biết độ đen ống thép ε1 = 0,95 vách ống ε = 0,3 Bài Một bề mặt có độ đen ε = 0,62 Năng suất xạ đo bề mặt 49000W/m Biết suất xạ nguồn sáng chiếu tới l 6250 W/m Xác định nhiệt độ bề mặt TRUYỀN NHIỆT Bài Một tường phẳng cao m, rộng 4m Tường cấu tạo lớp: - Lớp vữa bata dày δ1 =15mm có λ1 = 0,8 W/mđộ - Lớp gạch đỏ dày δ2 = 220mm có λ2 = 0,75 W/mđộ - Lớp vữa bata dày δ3 = 15mm có λ3 = 0,8 W/mđộ Nhiệt độ khơng khí bên tường 27 0C, bên tường 350C Hệ số toả nhiệt bên tường w/m2độ, bên tường 25 W/m2độ Xác định: - Lượng nhiệt truyền - Nhiệt độ vách vách tường (tw1, tw4) Bài Về mùa đơng nhiệt độ ngồi trời tf2 =15OC, nhiệt độ phòng tf1 =25OC Tường nhà xây gạch đỏ có chiều dày δ = 250m, hệ số dẫn nhiệt gạch λ=0,7 W/mK Hệ số TĐNĐL tự nhiên phía phía ngồi tường tương ứng α 1=8 W/m2K, α2= 13 W/m2K Hãy xác định: - Mật độ dòng nhiệt - Nhiệt độ hai mặt tường nhà Bài Một tường lò bên gạch chịu lửa, dày 250mm, hệ số dẫn nhiệt 0,348W/m.K, bên gạch đỏ dày 250 m, hệ số dẫn nhiệt 0,695W/m.K Nếu khói lò có nhiệt độ 1300OC, hệ số toả nhiệt từ khói đến gạch 34,8W/m 2K; nhiệt độ khơng khí xung quanh 30OC Hệ số toả nhiệt từ gạch đến khơng khí 11,6W/m2K - Tìm mật độ dòng nhiệt truyền qua tường lò nhiệt độ tiếp xúc hai lớp gạch - Tìm vị trí có nhiệt độ 500OC Bài Truyền nhiệt qua vách phẳng lớp có chiều dày hệ số dẫn nhiệt: δ 1= 100mm; δ2 = 200mm; λ1 = 0,4W/m2K; λ2 = 4W/m2K Dòng chất khí nóng có tf1= 300OC, hệ số toả nhiệt đối lưu α1 = 20W/m2K, dòng khí lạnh có α2 = 10W/m2K Biết nhiệt độ tiếp xúc hai lớp 120OC Xác định nhiệt độ dòng khí lạnh nhiệt độ bề mặt Bài Một tường lò có chiều dày δ = 0,250 m; Hệ số dẫn nhiệt tường λ=0,75 W/mđộ Cho biết nhiệt độ sản phẩm cháy buồng đốt tf1 = 8500C, nhiệt độ khơng khí bên tf2 = 500C; Hệ số toả nhiệt bên α1= 60 W/m2 độ, bên α2= 25 W/m2 độ - Xác định tổn thất nhiệt qua tường nhiệt độ mặt tường - Để giảm 1/2 tổn thất nhiệt người ta phủ mặt vách vật liệu cách nhiệt có λCN = 0,4 W/mđộ Xác định chiều dày cần thiết lớp Bài Một ống dẫn thép có đường kính d 1/d2 = 200mm/216 mm, hệ số dẫn nhiệt λT = 50 W/mđộ, bọc lớp cách nhiệt dày 120 mm, có hệ số dẫn nhiệt λCN = 0,12 W/mđộ Nhiệt độ tf1 = 3000C, nhiệt độ khơng khí xung quanh t f2 = 250C Hệ số toả nhiệt đến bề mặt α1 = 120 W/m2độ, hệ số toả nhiệt từ bề mặt đến khơng khí α2 = 9,5 W/m2độ Xác định: - Tổn thất nhiệt 6m chiều dài ống nửa - Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt (tw2, tw3) Bài Kênh dẫn khơng khí lạnh hệ thống điều hòa nhiệt độ trung tâm làm thép dày 0,002 m, hệ số dẫn nhiệt λ1 = 0,50W/mđộ, có tiết diện chữ nhật (axb) = (0,2x0,25) bọc lớp cách nhiệt dày 10mm, hệ số dẫn nhiệt λ2 = 0,05 W/mđộ Nhiệt độ trung bình khơng khí lạnh tf1= 20OC, nhiệt độ phía ngồi tf2 = 30OC Hệ số TĐNĐL kênh dẫn xem nhau: α1= α2= 10 W/m2 độ Xác định: - Nhiệt lượng truyền từ môi trường vào khơng khí lạnh m chiều dài - Nhiệt độ hai mặt lớp cách nhiệt Bài Một ống dẫn thép có đường kính d 1/d2 = 200mm/216 mm, hệ số dẫn nhiệt λT = 46,44 W/mK Nhiệt độ tf1 = 3000C, nhiệt độ khơng khí xung quanh tf2 = 250C Hệ số toả nhiệt đến bề mặt α1 = 116 W/m2K, hệ số toả nhiệt từ bề mặt đến khơng khí α2 = 9,86 W/m2K Xác định: - Tổn thất nhiệt 1m chiều dài ống ngày đêm - Nếu ống bọc lớp cách nhiệt có δ2 = 120mm λ2 = 0,116W/m.K Q ? Tính nhiệt độ lớp Bài Một tường phẳng cao m, rộng 5m Tường cấu tạo lớp: - Lớp vữa bata dày δ1 =15mm có λ1 = 0,8 W/mđộ - Lớp gạch đỏ dày δ2 = 220mm có λ2 = 0,75 W/mđộ - Lớp ngồi vữa bata dày δ3 = 15mm có λ3 = 0,8 W/mđộ Nhiệt độ khơng khí bên tường 27 0C, bên ngồi tường 350C Vận tốc gió phòng 1,8 m/s Vận tốc gió ngồi trời m/s Biết phòng mở cửa thơng thống Xác định: - Lượng nhiệt truyền - Nhiệt độ vách vách tường Bài 10 Một tường phẳng cao m, rộng 4,5m Tường cấu tạo lớp: - Lớp vữa bata dày δ1 =15mm có λ1 = 0,8 W/mđộ - Lớp gạch đỏ dày δ2 = 220mm có λ2 = 0,75 W/mđộ - Lớp ngồi vữa bata dày δ3 = 15mm có λ3 = 0,8 W/mđộ Nhiệt độ khơng khí bên tường 25 0C, bên ngồi tường 370C Vận tốc gió ngồi trời m/s Hệ số toả nhiệt từ bề mặt đến khơng khí W/m2K Xác định: - Lượng nhiệt truyền - Nhiệt độ vách vách tường THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Bài Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng, nước chảy ống với lưu lượng G = 1,5 ' '' kg/s, nhiệt độ nước vào t2 = 15OC, nhiệt độ nước t2 = 80OC, nhiệt dung riêng nước cp2 = 4,18kJ/kgOC Phần vỏ bọc bên ngồi nước khống chảy ngược chiều với lưu lượng G1 = kg/s, nhiệt độ nước vào thiết bị t2' = 180OC, nhiệt dung riêng nước khoáng cp1 = 4,31 kJ/kgOC Ống có đường kính D = 1,5 cm tương đối mỏng, hệ số truyền nhiệt k = 540 W/m2 OC Xác định diện tích truyền nhiệt thiết bị chiều dài cần thiết ống Bài Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn ngược chiều, nhiệt dung tồn phần dòng chất lỏng nóng W1 = 200W/K, (W= GC p) nhiệt độ giảm từ 140 OC đến 76OC Chất lỏng lạnh có ' nhiệt dung tồn phần W2 = 1000W/K, có nhiệt độ vào t2 = 18OC Hệ số truyền nhiệt thiết bị k= 48W/m2K Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt Bài Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn với dòng mơi chất nóng, lạnh nước Biết tỉ số đương lượng nước dòng nóng lạnhW 1/W2 = 0,2; hiệu nhiệt độ dòng nước nóng 80OC, nhiệt độ đầu vào dòng lạnh 30 OC, nhiệt truyền qua vách Q = 40 kW Nhiệt dung riêng đẳng áp nước 4,18 kJ/kg.K Xác định nhiệt độ dòng lạnh, lưu lượng dòng nóng lạnh Bài Thiết bị ngưng tụ (hay bình ngưng) gồm nhiều ống với tổng chiều dài ống 10m Lượng nước bão hồ khơ ngưng bên ngồi ống có nhiệt lượng toả Q h = 123,67 kW Nhiệt độ nhiệt thiết bị ngưng tụ 120 OC Lượng nước làm mát Gn = 1500 kg/h chảy bên ống với nhiệt độ đầu vào 25OC Xác định: - Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit; - Hệ số truyền nhiệt qua vách trụ Bài Trong thiết bị trao đổi nhiệt cần làm nguội 275 kg/h chất lỏng nóng từ 120 OC đến 50OC, chất lỏng nóng có nhiệt dung riêng C pl = 3,04 kJ/kg.K Chất lỏng lạnh (chất giải nhiệt) có lưu lượng 1000 kg/h, nhiệt độ vào thiết bị 10 OC, nhiệt dung riêng Cp2 = 4,18 kJ/kg.K Biết hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 1160W/m 2.K Tính diện tích truyền nhiệt thiết bị trường hợp sau: - Chất lỏng chuyển động song song chiều; - Chất lỏng chuyển động song song ngược chiều Bài Hơi nhiệt NH3 ngưng tụ đẳng áp t k = 50OC Khơng khí có lưu lượng V k = 3300 m3/h vào dàn ngưng để làm mát có nhiệt độ vào 303K, nhiệt độ khơng khí 40 OC, khối lượng riêng khơng khí ρk = 1,2 kg/m3 Biết hệ số truyền nhiệt dàn ngưng k = 46W/m2K, nhiệt dung riêng đẳng áp khơng khí kJ/kg.K Xác định bề mặt truyền nhiệt F 10 ... 0,12 W /mđộ Nhiệt độ mặt ống tw1 = 3800C, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt thứ hai tw4 = 50 0C Xác định: - Tổn thất nhiệt 6m chiều dài ống nửa - Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt (tw2, tw3) Bài Một ống... thất nhiệt ngày đêm Bài Một ống thép đường kính d 1/d2 = 100mm/120 mm, hệ số dẫn nhiệt λT = 55 W/mđộ, bọc lớp cách nhiệt có λ2 = 0,09 W /mđộ Nhiệt độ mặt ống tw1 = 2000C, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt. .. 240mm/250 mm, hệ số dẫn nhiệt λ1 = 50 W /mđộ, bọc lớp cách nhiệt có chiều dày δ = 50 mm, hệ số dẫn nhiệt λ2 = 0,05 W /mđộ Nhiệt độ mặt ống tw1 = 1200C, nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt thứ hai tw3 = 50