Đề thi + lời giải truyền nhiệt - P2

Tài liệu gồm 2 phần . - 10 đề thi truyền nhiêt cuối kỳ + lời giải chi tiết - 4 đề thi TN và TBTDN giữa kỳ + lời giải chi tiết

Đại Học Quốc Gia Tp HCM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

Khoa CƠ KHÍ

Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I — 2007/2008

Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt

Thời gian : 50 phút Ngày KT : 31.10.2007

- W X -

Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu

Bài 1 (5 điểm)

Thanh nhôm có tiết diện không đổi hình vuông cạnh a =2 cm, chiều dài L =25 cm

được gắn vào vách có nhiệt độ t 120oC

g =

Biết nhôm có hệ số dẫn nhiệt λ =180 W (m.K), không khí xung quanh có nhiệt độ , hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

C

40

Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh

1 Tính nhiệt lượng truyền qua thanh và nhiệt độ giữa thanh

2 Thanh được xem là dài vô hạn nếu nhiệt thừa ở đỉnh

Hãy xác định chiều dài tối thiểu để có thể xem là thanh dài vô hạn

Tính nhiệt lượng truyền qua thanh

C 5 ,

1 o

L ≤ θ

3 Khi thiết kế có nên chọn thanh làm việc ở điều kiện dài vô hạn không?

Tại sao?

Bài 2 (5 điểm)

Một ống thép đường kính d1 d2 =100 114 mm, hệ số dẫn nhiệt λt =46,5 W (m.K)

dẫn hơi nước bão hòa có nhiệt độ t 160oC đặt trong nhà xưởng có nhiệt độ

1

2

f =

Ống được bọc cách nhiệt dày δCN =50 mm, hệ số dẫn nhiệt λCN =0,055 W (m.K)

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu về phía không khí 8 W (m2.K)

2 =

Nhiệt độ đo được trên mặt ngoài của lớp cách nhiệt là 42oC

1 Tính nhiệt lượng tổn thất ứng với một mét chiều dài ống ql [W/m]

2 Xác định nhiệt độ tiếp xúc giữa vách thép và lớp cách nhiệt

3 Ống có chiều dài L =150 m, hãy tính lượng nước ngưng tụ ở cuối đường ống

Chủ nhiệm BM

PGS TS Lê Chí Hiệp

GV ra đề

Nguyễn Toàn Phong

Bài giải

Bài 1 (5 điểm)

1 Tính nhiệt lượng, nhiệt độ đỉnh thanh

• Thông số m

3176 , 1 L m

27 , 5 02 , 0 180

25

4 a

4 f

U m

=

=

×

×

= λ

α

⋅

= λ

α

=

• Tiết diện dẫn nhiệt

2 4

2 0,02 0,02 4.10 m a

• Nhiệt lượng truyền qua thanh

( )

W 3 , 26 866 , 0 80 10

4 180 27 , 5

mL th f

m Q

4

o c

=

×

×

×

×

=

θ λ

=

• Nhiệt độ giữa thanh

225 , 1 80 mL

ch

2 mL

L

o o

2 Chiều cao tối thiểu thanh dài vô hạn

Nhiệt lượng truyền qua thanh

• Chiều cao tối thiểu thanh dài vô hạn

( )

m

5 , 1 arch x

C 5 , 1 x m ch o

o o

x

=

=

θ

≥

→

≤

θ

=

θ

(1 điểm)

• Nhiệt lượng truyền qua thanh

(1 điểm)

W 36 , 30 80 10

4 180 27 , 5 f

m

o

3 Chọn điều kiện làm việc (1 điểm)

Bài 2 (5 điểm)

1 Tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống

( 0,214) (42 30) 64,54 W m 8

t t F

=

−

×

× π

×

=

−

⋅

⋅ α

l

(2 điểm)

2 Nhiệt độ tiếp xúc

C 62 , 159 114

214 ln 055 , 0 2

54 , 64 42

d

d ln

2

q t

t

d

d ln

2

t q

o 2

3 CN

3 w 2 w

2

3 CN

3 w 2 w

=

×

× π +

=

⋅ λ π +

=

→

⋅ λ π

−

= l

l

(2,5 điểm)

3 Lượng nước ngưng tụ

• Aån nhiệt hóa hơi

kg kJ 2082

r =

• Tổng tổn thất nhiệt

W 9681 54

, 64 150 q

L

• Lượng nước ngưng

h kg 74 , 16 s kg 10 65 , 4 2082

9681 r

Q

Đại Học Quốc Gia Tp HCM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

Khoa CƠ KHÍ

Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II — 2007/2008

Môn Học : Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt

Thời gian : 45 phút Ngày KT : 25.03.2008

- W X -

Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu

Bài 1 (6 điểm)

Oáng dẫn nước có đường kính trong 38 mm, chiều dày 2 mm bằng thép có hệ số dẫn nhiệt λth =45 W (m.K) được đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ 35oC với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 20 W (m2.K)

ng = α

Nước nóng chảy trong ống có nhiệt độ trung bình 90oC với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 4000 W (m2.K)

tr =

α

Hãy xác định

1 Tổng nhiệt trở truyền nhiệt và tổn thất nhiệt ứng với 1 m chiều dài ống

2 Tổn thất nhiệt sẽ là bao nhiêu nếu bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt qua vách ống Nhận xét

3 Oáng được bọc cách nhiệt bằng vật liệu có hệ số dẫn nhiệt λCN =0,055 W (m.K)

dày ; Giả sử hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt không thay đổi Xác định phần trăm tổn thất nhiệt giảm so với trường hợp không bọc cách nhiệt

mm 30

CN = δ

Bài 2 (4 điểm)

Thanh trụ có đường kính 2,5 cm làm bằng nhôm có hệ số dẫn nhiệt λ=237 W (m.K)

đặt trong môi trường không khí có nhiệt độ 35oC với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trên bề mặt thanh α=40 W (m2.K) Một đầu thanh gắn vào vách có nhiệt độ t 100oC

g =

Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh

1 Xác định chiều dài nếu nhiệt lượng tỏa ra trên thanh bằng 81% so với trường hợp thanh dài vô hạn

2 Xác định nhiệt lượng dẫn qua thanh, nhiệt độ giữa thanh bằng bao nhiêu?

3 Tại sao khi tính tỏa nhiệt qua thanh thường bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh? Việc này ảnh hưởng đến kết quả tính như thế nào? Giải thích?

GV duyệt

TS Nguyễn Văn Tuyên

GV ra đề

Nguyễn Toàn Phong

Bài giải

Bài 1 (6 điểm)

1 Tổn thất nhiệt ứng với 1 m ống

• Hệ số truyền nhiệt và nhiệt trở

W ) K m ( 3814 , 0 R

) K m ( W 622 , 2 20 021 , 0

1 38

42 ln 45

1 4000 019

, 0

r

1 r

r ln

1 r

R

1 k

ng 2 1

2 th tr 1

=

=

× +

⋅ +

×

π

=

α

⋅ +

⋅ λ

+ α

⋅

π

=

=

Σ

Σ l

• Tổn thất nhiệt ứng với 1 m ống

(t t ) 2,622 (90 35) 144,21 W m k

2 Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt

(t t ) 2,624 (90 35) 144,34 W m k

q

) K m ( W 624 , 2 20 021 , 0

1 4000

019 , 0

r

1 r

R

1 k

2 f 1 f

ng 2 tr 1

=

−

×

=

−

⋅

=

=

×

+

×

π

=

α

⋅

+ α

⋅

π

=

=

Σ

l l

l

(2 điểm)

3 Lượng nhiệt giảm khi bọc cách nhiệt

(t t ) 0,367 (90 35) 20,17 W m k

' q

) K m ( W 367 , 0

20 051 , 0

1 42

102 ln 055 , 0

1 38

42 ln 45

1 4000 019

, 0

r

1 r

r ln

1 r

r ln

1 r

R

1 k

2 f 1 f

ng 3 2

3 CN 1

2 th tr 1

=

−

×

=

−

⋅

=

=

× +

⋅ +

⋅ +

×

π

=

α

⋅ +

⋅ λ +

⋅ λ

+ α

⋅

π

=

=

Σ

l l l

• Tổn thất nhiệt giảm

% 86 21

, 144

17 , 20 21 ,

144 q

' q

l

l

Bài 2 (4 điểm)

1 Xác định chiều dài thanh

• Thông số thanh

196 , 5 025 , 0 237

40

4 d

4 f

U

×

×

= λ

α

⋅

= λ

α

=

• Chiều dài thanh

% 81 ) L m ( th Q

Q m

f Q

) L m ( th m

f

g

g c

=

=

→

⎭

⎬

⎫ θ

⋅

⋅

⋅ λ

=

⋅ θ

⋅

⋅

⋅ λ

=

∞

∞

m 217 , 0 196 , 5

127 ,

1 m

) 81 , 0 ( arth

2 Nhiệt độ giữa thanh

W 83 , 31 81 , 0 65 2 , 5 10 9 , 4 237

) L m ( th m

f Q

m 10 9087 , 4 4 d f

4

g c

2 4 2

=

×

×

×

×

=

⋅ θ

⋅

⋅

⋅ λ

=

= π

=

−

−

( )

C 34 , 79 t

C 34 , 44 705 , 1

163 , 1 65 mL

ch

2 mL ch

o L

o g

L

=

→

=

×

=

⋅ θ

=

θ

(2 điểm)

3 Giải thích

(0,5 điểm)

Đại Học Quốc Gia Tp HCM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

Khoa CƠ KHÍ

Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I — 2008/2009

Môn Học : Truyền Nhiệt

Thời gian : 45 phút Ngày KT : 20.10.2008

-    -

Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu

Bài 1 (5 điểm)

Cánh tam giác bằng thép có hệ số dẫn nhiệt 52 W (m.K), chiều cao H 35 mm, chiều dày chân cánh 10 mmđược gắn dọc theo chiều dài vách có nhiệt độ t 120oC

g 

Vách có kích thước dàirộng800500mm, không khí xung quanh có nhiệt độ

, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

C

35

1 Bằng phương pháp hiệu suất hãy xác định nhiệt lượng truyền qua một cánh

2 Nếu các cánh được gắn lên vách với bước S 25mm, hãy xác định nhiệt lượng truyền qua vách

Bài 2 (5 điểm)

Một ống thép trong bộ trao đổi nhiệt có đường kính 27 31mm, hệ số dẫn nhiệt

) K m ( W

5

,

46

t 

 Nước chảy trong ống có nhiệt độ trung bình , hệ số trao

đổi nhiệt đối lưu

C 130

1

f  )

K m ( W

tr 

 Khói lưu động bên ngoài có nhiệt độ trung bình và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

C

450

2

ng 



1 Tính nhiệt lượng trao đổi ứng với một mét chiều dài ống q [W/m]

2 Sau một thời gian vận hành thì ống bị bám cáu nên năng suất trao đổi nhiệt giảm chỉ còn 85% (so với khi chưa bám cáu phía nước) Giả thiết các thông số đã cho giữ không đổi và bỏ qua ảnh hưởng của bề dày lớp cáu tới nhiệt trở phía nước Hãy xác định chiều dày của lớp cáu nếu hệ số dẫn nhiệt của cáu là c 0,3 W (m.K)

Duyệt

TS Nguyễn Văn Tuyên

GV ra đề

Nguyễn Toàn Phong

Bài giải

Bài 1 (5 điểm)

1 Nhiệt lượng truyền qua một cánh

 Hiệu suất cánh

% 96

343 , 0 10

75 , 1 52

25 035

, 0 f

H

m 10 75 , 1 10 35 10 2

1 H 2

1 f

c

2 1 4 2

3

2 1

p

2 3 c

2 4 6

p









































































 Nhiệt lượng cánh lý tưởng

120 35 120,208 W 05659

, 0 25 F

Q

m 05659 ,

0 10 800 355 , 35 2 L a 2 F

mm 355 , 35 35

5 a

g c lt

2 6

c

2 1 2 2











































 Nhiệt lượng truyền qua một cánh thực tế

W 4 , 115 208 , 120 96 , 0

Q

Q1c c lt













2 Nhiệt lượng truyền qua bề mặt

Q Q  20 115,4 25,5 2818 W n

"

Q

W 5 , 25 85 10

800 10

25 25

L S

Q

cánh 20

25

500 n

oc c 1

6

g oc

















































Bài 2 (5 điểm)

1 Nhiệt lượng trao đổi trên 1m chiều dài ống

t t  3783,3W m k

q

K m W 8228 , 11 125 031 , 0

1 27

31 ln 5 , 46 2

1 6000

027 , 0 1

d

1 d

d ln 2

1 d

1 k

1 f 2 f

ng 2 1

2 t

tr 1





















































2 Trường hợp có bám cáu

 Hệ số truyền nhiệt khi bám cáu

m.K W

0494 , 10 8228 , 11 85 , 0 '

 Nhiệt trở lớp cáu

m.k W 014926

, 0 8228 , 11

1 0494

, 10

1 k

1 ' k

1





 Chiều dày cáu

27 26,25 0,3745 mm 5

, 0

mm 25 , 26 014926 ,

0 3 , 0 2 exp 27 e

d d

d

d ln 2

1 R

c

R 2 1 c

c

1 c

c

c c













































