Ngân hàng câu hỏi thi kết thúc học phần kỹ thuật nhiệt

Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích theo nhiệt độ đầu vμo vμ các thông số đặc trưng?.. Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình động cơ đốt trong c

NGÂN HμNG CÂU HỏI THI kết thúc học phần

Kỹ THUậT NHIệT (2 tín chỉ)

Sử dụng cho đào tạo hệ đại học ngành và chuyên ngành: Cơ khí luyện kim và cán thép; Cơ khí CTM; Công nghệ Kỹ thuật ô tô; Hệ thống điện; Tự động hoá; Kỹ thuật

điều khiển; Điện tử viễn thông; Kỹ thuật điện tử; Kỹ thuật máy tính; Sư phạm kỹ thuật điện; Sư phạm cơ khí; KSCLC Cơ khí CTM; KSCLC Tự động hoá

1.NộI DUNG ĐáNH GIá THI KếT THúC HọC PHầN:

- Phần nhiệt động: Các khái niệm cơ bản về trạng thái của môi chất, nhiệt động học của các quá trình từ đó đi vμo nghiên cứu một số chu trình nhiệt động của các thiết bị nhiệt thường gặp

- Phần truyền nhiệt: Một số khái niệm về truyền nhiệt, các phương thức trao đổi nhiệt, tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

2 PHƯƠNG PHáP ĐáNH GIá

Thi kết thúc học phần lμ thi viết với thời lượng 60 phút, chấm điểm theo thang điểm

10

3 NGUYÊN TắC Tổ HợP Đề THI

Mỗi đề thi có 5 câu hỏi

Mỗi đề thi được tổ hợp từ 5 câu hỏi (Phần: 4.1; 4.2, 4.3, 4.4, 4.5)

4 NGÂN HàNG CÂU HỏI

4.1 Câu hỏi loại 1 (1,5 điểm)

1 Khái niệm phương trình trạng thái của môi chất? Nêu ngắn gọn một số ứng dụng của phương trình trạng thái khí lý tưởng?

2 Khái niệm quá trình nhiệt động? Các giả thiết khi nghiên cứu các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng?

3 Dựa vμo biểu thức của định luật nhiệt động một cho khí lý tưởng thiết lập phương trình tổng quát cho quá trình đa biến?

4 Khái niệm vμ phân loại nhiệt dung riêng?

5 Khái niệm vμ phân loại không khí ẩm?

6 Các bước tính toán một quá trình nhiệt động của hơi nước? Lấy ví dụ minh hoạ?

7 Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích theo nhiệt

độ đầu vμo vμ các thông số đặc trưng?

8 Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng áp theo nhiệt

độ đầu vμo vμ các thông số đặc trưng?

9 Xây dựng biểu thức đầy đủ trường nhiệt độ dẫn qua vách trụ?

10 Xây dựng biểu thức đầy đủ trường nhiệt độ dẫn qua vách cầu?

11 Các bước xác định hệ số toả nhiệt α ?

12 Thiết lập biểu thức xác định lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa hai tấm phẳng đặt song song trong môi trường trong suốt?

13 Thiết lập biểu thức xác định lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa hai vật bọc nhau trong môi trường trong suốt?

14 Thiết lập biểu thức xác định độ chênh nhiệt độ trung bình logarit trong thiết bị trao

đổi nhiệt kiểu bề mặt chất lỏng chuyển động song song ngược chiều?

4.2 Câu hỏi loại 2 (1,5 điểm)

1 Cho 7 (kg) khí CO2 giãn nở đẳng nhiệt từ nhiệt độ 67o

C áp suất 2,72(bar) nhận lượng nhiệt 415,7(kJ) Xác định áp suất sau khi giãn nở?

2 Coi không khí lμ hỗn hợp của N2 vμ O2 với thμnh phần khối lượng gN2=76,7%;

gO2=23,3% áp suất của không khí lμ 140kPa Xác định áp suất riêng phần của N2?

3 Cho 3(kg) CH4 được nén đoạn nhiệt từ trạng thái ban đầu có nhiệt độ 30oC để thể tích giảm xuống 3 lần Xác định công tiêu hao của quá trình?

4 Cho 5(Kmol) không khí ở 21,70C được cung cấp một nhiệt lượng 550(kJ) vμ thực hiện công giãn nở 17(kJ) Tính nhiệt độ không khí sau khi giãn nở?

5 Không khí bị nén đa biến n=1,2 thì nhiệt lượng của quá trình Q sẽ mang dấu dương hay dấu âm? Giải thích?

6 Trong các trường hợp sau (n< k, n<1) thì quá trình nμo công giãn nở của khí lý tưởng lớn hơn công kỹ thuật? Tại sao?

7 Người ta đốt nóng 2(kg) không khí từ nhiệt độ 200

C đến 500

C ở áp suất khí quyển cần lượng nhiệt 60240(J) Nhiệt dung riêng đẳng áp trung bình của không khí trong khoảng nhiệt độ trên bằng bao nhiêu?

8 Một bình kín thể tích 109 lít chứa 58,1(g) khí lý tưởng Chân không kế chỉ 231mmHg, nhiệt độ 270

C, áp suất khí quyển bằng 760mmHg Chất khí ở trong bình lμ khí gì?

9 Cho 2 (kg) O2 ở trạng thái ban đầu có nhiệt độ 300C được nén đẳng nhiệt để thể tích của nó giảm đi 3 lần Xác định công tiêu hao của quá trình?

10 Cho 3 (kg) CO giãn nở đẳng nhiệt từ trạng thái đầu có nhiệt độ 1500

C đến trạng thái cuối có thể tích tăng lên 4 lần Xác định công giãn nở của quá trình?

11 Hơi nước bão hoμ ẩm có x=0,4, lượng hơi nước bão hoμ khô trong đó lμ 4(kg) Xác

định lượng nước bão hoμ?

12 Hơi nước bão hoμ ẩm có x = 0,7, nhiệt ẩn hoá hơi của quá trình hoá hơi đẳng áp r

=1605(kJ/kg), entanpi của nước bão hoμ i’=1185,3(kJ/kg) Xác định entanpi của hơi bão hoμ ẩm ?

4.3 Câu hỏi loại 3 (2 điểm)

1 Trong 77,2(kg) không khí ẩm có 75(kg) không khí khô, áp suất của không khí bằng 735mmHg Phân áp suất bão hoμ của hơi nước ứng với nhiệt độ của không khí bằng 51mmHg Xác định độ ẩm tương đối của không khí?

2 Cho 5(kg) hơi nước quá nhiệt có áp suất 1,2(bar), entanpi bằng 2715(kJ/kg) bị lμm lạnh

đẳng áp thμnh hơi bão hoμ ẩm toả ra lượng nhiệt 4650(kJ) Biết entanpi tại trạng thái hơi

bão hoμ khô lμ 2683(kJ/kg), entanpi tại trạng thái nước bão hoμ bằng 439,4(kJ/kg) Xác

định độ khô của hơi?

3 Không khí ẩm có nhiệt độ 220

C, độ chứa hơi lμ 7(g/kgkk ẩm) được đốt nóng vμ đưa vμo buồng sấy Sau khi sấy không khí ẩm có nhiệt độ 300C, độ chứa hơi lμ 20 (g/kgkk ẩm)

Xác định lượng nhiệt cần thiết để bốc hơi 1(kg) nước trong vật cần sấy.[Gợi ý: Entanpi

của không khí ẩm I=1,0048t+d(2500+1,93t)]

4 Không khí ẩm có áp suất 1(at), phân áp suất của hơi nước lμ 200mmH2O Xác định độ chứa hơi của không khí ẩm?

5 Cho 82(kg) không khí ẩm có 2(kg) hơi nước Enanpi của 82(kg) không khí ẩm nμy bằng 9193(kJ) Nếu ta cấp thêm một lượng nhiệt bằng 1677,2(kJ) cho lượng không khí

ẩm nμy thì nhiệt độ của không khí sẽ bằng bao nhiêu độ?

6 Tấm phẳng có kích thước 600 ì1200 mm có độ đen 0,8, nhiệt độ 1270

C Trong 30 phút nhiệt bức xạ đập đến tấm phẳng lμ 360 (kcal) Xác định dòng bức xạ hiệu dụng của tấm phẳng?

7 Tấm phẳng có độ đen bằng 0,6; nhiệt độ 1270

C Biết năng suất bức xạ từ các vật xung quanh đập tới tấm phẳng lμ 10 (kW/m2

) Xác định năng suất bức xạ hiệu dụng của tấm phẳng?

8 Thiết bị trao đổi nhiệt có 0,2

C G

C G 2 2

1

1 = ; t1’-t1’’=80K Nếu chất lỏng lạnh khi ra khỏi

thiết bị trao đổi nhiệt có nhiệt độ 800

C thì nhiệt độ chất lỏng lạnh lúc vμo thiết bị trao đổi nhiệt bằng bao nhiêu ?

9 Trong thiết bị trao đổi nhiệt dùng hơi bão hoμ có độ khô 0,9 để đun nóng nước Nước khi vμo có nhiệt độ 200

C ; lưu lượng nước bằng 3(kg/s) ; lưu lượng hơi bằng 1(kg/s) ; nhiệt dung riêng của nước bằng 4200(J/kgK) Biết rằng ở cùng áp suất entanpi của hơi bão hoμ khô bằng 2800(J/kgK), của nước bão hoμ bằng 760(J/kgK) Xác định nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt ?

10 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn dạng tấm sử dụng hơi bão hoμ có nhiệt độ

1800

C ; độ khô 0,8 để gia nhiệt cho không khí Không khí vμo thiết bị trao đổi nhiệt có nhiệt độ 30o

C, ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt có nhiệt độ 130o

C Biết lưu lượng không khí bằng 5 (kg/s), nhiệt dung riêng của không khí bằng 1(kJ/kgK) ; hệ số toả nhiệt phía không khí bằng 200(W/m2

K), phía hơi nước bằng 8000(W/m2

K), bỏ qua nhiệt trở của vách ngăn Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ?

4.4 Câu hỏi loại 4 (2,5 điểm

1 Nhiệt độ không khí hút vμo máy nén trong máy lạnh nén khí lμ 9o

C, nhiệt độ không khí sau khi nén bằng 86oC Công của chu trình bằng -2184,4(J/kg), nhiệt dung riêng đẳng áp

của không khí Cp=1(kJ/kg.K) Xác định nhiệt độ của không khí sau khi giãn nở trong xylanh giãn nở?

2 Động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích môi chất lμ khí lý tưởng 3 nguyên tử có tỉ số nén bằng 6 Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình?

1 Chu trình động cơ diezel cấp nhiệt hỗn hợp có hiệu suất nhiệt ηt=60%, nhiệt độ cuối quá trình nén lμ 500o

C, nhiệt độ cuối quá trình cháy đẳng tích lμ

1100oC, nhiệt độ cuối quá trình cháy đẳng áp lμ 1350oC Xác định công suất lý thuyết của chu trình? Giả thiết chất môi giới lμ không khí có lưu lượng lμ 0,02(kg/s)

2 Động cơ diezel cấp nhiệt hỗn hợp có hiệu suất nhiệt bằng 60% Công của chu trình lμ 400(kJ/kg), quá trình cháy đẳng tích nhiệt độ tăng Δt=580o

C Xác

định lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cháy đẳng áp ?

3 Trong một động cơ đốt trong, chất khí có số mũ đoạn nhiệt k=1,4 được nén

đoạn nhiệt từ nhiệt độ 270C đến nhiệt độ T2, sau đó được cấp nhiệt đẳng tích để nhiệt độ T3 tăng gấp 1,2 lần so với T2 ; tiếp theo chất khí lại được cấp nhiệt

đẳng áp để thể tích riêng v4 tăng gấp 1,5 lần so với v3 ;cuối cùng được giãn

nở đoạn nhiệt đến trạng thái có thể tích riêng ban đầu Xác định nhiệt độ cuối quá trình giãn nở ?

4 Tính giá trị tuyệt đối công của 1 (kg) môi chất trong máy lạnh nén khí ? Biết nhiệt độ của không khí vμo máy nén lμ -30

C, nhiệt độ ra khỏi máy nén bằng 1270C, nhiệt độ không khí vμo buồng lạnh bằng -530C

5 Động cơ diezel có Tmax=1700K, Tmin=300K, áp suất đầu quá trình nén

p1=1 (bar) Xác định hệ số giãn nở sớm khi biết tỷ số nén bằng 8 ?

6 Động cơ xăng (cấp nhiệt đẳng tích) có hiệu suất nhiệt bằng 42%, khi hoạt

động tiêu hao 6 lít xăng trong một giờ Khi cháy một lít xăng toả ra một lượng nhiệt bằng 40(MJ/lít) Hãy xác định lượng nhiệt động cơ thải ra môi trường qua khói thải trong một giây ?

7 Động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng áp có công suất 20(kW) mỗi giờ thải ra môi trường 240m3

tiêu chuẩn sản phẩm cháy ở nhiệt độ 220o

C, nhiệt dung riêng thể tích đẳng tích của sản phẩm cháy Cv’=1,5(kJ/m3

tcK) Tính hiệu suất nhiệt của động cơ khi nhiệt độ môi trường lμ 20oC ?

8 Trong chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích, hỗn hợp khí vμo xylanh có áp suất 1(bar), sau quá trình nén đoạn nhiệt áp suất lμ 8(bar) Xác

định hiệu suất nhiệt của chu trình vμ coi môi chất lμ không khí ?

4.5 CÂU HỏI LOạI 5 (2,5 ĐIểM)

1 Chu trình Rankine lý tưởng nước vμo lò hơi có nhiệt độ 120oC, áp suất 20(bar), entanpi bằng 504,7(kJ/kg) Hơi quá nhiệt ra khỏi lò hơi để vμo tuabin

có nhiệt độ 300o

C vμ entanpi bằng 3019(kJ/kg) Trong tuabin hơi nước giãn nở

đoạn nhiệt vμ entanpi ra khỏi tua bin bằng 2019(kJ/kg) Xác định công vμ hiệu suất nhiệt của chu trình?

2 Cho chu trình lμm lạnh dùng máy nén hơi môi chất lμ R12 Hơi bão hoμ khô R12 vμo máy nén có i=575(kJ/kg), ra khỏi máy nén có i=1200(kJ/kg) Trước van tiết lưu có i=463(kJ/kg) Xác định năng suất lạnh riêng vμ hệ số lμm lạnh của chu trình?

3 Trong chu trình thiết bị động lực hơi nước, hơi qua tuabin entanpi giảm 1000(kJ/kg) Trong bình ngưng hơi nước thải nhiệt lμ 900(kJ/kg) Xác định hiệu suất nhiệt vμ lượng nhiệt cấp cho môi chất trong lò hơi?.( Bỏ qua sự tăng entanpi khi qua bơm cấp)

4 Chu trình thiết bị động lực hơi nước, hơi vμo tuabin có entanpi bằng 3350 (kJ/kg), ra khỏi tuabin có entanpi bằng 2300(kJ/kg) Entanpi của nước ngưng bằng 140(kJ/kg) Sản lượng hơi bằng 3600(kg/h) Xác định công suất nhiệt của thiết bị ngưng tụ ?

5 Trong chu trình Rankine lý tưởng nước vμo lò hơi có nhiệt độ 1200C, áp suất 20 (bar), entanpi bằng 505(kJ/kg), hơi qúa nhiệt ra khỏi lò hơi có entanpi bằng 3023(kJ/kg) Trong tuabin, hơi nước giãn nở đoạn nhiệt entanpi giảm 1000(kJ/kg) Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình ?

6 Máy điều hoμ dùng môi chất lạnh lμ R12 Hơi hút vμo máy nén lμ hơi bão hoμ khô có entanpi bằng 575(kJ/kg), ra khỏi máy nén có entanpi bằng 1200(kJ/kg) Trước van tiết lưu có entanpi bằng 463(kJ/kg) Xác định năng suất lạnh riêng vμ hệ số lμm lạnh của chu trình ?

7 Chu trình thiết bị động lực hơi nước tuabin có công suất 100MW Hơi vμo tua bin có entanpi 3459(kJ/kg) vμ entropi 7,563(kJ/kgK) Hơi sau khi giãn nở

có áp suất lμ 0,04(bar), entanpi bằng 2554(kJ/kg) Xác định lưu lượng khối lượng hơi đi qua tuabin ?

8 Chu trình Rankine lμm việc với hơi quá nhiệt đi vμo tuabin có entanpi bằng 3450(kJ/kg); hơi đi vμo bình ngưng có áp suất 0,06(bar) ; entanpi của hơi vμ nước bão hoμ ở áp suất bình ngưng lần lượt lμ 151,5 (kJ/kg) vμ 2567(kJ/kg) Hiệu suất của chu trình bằng 0,42 Xác định độ khô của hơi ra khỏi tuabin ?

9 Cho chu trình lμm lạnh dùng máy nén hơi môi chất lμ R134a Hơi bão hoμ khô R134a vμo máy nén có i=392,7(kJ/kg), ra khỏi máy nén có i=411,5(kJ/kg) Trước van tiết lưu có i=221,8(kJ/kg) Xác định năng suất lạnh riêng vμ hệ số lμm lạnh của chu trình?

10 Trong chu trình Rankine lý tưởng nước vμo lò hơi có nhiệt độ 1200C, áp suất 20 (bar), entanpi bằng 505(kJ/kg), hơi qúa nhiệt ra khỏi lò hơi có entanpi bằng 3443(kJ/kg) Trong tuabin, hơi nước giãn nở đoạn nhiệt entanpi giảm 1000(kJ/kg) Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình ?