ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH GV ra đề ThS.. Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu giữa dầu và vách ống.. Nếu sử dụng nhiệt lượng
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
GV ra đề
ThS Phan Thành Nhân
ĐỀ THI CUỐI KỲ- HỌC KỲ II NĂM HỌC (2011-2012) Mơn: THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Thời gian: 90’
Ngày thi: 19/06/2012
- -
Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu
I H KHO
Bài 1 (3 điểm) Dầu máy biến áp có nhiệt độ 800 C chảy trong ống với tốc độ 1,2 m/s Cho biết
đường kính trong của ống là 40 mm, chiều dài của ống là 8 m và nhiệt độ bề mặt trong của
ống là 650C
a Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu giữa dầu và vách ống
b Nếu sử dụng nhiệt lượng tỏa ra từ bề mặt ngoài của ống để gia nhiệt cho một khối
nước có thể tích 500 lít, tính thời gian (giờ) cần thiết để nhiệt độ trung bình của khối
Chú ý: khi tra bảng, hệ số dẫn nhiệt của dầu máy biến áp tại nhiệt độ 80 o C là =
0,1056W/mđộ
Bài 2: (4 điểm)
Xét thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống vỏ, khơng khí ở áp suất khí quyển cĩ nhiệt độ khơng khí đi
Giả sự tỷ lệ độ mở và độ co từ đường ống D/Do = 0,5 để xác định hệ số khi tính tổn thất áp suất
qua tiết diện co đầu vào và giãn nở từ ống ra ngồi Hãy xác định:
a) Tổn thất áp suất qua đoạn co hẹp đầu vào (the abrupt contraction)
b) Tổn thất áp suất do ma sát (friction)
c) Tổn thất áp suất do gia tốc (acceleration)
ra vào
p
1 1
(ρ: trọng lượng riêng tại giá trị nhiệt độ trung bình; : tốc độ chuyển động của dịng khí trong ống)
d) Tổn thất áp suất qua đoạn mở rộng (Enlargement)
e) Tổng tổn thất áp suất
Bài 3: (3 điểm)
Nêu khái niệm và phân loại thiết bị trao đổi nhiệt và phân loại, cho 2 ví dụ cụ thể minh họa (cĩ
giải thích rõ nguyên lý của thiết bị)
Trang 2ĐÁP ÁN:
Bài 1: (3 điểm)
Nu = 222,3
α = 586,872
Q = 8849,82W
Qn = 41800kJ
Thời gian cần thiết:
τ = Qn / Q = 4723,26 giây = 1,312 giờ
Bài 2: (4 điểm)
tvào = 500oC ; tra = 100oC
Lưu lượng 1,5kg/s
Số ống n = 200 ống
d = 2cm, L = 4m
Giả sự tỷ lệ độ mở và độ co từ đường ống D/Do = 0,5
= 38,818m/s
Re = 16063,73
a) Tổn thất áp suất qua đoạn co hẹp đầu vào (the abrupt contraction)
+ Cách 1: D/Do = 0,5 k = 0,4
pc = 185,34 Pa
+ Cách 2: D/Do = 0,5 Le/d = 20
pc = 260,116 Pa
b) Tổn thất áp suất do ma sát (friction)
pf = 2601,16 Pa
c) Tổn thất áp suất do gia tốc (acceleration)
ra vào
p
1 1
pa = 647,376 Pa
d) Tổn thất áp suất qua đoạn mở rộng (Enlargement)
V = = 38,818m/s
Vo = o = 9,7045m/s
pr = 434,393 Pa
e) Tổng tổn thất áp suất
p = 3868,269Pa
Bài 3: (3 điểm)
Nêu khái niệm và phân loại thiết bị trao đổi nhiệt và phân loại: lý thuyết
Cho 2 ví dụ cụ thể minh họa (có giải thích rõ nguyên lý của thiết bị): tùy thuộc vào từng ví dụ của sinh viên
Trang 3ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
GV ra đề
ThS.Phan Thành Nhân
ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ - HỌC KỲ II – NĂM HỌC (2011 - 2012)
- -
Ghi chú : Sinh viên được sử dụng tài liệu
M ột thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống, lưu động ngước chiều:
t ừ t’1 = 70oC xu ống t’’1 = 40oC Cho bi ết thông số nhiệt vật lý trung bình của dầu như sau: ρd = 859,05kg/m3; Cpd = 1,8845kJ/kgđộ; λd = 0,2154W/mđộ; υd = 6,68.10-6m2/s; βd
= 7,075.10-4 (1/K); Prd
= 99,4
15oC đến t’’2 = ? l ấy gần đúng nhiệt dung riêng của nước Cpn 4,174 kJ/kgđộ; ρn = 995,175kg/m3; λn = 61,439.10-2W/mđộ; υn = 0,8432.10-6m2/s; Prn
a/ H ệ số tỏa nhiệt về phía nước α
= 5,724 Hãy xác định:
nhi ệt, tức là (Prf/Prw)0,25
b/ H ệ số tỏa nhiệt về phía dầu α
= 1
1 (L ấy gần đúng nhiệt độ bề mặt vách trao đổi về phía dầu
twd = 35oC Prwd
c/ H ệ số truyền nhiệt tổng k Biết nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống xét về phía bề mặt ngoài
c ủa ống nhỏ là Rv = 0,0002m
= 173,5)
2
d/ Bi ểu diễn sơ đồ t-F và Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị
độ/W (Bỏ qua nhiệt trở do cáu cặn trên bề mặt vách ống trao đổi nhiệt)
H ết
Trang 4ĐÁP ÁN:
D ầu: (3 điểm)
ωd
Re = 1504,042 ch ảy tầng
= 0,591m/s
Gr = 15283,3756
Nu = 27,63
αd
Nước: (3 điểm)
= 350,11
Qd = Qn t’’2 = 42,09o ω
C
n
Re = 15955,76376 ch ảy rối = 0,7081m/s
Nu = 102,415
αn = 3311,7287
H ệ số truyền nhiệt tổng: (1 điểm)
k = 295 W/m2
Di ện tích truyền nhiệt: (2 điểm)
độ
2
9
,
2
423
,
26
614 , 22
m
F
t
kW t
kF
Q
=
=
∆
=
∆
=
Bi ểu diễn sơ đồ t-F: (1 điểm)