Xác định q , nhiệt độ bề mặt trong và ngoài vách lò... - Hãy tính tổn thất nhiệt trên 1 m ống qL - Xác định nhiệt độ bề mặt trong và ngoài của lớp cách nhiệt... Tính tổn thất nhiệt trên
Trang 1 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 lò tới vách α1 = 116 W/m2K ; từ vách lò đến nước α2 = 2320 W/m2K
Xác định q , nhiệt độ bề mặt trong và ngoài vách lò
Giải: Nhiệt độ nước sôi: tf1 = 240
o C
HSTN qua vách phẳng:
k = 106,4 W/m 2 K
MĐDN q = k(tf1 – tf2) = 80864 W/m 2 K Nhiệt độ bề mặt trong và ngoài vách lò:
303 o C ; 275 o C
2 1
1 1
1 k
α
+ λ
δ + α
=
1
1 f 1
t
α
−
=
2
2 2
1
α
q t
NHẬN XÉT:
- Giá trị HSTN k so với Hệ số toả nhiệt
- Nhiệt độ vách và chênh lệch nhiệt độ vách
Trang 2 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 định nhiệt độ bề mặt trong và ngoài của lớp cách nhiệt
Giải: Hệ số truyền nhiệt, tính theo 1m chiều dài ống
3 2
1 1
1
1 ln
2
1 1
1
d d
d d
k
i
i
i
L
α λ
=
708 ,
0 1 =
=
q L = πk L (t f1 – t f2 ) = π x 1,412(360 – 25) = 1485,28 kW/m
Tổn thất nhiệt, tính cho 1m ống:
Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt:
C d
q t
tw f L 1 119 , 3o
3 2
2
π
d
q t
2
3 2
3
+
=
πλ
Trang 3 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 chịu 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; Đường kính 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: ql = klπ ( tf1 − tf 2)
1 2 1
1 1
1
1 ln
2
1 1
1
+
=
+ + +
=
n
n
i i
l
l
d d
d d
k
R
α λ
α
Với d2 = d1 + 2δ1
d3 = d2 + 2δ2
d4 = d2 + 2δ3
¾ Cần tính HSTN phía trong và phía ngoài ống
Trang 4 Tính α1: Không khí chuyển động cưỡng bức trong ống
KTXD là d1 = 1m; NĐXĐ là tf1 = 800 oC
Ref1 = 2,6*105 > 104 -> chảy rối
Nuf1 = 0,018 Ref10,8 = 382 -> α1 = 27,4 W/m2K
Tính α2: Không khí chuyển động ngang ống đơn
KTXD là d4 = 1,92m; NĐXĐ là tf2 = 10 oC
Ref2 = 5,45*105 > 104 -> chảy rối
Nuf2 = 0,245 Ref20,6 = 680 -> α2 = 8,85 W/m2K
KẾT QUẢ: kl = 0,94 W/m2K ql = 2330 W/m
Trang 5t kF
C t
t
t
t
100
180 ln
100 180
ln
min max
min
Δ Δ
Δ
− Δ
= Δ
t k Q
F = Δ
BÀI 4: Cần gia nhiệt dầu G2 = 1000 kg/h từ t’2 = 20 oC đến t’’2 = 180 oC
bằng khói nóng có t’1 = 280 oC Biết t’’1 = 200 oC; 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 NHIỆT
Chênh lệch nhiệt độ tại hai đầu thiết bị:
t’1 - t’’2 = 280 – 180 = 100 oC = Δtmin
t’’1 - t’2 = 200 – 20 = 180 oC = Δtmax
Độ 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 kW
Trang 6BÀI 5: Thiết bị 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 = 450 oC
Phía nước: G2 = 3,2 kg/s; cp2 = 4,18 kJ/(kgK); t’2 = 50 oC
Diện 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 NTU
Chênh lệch nhiệt độ tại hai đầu thiết bị:
C1 = G1 cp1 = 0,8 1,12 = 0,896 kW/K = Cmin
C2 = G2 cp2 = 3,2 4,18 = 13,376 kW/K = Cmax
Nhiệt lượng truyền cực đại: Qmax = Cmin(t’1 - t’2 )
= 0,896 (450 – 50) = 358,4 kW
Trang 7max min
*
C
C
NTU = kF/Cmin = 85 15 / 896 = 1,42
Hiệu suất thiết bị (tra đồ thị): ε = 0,72
Nhiệt lượng trao đổi: Q = ε Qmax = 0,72 358,4 = 258 kW
Nhiệt độ khói thoát: t1’’ = t1’ – Q/C1 = 450 – 258 / 0,896 = 162 oC
Nhiệt độ nước ra: t2’’ = t2’ + Q/C2 = 50 + 258 / 13,376 = 69,3 oC
b) Nếu động cơ vận hành non tải với G1* = 0,5G1
Cmin giảm 2 lần -> C* giảm 2 lần = 0,033
NTU tăng 2 lần = 2,84
Qmax giảm 2 lần
HS truyền nhiệt lúc đó = 0,92
Do vậy: Q = 0,92 358,4 / 2 = 164,8 kW
t2’’ = 50 + 164,8 / 13,376 = 62,3 oC