Diện tích bề mặt vách F = 10m2, bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của kim loại.. Tính nhiệt lượng tổng cộng truyền qua vách [W] trong trường hợp giữa 2 tấm kim loại là: a Chân không b Không khí
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
GV ra đề CB duyệt đề
Hoàng Thị Nam Hương GS.TS Lê Chí Hiệp
ĐỀ THI HỌC KỲ 2 (2012-2013)
Môn: TRUYỀN NHIỆT
Thời gian: 90’
Ngày thi: 12/6/2013
-b&a -
Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu
Bài 1: (2,5 điểm)
Một vách phẳng đặt thẳng đứng được làm bằng 2 tấm kim loại mỏng có độ đen ε1 = 0,5 và
ε2 = 0,7 Khoảng cách giữa 2 tấm kim loại δ = 4cm Cho biết nhiệt độ bề mặt vách tw1 = 1500C và
tw2 = 300C Diện tích bề mặt vách F = 10m2, bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của kim loại Tính nhiệt lượng tổng cộng truyền qua vách [W] trong trường hợp giữa 2 tấm kim loại là:
a) Chân không
b) Không khí
Bài 2: (4 điểm)
Trong hệ thống sấy người ta dùng hơi nước để gia nhiệt cho không khí Thiết bị trao đổi
nhiệt là chùm ống bố trí song song, ống có kích thước f 27/ 23 mm, số hàng ống theo chiều chuyển động của không khí n = 12 Hơi nước đi trong ống có áp suất p = 4bar, độ khô x = 1 ,
ra khỏi ống ở trạng thái lỏng sôi Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của hơi bên trong ống
α1 = 7000 W/m2độ Không khí có lưu lượng Vkk = 5000 m3/h vào chùm ống có nhiệt độ t’f = 300C, ra khỏi chùm ống có nhiệt độ t”f = 1100C Vận tốc qua chỗ hẹp nhất
wmax = 10 m/s Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống, hãy xác định:
a) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình về phía không khí
b) Năng suất nhiệt Q [kW] và tổng chiều dài ống truyền nhiệt L (m) của thiết bị
c) Lưu lượng hơi nước cần cung cấp Gh [kg/h]
Bài 3: (3,5 điểm)
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động cùng chiều:
- Chất lỏng nóng với lưu lượng 400 lít/h, t1’ = 120oC, t1’’ = 70oC, Cp1 = 3 kJ/kgđộ,
ρ1 = 1200 kg/m3 Chất lỏng lạnh chảy trong hình vành khăn với lưu lượng 900 lít/h, t2’ = 20oC,
Cp2 = 4,18 kJ/kgđộ, ρ2 = 1000 kg/m3 Hệ số truyền nhiệt của thiết bị k = 1300 W/m2.độ
a) Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị
b) Trường hợp hai lưu chất chuyển động ngược chiều thì diện tích truyền nhiệt thay đổi thế nào? c) Vẽ đồ thị trao đổi nhiệt t-F trong 2 trường hợp (ghi rõ nhiệt độ vào, ra của các môi chất)
Trang 2Đáp án:
Bài 1: (2,5 điểm)
a) Chân không: (1 điểm)
Q = Q bx
W T
T C
F
100
273 30 100
273 150 1 7 , 0
1 5 , 0 1
67 , 5 10 100
100 1 1 1
2 1
ú
ú û
ù ê
ê ë
é
÷ ø
ö ç
è
-÷ ø
ö ç
è
÷ ø
ö ç
è
-= ú
ú û
ù ê
ê ë
é
÷ ø
ö ç è
æ
-÷ ø
ö ç è
æ
÷÷
ø
ö çç
è
æ
-+
=
e e
b) Không khí: (1,5 điểm)
Q = Q đl + Q bx
- Đối lưu trong không gian hẹp:
Nhiệt độ tính toán: t f = 900C à
ï ï
ï î
ïï
ï í ì
+
=
=
=
=
=
-273 90
1 1
69 , 0 Pr
10 10 , 22
) ( 10 13 , 3
2 6 2
T
s m
K m W
b
n l
Kích thước tính toán: d = 4 cm = 0,04 m
à Gr = 4,25.10 5
Gr.Pr = 2,93.105 à e tđ = 0,18(Gr.Pr)0,25 = 4,19
l tđ = e tđ.l = 0,13 W/m.độ à Qđl = 3900 W
Q = Q đl + Q bx = 3900 + 5506,8 = 9406,8 W
Bài 2: (4 điểm)
a) Hệ số tỏa nhiệt a :2 (1,5 điểm)
Nhiệt độ tính toán: t f = 700C à
ïî
ï í
ì
=
=
-s m
K m W
2 6 2
10 02 , 20
) ( 10 96 , 2
n l
Kích thước tính toán: L = d ng = 0,027 m
Re = w.d ng /n = 1,348.10 4
à Nu = 0,194.Re0,65 = 93,8
a 2(3) = Nu.l/d ng = 102,8 W/m2.độ
12
8 , 102 ).
2 12 ( 8 , 102 9 , 0 8 , 102
.
6
,
0
b) Năng suất nhiệt, tổng chiều dài ống truyền nhiệt của thiết bị : (1,5 điểm)
1 1
1
2 1
K m W d
d
k
ng tr
×
+
×
=
a a
p = 4 bar à tf1 = 143,620C, r = 2133 kJ/kg
Q = Gkk.cpk.rt = 114,3(kW)
Q = L.qL à L = 212,2 (m)
c) Lưu lượng hơi cần cung cấp: (1 điểm)
Q = Gh.r à Gh = 0,054 (kg/s) = 193 (kg/h)
Trang 3Bài 3: (3,5 điểm)
Q = G 1 C p1 ∆t 1 = 20 kW
Q = G 2 C p2 ∆t 2
à t 2 ’’ = 39,14oC (1 điểm) a) Lưu động cùng chiều: (1 điểm)
C
t =58,80
D
F = 0,26 m2
b) Lưu động ngược chiều: (1 điểm)
C
t =64,20
D
F = 0,24 m2
c) Vẽ đồ thị (0,5 điểm)