Bài tâp 1-1A:
Tường phẳng 2 lớp, Lớp thép không gỉ dày 5 mm Lớp cách nhiệt là vải amiăng 300 mm
Nhiệt độ hai bên tường lần lượt là 1200C và 450C.Biết hệ số dẫn nhiệt của thép không rỉ và của amiăng lần lượt là:λ1=17,5 w/ mđộ
0,279
λ2 = w/ m độ ,
Nhiệt tổn thất qua 1 m2 tường Là nhiệt độ tiếp xúc a. 69,73 [w/m2] b)Tính ta, Do truyền nhiệt ổn định q=q1=q2 q1=q= ( ) 1 a T1 1 δ t t F λ − 17,5 0,005 120 λ δ q t t 1 1 T1 a = − = −69,73 =1 19,98 0C Bài tâp 1-1B:
5 mm Lớp cách nhiệt là vải amiăng 300 mm
Nhiệt độ hai bên tường lần lượt là 1200C và 450C.Biết hệ số dẫn nhiệt của thép không rỉ và của amiăng lần lượt là:λ1=17,5 w/ mđộ
0,279
λ2 = w/ m độ ,
Nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp tường là A, 119,98 0C
Bài tập 1-2a: Một tường lò hai lớp có lớp trong là gạch chịu lửa có
chiều dày δ1 =300 mm, và vỏ bọc ngoài bằng thép có chiều dày δ=10 mm, với hệ số dẫn nhiệt của gạch và thép lần lượt là 1 kcal/mh độ, và 40 kcal/mh độ. nhiệt độ trong lò, t1 =8000C và nhiệt độ bên ngoài môi trường bằng t2=35 0C .Cho hệ số cấp nhiệt của không khí nóng trong lò và hệ số cấp nhiệt của môi trường ngoài lần lượt là α 1=30 kcal/m2h độ, và α2 =14 kcal/m2h độ.
Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh là q= 1888,78 [kcal/m2h]
Bài tập 1-2b: Một tường lò hai lớp có lớp trong là gạch chịu lửa có
chiều dày δ1 =300 mm, và vỏ bọc ngoài bằng thép có chiều dày δ=10 mm, với hệ số dẫn nhiệt của gạch và thép lần lượt là 1 kcal/mh độ, và 40 kcal/mh độ. nhiệt độ trong lò, t1 =8000C và nhiệt độ bên ngoài môi trường bằng t2=35 0C .Cho hệ số cấp nhiệt của không khí nóng trong lò và hệ số cấp nhiệt của môi trường ngoài lần lượt là α 1=30 kcal/m2h độ, và α2 =14 kcal/m2h độ.
Nhiệt độ giữa hai lớp tường lò là A, 170,40C
Bài tập 1-2c: Một tường lò hai lớp có lớp trong là gạch chịu lửa có
chiều dày δ1 =300 mm, và vỏ bọc ngoài bằng thép có chiều dày δ=10 mm, với hệ số dẫn nhiệt của gạch và thép lần lượt là 1 kcal/mh độ, và 40 kcal/mh độ. nhiệt độ trong lò, t1 =8000C và nhiệt độ bên ngoài môi trường bằng t2=35 0C .Cho hệ số cấp nhiệt của không khí nóng trong lò và hệ số cấp nhiệt của môi trường ngoài lần lượt là α 1=30 kcal/m2h độ, và α2 =14 kcal/m2h độ.
Hệ số truyền nhiệt của tường ò hai lớp là A, 2,469 [kcal/m2h.độ]
Bài tập 1-3: Một thiết bị phản ứng có có 3 lớp vỏ, lớp trong bằng thép
không gỉ, lớp giữa là bông thủy tinh và lớp ngoài là thép thường. Biết nhiệt độ thành trong thiết bị có nhiệt độ là 90°C và nhiệt độ bề mặt ngoài là 40°C. Cho chiều dày lần lượt 3 lớp tường thép không gỉ, bông thủy tinh và thép thường,δ1=20mm, δ2 =100mm, δ3 =5mm. Hệ số dẫn nhiệt lần lượt các bức tường là:λ1=17,5 ,w/mđộ λ2 =0,0372
w/mđộ, λ3 =46,5w/mđộ Xác định :
a)Lượng nhiệt tổn thất qua 1m2 tường b)Nhiệt độ tiếp xúc giữa các vách tường
Bài tâp 1-4: Tường lò có hai lớp
Lớp gạch chịu lửa dày δ1= 400 mm Lớp gạch thường dày δ2= 200 mm
Nhiệt độ bên trong của lò t1= 10000C, nhiệt độ của phòng xung quanh lò t2 = 350C.Cho hệ số dẫn nhiệt của gạch chịu lửa λ1= 1,005 w/moC và của gạch thường λ2= 0,28 w/mđộ. Biết hệ số cấp nhiệt từ khí trong lò tới tường α1= 30 Kcal/m2.h độ. Hệ số cấp nhiệt từ tường đến không khí α2= 14 Kcal/m2h độ.
Xác định:
c) Nhiệt tổn thất từ bề mặt tường.
d) Nhiệt độ tại vùng tiếp xúc giữa gạch chịu lửa và gạch thường và nhiệt độ hai bề mặt tường.
Bài tâp 1-5: Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai lưu thể qua tường
phẳng một lớp nhiệt độ hai dòng lưu thể lần lược t1 = 1150C t2 = 400C. Bề dày tường δ = 10 mm. Biết hệ số dẫn nhiệt của tường là 46,5 w/m.độ, hệ số cấp nhiệt từ lưu thể tới tường và từ tường đến lưu thể lần lược là α1 = 250 W/m2 độ; α2 = 12 W/m2 độ.
Xác định:
a) Hệ số truyền nhiệt ?
b) Lượng nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội?
Bài tập 1-6: Một tường lò 2 lớp, gồm Lớp vữa chịu lửa dày δ1 = 500mm, và lớp gạch dày δ2 = 250 mm, diện tích bề mặt truyền nhiệt là 20 m2. Nhiệt độ là 13000C. Nhiệt độ bên ngoài lò 400C.biết hệ số cấp nhiệt của không khí nóng tới tường là α 1= 35 kcal/m2 h độ, hệ số cấp
nhiệt từ tường tới không khí bên ngoài là α 2 = 8 kcal/m2h.độ, cho λ1
= 3 kcal/m.h.độ, λ2 = 0,5 kcal/m.h.độ. Xác định:
a) Lượng nhiệt truyền đi qua tường b) Nhiệt độ ta giữa 2 lớp tường Giải tương tự bài (6-4)
Đs: a) Q =30492(kcal/h) c) k=1,21 (kcal/m2h.độ)
d) tT1 = 1256,440c , ta = 1002,340C
Bài tập 1-7: Một lò đốt ba lớp hình
trụ, có đường kính trong lò là 1m, lớp trong xây bằng gạch chịu lửa dày 25 cm, lớp giữa là bông thuỷ tinh dày 30 cm, lớp ngoài cùng băng thép dày 1cm, chiều dài tương bằng 3 m. Biết nhiệt độ trong lò t1=8500C, nhiệt độ không khí bên ngoài lò băng t2= 300C. Cho hệ só cấp nhiệt của không khí nóng và của không khí bên ngoài lần lượt là α 1=30kcal/m2h.độ và α
2=11kcal/m2h.độ. Tính :
a) Lương nhiệt tổn thất ra môi trường?
b) Nhiệt độ tT1, tT2 , ta ?
Bài tập 1-8: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruật gà với ống truyền
nhiệt có đường kính φ100×2 mm dài 20 m được làm bằng đồng đỏ. Biết lưu thể nóng đi trong ống truyền nhiệt là hơi nước bão hoà có áp suất tuyệt đối bằng 2 at, nhiệt độ của lưu thể nguội bên ngoài ống truyền nhiệt là 1080C, hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hoà là 9800 w/m2 độ, hệ số cấp nhiệt của lưu thể nguội là 350w/m2 độ.
Tính:
b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?
Bài tập 1-9: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm với số ống truyền
nhiệt là 90 đường kính 60×2 mm. Chiều dài ống dài 3 m, ống làm bằng đồng thau. Thiết bị dùng làm nguội dung dịch từ 1200C xuống 400C bằng nước lạnh chảy ngược chiều, nước vào 200C và đi ra 350C. Biết hệ số cấp nhiệt của dung dịch là 240 Kcal/m2h độ, hệ số cấp nhiệt của nước lạnh là 150 Kcal/m2h.độ.
Xác định :
a) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị. b) Lượng nhiệt trao đổi giữa 2 lưu thể.
Bài tâp 1-10: Một ống truyền nhiệt có đường kính
φ100×2 mm dài 40m được làm bằng đồng đỏ. Nhiệt độ 2 bên tường lần lượt là 1150C và 450C. Tính lượng nhiệt dẫn qua tường ống. Giải bài toán trong trường hợp xem tường ống là tường phẳng.
Bài tâp 1-11: Một ống dẫn hơi làm bằng thép không
gỉ dài 35 m, đường kính 51 × 2,5 mm được bọc bằng một lớp cách nhiệt dày 30 mm. Nhiệt độ bề mặt ngoài lớp cách nhiệt là 450C, bề mặt trong ống là 2000C. Xác định lượng nhiệt tổn thất của ống dẫn hơi. Cho hệ số dẫn nhiệt của chất cách nhiệt làm bằng sợi amiăng bằng 0,115 w/mđộ.
Bài tâp 1-12: Ống truyền nhiệt có đường kính
φ100×2 mm, làm bằng đồng thanh.Bên ngoài bọc lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày 50 mm như Biết nhiệt độ tT1= 1200C và tT2= 350C. Tính lượng nhiệt tổn thất qua 1m chiều dài ống và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai tường
Bài tâp 1-13: Tìm nhiệt độ bề mặt trong của lớp vỏ nồi bằng
inox dày 10 mm nếu như nhiệt độ mặt lớp bọc cách nhiệt ngoài của nồi là 400C. Chiều dày lớp bọc cách nhiệt là 300 mm. Nhiệt kế cắm sâu vào 80 mm kể từ bề mặt ngoài và chỉ 700C. Hệ số dẫn nhiệt của lớp bọc cách nhiệt 0,279 w/mđộ, của inox là 30 w/mđộ.
Bài tâp 1-14: Thiết bị trao đổi nhiệt làm bằng thép không gỉ
có chiều dày δ1= 5mm. Lớp cách nhiệt làm bằng sợi amiăng
có chiều dày δ2=50 mm, và hệ số dẫn nhiệt là 0,1115 w/m.độ. Cho α1 = 200 w/m2độ ; α2 = 12 w/m2độ. Nhiệt độ chất lỏng bên trong thiết bị trao đổi nhiệt t1 = 800C. Nhiệt độ không khí bên ngoài t2 = 300C
Xác định nhiệt độ tổn thất ra môi trường và nhiệt độ bên trong
tT1 và bên ngoài tT2 của các mặt tường của thiết bị trao đổi nhiệt và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp tường .
Giải bài này tương tự bài 6-1
Đs : Qtt = 93 w/m2 ,tT1= 79,53oC ,ta =79,5 oC tT2= 37,79oC
Bài tập 1-15 Cho thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm dùng hơi nước
bão hòa có áp suất dư là 1 at, nhiệt độ là 119,6oC, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong. Vỏ thiết bị được làm bằng thép dày 4 mm. Nhiệt độ không khí xung quanh là 300C. cho hệ số cấp nhiệt của không khí và của hơi nước lần lượt là 16 kcal/m2h độ và 11500 kcal/m2h độ. Lượng nhiệt tổn thất và nhiệt độ hai bên bề mặt tường của vỏ thiết bị là
A, 1432.5 kcal/m2hđộ , tT1 = 119,47oC ,tT2 =119,3 oC
Bài tập 1-16: Cho thiết bị truyền nhiệt loại vỏ bọc. Dùng hơi nước bão hòa có áp suất dư là 2 at, nhiêt độ 132,9 oC, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong. Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng thép không gỉ dày 20 mm, diện tích của vỏ bọc ngoài của thiết bị là 12 m2. Nhiệt độ không khí xung quanh là 350C. Cho hệ số cấp nhiệt của không khí và của hơi nước lần lượt là 16,5 w/m2độ, và 12000 w/m2độ.
Nhiệt tổn thất ra môi trường là A, 18996,5 w
nhiệt độ hai bên bề mặt tường của vỏ thiết bị Đs : Qtt = 18996,5 w , tT1 = 132.78oc ,tT2 =130,9 oC
Bài tập 2-1: Tính lượng nhiệt chứa trong 1000 kg H2O ở 250C và 500C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4186 j/kg độ.
Bài tập 2-2: Tính lượng nhiệt cần thiết làm bay hơi hoàn toàn 10 kg
nước ở nhiệt độ sôi (áp suất làm việc là 1 at). Biết ẩn nhiệt hoá hơi của nước là 2264 kj/kg .
Bài tập 2-3: Dùng hơi nước bão hòa ở áp suất dư 2 at để gia nhiệt
cho 1500 kg/h hỗn hợp rượu etylic từ 250C lên 850C. Biết nhiệt dung riêng của rượu là 3500 j/kg độ, và ẩn nhiệt hoá hơi của hơi nước bão hoà là 518,1 kcal/kg. Tính lượng hơi đốt cần thiết.
Bài tập 2-4a: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm có diện tích bề
mặt truyền nhiệt là 10 m2, làm việc ngược chiều để đun nóng một hỗn hợp rượu với năng suất 600 kg/h từ nhiệt độ 25oC đến 80oC. Tác nhân
đun nóng là một chất thải hữu cơ có nhiệt độ vào là 105oC và nhiệt độ ra là 65oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của chất thải hữu cơ là 0,45 kcal/kgđộ và nhiệt dung riêng trung bình của hỗn hợp rượu là 0,85 Kcal/kgđộ.
Lưu lượng chất thải hữu cơ đưa vào đun nóng là A, 1558,3 [ kg/h]
Bài tập 2-4b: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm có diện tích bề
mặt truyền nhiệt là 10 m2, làm việc ngược chiều để đun nóng một hỗn hợp rượu với năng suất 600 kg/h từ nhiệt độ 25oC đến 80oC. Tác nhân đun nóng là một chất thải hữu cơ có nhiệt độ vào là 105oC và nhiệt độ ra là 65oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của chất thải hữu cơ là 0,45 kcal/kgđộ và nhiệt dung riêng trung bình của hỗn hợp rượu là 0,85 Kcal/kgđộ.
Hệ số truyền nhiệt của thiết bị là A, 87,9 [kcal/m2h độ]
Bài tập 2-4c: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm có diện tích bề
mặt truyền nhiệt là 10 m2, làm việc ngược chiều để đun nóng một hỗn hợp rượu với năng suất 600 kg/h từ nhiệt độ 25oC đến 80oC. Tác nhân đun nóng là một chất thải hữu cơ có nhiệt độ vào là 105oC và nhiệt độ ra là 65oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của chất thải hữu cơ là 0,45 kcal/kgđộ và nhiệt dung riêng trung bình của hỗn hợp rượu là 0,85 Kcal/kgđộ.
Hiệu số nhiệt độ trung bình của hai lưu thể là A, 31,9 oC
Bài tập 2-5a: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, dùng làm lạnh
một dung dịch có lưu lượng là 90 kg/phút từ nhiệt độ 120oC đến 50oC. Dung dịch được làm lạnh bằng nước lạnh chảy ngược chiều, có nhiệt độ vào là 20oC, đi ra có nhiệt độ là 45oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch và của nước lần lượt là 2800 J/kg độ và 4186 J/kg độ, hệ số truyền nhiệt của thiết bị là 340 W/m2.độ, cho nhiệt tổn thất bằng không.
Lưu lượng nước cần sử dụng là A, 2,849 kg/s
Bài tập 2-5b: Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, dùng làm lạnh
Dung dịch được làm lạnh bằng nước lạnh chảy ngược chiều, có nhiệt độ vào là 20oC, đi ra có nhiệt độ là 45oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch và của nước lần lượt là 2800 J/kg độ và 4186 J/kg độ, hệ số truyền nhiệt của thiết bị là 340 W/m2.độ, cho nhiệt tổn thất bằng không.
Diện tích bề mặt truyền nhiệt c) F = 17,6 m2
Bài tập 2-6: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng ngưng tụ hơi
rươu êtylíc với năng suất 500 kg/h. biết hơi rượu ngưng tụ ở 78 0C, và được làm lạnh bằng nước lạnh có nhiệt độ vào là 20oC,nước đi ra là 40oC, diên tích truyền nhiệt của thiết bị bằng 30 m2, nhiệt dung riêng của rượu và nước lần lượt là 0,8 kcal/kg độ, 1 kcal/kg độ, cho ẩn nhiệt ngưng tụ của rượu bằng 1800 kj/kg.
Tính:
a)Lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ? b)Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?
Bài tập 2-7: Một thiết bị ngưng tụ ống chùm để ngưng tụ hơi benzen
ở áp suất thường với năng suất 1000 Kg benzen/h. Biết nhiệt độ hơi benzen ngưng tụ ở nhiệt độ 800C và ẩn nhiệt ngưng tụ rB=9,45 Kcal/Kg. nước dùng làm lạnh có nhiệt độ vào 240C và nhiệt độ ra 340C, diện tích bề mặt truyền nhiệt là 20 m2 .Cho Qtt = 0 .
Xác định :
a)Lượng nước đưa vào thiết bị b)Lượng nhiệt trao đổi
c)Hệ số K
Bài tập 2-8: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà có đường kính
ống 80×25. Chiều dài ống bằng 30 m và làm bằng đồng thau. Hơi nước bão hòa đi trong ống có áp suất tuyện đối 6 at để đun nóng cho dung dịch từ 300C đến 800C với năng suất 1500 kg/h.Cho hệ số cấp nhiệt của hơi nước là α1=1050 w/m2độ, và hệ số cấp nhiệt của dung dịch là α2 =200w/m2độ, . Xác định lượng nhiệt truyền đi từ hơi nước cho dung dịch
Bài tập 2-9: Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có số ống là 100,
đường kính ống 100×2 chiều dài ống 3m . Cần làm lạnh dung dịch đi trong ống có nhiệt độ giảm từ 1200C xuống 600C. Nước làm lạnh chảy
ngược chiều có nhiệt độ vào 200C và đi ra 450C, lượng nước lạnh đi vào thiết bị 1,2 tấn/h. Cho nhiệt dung riêng của dung dịch và nước lần lượt là 0,8 Kcal/kg độ và 1 Kcal/kg độ. Tổn thất nhiệt độ ra môi trường 1000 Kcal/h .
Xác định:
a)Lưu lượng dung dịch vào thiết bị b)Hệ số truyền nhiệt của thiết bị
Bài tập 2-10: Một thiết bị truyền nhiệt ống chùm dùng làm nguội khí
Nitơ từ nhiệt độ 800C xuống 350C bằng nước lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 220C và đi ra 320C. Năng suất ở diều kiện tiêu chuẩn là 1240m3/h . Khối lượng riêng của khí Nitơ là 1,25Kg/m3. nhiệt dung