Một số bài tập truyền nhiệt tham khảo

Một số bài tập truyền nhiệt tham khảo - có lời giải

 BÀI 1: ( BÀI 12.6 tr 276): Vách lò hơi bằng thép dày 20 mm, λ = 58 W/mK; nhiệt độ khí lò tf1= 1000 oC ; áp suất hơi p = 34 bar. HSTN của khí lòtới vách α1= 116 W/m2K ; từ vách lò đến nước α2= 2320 W/m2K.Xác đònh q , nhiệt độ bề mặt trong và ngoài vách lò.Giải:Nhiệt độ nước sôi: tf1= 240 oCHSTN qua vách phẳng: k = 106,4 W/m2KMĐDN q = k(tf1–tf2) = 80864 W/m2K.Nhiệt độ bề mặt trong và ngoài vách lò:303 oC ; 275 oC21111kα+λδ+α=11f1w1qttα−=2221αqttfw+=NHẬN XÉT:- Giá trò HSTN k so với Hệ số toả nhiệt- Nhiệt độ vách và chênh lệch nhiệt độ vách  BÀI 2: Ống dẫn hơi bằng thép dtr/dng= 200 / 216 mm có λ1= 47 W/(mK)được bọc một lớp cách nhiệt dày 120 mm, có λ2= 0,8 W/(mK). Nhiệt độ hơi là t1= 360 oC ; hệ số TNĐL phía hơi α1= 120 W/(m2K) . Không khí bên ngoài có t2= 25 oC; α2= 11 W/(m2K).- Hãy tính tổn thất nhiệt trên 1 m ống qL- Xác đònh nhiệt độ bề mặt trong và ngoài của lớp cách nhiệt.Giải:Hệ số truyền nhiệt, tính theo 1m chiều dài ống321111ln2111ddddkiiiLαλα++=∑+mKWkL/412,1708,01==qL= πkL(tf1–tf2) = π x 1,412(360 – 25) = 1485,28 kW/mTổn thất nhiệt, tính cho 1m ống:Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt:CdqttoLfw3,11913223=+=παCddqttLww0232322,340ln2=+=πλ  Giải: TN qua vách trụ 3 lớp BÀI 3: (BÀI 12.9 tr 277): ống dẫn gió nóng cho lò cao, tốc độ gió ω1= 35 m/s; tf1= 800 oC. có 03 lớp : gạch chòu lửa δ1= 250 mm , λ1 = 1,17 W/m; thép δ2= 10 mm , λ2= 46,5 W/mK; cách nhiệt ngoài δ3= 200 mm , λ3= 0,174 W/mK; Đườngkính trong d1= 1000 mm, không khí xung quanh tf2= 10 oC, ω2= 4 m/s.Tính tổn thất nhiệt trên 1 m đường ống (bỏ qua bức xạ).Tổn thất nhiệt trên 1 m đường ống: ( )21 ffllttkq −=π1211111ln2111+=+++==∑nniiiillddddkRαλαVới d2= d1+ 2δ1d3= d2 + 2δ2d4= d2+ 2δ3¾ Cần tính HSTN phía trong và phía ngoài ống  Tính α1: Không khí chuyển động cưỡng bức trong ốngKTXD là d1= 1m; NĐXĐ là tf1= 800oCRef1= 2,6*105> 104-> chảy rốiNuf1= 0,018 Ref10,8= 382-> α1 = 27,4 W/m2KTính α2: Không khí chuyển động ngang ống đơnKTXD là d4= 1,92m; NĐXĐ là tf2= 10oCRef2= 5,45*105> 104-> chảy rốiNuf2= 0,245 Ref20,6= 680-> α2 = 8,85 W/m2KKẾT QUẢ: kl= 0,94 W/m2Kql= 2330 W/m tkFQ Δ=Cttttto136100180ln100180lnminmaxminmax=−=ΔΔΔ−Δ=ΔtkQF Δ=BÀI 4: Cần gia nhiệt dầu G2= 1000 kg/h từ t’2= 20oC đến t’’2= 180oCbằng khói nóng có t’1= 280oC.Biếtt’’1= 200oC; k = 35 W/(m2K); cp1=1,1 kJ/(kgK); cp2= 2,3 kJ/(kgK).Tính diện tích TĐN (F) khi bố trí dòng chuyển động ngược chiều.GIẢI:Sử dụng PT TRUYỀN NHIỆTChênh lệch nhiệt độ tại hai đầu thiết bò:t’1- t’’2= 280 – 180 = 100oC= Δtmint’’1- t’2= 200 – 20 = 180oC= ΔtmaxĐộ chênh nh/độ trung bình:Nhiệt lượng cấp cho dầu: Q = G2 cp2 (t’’2-t’2) = 1000 . 2,3 (180 – 20)/3600 = 102,2 kWVậy = 102,2 / (0,035 . 136,1) = 21,46 m2 BÀI 5: Thiết bò đun nước nóng bằng khói thải từ ĐCĐT, loại lưu động ngược chiều, có các thông số sau:Phía khói nóng: G1= 0,8 kg/s; cp1= 1,12 kJ/(kgK); t’1= 450oC.Phía nước: G2= 3,2 kg/s; cp2= 4,18 kJ/(kgK); t’2= 50oCDiện tích truyền nhiệt F = 15 m2; k = 85 W/(m2K). a) Hãy tính Q; nhiệt độ ra của khói và nước.b) Nếu động cơ vận hành non tải với G1* = 0,5G1, các điều kiện ban đầu khác không thay đổi thì nhiệt lượng trao đổi và nhiệt độ nước ra sẽ là bao nhiêu?GIẢI: a) Tính Q và nhiệt độ cuối các chất, dùng pp NTUChênh lệch nhiệt độ tại hai đầu thiết bò:C1= G1 cp1 = 0,8 . 1,12 = 0,896 kW/K = CminC2= G2 cp2 = 3,2 . 4,18 = 13,376 kW/K = CmaxNhiệt lượng truyền cực đại: Qmax=Cmin(t’1-t’2) = 0,896 (450 – 50) = 358,4 kW maxmin*CCC == 0,896 / 13,376 = 0,067NTU = kF/Cmin= 85 . 15 / 896 = 1,42Hiệu suất thiết bò (tra đồ thò): ε = 0,72Nhiệt lượng trao đổi: Q = ε Qmax= 0,72 . 358,4 = 258 kWNhiệt độ khói thoát: t1’’ = t1’ – Q/C1= 450 – 258 / 0,896 = 162oCNhiệt độ nước ra: t2’’ = t2’ + Q/C2= 50 + 258 / 13,376 = 69,3oCb) Nếu động cơ vận hành non tải với G1* = 0,5G1Cmingiảm 2 lần -> C* giảm 2 lần = 0,033NTU tăng 2 lần = 2,84Qmaxgiảm 2 lầnHS truyền nhiệt lúc đó = 0,92Do vậy: Q = 0,92. 358,4 / 2 = 164,8 kWt2’’ = 50 + 164,8 / 13,376 = 62,3oC BÀI 6 : Thiết bò đun nước nóng bằng hơi nước, kiểu chùm ống.- Tổng lưu lượng nước Gn= 10 kg/s; tốc độ nước trong ống þ19/17 là w = 1m/s; t’2= 30oC và t’’2=70oC.- Hơi nước có p = 2 bar, x = 0,9. Nước ngưng ra khỏi bình có tK= 90oC.Biết HS toả nhiệt phía hơi ngưng tụ α1= 8000 W/(m2K); nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống Tính diện tích F của thiết bò và lưu lượng hơi cần cung cấp. (Cho phép bỏ qua ảnh hưởng phương hướng dòng nhiệt và coi hệ số εΔt=1WKm200017,0=∑λδtkQF Δ=NHẬN XÉT:Sử dụng PT TRUYỀN NHIỆT để tính FỐNG MỎNG nên có thể tính HSTN k theo CT vách phẳng. (Nhiệt trở dẫn nhiệt đã cho là của vách phẳng)Cần tính α2phía nước chảy trong ống để xác đònh HSTN kTìm nhiệt độ hơi vào để tính Δttb.Áp suất hơi là a/s tuyệt đốiTính Q: nhiệt lượng nước nhận được cp= 4,174 kJ/kgK ; λ = 64,8.10-2W/mK Prf= 3,54 TC Reynolds:46103060010.556,0017,01Re >=×==−νtrfwd-> chảy rốiỐng thẳng: εR= 1; Giả thiết L/d > 50: εl= 1. PTTC:Nuf= 0,021Ref0,8Prf0,43= 0,021 x 306000,8X3,540,43= 137,5TSVL của nước ν = 0,556.10-6m2/s ; NĐXĐ: t2= 0,5(30 + 70) = 50 oC ()KmWdNutrf222/5241017,010.8,645,137 ===−λα2. Hệ số truyền nhiệt21111kα+λδ+α==2062 W/(m2K)Giải:1. Tính hệ số toả nhiệt α2phía nước chảy trong ống Cttttto5,5523,5060ln23,5060lnminmaxminmax=−=ΔΔΔ−Δ=ΔtkQFΔ=5. Công suất thiết bò = Nhiệt lượng cần để gia nhiệt nướcQ = Gn cpn(t’’2-t’2) = 10 . 4,174 (70 – 30) = 1672 kW6. Diện tích BMTN:= 1672 / (2,062. 55,5) = 14,6 m27. Lưu lượng hơi cần: G = Q/(ih–ik) = 1672 / (2486,6 – 377) = 0,79 kg/s= 2853 kg/h3. Thông số hơi nước: p = 2 bar,có ts= 120,23oC; i’= 504,8 kJ/kgr = 2202 kJ/kg. Hơi bão hoà ẩm, x = 0,9: ih= i’+ rx = 2486,6 kJ/kg4. Độ chênh nhiệt độ TB: Δtmax= 60oC ; Δtmin= 50,23oC . Hệ số toả nhiệt- Nhiệt độ vách và chênh lệch nhiệt độ vách  BÀI 2: Ống dẫn hơi bằng thép dtr/dng= 200 / 216 mm có λ1= 47 W/(mK)được bọc một lớp cách nhiệt. tổn thất nhiệt trên 1 m ống qL- Xác đònh nhiệt độ bề mặt trong và ngoài của lớp cách nhiệt. Giải:Hệ số truyền nhiệt, tính theo 1m chiều dài ống321111ln2111ddddkiiiLαλα++=∑+mKWkL/412,1708,01==qL=