BÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯU

BÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯUBÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯU

BÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN CƠ HỌC CHẤT LƯU

Danh sách thành viên của nhóm:

Phần 1: Giải bài toán tìm nhiệt độ ra của nước.

Đề bài:

Thiết bị trao đổi nhiệt gồm: ống inox đường kính d1/d2 = 28/30 , chiều dài l=1m; cánh đồng đường kính D=70mm, chiều dày cánh δc =1mm, bước cánh t=3mm Ống đặt trong không khí có nhiệt độ tk =250C Nước chảy trong ống có tốc độ ω=7m/s và có nhiệt độ vào t1’= 900C Tính toán nhiệt độ nước ra t1”=?

1 Tính nhiệt tỏa ra môi trường Q2

Do ống đặt trong không khí nên xảy ra tỏa nhiệt đối lưu trong không gian vô hạn

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của phần không có cánh (phần trơn):

- Chọn nhiệt độ vách tw2= 75oC

- Nhiệt độ xác định: tm = 0,5(tw2 + tk) = 0,5(75 + 25) = 50OC

- Tra các thông số vật lý của không khí tại 50OC: Prk = 0,698;

λk = 2,83.10-2 W/mK;

γ = 17,95.10-6 m2/s;

- Tính Grk = (gβdd2∆t)/ γ2 = (9,81 1

25+273 0,033.(75-25))/(17,95.10-6)2 = 137929,641

- (GrPr)k = 137929,641 0,698 = 96275 => 103 < (GrPr)k < 109

- Nuk = 0,5 (GrPr)k0.25 = 8,8

- α 2trơn = (λk Nuk)/d2 = 8,3 W/m2K

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của phần có cánh:

- αc/ α 2trơn = Nuc/Nu trơn =(D/d2)0,75 = 1,8879 => αc = 15,67

Nhiệt tỏa ra môi trường:

- Q2 = (α 2trơn F0 + αc Fc) ∆t = α2 (F0 + Fc) ∆t

- Số cánh nc = l/(t + δc) = 1/(0,003 + 0,001) = 250 cánh

- F0 = Π.d2.t.nc = 3,14 0,03 0,003 250 = 0,07 m2

- Fc = 2.Π.(D2/4 – d2/4) nc = 1,57 m2

 Thay số: Q2 = 1259,11 W

 α2 = 15,355 W/m2K

2 Tính nhiệt Q1

Giả sử nhiệt độ nước ra t1” = 800C

- Nhiệt độ trung bình: tn = 0,5.(t1’ + t1”) = 0,5.(90 + 80) = 850

- Tra các thông số vật lý của nước tại 850C: Prn = 2,08;

λn = 67,7.10-2 W/mK;

γ = 0,3445.10-6 m2/s;

- Ren = (ω.d1)/ γ = (7.0,028)/( 0,3445.10-6)2 = 567293 > 104 => Nước trong ống chảy rối

- Nun = 0,021 Ren0,8 Prn0,43.( Prn/ Prw)0,25.εl.εR

- Ống thẳng nên εR = 1; l/d1 = 1/0,028 < 50 => εl = 1,03

- Nhiệt độ trong của vách tw1 = 800C => Prw = 2,21

- Hệ số dẫn nhiệt của inox: λ = 22,4 W/mK

 Nun = 0,021.5672930,8 2,080,43 (2,08/2,21)0,25.1,03 = 1170,286

 αn = (λn Nun)/d1 = 28296 W/m2K

 Q1 = (tn – tk)/(1/αnF1 + δ/λF1 + 1/α2F2) = Q2

 F1 = Π.d1.l = 3,14.0,028.1 = 0,088 m2; δ = 0,002 m

 tn = (1/αnF1 + δ/λF1 + 1/α2F2).Q2 + tk

= (1/2896.0,088 + 0,002/22,4.0,088 + 1/15,355.1,64).1259,11 + 25 = 76,783

 Nhiệt độ nước ra: t1” = 2tn – t1’ = 2.76,783 – 90 = 63,5660C Vậy theo giả thiết trên không đúng nên ta phải giả thiết lại t1” = 640C Tương tự các bước trên ta tính ra được t1” = 63,60C => Đúng với giá trị giả thiết lần 2

 Vậy nhiệt độ nước ra là 640C

Phần 2: Lập trình bài toán