Đề thi hoc ky i 2011 2012 Môn truyền nhiệt

Nếu biết nhiệt độ trên bề mặt lõi dây điện là tw = 90oC, nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh là tf = 30oC, hỏi: a Trong trường hợp khơng bọc lớp cách điện, hệ số tỏa nhiệt đối lưu 

ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp HCM - Trường ĐH BÁCH KHOA

Khoa CƠ KHÍ

BM CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

GV ra đề

ĐỀ THI HỌC KỲ I – NH 2011-2012

Môn Thi: Truyền Nhiệt

Thời gian : 90 phút NgàyThi : 05/01/2012

TS Hà Anh Tùng

-    -

Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu

Bài 1: ( 4 điểm)

Xét một đoạn dây điện dài 3m treo đứng trong khơng gian phịng Lõi dây điện cĩ đường kính 12 mm được bọc bên ngồi một lớp cách điện cĩ hệ số dẫn nhiệt  = 0,1 W/(m.oC) Nếu biết nhiệt độ trên bề mặt lõi dây điện là tw = 90oC, nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh là tf = 30oC, hỏi:

a) Trong trường hợp khơng bọc lớp cách điện, hệ số tỏa nhiệt đối lưu  từ bề mặt lõi dây điện ra xung quanh là bao nhiêu?

b) Phải bọc lõi dây điện với lớp cách điện cĩ bề dày bao nhiêu để nhiệt lượng truyền

ra ngồi đạt giá trị cực trị Khi tính xem như  cĩ giá trị khơng đổi giống câu a

Bài 2: ( 3 điểm)

Một vách phẳng diện tích 6 m2

đặt thẳng đứng được làm bằng hai tấm kim loại mỏng cách nhau 25 mm Biết nhiệt độ và độ đen mặt bên trong của hai tấm kim loại lần lượt là

tw1 = 140oC, 1 = 0,65 và tw2 = 40oC, 2 = 0,4 Hãy xác định nhiệt lượng trao đổi qua vách khi giữa vách là khơng khí

Bài 3: ( 3 điểm)

Khảo sát một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống, lưu động ngược chiều Nước làm mát chảy trong ống cĩ nhiệt độ vào t’2 = 20oC, nhiệt độ ra t”2 = 80oC, tốc độ 2 = 2,5 m/s Mơi chất nĩng là dầu đi bên ngồi ống cĩ nhiệt độ vào t’1 = 180oC, nhiệt dung riêng

cp1 = 2,6 kJ/(kg.độ), lưu lượng G1 = 2,5 kg/s Biết hệ số truyền nhiệt của thiết bị k = 600 W/(m2.độ) và ống cĩ đường kính trong dtr = 30 mm, hãy xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị bằng 2 phương pháp:

a) Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit t

b) Phương pháp hiệu suất

- Hết -

ĐÁP ÁN

Bài 1: ( 4 điểm)

a) KTXĐ: l = h = 3 m

NĐXĐ: t m t f t w 60o C

2

3

2

3

10

* 3249 , 1 30 90

* 10

* 97 , 18

3

* 81 , 9

* 003 ,









t

gl Gr





 Gr.Pr = 1,3249*1011

*0,696=9,2213*1010  chảy rối: C = 0,135; n = 1/3

Nu = C (Gr Pr)n = 0,135*(9,2213*1010)1/3 = 609,9

9 , 5 3

029 , 0

* 9 , 609

*







l

 W/(m2.độ) (2 điểm)

b) Gọi bề dày lớp cách điện là   Dd 2





D

t t

1 ln

2

1























D D

2

1















9 , 5

1 , 0

* 2 2

1 2

2

1 2













































Nhiệt lượng truyền ra ngoài cực trị khi bọc dây với lớp cách điện dày 11 mm

(2 điểm)

Bài 2: (3 điểm)

 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa 2 vách:





























































































4 4

4 2 4 1

2 1

100

273 40 100

273 140

* 1 4 , 0

1 65 , 0 1

67 , 5

* 6 100

100

* 1 1 1

F





Q BX 2183W (1 điểm)

 Trao đổi nhiệt đối lưu trong không gian hẹp:

+ KTXĐ: l =  = 0,025 m

+ NĐXĐ: tf = 0,5*(tw1 + tw2) = 90oC  tra bảng

  *140 40 86305 10

* , 22

025 , 0

* 81 , 9

* 00275 , 0

2 6

3

2

3













t

gl Gr





= 2,9*10-2 W/(m.độ)

 = 18,97*10-6 m2/s

Pr = 0,696

  0,003 273

60

1







= 3,13*10-2 W/(m.độ)

 = 22,1*10-6 m2/s

Pr = 0,69

  0,00275 273

90

1







Gr*Pr = 86305*0,69=59550,5 > 103  td 0,18*Gr*Pr0,25 0,18*59550,50,252,812 td *td 0,0313*2,8120,088 W/(m.độ)

025 , 0

088 , 0

* 6

*

*

2

Q





W Tổng nhiệt lượng trao đổi qua hai vách: Q = QBX + QĐL = 2183 + 2112 = 4295 W

(2 điểm)

Bài 3: (3 điểm)

* PP độ chênh nhiệt độ trung bình

3

) (

/ 1 , 988

/ 174 , 4 50

2

80 20

m kg

đo kg kJ c

C t

nuoc

nuoc p o

tb













 Nhiệt lượng trao đổi:

kW

t c

d t

c

G

p

3

,

437

20 80

* 174 , 4

* 1 , 988

* 4

03 , 0

*

* 5 , 2

*

*

* 4

*

*

2

2 2 2 2

2 2 2

2





































Mặt khác:

C c

G

Q t

t t

c

G

p

6 , 2

* 5 , 2

3 , 437 180

1 1

' 1

"

1 1

1





C t

C t

o o

93 20 113

100 80 180 min

max

















t t

t t

5 , 96 93

100 ln

93 100 ln

min max

min











































3 55 , 7 5 , 96

* 600

10

* 3 , 437

m t

k

Q F t

kF









* PP hiệu suất

5 , 6 6 , 2

*

5

,

2

288 , 7 174 , 4

* 1 , 988

* 4

03 , 0

*

*

5

,

2

2

 Qmax Cmin *t1t26,5*180201040 kW

42 , 0 1040

3 , 437 max







Q

Q



89 , 0 288 ,

7

5 , 6

max

C

C

3 min

58 , 7 600

10

* 5 , 6

* 7 , 0

*

m k

C NTU

(1,5 điểm)