Một số dạng bài tập về truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt. một số bài tập mẫu để giúp người đọc biết cách tính toán các dạng bài tập về truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt. Có cái nhìn tổng uát hơn về môn học. cho những ai mới bắt đầu môn học này sẽ biết được nội dung mình sẽ học và các dạng bài tập để khi làm bài tập về nhà hay làm kiểm tra sẽ làm nhanh chóng và đơn giản hơn. tác giả mong rằng tài liệu này sẽ giúp các bạn một phần nào để các bạn học tốt hơn môn học Truyền nhiệt và Thiết bị trao đổi nhiệt
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG I Câu 1: Trường nhiệt độ gì? Câu 2: Khái niệm mật độ dòng nhiệt, dòng nhiệt? Sự khác mật độ dòng nhiệt dòng nhiệt? Câu 3: Hệ số dẫn nhiệt gì? Hệ số dẫn nhiệt thể đặc điểm vật liệu? Cho ví dụ Câu 4: Nêu nội dung định luật Fourier? Viết biểu thức? Câu 5: Tính mật độ dịng nhiệt truyền qua vách phẳng rộng, đồng chất, bề dày vách δ= 50mm, nhiệt độ bề mặt bề mặt ngồi trì khơng đổi t 1=100 ℃ t2=90℃ với trường hợp vách làm vật liệu sau: a Thép, có hệ số dẫn nhiệt λ= 40 W/m.độ b Bêtong, có hệ số dẫn nhiệt λ= 1,1 W/m.độ c Gạch diatomit, có hệ số dẫn nhiệt λ= 0,11 W/m.độ d vách lớp a, b, c Bài làm: a Thép, có hệ số dẫn nhiệt λ= 40 W/m.độ Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách q t1 t2 100 90 8000(W/ m ) 0, 05 40 b Betong, có hệ số dẫn nhiệt λ= 1,1 W/m.độ q t1 t2 100 90 220(W/ m ) 0, 05 1,1 c Gạch diatomit, có hệ số dẫn nhiệt λ= 0,11 W/m.độ q t1 t2 100 90 22(W/ m ) 0, 05 0,11 Câu 6: Xác định tổn thất nhiệt Q truyền qua vách phẳng làm gạch đỏ có λ= 0,7 W/m.độ Vách có chiều dài L= 5m, chiều cao H= 4m, chiều dày δ= 250mm Nhiệt độ bề mặt ngồi vách ln trì khơng đổi t1=110℃, t2= 40℃ λ= 0,7 W/m.độ L= 5m H= 4m δ= 250mm t1=110℃ t2= 40℃ Q(W) Bài làm: Diện tích bề mặt vách phẳng F= L × H = × 4= 20(m2) Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách: q t1 t2 100 90 196(W/ m ) 0, 25 0, Tổn thất nhiệt truyền qua vách: Q= q × F = 196 × 20 = 3920 (W) Câu 7:Vách phẳng làm lớp vật liệu, lớp thứ δ = 230mm, λ1 = 0,5 w/m độ, lớp vật liệu phía ngồi có λ2 = 25 w/m độ Nhiệt độ bề mặt t1 = 110oC, nhiệt độ bề mặt t3 = 25oC Xác định chiều dày vật liệu thứ 2, nhiệt độ lớp tiếp xúc để tổn thất nhiệt qua vách không vượt 100 W Bài làm: Chiều dày lớp vật liệu thứ hai: q �t t � t1 t3 � �1 � �2 1 q � � 1 2 110 25 0, 23 � � �25 9, 75( m) � 100 0,5 � � =� Vậy δ2 = 9,75 (m) Nhiệt độ hai lớp cách nhiệt: q t1 t2 � t2 t1 q � 1 1 1 = 110 100 �0, 23 64 0,5 ℃ Vậy t2= 64℃ Câu 8: Một ống dẫn thép có đường kính d1/d2 = 80/90 mm, λ = 55W/m.độ, nhiệt độ bề mặt t1 = 350 οC nhiệt độ t2 = 50 οC Xác định tổn thất nhiệt 1m chiều dài đường ống Bài làm: Ta có: r1 d1 d 0, 04(m), r2 0, 045(m) 2 Tổn thất nhiệt đường ống: qL 2 �55 � (t t ) (350 50) 880, 2( kW / m) r2 0, 04 ln ln r1 0, 045 Câu 9: Một ống dẫn làm thép đường kính d 1/d2 = 100/110 mm, hệ số dẫn nhiệt λ1= 50 W/m độ Ống bọc lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày δ =50mm Nhiệt độ bề mặt ống t1 = 200 οC mặt lớp cách nhiệt t3 = 45 οC, hệ số dẫn nhiệt lớp bọc λ2 = 0,09W/m.độ Xác định tổn thất nhiệt qua mét ống nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp Bài làm: r1 d1 d 0, 05(m), r2 0, 055(m), r3 r2 0,105(m) 2 Tổn thất nhiệt 1m chiều dài ống: qL t1 t3 200 45 135,5(W/m) r3 0, 055 0,105 r2 1 ln ln ln ln 21 r1 22 r2 2 �50 0, 05 2 �0, 09 0, 055 Nhiệt độ hai lớp vật liệu: q t1 t2 q r 135,5 0, 055 � t2 t1 ln 200 ln 199,95 r2 � r � 50 0, 05 1 ln 2 �1 r1 ℃ Câu 10: Vách lò gồm lớp: lớp gạch chịu lửa, lớp gạch cách nhiệt Chiều dày lớp gạch chịu lửa δ1 = 150mm, hệ số dẫn nhiệt λ1 = 1,8 w/m độ, lớp gạch cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt λ = 0,054w/m độ Nhiệt độ bề mặt vách t = 500 oC Xác định bề dày lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt qua vách không vượt 1kW/m nhiệt độ bề mặt ngồi khơng vượt q 40oC (ĐS: δ2=20,34mm) Câu 11: Vách buồng lửa lò cấu tạo gồm lớp: Lớp gạch samốt có chiều dày δ1 = 115mm λ1 = 0,28 w/m độ, lớp ngồi gạch đỏ có δ = 400mm, λ2 =0,7 w/m độ Nhiệt độ bề mặt trì t = 1000 oC bề mặt t3 = 40 oC Tính lượng nhiệt truyền qua vách nhiệt độ tiếp xúc hai lớp vách (ĐS: q=977,5W/m2; t2= 598,53 ℃) Câu 12: Một nhiệt chế tạo ống thép, đường kính d 1/d2 = 32/42 mm, hệ số dẫn nhiệt λ1 = 14 w/m độ Nhiệt độ bề mặt t = 580 οC, nhiệt độ bề mặt t1 = 450 οC Tính mật độ dịng nhiệt truyền qua m chiều dài ống (ĐS: q L= 42052W/m) Câu 13: Cho ống dẫn nước lạnh thép có đường kính d 1/d2 = 26/28mm, hệ số dẫn nhiệt λ1= 50 W/m.độ, bên bọc lớp cách nhiệt với hệ số dẫn nhiệt λ = 0,09W/m.độ, độ dày lớp cách nhiệt 25mm nhiệt độ bề mặt t1 = 100C Xác định tổn thất nhiệt biết nhiệt đồ bề mặt lớp cách nhiệt t3 = 300C qL t1 t3 10 30 r 14 39 r 1 ln ln ln ln 21 r1 22 r2 2 50 13 2 0.09 14 =11,03777 độ dày lớp cách nhiệt 25mm= (d3 -d2)/2 Suy d3=78mm (ĐS: Q= 16,95W) Câu 14: Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách phẳng rộng q = 450W/m 2, nhiệt độ bề mặt bề mặt ngồi trìkhơng đổi t1=4500C, t2=500C, hệ số dẫn nhiệt λ= 0,4W/m 0C Tính chiều dày vách? (ĐS: δ=355mm) CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG II Câu 1: Trao đổi nhiệt đối lưu gì? Có loại trao đổi nhiệt đối lưu? Cho ví dụ Câu 2: Nhân tố ảnh hưởng đến trình trao đổi nhiệt đối lưu? Câu 3: Viết biểu thức Newton? Giải thích đại lượng Câu 4: Kể tên tiêu chuẩn đồng dạng? Viết biểu thức CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG III Câu 1: Tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên gì? Câu 2: Tỏa nhiệt đối lưu cưỡng gì? Câu 3: Nhiệt độ bề mặt ngồi tường lị nung có t w=80℃, nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh tf=35℃, chiều cao H= 2,5m, diện tích bề mặt xung quanh 39m 2, hệ số tỏa nhiệt α = 5,4 W/m2.độ Tính tổn thất nhiệt bề mặt xung quanh lò Bài làm: Mật độ dòng nhiệt 1m2 diện tích: q= α × (tw - tf) = 5,4 × (80-35) = 243 (W/m2) Tổn thất nhiệt bề mặt xung quanh lị: Q = q × F = 243 × 39 = 9477(W) Câu 4: Nhiệt độ bề mặt ngồi tường lị nung có t w=90℃, nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh tf=30℃, chiều cao H= 3m, dài 5m, hệ số tỏa nhiệt α = 6,45 W/m 2.độ Tính tổn thất nhiệt bề mặt xung quanh lị Bài làm: Diện tích tường lị nung: F = L × H = × = 15 (m2) Tổn thất nhiệt bề mặt xung quanh lị: Q = α × F × (tw-tf) = 6,45 × 15 × (90-30) = 5805(W) Câu 5: Bao lị đặt nằm ngang, đường kính ngồi D = 600 mm, nhiệt độ bề mặt lớp bảo ôn t w = 60 οC, nhiệt độ không khí xung quanh t f = 40 οC.Tính tổn thất nhiệt đối lưu ứng với m2 bề mặt bao Bài làm: Δt = tw – tf = 60 – 40 = 20 ℃ tm = 0,5 × (tw-tf) = 0,5 × (60+40) = 50 ℃ Tại tm= 50 ℃ tra bảng thơng số vật lý khơng khí khơ: νm = 17,95×10-6 m2/s, λm = 2,83×10-2 W/m.độ, Pr = 0,698 Gr 1 �1 � 3,1�103 � � T 273 tm 273 50 �K � g � �L3 �t 9,81�3,1�10 3 �(0, 6)3 �20 6,8 �108 6 m (17,95 �10 ) (Gr×Pr)m = 6,8×108×0,698 = 4,74×108 ⟹ C = 0,135; n = Num = C × (Gr×Pr)n = 0,135×(4,74×108)1/3 = 105,24 Nu �l Nu � 105, 24 �2,83 �10 2 � 4,96 l 0, (W/m2.độ) Tổn thất nhiệt 1m2 bề mặt diện tích: q = α × (tw-tf) = 4,96×(60-40) = 99,3 (W/m2) Câu 3: Lưu chất: Khơng khí , d=600mm , tw =600 C , tf =400 C , q= 1.Kích thước tính tốn: ltt = d= 600mm=0,6m 2.tm = 0,5(tf + tw) = 500C - Tra bảng phụ lục 6: , =2,83.10-2 W/m.K, = 17,95.10-6 m2/s, Pr=0,698 , =1/Tm = 1/323 (1/K) Tinh Gr: = 407212711,1= 4,072.108 (Gr.Pr)=284234472,4=2,84.108 suy C=0,135 n=1/3 Nu = C.(Gr.Pr)n =0,135.(2,84.108)1/3 =88,762 =(88.762.2,83.10-2):0,6 =4,2 W/m2.K ,q=.( tw -tf ) = 84 W/m2 Bài 1: khơng khí , d=50mm , tw =1650C ,tf =350C Đoạn thẳng đứng L1 =3m Đoạn nằm ngang L2 =8m - Tổn thất nhiệt đối lưu đoạn thẳng đứng: Kích thước tính tốn ltt = L1 =3m tm = 0,5(tf + tw) =1000C tra bảng phụ lục 6: =3,21.10-2 W/m.K, = 23,13.10-6 m2/s, Pr=0,688 , =1/Tm = 1/373 (1/K) =1,73.1011 Tính Nu: (Gr.Pr)=1,19.1011 Tra bảng 3.1 suy : C=0,135, n=1/3 Nu=C.(Gr.Pr)n = 0.135(1,19.1011)1/3 = 664 Tính W/m2.K Tính Q: Fđứng= d.L1 =0,47m2 Qđứng=.F.( tw -tf ) = 7,1.0,47.130=434,95W - Tổn thất nhiệt đối lưu đoạn nằm ngang: 1.Kích thước tính tốn ltt = d=0,05m Câu 6: Xác định hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt phẳng đặt thẳng đứng có chiều cao H = m đến mơi trường khơng khí xung quanh Biết nhiệt độ bề mặt t w = 100 οC, nhiệt độ môi trường khơng khí xung quanh tf = 20 οC Bài làm: Δt = tw – tf = 100 – 20 = 80 ℃ tm = 0,5 × (tw-tf) = 0,5 × (100+20) = 60 ℃ Tại tm= 60 ℃ tra bảng thơng số vật lý khơng khí khơ: νm = 18,97×10-6 m2/s, λm = 2,9×10-2 W/m.độ, Pr = 0,696 1 �1 � �103 � � T 273 tm 273 60 �K � g � �L3 �t 9,81�3 �103 �(2)3 �80 Gr 5, 24 �1010 6 m (18,97 �10 ) (Gr×Pr)m = 5,24×1010×0,696 = 3,65×1010 ⟹ C = 0,135; n = Num = C × (Gr×Pr)n = 0,135×(4,74×108)1/3 = 447,67 �l Nu � 447, 67 �2, �102 Nu � 6, 49 l (W/m2.độ) Câu 7: Xác định tổn thất nhiệt đối lưu mét ống dẫn đặt nằm ngang đường kính d = 0,1 m, nhiệt độ bề mặt ống tw = 450 οC nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh tf = 50 οC Nếu đường kính ống giảm cịn nửa hệ số tỏa nhiệt thay đổi điều kiện nhiệt độ giữ cũ (ĐS: q = 3877,2(W/m); α = 11,5 (W/m2.độ) tăng 1,2 lần) Câu 8: Nhiệt độ bề mặt ngồi tường lị nung có nhiệt độ t w = 85oC, nhiệt độ môi trường xung quanh tf = 35oC, chiều cao tường 3m Tính a Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α b Tổn thất nhiệt đối lưu bề mặt vách lò nung (ĐS: α =5,55 W/m2.độ ; q =277,5W ) Câu 9: Để gia nhiệt dầu máy biến áp bể dầu rộng, người ta dùng ống dẫn có đường kính d = 60mm, nhiệt độ bề mặt ống t w =120 οC, nhiệt độ dầu tf = 20 οC Tính hệ số tỏa bề mặt ống (khi tính tốn xem ống đặt xa nên khơng có ảnh hưởng lẫn trao đổi nhiệt (ĐS: α = 8,6 W/m2.độ) CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG IV Câu 1: Quá trình ngưng gì? Điều kiện xảy trình ngưng gì? Câu 2: Q trình sơi gì? Điều kiện xảy q trình sơi? Câu 3: Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi nhiệt ngưng? Câu 4: Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trao đổi nhiệt sơi? CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG V Câu 1: Trao đổi nhiệt xạ gì? Câu 2: Thế vật trắng tuyệt đối, vật đen tuyệt đối, vật tuyệt đối? Câu 3: Trình bày định luật Plank viết biểu thức? Câu 4: Trình bày định luật Stephan – Bozơman viết biểu thức? Câu 5: Bề mặt thép có nhiệt độ t1 = 727℃, độ đen ε = 0,7, đặt phịng rộng có nhiệt độ t2 = 27℃ Xác định: a Khả xạ bề mặt thép b Tính tổn thất nhiệt xạ bề mặt tính theo 1m chiều dài Bài làm: T1 = t1+273 = 1000 K T2 = t2+273 = 300 K Khả xạ bề mặt thép: 4 1000 � �T � � E �C0 �� � 0, �5, 67 �� � 39690 W 100 � � �100 � Tổn thất nhiệt xạ 1m chiều dài bề mặt ống: 4 4 � � 1000 � �300 �� �T1 � �T2 �� � q �C0 �� 0, � 5, 67 � � � � � �� 39368,5(W / m) � � � �� 100 � � 100 �� � �100 � �100 �� � � Câu 6: Tìm khả xạ bề mặt thép nhiệt độ t= 527 ℃, độ đen ε =0,7 Nếu nhiệt độ tăng lên gấp đơi khả xạ nào? Bài làm: Khả xạ bề mặt thép: 4 �T � �800 � E �C0 �� � 0, �5, 67 �� � 16257 W 100 � 100 � � � Khi nhiệt độ tăng lên lần t’ = 1054℃ 4 1327 � �T � � E �C0 �� � 0, �5, 67 �� � 123073, W 100 � � �100 � Câu 7: Bề mặt thép có nhiệt độ t = 627oC, độ đen ε = 0,7 Ống đặt phịng rộng có nhiệt độ t2 = 30oC, thép có đường kính d = 40mm, dài L = 5m Xác định: a Khả xạ bề mặt thép b Tính tổn thất nhiệt xạ 1m2 bề mặt Bài làm: T1 = t1+273 = 900 K T2 = t2+273 = 313 K Khả xạ bề mặt thép: 4 �T � �900 � E �C0 �� � 0,7 �5, 67 �� � 26040,6 W 100 � � �100 � Tổn thất nhiệt xạ m2 bề mặt thanh: 4 4 � � �T1 � �T2 �� �900 � �313 �� q �C0 �� � � � �� 0, �5, 67 �� � � � �� 25659, 67(W / m ) 100 � � 100 �� 100 �� �100 � � � � � Câu 8: Bề mặt thép có độ đen ε = 0,7, khả xạ bề mặt E = 3,79.104 W/m2, thép có đường kính d = 40mm, dài L = 5m đặt phòng rộng có nhiệt độ t2 = 27oC Xác định: a Nhiệt độ bề mặt thép b Tính tổn thất nhiệt xạ m2 bề mặt Bài làm: Nhiệt độ bề mặt thép 100 T4 �E �C0 100 �3, 79 �104 988,53 K 0, �5, 67 t1= T-273= 715,53 oC Tổn thất nhiệt xạ m2 bề mặt 4 4 � � �T1 � �T2 �� �988,53 � �300 �� q �C0 �� 0, � 5, 67 � � � � � �� � � � �� 37578,5(W / m ) 100 � � 100 �� 100 �� � 100 � � � � � CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Câu 1: Một vách lị có diện tích bề mặt vách F = 20m2 Nhiệt độ khí lị tf1 = 1000℃, nhiệt độ nước lò tf2 = 20℃, hệ số truyền nhiệt k = 1,9 W/m2.độ Tính tổn thất nhiệt bề mặt vách Bài làm: Tổn thất nhiệt bề mặt vách: Q = k×F×( tf1- tf2) = 1,9×20×(1000-20) = 37240(W) Câu 2: Chiều dày vách lị δ= 250mm, nhiệt độ khói t f1 = 600℃, nhiệt độ khơng khí tf2=30℃, hệ số tỏa nhiệt α 1= 20 W/m2.độ, α2= W/m2.độ hệ số dẫn nhiệt tường λ= 0,7W/m.độ Tính tổn thất nhiệt 1m2 bề mặt tường Bài làm: δ= 250mm = 0,25m Hệ số truyền nhiệt vách phẳng: k 1 1,88 1 0, 25 1 20 0, (W/m2.độ) Tổn thất nhiệt 1m2 bề mặt vách: q= k × ( tf1- tf2) = 1,88×570=1071,6(W/m2) câu 3: Một ống dẫn có độ dài L= 4m, đường kính ngồi ống d = 50 mm, độ đen bề mặt ống ε = 0,8 Ống đặt thẳng đứng phịng rộng có nhiệt độ t f = 20 οC, biết nhiệt độ bề mặt ngồi ống tw = 180 οC a) Tính tổn thất nhiệt toàn đường ống b) Nhận xét mức độ tổn thất nhiệt gây nên trao đổi nhiệt xạ tỏa nhiệt đối lưu Bài làm: Δt = tw – tf = 180 – 20 = 160 ℃ a tm = 0,5 × (tw + tf) = 0,5 × (180+20) = 100 ℃ Tại tm= 100 ℃ tra bảng thông số vật lý khơng khí khơ: νm = 23,13×10-6 m2/s, λm = 3,21×10-2 W/m.độ, Pr = 0,688 Gr 1 �1 � 2, 68 �103 � � T 273 tm 273 100 �K � g � �L3 �t 9,81�2, 68 �103 �(4)3 �160 5, 03 �1011 m2 (23,13 �106 ) (Gr×Pr)m = 5,03×1011×0,688 = 3,46×1011 ⟹ C = 0,135; n = Num = C × (Gr×Pr)n = 0,135×(3,46×1011)1/3 = 947,94 Nu �l Nu � 947,94 �3, 21�102 � 7, 61 l (W/m2.độ) Tổn thất nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu gây ra: q = α × (tw-tf) = 7,61×(180-20) = 1217,6 (W/m2) tổn thất nhiệt trao đổi nhiệt xạ gây ra: T1 = tw+273 = 453 K T2 = tf+273 = 293 K 4 4 � � �T1 � �T2 �� �453 � �293 �� q �C0 �� � � � �� 0,8 �5, 67 �� � � � �� 1575,84(W / m) 100 � � 100 �� 100 � �100 �� � � � � Tổn thất nhiệt đường ống: q= qđl+qbx= 1217,6+1575,84=2793,4 W/m2 b Vậy tổn thất nhiệt xạ gây lớn 1,3 lần tổn thất nhiệt đối lưu Câu 4: Một đường ống dẫn làm thép đặt nằm ngang có đường kính ngồi d = 25 mm, nhiệt độ bề ống t w = 250 οC, nhiệt độ khơng khí xung quanh tf = 30 οC, độ đen bề mặt ống ε = 0,95 Xác định tổn thất nhiệt ứng với m đường ống, xác định tỷ lệ tổn thất đối lưu xạ gây nên Bài làm: a Δt = tw – tf = 250 – 30 = 220 ℃ tm = 0,5 × (tw + tf) = 0,5 × (250+30) = 140 ℃ Tại tm= 140 ℃ tra bảng thơng số vật lý khơng khí khơ: νm = 27,8×10-6 m2/s, λm = 3,49×10-2 W/m.độ, Pr = 0,684 Gr 1 �1 � 2, 42 �103 � � T 273 tm 273 140 �K � g � �L3 �t 9,81�2, 42 �10 3 �(0, 025) �220 1,1�105 m2 (27,8 �10 6 ) (Gr×Pr)m = 1,1×105×0,684 = 7,5×105 ⟹ C = 0,54; n = Num = C × (Gr×Pr)n = 0,135×(3,46×1011)1/3 = 15,9 Nu �l Nu � 15,9 �3, 49 �10 2 � 22, l 0, 025 (W/m2.độ) Tổn thất nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu gây ra: q = α × (tw-tf) = 22,2×(250-30) = 4884 (W/m2) Tổn thất nhiệt trao đổi nhiệt xạ gây ra: T1 = tw+273 = 523K T2 = tf+273 = 313 K 4 4 � � �T1 � �T2 �� �523 � �313 �� q �C0 �� 0,95 � 5, 67 � � � � � �� 3513,1(W / m ) � � � �� 100 � � 100 �� 100 � � 100 �� � � � � Tổn thất nhiệt đường ống: q= qđl+qbx= 4884+3513,1=8397,1 W/m2 Câu 5: Cho nhiệt độ khói tf1 =500oC, nhiệt độ khơng khí bên ngồi trời t f2 = 20oC Tường xây gạch dày δ = 250mm, có hệ số dẫn nhiệt λ = 0,5W/m.độ, hệ số tỏa nhiệt bề mặt α1 = 23W/m2.độ bề mặt α2 = 8W/m2.độ Xác định: a Nhiệt lượng truyền từ phòng tường b Nhiệt độ vách vách tường Bài làm: Hệ số truyền nhiệt vách phẳng: k 1 1,5 1 0, 25 1 23 0,5 (W/m2.độ) Tổn thất nhiệt 1m2 bề mặt vách: q= k × ( tf1- tf2) = 1,5×480= 720(W/m2) Nhiệt độ vách vách tường t w1 t f q 720 500 468, 1 23 o C tw t f q 720 30 120 2 o C CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Câu 1: Khái niệm thiết bị trao đổi nhiệt? Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt? Câu 2: Nêu đặc điểm loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn? Câu 3: Nêu đặc điểm loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hồi nhiệt? Câu 4: Nêu đặc điểm loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt? Câu 5: Một TBTĐN có chất lỏng bị làm nguội từ nhiệt độ t’ 1=3000C đến t’’1=2000C chất lỏng gia nhiệt từ nhiệt độ t’2=250C đến t’’2=1750C Hãy tính độ chênh nhiệt độ trung bình Logarit Chất lỏng lưu động thuận chiều Chất lỏng lưu động ngược chiều Bài làm: Chất lỏng lưu động thuận chiều: t tmax tmin t ln max tmin tmax t1' t2' 300 25 2750 C tmin t1'' t2'' 200 175 250 C 275 25 tl ,th 1040 C 275 ln 25 Chất lỏng lưu động ngược chiều: t tmax tmin t ln max tmin tmax t1'' t2' 200 25 1750 C tmin t1' t2'' 300 175 1250 C tl ,ng 175 125 1490 C 175 ln 125 Câu 6: Một TBTĐN cần làm nguội G 1=275 kg/h chất lỏng nóng từ t’1=1200C đến t’’1=500C, nhiệt dung riêng chất lỏng c p1=3,04 kJ/kg0C Chất lỏng lạnh có lưu lượng G2=1000 kg/h, nhiệt độ vào thiết bị t’2=100C, nhiệt dung riêng cp2=4,18 kJ/kg0C Nếu hệ số truyền nhiệt k=1160 W/m2 0C Tính diện tích truyền nhiệt thiết bị trường hợp: Chất lỏng lưu động thuận chiều Chất lỏng lưu động ngược chiều Bài làm: Từ phương trình cân nhiệt ta có: G1c p1 t1' t1'' G2 c p t2'' t2' Do ta tìm nhiệt độ chất lỏng lạnh t’’2 t t '' ' G1c p1 t1' t1'' G2 c p 10 275 �3,04 � 120 50 240 C 100 �4,18 Chất lỏng lưu động thuận chiều: tmax t1' t2 ' 120 10 110 tmin t1'' t2 '' 50 24 26 tth ℃ ℃ tmax tmin 110 26 58,3 tmax 110 ln ln 26 tmin ℃ Q G2 �c p � t2 '' t2 ' 1000 �4,18 � 24 10 58520 kJ / h 16, 26 kW Q 16, 26 �103 Fth 0, 24m k �tth 1160 �58,3 Chất lỏng lưu động ngược chiều tng Fng 120 24 50 10 120 24 ln 50 10 64,390 C Q 16, 255 �103 0, 218 m2 k tng 1160 �64,3 Câu 7: Một TBTĐN làm nguội dầu với lưu lượng G1=1,512kg/s, nhiệt dung riêng dầu cp=2,09kJ/kg0C từ nhiệt độ t’1=65,60C xuống t1’’=42,20C Chất lỏng lạnh nước có lưu lượng G2=2kg/s, nhiệt độ nước vào thiết bị t’2=26,70C, hệ số truyền nhiệt thiết bị ước tính khoảng k=682W/m2 0C Tính diện tích truyền nhiệt thiết bị khi: Chất lỏng chuyển động thuận chiều Chất lỏng chuyển động ngược chiều Bài làm: Từ phương trình cân nhiệt ta có: G1c p1 t1' t1'' G2 c p t2'' t2' t t '' ' G1c p1 t1' t1'' G2 c p 26,7 1,512 �2, 09 � 65,6 42, 35, C �4,18 Q G2 �c p � t2 '' t2' �4,18 � 35, 26, 74, 4kJ / s 74400W a Chất lỏng lưu động thuận chiều: tmax t1' t2' 65, 26, 38,9 tmin t1'' t2 '' 42, 35, 6, tth Fth ℃ ℃ tmax tmin 38,9 6, 18, tmax 38,9 ln ln 6, tmin ℃ Q 74, �103 6m 682 � 18, k �tth b Chất lỏng lưu động ngược chiều: tmax t1' t2'' 65, 35, 30 ℃ tmin t1'' t2 ' 42, 26, 15,5 tng Fng ℃ tmax tmin 30 15,5 21,96 tmax 30 ln ln 15, tmin Q 74, �103 4,97 m k tng 682 �21,96 Câu 8: Một thiết bị trao đổi nhiệt lưu động ngược chiều, nước chảy ống với nhiệt độ vào t’2 = 20 οC nhiệt độ t”2 = 60 οC, dầu chảy bên ống (cp = kJ/kg độ) lưu lượng nước G2 = kg/s, lưu lượng dầu G1 = kg/s, nhiệt độ dầu vào t ’1 = 150 οC, hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 600 w/m2 độ Xác định diện tích truyền nhiệt thiết bị Bài làm: Từ phương trình cân nhiệt ta có: G1c p1 t1' t1'' G2 c p t2'' t2' t t '' ' G2 c p t2'' t2' G1c p1 150 �4,18 � 60 20 �2 66, 40 C Q G2 �c p � t2'' t2' �4,18 � 60 20 334, kJ / s 334400W tmax t1' t2'' 150 60 90 ℃ tmin t1'' t2' 66, 20 46, tng Fng ℃ tmax tmin 90 46, 65,81 tmax 90 ln ln 46, tmin Q 334, �103 8, 47 m k tng 600 �65,81 Câu 9: Một thiết bị trao đổi nhiệt lưu động ngược chiều, nước chảy ống có nhiệt độ đầu vào t’2 = 20 οC, lưu lượng nước G2 = kg/s, dầu chảy bên ống (c p = kJ/kg độ), lưu lượng dầu G1 = kg/s, nhiệt độ dầu vào t ’1 = 100 οC t1’’=30, hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 200 w/m2 độ Xác định diện tích truyền nhiệt thiết bị Bài làm: Từ phương trình cân nhiệt ta có: G1c p1 t1' t1'' G2 c p t2'' t2' t t '' ' G1c p1 t1' t1'' G2 c p 20 1�2 � 100 30 310 C �4,18 Q G2 �c p � t2 '' t2' �4,18 � 31 20 137,94kJ / s 137940W tmax t1' t2 '' 100 31 69 tmin t1'' t2 ' 30 20 10 tng ℃ ℃ tmax tmin 69 10 30,54 t 69 ln ln max 10 tmin Q 137,94 �103 Fng 22,6 m k tng 200 �30,54 ... niệm thiết bị trao đổi nhiệt? Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt? Câu 2: Nêu đặc điểm loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn? Câu 3: Nêu đặc điểm loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hồi nhiệt? ... lưu lượng dầu G1 = kg/s, nhiệt độ dầu vào t ’1 = 150 οC, hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 600 w/m2 độ Xác định diện tích truyền nhiệt thiết bị Bài làm: Từ phương trình cân nhiệt ta có: G1c p1 t1'... dầu G1 = kg/s, nhiệt độ dầu vào t ’1 = 100 οC t1’’=30, hệ số truyền nhiệt thiết bị k = 200 w/m2 độ Xác định diện tích truyền nhiệt thiết bị Bài làm: Từ phương trình cân nhiệt ta có: G1c p1 t1'