BÀI tập NHIỆT 2017

Xác định: - Lượng nhiệt truyền qua vách trong 2 giờ - Nhiệt độ giữa các lớp.. Nhiệt độ mặt trong ống gió là 20OC, nhiệt độ mặt ngoài ống gió là 30OC - Xác định lượng nhiệt truyền qua ống

Trang 1

BÀI TẬP KỸ THUẬT NHIỆT

1 DẪN NHIỆT

Bài 1

Một vách phẳng có kích thước vách (4 x 3,5 )m, cấu tạo bởi 3 lớp:

- Lớp thứ nhất bằng gạch Samốt có SM = 120 mm, SM = 1,28 W /mđộ

- Lớp thứ hai xỉ than có X = 100 mm, X = 0,15 W /mđộ

- Lớp thứ ba bằng gạch đỏ có g = 220 mm, g = 0,8 W /mđộ

Nhiệt độ bề mặt bên trong vách là 12000C, bên ngoài vách là 700C

Xác định:

- Lượng nhiệt truyền qua vách trong 2 giờ

- Nhiệt độ giữa các lớp

Bài 2

Một vách buồng sấy được xây bởi 2 lớp:

- Lớp thứ nhất bằng gạch đỏ có G = 250 mm, G = 0,7 W /mđộ

- Lớp thứ hai nỉ có N = 0,15 W /mđộ

Xác định:

- Xác định chiều dày lớp nỉ để tổn thất nhiệt qua vách buồng sấy không vượt quá

120 W/m2

- Tính nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp

Bài 3

Một vách phẳng có kích thước vách (4 x 3 )m, cấu tạo bởi 3 lớp:

- Lớp thứ nhất bằng gạch Samốt có SM = 113 mm, SM = 1,28 W /mđộ

- Lớp thứ hai xỉ than có X = 150 mm, X = 0,15 W/mđộ

- Lớp thứ ba bằng gạch đỏ có g = 220 mm, g = 0,8 W/mđộ

Xác định:

- Lượng nhiệt truyền qua vách trong một giờ

Trang 2

- Xác định vị trí có nhiệt độ 1100OC.

Bài 4

Một tường lò F = 11,5 m2 xây bằng 2 lớp:

- Lớp gạch Samốt SM = 113 mm, SM = 0,93W/mđộ

- Lớp gạch đỏ D = 110 mm, D = 0,7 W/mđộ

Nhiệt độ bề mặt vách trong là 13000C, vách ngoài là 600C luôn không đổi

- Xác định lượng nhiệt truyền qua vách trong 1,5 giờ

- Nếu thêm vào giữa lớp samốt và gạch đỏ 1 lớp xỉ than có x = 110 mm, x = 0,5 W/mđộ thì bề dày lớp gạch đỏ là bao nhiêu để tổn thất nhiệt qua tường giảm đi 1/3 Tính nhiệt độ giữa các lớp khi có thêm lớp xỉ (tw2, tw3 )

Bài 5

Một đoạn ống gió vuông có tiết diện 500x250 mm, l = 1,2 m được chế tạo bằng tôn mạ kẽm dày T = 0,75mm có hệ số dẫn nhiệt T=55 W/mđộ, được bọc cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày B = 20 mm, hệ số dẫn nhiệt B=0,05 W/mđộ Nhiệt độ mặt trong ống gió

là 20OC, nhiệt độ mặt ngoài ống gió là 30OC

- Xác định lượng nhiệt truyền qua ống gió trong 5 giờ

- Nếu thay bông thủy tinh bằng AEROFLEX dày 10mm có =0,034 W/mđộ thì lượng nhiệt tổn thất sẽ như thế nào

Bài 6

Một ống thép đường kính d1/d2 = 300mm/320 mm, hệ số dẫn nhiệt T = 50 W /mđộ, được bọc 2 lớp cách nhiệt phía ngoài:

- Lớp thứ nhất có chiều dày δCN1 = 40 mm, hệ số dẫn nhiệt CN1 = 0,25 W /mđộ

- Lớp thứ hai có chiều dày δCN2 = 70 mm, hệ số dẫn nhiệt CN2 = 0,12 W /mđộ Nhiệt độ mặt trong của ống tw1 = 3800C, nhiệt độ mặt ngoài của lớp cách nhiệt thứ hai

tw4 = 50 0C Xác định:

- Tổn thất nhiệt trên 6m chiều dài ống trong nửa giờ

- Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt (tw2, tw3)

Bài 7

Trang 3

Một ống thép dài 10m đường kính d1/d2 = 240mm/250 mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 50 W / mđộ, được bọc một lớp cách nhiệt có chiều dày δ = 50 mm, hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,05 W / mđộ

Nhiệt độ mặt trong của ống tw1 = 1200C, nhiệt độ mặt ngoài của lớp cách nhiệt thứ hai

tw3 = 50 0C Xác định tổn thất nhiệt trong một ngày đêm

Bài 8

Một ống thép đường kính d1/d2 = 100mm/120 mm, hệ số dẫn nhiệt T = 55 W/mđộ, được bọc một lớp cách nhiệt có 2 = 0,09 W /mđộ Nhiệt độ mặt trong của ống tw1 =

2000C, nhiệt độ mặt ngoài của lớp cách nhiệt tw3 = 50 0C Xác định chiều dày d2 và nhiệt

độ tw2 để tổn thất nhiệt không vượt quá 300W/m

Bài 9

Đường ống nước lạnh bằng thép đường kính d2/d1 = 220mm/200 mm, hệ số dẫn nhiệt

T = 55 w/mđộ, được bọc cách nhiệt bằng AEROFLEX dày 40mm ,hệ số dẫn nhiệt của AEROFLEX CN = 0,35 W/mđộ

Nhiệt độ mặt trong của ống 100C, nhiệt độ mặt ngoài của ống là 30OC Xác định:

- Tổn thất nhiệt trên 20m chiều dài ống trong hai giờ

- Nếu dùng thép ống có đường kính 60mm/40mm thì chiều dày lớp cách nhiệt sẽ

là bao nhiêu để tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống không đổi

2 TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU

Bài 1: ống dẫn nước lạnh có đường kính ngoài d = 50 mm, nhiệt độ mặt ngoài 9 0C, nhiệt

độ không khí xung quanh tf = 25 0C

Xác định:

- Trị số Gratgốp: Gr

- Trị số Nutxen: Nu

- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu:

- Lượng nhiệt trao đổi giữa 10 m bề mặt ống với không khí trong 1,5 giờ.

Bài 2: Một dây dẫn điện có đường kính d =4 mm, dài l = 0.8 m, nhiệt độ bề mặt tw = 80

oC, đặt trong ống nước nằm ngang có nhiệt độ tn = 30 oC

Xác định:

- Trị số Rayleigh: Ra

Trang 4

- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: 

- Lượng nhiệt trao đổi giữa dây dẫn và nước trong 1,5 giờ.

Bài 3: Mặt ngoài của tường có kích thước là h = 3,5m, b = 4 m, nhiệt độ bề mặt tw = 30

oC, không khí có nhiệt độ tk = 30 oC

Xác định:

- Trị số Rayleigh: Ra

- Lượng nhiệt trao đổi giữa dây dẫn và nước trong 3 giờ.

Bài 4: Bề mặt một đoạn đường có kích thước là a = 10 m, b = 3,5 m, nhiệt độ bề mặt tw =

30 oC, không khí có nhiệt độ tk = 30 oC

Xác định:

- Trị số Gratgốp: Gr

- Lượng nhiệt trao đổi giữa dây dẫn và nước trong 2 giờ.

Bài 5: Nước chảy trong ống có đường kính d = 40 mm, dài l = 12 m với tốc độ  = 1

m/s Nhiệt độ trung bình của nước trong ống tf = 10oC và của bề mặt vách: tw = 14 oC Xác định:

- Trị số Rây nôn: Re

- Lượng nhiệt trao đổi giữa nước và vách ống trong 2,5 giờ.

Bài 6: Không khí lưu động trong ống có đường kính d = 350 mm, dài l = 6 m với tốc độ

 =7.5 m/s Nhiệt độ trung bình của không khí trong ống tf = 20 oC và của bề mặt vách: tw

= 23 oC

Xác định:

- Trị số Rây nôn: Re

Trang 5

- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu : 

- Lượng nhiệt trao đổi giữa không khí và vách ống trong 10 giờ.

Bài 7: Tính hệ số tỏa nhiệt trung bình dầu máy biến áp chảy trong ống nằm ngang có

đường kính d = 10 mm, dài l = 2 m với tốc độ  = 0,7 m/s Nhiệt độ trung bình của dầu tf

= 80 oC và của bề mặt vách: tw = 20 oC

Bài 8: Khói chuyển động trong ống nằm ngang có đường kính d = 200 mm, dài l = 15 m

với tốc độ  = 10 m/s Nhiệt độ trung bình của khói tf = 300 oC và của bề mặt vách: tw =

40 oC Xác định dòng nhiệt đối lưu

Bài 9: Khói chuyển động trong ống nằm ngang có đường kính d = 105 mm, dài l = 11 m

với tốc độ  = 8,5 m/s Nhiệt độ trung bình của khói tf = 100 oC và của bề mặt vách: tw =

50 oC Xác định dòng nhiệt đối lưu

Bài 10: Bao hơi của lò hơi đặt nằm ngang có đường kính d = 500 mm Nhiệt độ không

khí xung quanh tf = 40 oC và của bề mặt ngoài lớp bảo ôn: tw = 50 oC Xác định lượng nhiệt tỏa ra từ 1 m2 bề mặt ngoài của bao hơi tới không khí xung quanh

3 BỨC XẠ NHIỆT

Bài 1

Xác định nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ của 2 tấm phẳng song song có kích thước (4x5)m Biết:

- Nhiệt độ tấm 1: Tw1 = 7000K

Hệ số bức xạ của tấm 1 và tấm 2 là: C1 = C2 = 4,8 W/m2K4

Đặt giữa 2 tấm một màn chắn có hệ số bức xạ CM = 4,8 W/m2K4 Xác định lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ của 2 tấm và nhiệt độ của màn chắn

Bài 2

Xác định nhiệt lượng trao đổi bằng bức xạ của 2 tấm phẳng song song có kích thước

(4x6) m Biết:

Độ đen của tấm 1 và tấm 2 là:  1 =  2 = 0,8 W/m2

Đặt giữa 2 tấm một màn chắn có hệ số bức xạ  M = 0,8 W/m2 Xác định lượng nhiệt trao

Trang 6

Bài 3.

Hai tấm phẳng rộng đặt gần nhau, nhiệt độ và hệ số hấp thụ của hai tấm tương ứng là t1 =

527oC, A1=0,7; t2 = 27oC, A2=0,2

Xác định năng suất bức xạ hiệu quả của mỗi tấm, dòng nhiệt bức xạ hiệu quả giữa hai tấm Nếu đặt một màn chắn có độ đen M 0,5 vào giữa chúng thì dòng nhiệt bức xạ giảm bao nhiêu phần trăm

Bài 4.

Hai tấm phẳng đặt song song, tấm thứ nhất có nhiệt độ t1= 627oC, độ đen 1 0,8; tấm thứ hai có nhiệt độ t2= 25oC, độ đen 2 0,6 Tính khả năng bức xạ của mỗi tấm, độ đen quy dẫn và lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa hai tấm phẳng

Bài 5.

Xác định tổn thất nhiệt do bức xạ từ bề mặt ống thép có đường kính d=70mm, dài 3m, nhiệt độ bề mặt ống t1=227oC, trong hai trường hợp:

a Ống đặt trong phòng rộng có nhiệt độ tường bao bọc t2=27oC

b Ống đặt trong cống có kích thước (0,3x0,3)m nhiệt độ vách cống t2=27oC Biết độ đen của ống thép 1 0,95 và của vách ống 2 0,3

Bài 6.

Một bề mặt có độ đen  0,62 Năng suất bức xạ đo được của bề mặt là 49000W/m2 Biết năng suất bức xạ của nguồn sáng chiếu tới l à 6250 W/m2.Xác định nhiệt độ bề mặt đó

4 TRUYỀN NHIỆT

Bài 1

Một bức tường phẳng cao 3 m, rộng 4m Tường cấu tạo bởi 3 lớp:

- Lớp trong bằng vữa bata dày δ1 =15mm có 1 = 0,8 W/mđộ

- Lớp giữa bằng gạch đỏ dày δ2 = 220mm có 2 = 0,75 W/mđộ

- Lớp ngoài bằng vữa bata dày δ3 = 15mm có 3 = 0,8 W/mđộ

Nhiệt độ không khí bên trong tường là 270C, bên ngoài tường là 350C Hệ số toả nhiệt bên trong tường là 8 w/m2độ, bên ngoài tường là 25 W/m2độ Xác định:

- Lượng nhiệt truyền trong 1 giờ

- Nhiệt độ vách trong và vách ngoài của tường (tw1, tw4)

Trang 7

Bài 2

Về mùa đông nhiệt độ ngoài trời tf2 =15OC, nhiệt độ trong phòng tf1 =25OC Tường nhà xây gạch đỏ có chiều dày  = 250m, hệ số dẫn nhiệt của gạch =0,7 W/mK Hệ số TĐNĐL tự nhiên phía trong và phía ngoài tường tương ứng bằng α1=8 W/m2K, α2= 13 W/m2K Hãy xác định:

- Mật độ dòng nhiệt

- Nhiệt độ trên hai mặt của tường nhà

Bài 3

Một tường lò bên trong là gạch chịu lửa, dày 250mm, hệ số dẫn nhiệt là 0,348W/m.K, bên ngoài là gạch đỏ dày 250 m, hệ số dẫn nhiệt bằng 0,695W/m.K Nếu khói trong lò có nhiệt độ bằng 1300OC, hệ số toả nhiệt từ khói đến gạch là 34,8W/m2K; nhiệt độ không khí xung quanh là 30OC Hệ số toả nhiệt từ gạch đến không khí là 11,6W/m2K

- Tìm mật độ dòng nhiệt truyền qua tường lò và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp gạch

- Tìm vị trí có nhiệt độ là 500OC

Bài 4

Truyền nhiệt qua vách phẳng 2 lớp có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt: δ1= 100mm; δ2 = 200mm; λ1 = 0,4W/m2K; λ2 = 4W/m2K Dòng chất khí nóng có tf1= 300OC, hệ số toả nhiệt đối lưu α1 = 20W/m2K, dòng khí lạnh có α2 = 10W/m2K Biết nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp là 120OC Xác định nhiệt độ dòng khí lạnh và nhiệt độ các bề mặt

Bài 5

Một tường lò hơi có chiều dày  = 0,250 m; Hệ số dẫn nhiệt của tường =0,75 W/mđộ Cho biết nhiệt độ của sản phẩm cháy trong buồng đốt tf1 = 8500C, nhiệt độ của không khí bên ngoài tf2 = 500C; Hệ số toả nhiệt bên trong 1= 60 W/m2 độ, bên ngoài 2= 25 W/m2

độ

- Xác định tổn thất nhiệt qua tường và nhiệt độ 2 mặt tường

- Để giảm 1/2 tổn thất nhiệt người ta phủ trên mặt ngoài của vách vật liệu cách nhiệt

có CN = 0,4 W/mđộ Xác định chiều dày cần thiết của lớp này

Bài 6

Một ống dẫn hơi bằng thép có đường kính d1/d2 = 200mm/216 mm, hệ số dẫn nhiệt

T = 50 W/mđộ, được bọc một lớp cách nhiệt dày 120 mm, có hệ số dẫn nhiệt CN = 0,12 W/mđộ Nhiệt độ của hơi t = 3000C, nhiệt độ không khí xung quanh t = 250C Hệ số

Trang 8

toả nhiệt của hơi đến bề mặt trong 1 = 120 W/m2độ, hệ số toả nhiệt từ bề mặt ngoài đến không khí 2 = 9,5 W/m2độ Xác định:

- Tổn thất nhiệt trên 6m chiều dài ống trong nửa giờ

- Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt (tw2, tw3)

Bài 7

Kênh dẫn không khí lạnh trong hệ thống điều hòa nhiệt độ trung tâm làm bằng thép dày 0,002 m, hệ số dẫn nhiệt 1 = 0,50W/mđộ, có tiết diện chữ nhật (axb) = (0,2x0,25) được bọc một lớp cách nhiệt dày 10mm, hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,05 W/mđộ Nhiệt độ trung bình của không khí lạnh tf1= 20OC, nhiệt độ phía ngoài tf2 = 30OC Hệ số TĐNĐL trong và ngoài kênh dẫn có thể xem bằng nhau: 1= 2= 10 W/m2 độ Xác định:

- Nhiệt lượng truyền từ môi trường vào không khí lạnh trên 2 m chiều dài

- Nhiệt độ hai mặt của lớp cách nhiệt

Bài 8

Một ống dẫn hơi bằng thép có đường kính d1/d2 = 200mm/216 mm, hệ số dẫn nhiệt

T = 46,44 W/mK Nhiệt độ của hơi tf1 = 3000C, nhiệt độ không khí xung quanh tf2 =

250C Hệ số toả nhiệt của hơi đến bề mặt trong 1 = 116 W/m2K, hệ số toả nhiệt từ bề mặt ngoài đến không khí 2 = 9,86 W/m2K Xác định:

- Tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống trong một ngày đêm

- Nếu ống được bọc một lớp cách nhiệt có 2 = 120mm 2 = 0,116W/m.K thì Q bằng bao nhiêu ? Tính nhiệt độ giữa các lớp

Bài 9

Một bức tường phẳng cao 3 m, rộng 5m Tường cấu tạo bởi 3 lớp:

Nhiệt độ không khí bên trong tường là 270C, bên ngoài tường là 350C Vận tốc gió trong phòng là 1,8 m/s Vận tốc gió ngoài trời là 3 m/s Biết phòng mở cửa thông thoáng Xác định:

- Nhiệt độ vách trong và vách ngoài của tường

Bài 10

Trang 9

Một bức tường phẳng cao 3 m, rộng 4,5m Tường cấu tạo bởi 3 lớp:

Nhiệt độ không khí bên trong tường là 250C, bên ngoài tường là 370C Vận tốc gió ngoài trời là 3 m/s Hệ số toả nhiệt từ bề mặt trong đến không khí 6 W/m2K Xác định:

- Nhiệt độ vách trong và vách ngoài của tường

5 THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

Bài 1

Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng, nước chảy trong ống với lưu lượng G2 = 1,5 kg/

s, nhiệt độ nước vào '

2

t = 15OC, nhiệt độ nước ra ''

2

t = 80OC, nhiệt dung riêng của nước cp2

= 4,18kJ/kgOC Phần vỏ bọc bên ngoài nước khoáng chảy ngược chiều với lưu lượng G1

= 2 kg/s, nhiệt độ nước vào thiết bị '

2

t = 180OC, nhiệt dung riêng của nước khoáng cp1 = 4,31 kJ/kgOC Ống trong có đường kính D = 1,5 cm và tương đối mỏng, hệ số truyền nhiệt k = 540 W/m2 OC

Xác định diện tích truyền nhiệt của thiết bị và chiều dài cần thiết của ống

Bài 2

Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn ngược chiều, nhiệt dung toàn phần của dòng chất lỏng nóng W1 = 200W/K, (W= GCp) nhiệt độ giảm từ 140OC đến 76OC Chất lỏng lạnh có nhiệt dung toàn phần W2 = 1000W/K, có nhiệt độ vào '

2

t = 18OC Hệ số truyền nhiệt của thiết bị k= 48W/m2K

Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt

Bài 3

Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn với dòng môi chất nóng, lạnh đều là nước Biết tỉ số

đương lượng nước của dòng nóng và lạnhW1/W2 = 0,2; hiệu nhiệt độ của dòng nước nóng

là 80OC, nhiệt độ đầu vào của dòng lạnh là 30OC, nhiệt truyền qua vách Q = 40 kW Nhiệt dung riêng đẳng áp của nước là 4,18 kJ/kg.K Xác định nhiệt độ của dòng lạnh, lưu lượng của dòng nóng và lạnh

Bài 4

Trang 10

Thiết bị ngưng tụ (hay bình ngưng) gồm nhiều ống với tổng chiều dài các ống là 10m Lượng hơi nước bão hoà khô ngưng bên ngoài ống có nhiệt lượng toả ra là Qh = 123,67

kW Nhiệt độ của hơi quá nhiệt ở thiết bị ngưng tụ là 120OC Lượng nước làm mát Gn =

1500 kg/h chảy bên trong ống với nhiệt độ đầu vào là 25OC Xác định:

- Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit;

- Hệ số truyền nhiệt qua vách trụ

Bài 5

Trong một thiết bị trao đổi nhiệt cần làm nguội 275 kg/h chất lỏng nóng từ 120OC đến

50OC, chất lỏng nóng có nhiệt dung riêng Cpl = 3,04 kJ/kg.K Chất lỏng lạnh (chất giải nhiệt) có lưu lượng 1000 kg/h, nhiệt độ vào thiết bị là 10OC, nhiệt dung riêng Cp2 = 4,18 kJ/kg.K Biết hệ số truyền nhiệt của thiết bị k = 1160W/m2.K Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị trong trường hợp sau:

- Chất lỏng chuyển động song song cùng chiều;

- Chất lỏng chuyển động song song ngược chiều

Bài 6

Hơi quá nhiệt NH3 ngưng tụ đẳng áp ở tk = 50OC Không khí có lưu lượng Vk = 3300 m3/

h vào dàn ngưng để làm mát có nhiệt độ vào là 303K, nhiệt độ không khí ra 40OC, khối lượng riêng của không khí ρk = 1,2 kg/m3 Biết hệ số truyền nhiệt của dàn ngưng k = 46W/m2K, nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí là 1 kJ/kg.K

Xác định bề mặt truyền nhiệt F

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	113 KB