Page 1
TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA TP.HCM - Khoa CÔ KHÍ BM COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH
ÑEÀ THI CUOÁI KYØ (LAÀN I) Moân Thi : Truyeàn Nhieät Thôøi gian : 90 phuùt Ngaøy thi : 01/10/2007
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Baøi 1: (3 ñieåm) Moät thanh hình truï coù ñöôøng kính mm.5,2d = , chieàu daøi cm.12L = , heä soá daãn nhieät
)K.m/(W115=λ . Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä . C80t og =
Nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh . C30t of =
Heä soá toûa nhieät ñoái löu töø beà maët thanh ñeán moâi tröôøng xung quanh )K.m(W32 2=α .
1. Xaùc ñònh nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. (1,5 ñieåm) 2. Xaùc ñònh nhieät löôïng truyeàn qua thanh (W). (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (3 ñieåm) Nöôùc chaûy trong oáng thaúng coù ñöôøng kính mm.20d = vôùi vaän toác sm1,1=ω .
Nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø ra töông öùng vaø . C55't of = C65"t o
f =
Chieàu daøi cuûa oáng laø . m.3L =
1. Xaùc ñònh heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu. (1,5 ñieåm) 2. Xaùc ñònh nhieät löôïng trao ñoåi vaø nhieät ñoä trung bình cuûa vaùch. (1,5 ñieåm)
Cho bieát ( ) 28,1PrPr wf ≈ .
Baøi 3: (2 ñieåm) Hai vaùch phaúng ñaët song song Vaùch I nhieät ñoä ñoä ñen C150t o
1 = 4,01 =ε Vaùch II nhieät ñoä ñoä ñen C40t o
2 = 6,02 =ε
1. Xaùc ñònh maät ñoä doøng nhieät böùc xaï giöõa hai vaùch. (1 ñieåm) 2. Ñaët giöõa hai vaùch moät maøng chaén coù ñoä ñen 05,0=ε .
Xaùc ñònh laïi maät ñoä doøng nhieät böùc xaï vaø nhieät ñoä maøng chaén. (1 ñieåm)
Baøi 4: (2 ñieåm) Thieát bò trao ñoåi nhieät löu ñoäng ngöôïc chieàu coù dieän tích truyeàn nhieät ,
heä soá truyeàn nhieät
2m.12F =)K.m(W2700k 2
F = .
Löu chaát I C90't o1 = skg4G1 = )K.kg(kJ18,4c 1p =
Löu chaát II C30't o2 = skg5,5G2 = )K.kg(kJ1,3c 2p =
1. Xaùc ñònh nhieät löôïng trao ñoåi cuûa hai löu chaát. (1 ñieåm) 2. Xaùc ñònh nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát. (1 ñieåm)
Chuû nhieäm BM
PGS. TS. Leâ Chí Hieäp
GV ra ñeà
Nguyeãn Toaøn Phong
Page 1 of 5 01.10.2007
Page 2
Baøi giaûi
Baøi 1: (3 ñieåm) Moät thanh hình truï coù ñöôøng kính mm.5,2d = , chieàu daøi cm.12L = , heä soá daãn nhieät
)K.m/(W115=λ . Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä . C80t og =
Nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh . C30t of =
Heä soá toûa nhieät ñoái löu töø beà maët thanh ñeán moâi tröôøng xung quanh )K.m(W32 2=α .
1. Xaùc ñònh nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. (1,5 ñieåm) 2. Xaùc ñònh nhieät löôïng truyeàn qua thanh (W). (1,5 ñieåm)
Lôøi Giaûi Söû duïng coâng thöùc thanh daøi höõu haïn, boû qua toûa nhieät ôû ñænh Ñeå buø vaøo giaû thuyeát boû qua toûa nhieät ôû ñænh, ta taêng chieàu daøi thanh leân moät ñoaïn
• Chieàu cao caùnh tính toaùn
( ) ( )
mm.625,12045,21204dh
d.4d.hUfh'h 2
=+=+=
ππ+=+=
• Thoâng soá m
( ) 98776,0'h.mth
5452,2120625,01,21'h.m
m1,211150025,0
324d4
fUm 1
==×=
=×
×=
λ⋅α⋅
=⋅λ⋅α
= −
1. Xaùc ñònh nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh.
C8,37412,65030
)5452,2(ch5030
)'h.m(ch1tt
o
gfL
=+=+=
θ+= (0,75 ñieåm)
C45412,6925,15030
)5452,2(ch)2726,1(ch5030
)'h.m(ch
)2
'h.m(chtt
o
gf2/L
=×+=×+=
θ+= (0,75 ñieåm)
2. Xaùc ñònh nhieät löôïng truyeàn qua thanh (W). ( )
W5883,0
98776,0501,2110.908,4115
'h.mthmfQ
6
gc1
=
××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=
− (1,5 ñieåm)
Page 2 of 5 01.10.2007
Page 3
Baøi 2: (3 ñieåm) Nöôùc chaûy trong oáng thaúng coù ñöôøng kính mm.20d = vôùi vaän toác sm1,1=ω .
Nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø ra töông öùng vaø . C55't of = C65"t o
f =
Chieàu daøi cuûa oáng laø . m.3L =
1. Xaùc ñònh heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu. (1,5 ñieåm) 2. Xaùc ñònh nhieät löôïng trao ñoåi vaø nhieät ñoä trung bình cuûa vaùch. (1,5 ñieåm)
Cho bieát ( ) 28,1PrPr wf ≈ .
Lôøi Giaûi 1. Xaùc ñònh heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu.
Tra baûng caùc tính chaát vaät lyù cuûa nöôùc ôû 60oC:
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=ρ
==ν
=
=λ
−
3f
26f
p
f
mkg2,983
98,2Prsm10.478,0
)K.k(kJ179,4c
)K.m(W659,0
Tieâu chuaån Reynolds: 4
6f
f 10.6025,410.478,002,01,1dRe =
×=
ν⋅ω
= −
Tieâu chuaån Nusselt : )10(Re 4>
192
110636,1599,121,5375021,0PrPrPrRe021,0Nu R
25,0
w
f43,0f
8,0f
=
×××××=
ε⋅ε⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅= l
Heä soá toûa nhieät ñoái löu:
)K.m(W632702,0659,0192
dNu 2
tñ
=×=λ
⋅=α (1,5 ñieåm)
2. Xaùc ñònh nhieät ñoä trung bình cuûa vaùch Nhieät löôïng trao ñoåi
( )kW2,1410179,437065,0tcGQ
skg34,01,12,98301,0fG
fpnn
2n
=××=Δ⋅⋅=
=×××π=ω⋅⋅ρ= (0,75 ñieåm)
Nhieät ñoä trung bình cuûa vaùch ( )
( ) C91,71302,06327
10.2,1460F
Qtt
ttFQo
3
fw
fw
=××π×
+=⋅α
+=→
−⋅⋅α= (0,75 ñieåm)
Page 3 of 5 01.10.2007
Page 4
Baøi 3: (2 ñieåm) Hai vaùch phaúng ñaët song song Vaùch I nhieät ñoä ñoä ñen C150t o
1 = 4,01 =ε Vaùch II nhieät ñoä ñoä ñen C40t o
2 = 6,02 =ε
1. Xaùc ñònh maät ñoä doøng nhieät böùc xaï giöõa hai vaùch. (1 ñieåm) 2. Ñaët giöõa hai vaùch moät maøng chaén coù ñoä ñen 05,0=ε .
Xaùc ñònh laïi maät ñoä doøng nhieät böùc xaï vaø nhieät ñoä maøng chaén. (1 ñieåm)
Lôøi Giaûi 1. Xaùc ñònh maät ñoä doøng nhieät böùc xaï giöõa hai vaùch
( )( )
2otñbx
2448
42
41oo
21tñ
mW402qq
mW6,127215,31315,42310.67,5
TTq
3158,01
6,01
4,01
1111
1
=⋅ε=
=−×=
−⋅σ=
=−+
=−ε+ε
=ε
−
(1 ñieåm)
2. Khi ñaët vaøo maøng chaén
• Maät ñoä doøng nhieät böùc xaï
2otñbx
2c1tñ
mW18,306,127202371,0qq
023715,02
6,01
05,012
4,01
121121
1
=×=⋅ε=
=−+×+
=−ε+ε⋅+ε
=ε
(0,5 ñieåm)
• Nhieät ñoä maøng chaén
( )4c
41oc1c1
c1c1
TTq
0465,01
05,01
4,01
1111
1
−⋅σ⋅ε=
=−+
=−ε+ε
=ε
C8,105K93,3780465,010.67,5
18,3015,423
qTT
o25,0
84
25,0
oc1
c141c
==⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
×−=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛σ⋅ε
−=→
−
(0,5 ñieåm)
Page 4 of 5 01.10.2007
Page 5
Baøi 4: (2 ñieåm) Thieát bò trao ñoåi nhieät löu ñoäng ngöôïc chieàu coù dieän tích truyeàn nhieät ,
heä soá truyeàn nhieät
2m.12F =)K.m(W2700k 2
F = .
Löu chaát I C90't o1 = skg4G1 = )K.kg(kJ18,4c 1p =
Löu chaát II C30't o2 = skg5,5G2 = )K.kg(kJ1,3c 2p =
1. Xaùc ñònh nhieät löôïng trao ñoåi cuûa hai löu chaát. (1 ñieåm) 2. Xaùc ñònh nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát. (1 ñieåm)
Lôøi Giaûi Ñöông löôïng cuûa hai löu chaát
9806,005,1772,16CCCCKW10.05,1710.1,35,5cGC
CKW10.72,1610.18,44cGC
maxmin
max33
2p22
min33
1p11
===→⎪⎩
⎪⎨⎧
==×=⋅=
==×=⋅=
&
Ñôn vò chuyeån nhieät
9378,110.72,16122700
CFkNTU 3
min
F =×
=⋅
=
Hieäu suaát nhieät ( ){ }
( ){ } 6638,0C1NTUexpC1
C1NTUexp1=
−⋅−⋅−−⋅−−
=ε&&
&
1. Nhieät löôïng trao ñoåi cuûa hai löu chaát. ( ) ( )
kW6662,10036638,0QQW10.2,1003309010.72,16't'tCQ
lt
3321minlt
=×=⋅ε=→=−×=−⋅=
(1 ñieåm)
2. Nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=+=+=
=−=−=
C06,6905,17
66630CQ't"t
C17,5072,16
66690CQ't"t
o
222
o
111
(1 ñieåm)
Page 5 of 5 01.10.2007
Page 6
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ
Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Chuû nhieäm BM GV ra ñeà
ÑEÀ THI HOÏC KYØ II – NAÊM HOÏC 2007-2008 Ñeà thi laàn II - Heä Khoâng Chính Quy
Moân Thi : Truyeàn Nhieät (210060) Thôøi gian : 90 phuùt Baét ñaàu : 15h05 NgaøyThi : 11.10.2008
PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Ñeà thi goàm moät trang A4
Baøi 1 (3 ñieåm) Moät thanh nhoâm (heä soá daãn nhieät )K.m(W115=λ ) coù ñöôøng kính , chieàu
daøi . Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä 120oC, heä soá toûa nhieät ñoái
löu treân beà maët thanh
cm3d =
cm15L =
)K.m(W30 2=α , nhieät ñoä khoâng khí xung quanh 45oC.
Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. Haõy xaùc ñònh:
1. Nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. 2. Nhieät löôïng toûa ra treân thanh.
Baøi 2 (4 ñieåm) Nöôùc ñöôïc gia nhieät ñi trong oáng coù ñöôøng kính mm27d = , nhieät ñoä beà maët oáng
haèng soá . Nöôùc vaøo oáng coù nhieät ñoä , ra khoûi oáng coù nhieät ñoä , vaän toác trung bình cuûa nöôùc trong oáng laø
C110t ow =
Co
C50o't f =
90"t f = sm6,1
Haõy xaùc ñònh:
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc chaûy trong oáng. 2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät.
Baøi 3 (3 ñieåm) Moät thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu chuøm oáng coù caùnh coù thoâng soá laøm vieäc nhö sau: Khoùi noùng (coù )K.kg(kJ13,1cp = ) chuyeån ñoäng beân ngoaøi chuøm oáng vôùi nhieät ñoä
vaøo 275oC vaø ra laø 165oC. Nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng coù löu löôïng 16,5 hm3 ñöôïc haâm noùng töø 30oC ñeán 90oC. Heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò )K.m(W215k 2
F =
Haõy xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò.
Löu yù: Heä soá hieäu chænh tΔε tra theo hình 1 (trang 386 hoaëc 428) neáu tính theo phöông phaùp nhieät ñoä trung bình logarith LMTD. Hieäu suaát tra theo hình e (trang 387 hoaëc 429) Saùch baøi taäp nhieät ñoäng löïc hoïc kyõ thuaät vaø truyeàn nhieät
NTU−ε
----- Heát -----
Page 1 of 4
Page 7
Baøi giaûi
Baøi 1: (3 ñieåm)
• Caùc thoâng soá cô baûn
885,0h.m
898,503,0115
304d
.4fUm
=
=××
=⋅λα
=⋅λ⋅α
=
1. Nhieät ñoä giöõa thanh vaø ñænh thanh
( )( )
( )
C91,97417,17545
h.mcoshttt
C23,99417,1024,17545
h.mcosh2h.mcoshttt
o
gfhfh
o
gf2/hf2/h
=+=
θ+=θ+=
=×+=
⋅θ+=θ+=
(1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng truyeàn qua thanh
( )
W485,257087,075898,510.07,7115
h.mthmfQ4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=− (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (4 ñieåm)
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc trong oáng
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 70oC
⎪⎩
⎪⎨
⎧
=
=ρ
=λ
⎪⎩
⎪⎨
⎧
==
=ν −
)K.kg(kJ187,4c
mkg8,977
)K.m(W668,0
6,1Pr55,2Pr
sm10.415,0
p
3
w
f
26
• Tieâu chuaån Reynolds
446 1010.41,10
10.415,0027,06,1dRe >=
×=
ν⋅ω
= −
• Tieâu chuaån Nusselt
31,345123,142,110.32,10021,0
PrPrPrRe021,0Nu
3
R
25,0
w
f43,0f
8,0
=×××=
ε⋅ε⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅= l
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W8543027,0668,031,345
dNu 2=×=
λ⋅=α (2 ñieåm)
Page 2 of 4
Page 8
2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät
• Nhieät löôïng trao ñoåi
( ) kW1505090187,48957,0tcGQ
skg8957,010.72,56,18,977fG
fp
4
=−××=Δ⋅⋅=
=××=⋅ω⋅ρ= −
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình giöõa oáng vaø nöôùc
( ) C41,363ln2060
ttln
ttt o
min
max
minmax =−
=
ΔΔ
Δ−Δ=Δ
• Chieàu daøi oáng trao ñoåi nhieät
m685,5
027,04822,0
dF
m4822,041,368543
10.150t
QF 23
=×π
=⋅π
=
=×
=Δ⋅α
=
Σl
(2 ñieåm)
3. Nhieät ñoä nöôùc taïi vò trí giöõa oáng
• Heä soá NTU
55,0
187.48957,02411,08543
cG'F'NTU
m2411,02F'F
p
2
=×
×=
⋅⋅α
=
==
• Nhieät ñoä nöôùc
(0 ñieåm) ( )
( ) C36,75577,050110110
e'tttto
'NTUfww
=×−−=
⋅−−= −
Baøi 3: (3 ñieåm)
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 60oC
⎪⎩
⎪⎨⎧
=ρ
=3
n
pn
mkg2,983
)K.kg(kJ174,4c
• Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) kW566,112860174,42,9833600
5,16tcVQ npnnn =××⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×=Δ⋅⋅ρ⋅= (1 ñieåm)
Page 3 of 4
Page 9
1. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp LMTD
• Cheânh leäch nhieät ñoä theo sô ñoà ngöôïc chieàu
C69,158
135185ln
135185t ong =
−=Δ
• Heä soá hieäu chænh εΔt
95,083,1
3090165275
't"t"t'tR
245,0302753090
't't't"tP
t
22
11
21
22
=ε⇒
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=−−
=−−
=
=−−
=−−
=
Δ
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith LMTD C7,150tt o
ngt =Δ⋅ε=Δ Δ
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
m82,347,150215
10.566,1128tk
QF ≈×
=Δ⋅
= (3 ñieåm)
2. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp ε - NTU
• Nhieät dung löu löôïng khoái löôïng
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=⋅=
==Δ
==
===−−
=
KkW26,10CCC
KkW81,1860
566,1128t
QCC
CC5454,0
11060
1652753090C
maxmin
n2max
2
1
&
&
• Hieäu suaát thieát bò
( ) ( )
⎪⎩
⎪⎨
⎧
≈==ε
=−×=−⋅=
449,07,2513
56,1128Q
Q
kW7,25133027526,10't'tCQ
max
21minmax
• Ñôn vò chuyeån nhieät Ñoà thò hình 6.e 7,0NTU =
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
min m4,33215
10.26,1068,0k
CNTUF ≈×=⋅= (3 ñieåm)
Page 4 of 4
Page 10
Page 1 of 4 Monday, August 18, 2008
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ
Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Chuû nhieäm BM GV ra ñeà
ÑEÀ THI HOÏC KYØ III – NAÊM HOÏC 2007-2008 Ñeà thi laàn I - Heä Khoâng Chính Quy
Moân Thi : Truyeàn Nhieät (210060) Thôøi gian : 90 phuùt Baét ñaàu : 7h20 NgaøyThi : 23.08.2008
PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Ñeà thi goàm moät trang A4
Baøi 1 (3 ñieåm) Moät thanh nhoâm coù tieát dieän hình chöõ nhaät caïnh cm43ba ×=× , chieàu daøi cm35L =
vaø heä soá daãn nhieät )K.m(W115=λ ). Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä
110oC, heä soá toûa nhieät ñoái löu treân beà maët thanh )K.m(W28 2=α , nhieät ñoä khoâng khí
xung quanh 45oC. Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. Haõy xaùc ñònh:
1. Nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. 2. Nhieät löôïng toûa ra treân thanh.
Baøi 2 (4 ñieåm) Nöôùc ñöôïc gia nhieät ñi trong oáng coù ñöôøng kính mm34d = , nhieät ñoä beà maët oáng
haèng soá C100t ow = . Nöôùc vaøo oáng coù nhieät ñoä C50't o
f = , ra khoûi oáng coù nhieät ñoä C90"t o
f = , vaän toác trung bình cuûa nöôùc trong oáng laø sm5,1
Haõy xaùc ñònh:
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc chaûy trong oáng. 2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät.
Baøi 3 (3 ñieåm) Moät thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu chuøm oáng coù caùnh coù thoâng soá laøm vieäc nhö sau: Khoùi noùng (coù )K.kg(kJ13,1cp = ) chuyeån ñoäng beân ngoaøi chuøm oáng vôùi nhieät ñoä
vaøo 280oC vaø ra laø 155oC. Nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng coù löu löôïng 16,5 hm3 ñöôïc haâm noùng töø 35oC ñeán 85oC. Heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò )K.m(W225k 2
F =
Haõy xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò.
Löu yù: Heä soá hieäu chænh tΔε tra theo hình 1 (trang 386 hoaëc 428) neáu tính theo phöông phaùp nhieät ñoä trung bình logarith LMTD. Hieäu suaát NTU−ε tra theo hình e (trang 387 hoaëc 429) Saùch baøi taäp nhieät ñoäng löïc hoïc kyõ thuaät vaø truyeàn nhieät
----- Heát -----
Page 11
Page 2 of 4 Monday, August 18, 2008
Baøi giaûi
Baøi 1: (3 ñieåm)
• Caùc thoâng soá cô baûn
( )
865,1h.m
33,510.12115
2810.72ba
ba2fUm 4
2
=
=×
××=
×⋅λα⋅+
=⋅λ⋅α
= −
−
1. Nhieät ñoä giöõa thanh vaø ñænh thanh
( )( )
( )
C66,6466,1945307,36545
h.mcoshttt
C84,7384,2845307,3467,16545
h.mcosh2h.mcoshttt
o
gfhfh
o
gf2/hf2/h
=+=+=
θ+=θ+=
=+=×+=
⋅θ+=θ+=
(1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng truyeàn qua thanh
( )
W57,45953,06533,510.12115
h.mthmfQ4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=− (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (4 ñieåm)
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc trong oáng
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 70oC
⎪⎩
⎪⎨
⎧
=
=ρ
=λ
⎪⎩
⎪⎨
⎧
==
=ν −
)K.kg(kJ187,4c
mkg8,977
)K.m(W668,0
75,1Pr55,2Pr
sm10.415,0
p
3
w
f
26
• Tieâu chuaån Reynolds
446 1010.29,12
10.415,0034,05,1dRe >=
×=
ν⋅ω
= −
• Tieâu chuaån Nusselt
93,4061,149,110.792,11021,0
PrPrPrRe021,0Nu
3
R
25,0
w
f43,0f
8,0
=×××=
ε⋅ε⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅= l
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W7995034,0668,093,406
dNu 2=×=
λ⋅=α (2 ñieåm)
Page 12
Page 3 of 4 Monday, August 18, 2008
2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät
• Nhieät löôïng trao ñoåi
( ) kW02,2235090187,4332,1tcGQ
skg332,110.95,18,977fG
fp
4
=−××=Δ⋅⋅=
=××=⋅ω⋅ρ= −
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình giöõa oáng vaø nöôùc
( ) C85,245ln1050
ttln
ttt o
min
max
minmax =−
=
ΔΔ
Δ−Δ=Δ
• Chieàu daøi oáng trao ñoåi nhieät
m51,10
034,01224,1
dF
m1224,185,247995
10.02,223t
QF 23
=×π
=⋅π
=
=×
=Δ⋅α
=
Σl
(2 ñieåm)
Baøi 3: (3 ñieåm)
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 60oC
⎪⎩
⎪⎨⎧
=ρ
=3
n
pn
mkg2,983
)K.kg(kJ174,4c
• Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) kW47,94050174,42,9833600
5,16tcVQ npnnn =××⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×=Δ⋅⋅ρ⋅= (1 ñieåm)
1. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp LMTD
• Cheânh leäch nhieät ñoä theo sô ñoà ngöôïc chieàu
C477,154
120195ln
120195t ong =
−=Δ
• Heä soá hieäu chænh εΔt
94,05,2
3585155280
't"t"t'tR
204,035280
3585't't't"tP
t
22
11
21
22
=ε⇒
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=−−
=−−
=
=−
−=
−−
=
Δ
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith LMTD C145tt o
ngt =Δ⋅ε=Δ Δ
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
m83,2814522510.47,940
tkQF ≈
×=
Δ⋅= (2 ñieåm)
Page 13
Page 4 of 4 Monday, August 18, 2008
2. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp ε - NTU
• Nhieät dung löu löôïng khoái löôïng
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=⋅=
==Δ
==
===−−
=
KkW028,9CCC
KkW571,2250
566,1128t
QCC
CC4,0
12550
1552803585C
maxmin
n2max
2
1
&
&
• Hieäu suaát thieát bò
( ) ( )
⎪⎩
⎪⎨
⎧
≈==ε
=−×=−⋅=
425,02212
47,940Q
Q
kW221235280028,9't'tCQ
max
21minmax
• Ñôn vò chuyeån nhieät Ñoà thò hình 6.e 68,0NTU =
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
min m28,27225
10.028,968,0k
CNTUF ≈×=⋅= (2 ñieåm)
Page 14
Page 1 of 4
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ
Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Chuû nhieäm BM GV ra ñeà
ÑEÀ THI HOÏC KYØ I – NAÊM HOÏC 2007-2008 Ñeà thi laàn I - Heä Khoâng Chính Quy
Moân Thi : Truyeàn Nhieät (210060) Thôøi gian : 90 phuùt Baét ñaàu : 18h30 NgaøyThi : 12.07.2008
PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Ñeà thi goàm moät trang A4
Baøi 1 (3 ñieåm) Moät thanh nhoâm (heä soá daãn nhieät )K.m(W115=λ ) coù ñöôøng kính cm3d = , chieàu
daøi cm35L = . Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä 140oC, heä soá toûa nhieät ñoái
löu treân beà maët thanh )K.m(W35 2=α , nhieät ñoä khoâng khí xung quanh 50oC.
Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. Haõy xaùc ñònh:
1. Nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. (1,5 ñieåm) 2. Nhieät löôïng toûa ra treân thanh. (1,5 ñieåm)
Baøi 2 (4 ñieåm) Nöôùc ñöôïc gia nhieät ñi trong oáng coù ñöôøng kính mm34d = , nhieät ñoä beà maët oáng
haèng soá C120t ow = . Nöôùc vaøo oáng coù nhieät ñoä C50't o
f = , ra khoûi oáng coù nhieät ñoä C90"t o
f = , vaän toác trung bình cuûa nöôùc trong oáng laø sm2
Haõy xaùc ñònh:
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc chaûy trong oáng. (2 ñieåm) 2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät. (1,5 ñieåm) 3. Nhieät ñoä cuûa nöôùc taïi vò trí giöõa oáng. (0,5 ñieåm)
Baøi 3 (3 ñieåm) Moät thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu chuøm oáng coù caùnh coù thoâng soá laøm vieäc nhö sau: Khoùi noùng (coù )K.kg(kJ13,1cp = ) chuyeån ñoäng beân ngoaøi chuøm oáng vôùi nhieät ñoä
vaøo 245oC vaø ra laø 155oC. Nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng coù löu löôïng 16,5 hm3 ñöôïc haâm noùng töø 30oC ñeán 90oC. Heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò )K.m(W225k 2
F =
Haõy xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò.
Löu yù: Heä soá hieäu chænh tΔε tra theo hình 1 (trang 386 hoaëc 428) neáu tính theo phöông phaùp nhieät ñoä trung bình logarith LMTD. Hieäu suaát NTU−ε tra theo hình e (trang 387 hoaëc 429) Saùch baøi taäp nhieät ñoäng löïc hoïc kyõ thuaät vaø truyeàn nhieät
----- Heát -----
Page 15
Page 2 of 4
Baøi giaûi
Baøi 1: (3 ñieåm)
• Caùc thoâng soá cô baûn
23,2h.m
37,603,0115
354d
.4fUm
=
=××
=⋅λα
=⋅λ⋅α
=
1. Nhieät ñoä giöõa thanh vaø ñænh thanh
( )( )
( )
C14,6959,2150702,49050
h.mcosh50tt
C32,8232,3250702,4688,19050
h.mcosh2h.mcosh50tt
o
ghfh
o
g2/hf2/h
=+=+=
θ+=θ+=
=+=×+=
⋅θ+=θ+=
(1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng truyeàn qua thanh
( )
W54,4598,09037,610.07,7115
h.mthmfQ4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=− (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (4 ñieåm)
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc trong oáng
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 70oC
⎪⎩
⎪⎨
⎧
=
=ρ
=λ
⎪⎩
⎪⎨
⎧
==
=ν −
)K.kg(kJ187,4c
mkg8,977
)K.m(W668,0
47,1Pr55,2Pr
sm10.415,0
p
3
w
f
26
• Tieâu chuaån Reynolds
446 1010.38,16
10.415,0034,02dRe >=
×=
ν⋅ω
= −
• Tieâu chuaån Nusselt
06,53515,149,110.845,14021,0
PrPrPrRe021,0Nu
3
R
25,0
w
f43,0f
8,0
=×××=
ε⋅ε⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅= l
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W512.10034,0668,006,535
dNu 2=×=
λ⋅=α (2 ñieåm)
Page 16
Page 3 of 4
2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät
• Nhieät löôïng trao ñoåi
( ) kW36,2975090187,47755,1tcGQ
skg7755,110.928,977fG
fp
4
=−××=Δ⋅⋅=
=××=⋅ω⋅ρ= −
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình giöõa oáng vaø nöôùc
( ) C2,4737ln3070
ttln
ttt o
min
max
minmax =−
=
ΔΔ
Δ−Δ=Δ
• Chieàu daøi oáng trao ñoåi nhieät
m61,5
034,0599,0
dF
m599,02,47512.10
10.36,297t
QF 23
=×π
=⋅π
=
=×
=Δ⋅α
=
Σl
(1,5 ñieåm)
3. Nhieät ñoä nöôùc taïi vò trí giöõa oáng
• Heä soá NTU
424,0
187.47755,13,0512.10
cG'F'NTU
m2996,02F'F
p
2
=×
×=
⋅⋅α
=
==
• Nhieät ñoä nöôùc
( )
( ) C2,74655,050120120
e'tttto
'NTUfww
=×−−=
⋅−−= −
(0,5 ñieåm)
Baøi 3: (3 ñieåm)
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 60oC
⎪⎩
⎪⎨⎧
=ρ
=3
n
pn
mkg2,983
)K.kg(kJ174,4c
• Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) kW566,112860174,42,9833600
5,16tcVQ npnnn =××⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×=Δ⋅⋅ρ⋅= (1 ñieåm)
Page 17
Page 4 of 4
1. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp LMTD
• Cheânh leäch nhieät ñoä theo sô ñoà ngöôïc chieàu
C46,139
125155ln
125155t ong =
−=Δ
• Heä soá hieäu chænh εΔt
945,05,1
3090155245
't"t"t'tR
28,0302453090
't't't"tP
t
22
11
21
22
=ε⇒
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=−−
=−−
=
=−−
=−−
=
Δ
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith LMTD C132tt o
ngt =Δ⋅ε=Δ Δ
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
m38132225
10.566,1128tk
QF ≈×
=Δ⋅
= (2 ñieåm)
2. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp ε - NTU
• Nhieät dung löu löôïng khoái löôïng
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=⋅=
==Δ
==
===−−
=
KkW54,12CCC
KkW81,1860
566,1128t
QCC
CC667,0
9060
1552453090C
maxmin
n2max
2
1
&
&
• Hieäu suaát thieát bò
( ) ( )
⎪⎩
⎪⎨
⎧
≈==ε
=−×=−⋅=
418,01,2696
56,1128Q
Q
kW1,26963024554,12't'tCQ
max
21minmax
• Ñôn vò chuyeån nhieät Ñoà thò hình 6.e 7,0NTU =
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
min m39225
10.54,127,0k
CNTUF ≈×=⋅= (2 ñieåm)
Page 18
Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA - Khoa CÔ KHÍ
Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh
GV duyeät GV ra ñeà
ÑEÀ THI CUOÁI HOÏC KYØ II – NAÊM HOÏC 2007-2008 Moân Thi : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät Thôøi gian : 90 phuùt Ngaøy thi : 12.06.2008
TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Baøi 1 (3,5 ñieåm) Buoàng ñoát coù kích thöôùc ba chieàu daøi, roäng, cao nhö sau 234HWL ××=×× m, nhieät ñoä
beà maët , ñoä ñen . Moâi tröôøng khoâng khí xung quanh coù nhieät ñoä . C240t ow = 7,0w =ε C40t o
f =
1. Tính toång toån thaát nhieät töø caùc beà maët xung quanh vaùch ra moâi tröôøng Qt [kW]. 2. Neáu boïc vaùch baèng lôùp caùch nhieät coù heä soá daãn nhieät )K.m(W07,0CN =λ .
Giaû thieát nhieät ñoä vaùch buoàng ñoát tieáp xuùc lôùp caùch nhieät khoâng thay ñoåi, heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu giöõ nguyeân nhö vöøa tính ôû treân, ñoä ñen maët ngoaøi cuûa vaùch 0*
w =ε
a. Xaùc ñònh chieàu daøy lôùp caùch nhieät ñeå toån thaát nhieät giaûm 12 laàn. b. Tính nhieät ñoä beà maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät.
Baøi 2 (4 ñieåm) Trong heä thoáng saáy ngöôøi ta duøng hôi nöôùc ñeå gia nhieät cho khoâng khí. Thieát bò trao ñoåi
nhieät laø chuøm oáng boá trí song song, oáng coù kích thöôùc 2127φ mm, soá haøng oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí . 12n =
Hôi nöôùc ñi vaøo trong oáng coù aùp suaát 4p = bar, ñoä khoâ 1x = , ra khoûi oáng ôû traïng thaùi loûng soâi. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa hôi beân trong oáng )K.m(W7000 2
h =α
Khoâng khí coù löu löôïng hm5000V 3kk = vaøo chuøm oáng coù nhieät ñoä , ra khoûi
chuøm oáng coù nhieät ñoä . Vaän toác qua choå heïp nhaát
C30't of =
C110"t of = sm10max =ω
Boû qua nhieät trôû daãn nhieät cuûa vaùch oáng, haõy xaùc ñònh: 1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu trung bình veà phía khoâng khí. 2. Naêng suaát nhieät Q [kW] vaø toång chieàu daøi oáng truyeàn nhieät Σl [m] cuûa thieát bò.
3. Löu löôïng hôi nöôùc caàn cung caáp laø bao nhieâu Gh [kg/h].
Baøi 3 (2,5 ñieåm) Thieát bò trao ñoåi nhieät löu ñoäng ngöôïc chieàu coù dieän tích truyeàn nhieät ,
heä soá truyeàn nhieät
2m16F =
)K.m(W2100k 2= . Bieát:
Löu chaát I coù C120't o1 = skg6G1 = )K.kg(kJ2,3c 1p =
Löu chaát II coù C30't o2 = skg5,5G2 = )K.kg(kJ18,4c 2p =
1. Xaùc ñònh naêng suaát nhieät cuûa thieát bò. 2. Tính nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát. 3. Tröôøng hôïp löu ñoäng cuøng chieàu thì naêng suaát nhieät cuûa thieát bò taêng hay giaûm?
Giaûi thích taïi sao? ‐‐‐‐‐ Heát ‐‐‐‐‐
Page 1 of 6 6/12/2008
Page 19
Ñaùp aùn 12.06.2008 Baøi 1 (3,5 ñieåm)
1. Toång toån thaát nhieät töø vaùch ñeán moâi tröôøng
bxñltt QQQ +=
• Thoâng soá vaät lyù cuûa lôùp khoâng khí ôû nhieät ñoä trung bình 140oC
⎪⎩
⎪⎨
⎧
==ν
=λ
→= −
684,0Prsm10.8,27
)K.m(W0349,0
C140t 26otb
• Tieâu chuaån Grashof
( ) 10122
3
2
3
10.917,410.8,27413
40240281,9tHgGr =×
−××=
νΔ⋅⋅β⋅
= −
• Tieâu chuaån Rayleigh
( )1371010 1010.210.3636,3684,010.917,4PrGrRa ÷∈=×=⋅=
• Caùc heä soá töø baûng 10.1
⎩⎨⎧
==
333,0n135,0C
• Tieâu chuaån Nusselt
( ) 43,43510.364,3135,0RaCNu333,010n =×=⋅=
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W6,72
0349,043,435H
Nu 2=×=λ
⋅=α (1,5 ñieåm)
• Maät ñoä doøng nhieät
( ) ( )
{ }2
bxñl
2444
f4
wobx
2fwñl
mW3888qqq
mW236813,313,567,57,0100T
100TCq
mW1520402406,7ttq
=+=→
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=−××=⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩
⎪⎨⎧
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛⋅⋅ε=
=−×=−⋅α=
• Toån thaát nhieät
( ) ( )
kW86,108W864.108283888FqQ
kW30,66W304.66282368FqQ
kW56,42W560.42281520FqQ
m282432HLW2F
bxbx
ñlñl
2
==×=⋅=
==×=⋅=
==×=⋅=
=×+×=×+×=
(1 ñieåm)
Page 2 of 6 6/12/2008
Page 20
2. Vaùch ñöôïc boïc caùch nhieät • Maät ñoä doøng nhieät yeâu caàu
2mW32412q'q ==
i. Chieàu daøy lôùp caùch nhieät
m034,06,7
1324
4024007,0
1q
tt
1ttq
fwCNCN
CN
CN
fw
=⎭⎬⎫
⎩⎨⎧ −
−×=
⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
α−
−⋅λ=δ→
α+
λδ
−=
(0,5 ñieåm)
ii. Nhieät ñoä beà maët
( )
C6,826,7
32440qt't
t'tqo
fw
fw
=+=α
+=→
−⋅α= (0,5 ñieåm)
Page 3 of 6 6/12/2008
Page 21
Baøi 2 (4 ñieåm) 1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu trung bình veà phía khoâng khí
• Thoâng soá vaät lyù ôû nhieät ñoä trung bình
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=
=ρ
==ν
=λ
→=
−
−
)K.kg(kJ005,1c
mkg029,1
694,0Prsm10.02,20
)K/m(W10.96,2
C70t
p
3
26
2
okk
• Kích thöôùc tính toaùn m027,0mm27ddtñ ===
• Tieâu chuaån Reynolds
336
tñ 1010.486,1310.02,20027,010dRe >=
×=
ν⋅ω
= −
• Tieâu chuaån Nusselt
27,9311877,05,48322,0
PrPrPrRe22,0Nu
25,0
w
f36,065,0
=××××=
ε⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅= ψ
81,935,483194,0
Re194,0Nu 65,0*
=×=
⋅=
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W25,102027,0
0296,027,93d
Nu 2
tñn3 =×=
λ×=α →
)K.m(W84,102027,0
0296,081,93d
Nu 2
tñn3
* =×=λ
×=α →
• Heä soá hieäu chænh soá haøng oáng theo chieàu doøng löu ñoäng
( ) 958,012
109,06,0n
2n21n =
++=
−+ε+ε=ε
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W5,9884,102958,0
)K.m(W9825,102958,02
n3*
nss*
2n3nss
=×=α⋅ε=α
=×=α⋅ε=α
→
→ (1,5 ñieåm)
Page 4 of 6 6/12/2008
Page 22
2. Naêng suaát nhieät vaø dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò • Thoâng soá hôi nöôùc
⎪⎩
⎪⎨⎧
==
→=kgkJ2133rC62,143t
bar4po
bhh
a. Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) kW9,11430110005,1
3600029,15000
tcGQ kpkkk
=−××⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×
=
Δ⋅⋅= (0,5 ñieåm)
b. Dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò • Heä soá truyeàn nhieät
)K.m(W2111,8k
)K.m(W1648,8
027,09810
021,070001
d1
ddln
.21
d1k
*
2k1
2
t1h
=
=
×++
×
π=
⋅α+
λ+
⋅α
π=
l
l
(0,5 ñieåm)
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình
( ) ( )( )( )
C7,65
11062,1433062,143ln
11062,1433062,143
ttln
ttt o
min
max
minmax =
−−
−−−=
ΔΔ
Δ−Δ=Δ (0,5 ñieåm)
• Toång chieàu daøi oáng truyeàn nhieät
m213
7,65211,810.9,114
tkQ
m2,2147,65165,8
10.9,114tk
Q
3*
3
=×
=Δ⋅
=
=×
=Δ⋅
=
Σ
Σ
l
l
l
l
(0,5 ñieåm)
3. Löu löôïng hôi caàn cung caáp cho thieát bò
hkg9,19336002133
9,114rQGh =×== (0,5 ñieåm)
Page 5 of 6 6/12/2008
Page 23
Baøi 3 (2,5 ñieåm) 1. Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
• Ñöông löôïng löu löôïng khoái löôïng cuûa hai löu chaát
835,099,222,19CCC
CKkW99,2218,45,5cGC
CKkW2,192,36cGC
maxmin
max2p22
min1p11
===→
⎪⎩
⎪⎨⎧
==×=⋅=
==×=⋅=
&
(0,5 ñieåm)
• Hieäu suaát nhieät cuûa thieát bò
( ){ }( ){ }( ){ }
( ){ } 67,0835,0175,1exp835,01
835,0175,1exp1C1NTUexpC1
C1NTUexp1
75,110.2,19
162100C
FkNTU 3min
F
=−×−×−
−×−−=
−⋅−⋅−−⋅−−
=ε→
=×
=⋅
=
&&
& (0,5 ñieåm)
• Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) ( )
kW1158172867,0QQ
kW1728301202,19't'tCQ
max
21minmax
=×=⋅ε=
=−×=−⋅= (0,5 ñieåm)
2. Nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát
C36,80
99,22115830
CQ't"t
C7,592,19
1158120CQ't"t
o
222
o
111
=+=+=
=−=−= (0,5 ñieåm)
3. Giaûi thích naêng suaát nhieät giaûm
(0,5 ñieåm)
Page 6 of 6 6/12/2008
Page 24
Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA - Khoa CÔ KHÍ
Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh
GV duyeät GV ra ñeà
ÑEÀ THI CUOÁI HOÏC KYØ II – NAÊM HOÏC 2007-2008 Moân Thi : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät Thôøi gian : 90 phuùt Ngaøy thi : 12.06.2008
TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Baøi 1 (3,5 ñieåm) Vaùch cuûa buoàng ñoát coù kích thöôùc ba chieàu daøi, roäng, cao nhö sau 234HWL ××=×× m,
nhieät ñoä beà maët , ñoä ñen C240t ow = 7,0w =ε . Moâi tröôøng khoâng khí xung quanh coù nhieät ñoä
. C40t of =
1. Tính toång toån thaát nhieät töø caùc beà maët xung quanh vaùch ra moâi tröôøng Qt [kW]. 2. Neáu boïc vaùch baèng lôùp caùch nhieät coù heä soá daãn nhieät )K.m(W07,0CN =λ .
Giaû thieát nhieät ñoä vaùch buoàng ñoát tieáp xuùc lôùp caùch nhieät khoâng thay ñoåi, heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu giöõ nguyeân nhö vöøa tính ôû treân, ñoä ñen maët ngoaøi cuûa vaùch 0*
w =ε
a. Xaùc ñònh chieàu daøy lôùp caùch nhieät ñeå toån thaát nhieät giaûm 12 laàn. b. Tính nhieät ñoä beà maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät.
Baøi 2 (4 ñieåm) Trong heä thoáng saáy ngöôøi ta duøng hôi nöôùc ñeå gia nhieät cho khoâng khí. Thieát bò trao ñoåi
nhieät laø chuøm oáng boá trí song song, oáng coù kích thöôùc 2127φ mm, soá haøng oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí . 12n =
Hôi nöôùc ñi vaøo trong oáng coù aùp suaát 4p = bar, ñoä khoâ 1x = , ra khoûi oáng ôû traïng thaùi loûng soâi. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa hôi beân trong oáng )K.m(W7000 2
h =α
Khoâng khí coù löu löôïng hm5000V 3kk = vaøo chuøm oáng coù nhieät ñoä , ra khoûi
chuøm oáng coù nhieät ñoä . Vaän toác qua choå heïp nhaát
C30't of =
C110"t of = sm10max =ω
Boû qua nhieät trôû daãn nhieät cuûa vaùch oáng, haõy xaùc ñònh: 1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu trung bình veà phía khoâng khí. 2. Naêng suaát nhieät Q [kW] vaø toång chieàu daøi oáng truyeàn nhieät Σl [m] cuûa thieát bò.
3. Löu löôïng hôi nöôùc caàn cung caáp laø bao nhieâu Gh [kg/h].
Baøi 3 (2,5 ñieåm) Thieát bò trao ñoåi nhieät löu ñoäng ngöôïc chieàu coù dieän tích truyeàn nhieät ,
heä soá truyeàn nhieät
2m16F =
)K.m(W2100k 2= . Bieát:
Löu chaát I coù C120't o1 = skg6G1 = )K.kg(kJ2,3c 1p =
Löu chaát II coù C30't o2 = skg5,5G2 = )K.kg(kJ18,4c 2p =
1. Xaùc ñònh naêng suaát nhieät cuûa thieát bò. 2. Tính nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát. 3. Tröôøng hôïp löu ñoäng cuøng chieàu thì naêng suaát nhieät cuûa thieát bò taêng hay giaûm?
Giaûi thích taïi sao?
6/7/2008Page 1 of 6
‐‐‐‐‐ Heát ‐‐‐‐‐
Page 25
Ñaùp aùn 12.06.2008 Baøi 1 (3,5 ñieåm)
1. Toång toån thaát nhieät töø vaùch ñeán moâi tröôøng
bxñltt QQQ +=
• Thoâng soá vaät lyù cuûa lôùp khoâng khí ôû nhieät ñoä trung bình 140oC
⎪⎩
⎪⎨
⎧
==ν
=λ
→= −
684,0Prsm10.8,27
)K.m(W0349,0
C140t 26otb
• Tieâu chuaån Grashof
( ) 10122
3
2
3
10.917,410.8,27413
40240281,9tHgGr =×
−××=
νΔ⋅⋅β⋅
= −
• Tieâu chuaån Rayleigh
( )1371010 1010.210.3636,3684,010.917,4PrGrRa ÷∈=×=⋅=
• Caùc heä soá töø baûng 10.1
⎩⎨⎧
==
333,0n135,0C
• Tieâu chuaån Nusselt
( ) 43,43510.364,3135,0RaCNu333,010n =×=⋅=
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W6,72
0349,043,435H
Nu 2=×=λ
⋅=α (1,5 ñieåm)
• Maät ñoä doøng nhieät
( ) ( )
{ }2
bxñl
2444
f4
wobx
2fwñl
mW3888qqq
mW236813,313,567,57,0100T
100TCq
mW1520402406,7ttq
=+=→
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=−××=⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩
⎪⎨⎧
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛⋅⋅ε=
=−×=−⋅α=
• Toån thaát nhieät
( ) ( )
kW86,108W864.108283888FqQ
kW30,66W304.66282368FqQ
kW56,42W560.42281520FqQ
m282432HLW2F
bxbx
ñlñl
2
==×=⋅=
==×=⋅=
==×=⋅=
=×+×=×+×=
(1 ñieåm)
Page 2 of 6 6/7/2008
Page 26
2. Vaùch ñöôïc boïc caùch nhieät • Maät ñoä doøng nhieät yeâu caàu
2mW32412q'q ==
i. Chieàu daøy lôùp caùch nhieät
m034,06,7
1324
4024007,0
1q
tt
1ttq
fwCNCN
CN
CN
fw
=⎭⎬⎫
⎩⎨⎧ −
−×=
⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
α−
−⋅λ=δ→
α+
λδ
−=
(0,5 ñieåm)
ii. Nhieät ñoä beà maët
( )
C6,826,7
32440qt't
t'tqo
fw
fw
=+=α
+=→
−⋅α= (0,5 ñieåm)
Page 3 of 6 6/7/2008
Page 27
Baøi 2 (4 ñieåm) 1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu trung bình veà phía khoâng khí
• Thoâng soá vaät lyù ôû nhieät ñoä trung bình
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=
=ρ
==ν
=λ
→=
−
−
)K.kg(kJ005,1c
mkg029,1
694,0Prsm10.02,20
)K/m(W10.96,2
C70t
p
3
26
2
okk
• Kích thöôùc tính toaùn m027,0mm27ddtñ ===
• Tieâu chuaån Reynolds
336
tñ 1010.486,1310.02,20027,010dRe >=
×=
ν⋅ω
= −
• Tieâu chuaån Nusselt
27,9311877,05,48322,0
PrPrPrRe22,0Nu
25,0
w
f36,065,0
=××××=
ε⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅= ψ
81,935,483194,0
Re194,0Nu 65,0*
=×=
⋅=
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W25,102027,0
0296,027,93d
Nu 2
tñn3 =×=
λ×=α →
)K.m(W84,102027,0
0296,081,93d
Nu 2
tñn3
* =×=λ
×=α →
• Heä soá hieäu chænh soá haøng oáng theo chieàu doøng löu ñoäng
( ) 958,012
109,06,0n
2n21n =
++=
−+ε+ε=ε
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W5,9884,102958,0
)K.m(W9825,102958,02
n3*
nss*
2n3nss
=×=α⋅ε=α
=×=α⋅ε=α
→
→ (1,5 ñieåm)
Page 4 of 6 6/7/2008
Page 28
2. Naêng suaát nhieät vaø dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò • Thoâng soá hôi nöôùc
⎪⎩
⎪⎨⎧
==
→=kgkJ2133rC62,143t
bar4po
bhh
a. Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) kW9,11430110005,1
3600029,15000
tcGQ kpkkk
=−××⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×
=
Δ⋅⋅= (0,5 ñieåm)
b. Dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò • Heä soá truyeàn nhieät
)K.m(W2111,8k
)K.m(W1648,8
027,09810
021,070001
d1
ddln
.21
d1k
*
2k1
2
t1h
=
=
×++
×
π=
⋅α+
λ+
⋅α
π=
l
l
(0,5 ñieåm)
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình
( ) ( )( )( )
C7,65
11062,1433062,143ln
11062,1433062,143
ttln
ttt o
min
max
minmax =
−−
−−−=
ΔΔ
Δ−Δ=Δ (0,5 ñieåm)
• Toång chieàu daøi oáng truyeàn nhieät
m213
7,65211,810.9,114
tkQ
m2,2147,65165,8
10.9,114tk
Q
3*
3
=×
=Δ⋅
=
=×
=Δ⋅
=
Σ
Σ
l
l
l
l
(0,5 ñieåm)
3. Löu löôïng hôi caàn cung caáp cho thieát bò
hkg9,19336002133
9,114rQGh =×== (0,5 ñieåm)
Page 5 of 6 6/7/2008
Page 29
Baøi 3 (2,5 ñieåm) 1. Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
• Ñöông löôïng löu löôïng khoái löôïng cuûa hai löu chaát
835,099,222,19CCC
CKkW99,2218,45,5cGC
CKkW2,192,36cGC
maxmin
max2p22
min1p11
===→
⎪⎩
⎪⎨⎧
==×=⋅=
==×=⋅=
&
(0,5 ñieåm)
• Hieäu suaát nhieät cuûa thieát bò
( ){ }( ){ }( ){ }
( ){ } 67,0835,0175,1exp835,01
835,0175,1exp1C1NTUexpC1
C1NTUexp1
75,110.2,19
162100C
FkNTU 3min
F
=−×−×−
−×−−=
−⋅−⋅−−⋅−−
=ε→
=×
=⋅
=
&&
& (0,5 ñieåm)
• Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) ( )
kW1158172867,0QQ
kW1728301202,19't'tCQ
max
21minmax
=×=⋅ε=
=−×=−⋅= (0,5 ñieåm)
2. Nhieät ñoä ra cuûa hai löu chaát
C36,80
99,22115830
CQ't"t
C7,592,19
1158120CQ't"t
o
222
o
111
=+=+=
=−=−= (0,5 ñieåm)
3. Giaûi thích naêng suaát nhieät giaûm
(0,5 ñieåm)
Page 6 of 6 6/7/2008
Page 30
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP. HOÀ CHÍ MINH BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH
----------o0o---------- ÑEÀ THI
Moân thi: TRUYEÀN NHIEÄT
Thôøi gian : 90 phuùt (Sinh vieân ñöôïc pheùp söû duïng taøi lieäu vaø maùy tính)
Baøi 1 (4 ñieåm) Daàu maùy bieán aùp coù nhieät ñoä 800C chaûy trong oáng vôùi toác ñoä 1,2 m/s. Cho bieát
ñöôøng kính trong cuûa oáng laø 40 mm, chieàu daøi cuûa oáng laø 8 m vaø nhieät ñoä beà maët trong cuûa oáng
laø 650C
a. Xaùc ñònh heä soá toûa nhieät ñoái löu giöõa daàu vaø vaùch oáng.
b. Neáu söû duïng nhieät löôïng toûa ra töø beà maët ngoaøi cuûa oáng ñeå gia nhieät cho moät khoái nöôùc
coù theå tích 500 lít, tính thôøi gian (giaây) caàn thieát ñeå nhieät ñoä trung bình cuûa khoái nöôùc
taêng 200C (boû qua nhieät trôû cuûa vaùch oáng theùp khi tính toaùn).
Baøi 2 (3 ñieåm) Moät vaùch phaúng ñaët thaúng ñöùng ñöôïc laøm baèng 2 taám kim loaïi moûng, ôû giöõa laø
khoâng khí (boû qua nhieät trôû daãn nhieät cuûa kim loaïi), khoaûng caùch giöõa 2 taám kim loaïi laø
cm4=δ , dieän tích beà maët vaùch F = 6 m2, ñoä ñen cuûa beà maët caùc vaùch kim loaïi laø
8,0=21 == εεε . Cho bieát nhieät ñoä beà maët vaùch phía ngoaøi laø vaø nhieät ñoä beà maët
vaùch phía trong
Ct ow 801 =
Cow 202 =t
a. Tính nhieät löôïng truyeàn qua vaùch do böùc xaï [W]
b. Tính nhieät löôïng toång coäng truyeàn qua vaùch [W]
t/1 1
//t
t/2
//t2Baøi 3 (3 ñieåm) Moät thieát bò trao ñoåi nhieät daïng
oáng loàng oáng nhö hình veõ. Chaát loûng noùng
chuyeån ñoäng beân trong oáng nhoû vôùi caùc thoâng
soá nhö sau: löu löôïng 100 lít/h, nhieät ñoä vaøo
, nhieät ñoä ra t , nhieät dung
rieâng Cp1 = 3 kJ/kg.ñoä, khoái löôïng rieâng . Chaát loûng laïnh laø nöôùc chuyeån ñoäng
beân trong khoâng gian hình vaønh khaên giöõa 2 oáng vôùi löu löôïng 200 lít/h vaø nhieät ñoä vaøo
. Cho bieát heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò laø k = 1400 W/m2 ñoä
Ct o100'1 =
Ct o10'2 =
Co50"1 =
31 /1200 mkg=ρ
a. Tính dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò
b. Dieän tích truyeàn nhieät thay ñoåi nhö theá naøo trong tröôøng hôïp 2 chaát loûng noùng vaø laïnh
chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu.
Page 31
Page 1 of 4
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ
Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Chuû nhieäm BM GV ra ñeà
ÑEÀ THI HOÏC KYØ I – NAÊM HOÏC 2007-2008 Ñeà thi laàn II - Lôùp Hoïc Laïi - Heä Khoâng Chính Quy Moân Thi : Truyeàn Nhieät (210060) Thôøi gian : 90 phuùt Baét ñaàu : 9h05 NgaøyThi : 18/04/2008
PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Ñeà thi goàm moät trang A4
Baøi 1: (3 ñieåm) Moät thanh nhoâm (heä soá daãn nhieät )K.m(W180=λ ) coù ñöôøng kính cm3d = , chieàu
daøi cm25L = . Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä 120oC, heä soá toûa nhieät ñoái
löu treân beà maët thanh )K.m(W35 2=α , nhieät ñoä khoâng khí xung quanh 50oC.
Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. Haõy xaùc ñònh:
1. Nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. (1,5 ñieåm) 2. Nhieät löôïng toûa ra treân thanh. (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (3 ñieåm) Moät ñöôøng oáng daãn hôi coù ñöôøng kính ngoaøi mm150d = ñöôïc ñaët naèm ngang trong
phoøng roäng. Cho bieát nhieät ñoä trong phoøng C35t of = , nhieät ñoä beà maët oáng C45t o
w = , ñoä ñen beà maët oáng 7,0=ε . Chieàu daøi oáng m50=l
Haõy xaùc ñònh toån thaát nhieät treân ñöôøng oáng.
Baøi 3: (4 ñieåm) Moät thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu chuøm oáng coù caùnh coù thoâng soá laøm vieäc nhö sau:
Khoùi noùng (coù )K.kg(kJ13,1cp = ) chuyeån ñoäng beân ngoaøi chuøm oáng vôùi nhieät ñoä
vaøo 260oC vaø ra laø 150oC. Nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng coù löu löôïng 16,5 hm3 ñöôïc haâm noùng töø 30oC ñeán
90oC. Heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò )K.m(W225k 2
F =
Haõy xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò theo hai phöông phaùp:
1. Phöông phaùp nhieät ñoä trung bình logarith LMTD. (2 ñieåm) 2. Phöông phaùp hieäu suaát NTU−ε . (2 ñieåm)
Löu yù: Heä soá hieäu chænh tΔε tra theo hình 1 (trang 386 hoaëc 428) Hieäu suaát NTU−ε tra theo hình e (trang 387 hoaëc 429) Saùch baøi taäp nhieät ñoäng löïc hoïc kyõ thuaät vaø truyeàn nhieät
----- Heát -----
Page 32
Page 2 of 4
Baøi giaûi
Baøi 1: (3 ñieåm)
• Caùc thoâng soá cô baûn
273,1h.m
092,503,0180
354d
.4fUm
=
=××
=⋅λα
=⋅λ⋅α
=
1. Nhieät ñoä giöõa thanh vaø ñænh thanh
( )( )
( )
C3,8659,2150925,17050
h.mcosh50tt
C9444,3150925,1209,17050
h.mcosh2h.mcosh50tt
o
ghfh
o
g2/hf2/h
=+=+=
θ+=θ+=
=+=×+=
⋅θ+=θ+=
(1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng truyeàn qua thanh
( )
W75,,3885,070092,510.07,7180
h.mthmfQ4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=− (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (3 ñieåm)
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
• Thoâng soá vaät lyù cuûa khoâng khí ôû 40oC
⎪⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
==β
==ν
=λ
−
−
1
26
K15,3131T1
699,0Prsm10.69,16
)K.m(W0276,0
• Tieâu chuaån Rayleigh
6
122
3
2
3
10.653,2699,010.69,1615,3131015,081,9
PrtdgPrGrRa
=××
××=
⋅ν
Δ⋅⋅β⋅=⋅=
−
Page 33
Page 3 of 4
• Tieâu chuaån Nusselt
( )
79,2136,4054,0RaCNu
25,0n54,0C
10.250010.653,2Ra
n
76
=×=⋅=⎩⎨⎧
==
→
÷∈=
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W415,0
0276,079,21d
Nu 2=×=λ
⋅=α (1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng toån thaát
• Toån thaát ñoái löu
( )
W48,9424056,23qFQ
mW40104ttq
ñlñl
2fwñl
=×=⋅=
=×=−⋅α=
• Toån thaát böùc xaï
( )W1149765,4856,23qFQ
mW765,480815,31815,367,57,0
100T
100TCq
bxbx
244
4f
4w
obx
=×=⋅=
=−××=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛⋅⋅ε=
• Toång toån thaát
W5,2091QQQt
mW765,88qqq
bxñl
2bxñlt
=+=
=+= (1,5 ñieåm)
Baøi 3: (4 ñieåm)
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 60oC
⎪⎩
⎪⎨⎧
=ρ
=3
n
pn
mkg2,983
)K.kg(kJ174,4c
• Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) kW566,112860174,42,9833600
5,16tcVQ npnnn =××⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×=Δ⋅⋅ρ⋅=
Page 34
Page 4 of 4
1. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp LMTD
• Cheânh leäch nhieät ñoä theo sô ñoà ngöôïc chieàu
C55,143
120170ln
120170t ong =
−=Δ
• Heä soá hieäu chænh εΔt
94,083,1
3090150260
't"t"t'tR
261,030260
3090't't't"tP
t
22
11
21
22
=ε⇒
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=−−
=−−
=
=−
−=
−−
=
Δ
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith LMTD C135tt o
ngt =Δ⋅ε=Δ Δ
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
m17,37135225
10.566,1128tk
QF =×
=Δ⋅
= (2 ñieåm)
2. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp ε - NTU
• Nhieät dung löu löôïng khoái löôïng
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=⋅=
==Δ
==
===−−
=
KkW26,10CCC
KkW81,1860
566,1128t
QCC
CC545,0
11060
1502603090C
maxmin
n2max
2
1
&
&
• Hieäu suaát thieát bò
( ) ( )
⎪⎩
⎪⎨
⎧
≈==ε
=−×=−⋅=
478,02360
56,1128Q
Q
kW23603026026,10't'tCQ
max
21minmax
• Ñôn vò chuyeån nhieät Ñoà thò hình 6.e 76,0NTU =
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
min m11,35225
10.26,1077,0k
CNTUF =×=⋅= (2 ñieåm)
Page 35
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ
Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Chuû nhieäm BM GV ra ñeà
ÑEÀ THI HOÏC KYØ I – NAÊM HOÏC 2007-2008 Ñeà thi laàn I - Lôùp Hoïc Laïi - Heä Khoâng Chính Quy Moân Thi : Truyeàn Nhieät (210060) Thôøi gian : 90 phuùt Baét ñaàu : 6h30 NgaøyThi : 29/01/2008
PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Ñeà thi goàm moät trang A4
Baøi 1: (3 ñieåm) Moät thanh nhoâm (heä soá daãn nhieät )K.m(W180=λ ) coù ñöôøng kính , chieàu
daøi . Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä 120
cm2d =
cm35L = oC, heä soá toûa nhieät ñoái
löu treân beà maët thanh )K.m(W25 2=α , nhieät ñoä khoâng khí xung quanh 50oC.
Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. Haõy xaùc ñònh:
1. Nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. (1,5 ñieåm) 2. Nhieät löôïng toûa ra treân thanh. (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (3 ñieåm) Moät ñöôøng oáng daãn hôi coù ñöôøng kính ngoaøi mm150d = ñöôïc ñaët naèm ngang trong
phoøng roäng. Cho bieát nhieät ñoä trong phoøng , nhieät ñoä beà maët oáng , ñoä ñen beà maët oáng
C35t of = C45t o
w =7,0=ε . Chieàu daøi oáng m50=l
Haõy xaùc ñònh toån thaát nhieät treân ñöôøng oáng.
Baøi 3: (4 ñieåm) Moät thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu chuøm oáng coù caùnh coù thoâng soá laøm vieäc nhö sau:
Khoùi noùng (coù )K.kg(kJ13,1cp = ) chuyeån ñoäng beân ngoaøi chuøm oáng vôùi nhieät ñoä
vaøo 215oC vaø ra laø 95oC. Nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng coù löu löôïng 16,5 hm3 ñöôïc haâm noùng töø 30oC ñeán
90oC. Heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò )K.m(W225k 2
F =
Haõy xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò theo hai phöông phaùp:
1. Phöông phaùp nhieät ñoä trung bình logarith LMTD. (2 ñieåm) 2. Phöông phaùp hieäu suaát NTU−ε . (2 ñieåm)
Löu yù: Heä soá hieäu chænh tΔε tra theo hình 1 (trang 386 hoaëc 428) Hieäu suaát tra theo hình e (trang 387 hoaëc 429) Saùch baøi taäp nhieät ñoäng löïc hoïc kyõ thuaät vaø truyeàn nhieät
NTU−ε
----- Heát -----
Page 1 of 4
Page 36
Baøi giaûi
Baøi 1: (3 ñieåm)
• Caùc thoâng soá cô baûn
84466,1h.m
27,502,0180
254d
.4fUm
=
=××
=⋅λα
=⋅λ⋅α
=
1. Nhieät ñoä giöõa thanh vaø ñænh thanh
( )( )
( )
C59,7159,2150242,37050
h.mcosh50tt
C44,8144,3150242,3456,17050
h.mcosh2h.mcosh50tt
o
ghfh
o
g2/hf2/h
=+=+=
θ+=θ+=
=+=×+=
⋅θ+=θ+=
(1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng truyeàn qua thanh
( )
W84,1995,07027,510.14,3180
h.mthmfQ4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=− (1,5 ñieåm)
Baøi 2: (3 ñieåm)
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
• Thoâng soá vaät lyù cuûa khoâng khí ôû 40oC
⎪⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
==β
==ν
=λ
−
−
1
26
K15,3131T1
699,0Prsm10.69,16
)K.m(W0276,0
• Tieâu chuaån Rayleigh
6
122
3
2
3
10.653,2699,010.69,1615,3131015,081,9
PrtdgPrGrRa
=××
××=
⋅ν
Δ⋅⋅β⋅=⋅=
−
Page 2 of 4
Page 37
• Tieâu chuaån Nusselt
( )
79,2136,4054,0RaCNu
25,0n54,0C
10.250010.653,2Ra
n
76
=×=⋅=⎩⎨⎧
==
→
÷∈=
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W415,0
0276,079,21d
Nu 2=×=λ
⋅=α (1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng toån thaát
• Toån thaát ñoái löu
( )
W48,9424056,23qFQ
mW40104ttq
ñlñl
2fwñl
=×=⋅=
=×=−⋅α=
• Toån thaát böùc xaï
( )W1149765,4856,23qFQ
mW765,480815,31815,367,57,0
100T
100TCq
bxbx
244
4f
4w
obx
=×=⋅=
=−××=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛⋅⋅ε=
• Toång toån thaát
W5,2091QQQt
mW765,88qqq
bxñl
2bxñlt
=+=
=+= (1,5 ñieåm)
Baøi 3: (4 ñieåm)
• Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 60oC
⎪⎩
⎪⎨⎧
=ρ
=3
n
pn
mkg2,983
)K.kg(kJ174,4c
• Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
( ) kW566,112860174,42,9833600
5,16tcVQ npnnn =××⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×=Δ⋅⋅ρ⋅=
Page 3 of 4
Page 38
1. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp LMTD
• Cheânh leäch nhieät ñoä theo sô ñoà ngöôïc chieàu
C75,91
65125ln
65125t ong =
−=Δ
• Heä soá hieäu chænh εΔt
88,02
309095215
't"t"t'tR
324,0302153090
't't't"tP
t
22
11
21
22
=ε⇒
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=−−
=−−
=
=−−
=−−
=
Δ
• Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith LMTD C7,80tt o
ngt =Δ⋅ε=Δ Δ
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
m12,627,80225
10.566,1128tk
QF =×
=Δ⋅
= (2 ñieåm)
2. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp ε - NTU
• Nhieät dung löu löôïng khoái löôïng
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
=⋅=
==Δ
==
===−−
=
KkW4,9CCC
KkW81,1860
566,1128t
QCC
CC5,0
12060
952153090C
maxmin
n2max
2
1
&
&
• Hieäu suaát thieát bò
( ) ( )
⎪⎩
⎪⎨
⎧
≈==ε
=−×=−⋅=
65,087,173956,1128
QQ
kW87,1739302154,9't'tCQ
max
21minmax
• Ñôn vò chuyeån nhieät Ñoà thò hình 6.e 45,1NTU =
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
min m6,60225
10.4,945,1k
CNTUF =×=⋅= (2 ñieåm)
Page 4 of 4
Page 39
Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA - Khoa CÔ KHÍ
Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh
GV duyeät ñeà GV ra ñeà
ÑEÀ THI CUOÁI HOÏC KYØ I – NAÊM HOÏC 2007-2008 Moân Thi : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät Thôøi gian : 90 phuùt Ngaøy thi : 14.01.2008
TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Baøi 1 (3 ñieåm) Hôi nöôùc baõo hoøa khoâ chuyeån ñoäng trong oáng theùp coù ñöôøng kính 210190dd 21 = mm,
heä soá daãn nhieät )K.m(W5,46t =λ . Löu löôïng hôi nöôùc hkg10.8G 3h = , aùp suaát 6 bar.
OÁng ñöôïc boïc caùch nhieät coù chieàu daøy 70CN =δ mm, heä soá daãn nhieät )K.m(W07,0CN =λ
Khoâng khí beân ngoaøi coù nhieät ñoä , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu C30t of =
)K.m(W12 2f =α . OÁng coù chieàu daøi m200=l .
1. Tính heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa hôi nöôùc ñi beân trong oáng. (1,5 ñieåm) (khi tính toaùn boû qua aûnh höôûng cuûa phöông höôùng doøng nhieät)
2. Tính nhieät löôïng trao ñoåi giöõa oáng vaø moâi tröôøng Q [kW]. (1,5 ñieåm)
Baøi 2 (3 ñieåm) Xeùt vaùch kính hai lôùp vôùi thoâng soá nhö sau:
Kính coù chieàu daøy vaø heä soá daãn nhieät: 5k =δ mm, )K.m(W7,0k =λ Khoâng khí giöõa hai lôùp kính coù chieàu daøy 20kh =δ mm. Khoâng khí ngoaøi trôøi coù nhieät ñoä , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu C36t o
1f = )K.m(W15 21 =α
Khoâng khí trong phoøng coù nhieät ñoä , h/s trao ñoåi nhieät ñoái löu C24t o2f = )K.m(W12 2
2 =α
Tính maät ñoä doøng nhieät qF [ 2mW ] trao ñoåi trong hai tröôøng hôïp:
1. Lôùp khoâng khí giöõa hai lôùp kính xem nhö ñöùng yeân. Tính nhieät ñoä phía trong cuûa hai lôùp kính. (1,5 ñieåm)
2. Coù xeùt ñeán aûnh höôûng ñoái löu cuûa lôùp khoâng khí giöõa hai lôùp kính. (1,5 ñieåm)
Löu yù: Cho pheùp laáy thoâng soá vaät lyù cuûa khoâng khí ôû 30oC
Baøi 3 (4 ñieåm) Cho thieát bò trao ñoåi nhieät loaïi voû boïc – chuøm oáng. Hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï phía voû
boïc thaønh loûng soâi, nöôùc ñöôïc gia nhieät ñi trong chuøm oáng. Hôi nöôùc coù heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu )K.m(W500.7 2
h =α , aùp suaát bar5ph =
Nöôùc chaûy trong chuøm oáng coù löu löôïng hm27V 3= , nhieät ñoä nöôùc vaøo ,
nhieät ñoä nöôùc ra , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu .
C30't o2 =
C55"t o2 = )K.m/(W000.6 2
n =α
Boû qua nhieät trôû vaùch oáng. 1. Xaùc ñònh dieän tích trao ñoåi nhieät caàn thieát F [m2]. (2 ñieåm)
2. Sau moät thôøi gian vaän haønh, do bò baùm caùu baån neân nhieät ñoä nöôùc ra chæ ñaït 50oC. Haõy xaùc ñònh nhieät trôû lôùp caùu. Chieàu daøy trung bình cuûa lôùp caùu, bieát heä soá daãn nhieät cuûa lôùp caùu khoaûng )K.m(W5,1caùu =λ . (2 ñieåm)
Page 40
Ñaùp aùn 14.01.2008
Baøi 1 (3 ñieåm) 1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
• Thoâng soá vaät lyù
⎪⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
=ρ
==ν
=λ
→=→=−
−
3
26
2
ohh
mkg258,3
18,1Prsm10.39,4
)K/m(W10.012,3
C84,158tbar6p
• Kích thöôùc tính toaùn m19,0mm190ddtñ ===
• Vaän toác tính toaùn
sm24258,319,0.3600
10.84d.
G4fG
2
3
2tñ
=×π×
×=
ρ⋅π⋅
=ρ⋅
=ω
• Tieâu chuaån Reynolds
46
tñ 10.118,10410.39,4
19,024dRe =×
=ν⋅ω
= −
• Tieâu chuaån Nusselt 410Re >
1469074,165166021,0
PrPrPrRe021,0Nu R
25,0
w
f43,08,0
=××=
ε⋅ε⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅= l
• Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W23319,0
03012,01469d
Nu 2
tñh =×=
λ×=α (1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng trao ñoåi
)K.m(W8,0
35,0121
2135ln
07,021
1921ln
5,4621
19,02331
d1
ddln
.21
ddln
.21
d1
k
3k2
3
CN1
2
t1h
=
×+
×+
×+
×
π=
⋅α+
λ+
λ+
⋅α
π=l
⇒ Nhieät löôïng toån thaát
( ) kW7,20W701.203084,1588,0200tkQ ==−××=Δ⋅⋅= ∑ ll (1,5 ñieåm)
Page 41
Baøi 2 (3 ñieåm) 1. Tröôøng hôïp xem khoâng khí ñöùng yeân
• Thoâng soá vaät lyù cuûa lôùp khoâng khí
⎪⎩
⎪⎨
⎧
==ν
=λ
→= −
701,0Prsm10.16
)K/m(W027,0
C30t 26otb
• Maät ñoä doøng nhieät
2
23
3
2
2
1
1
1
2f1f
m/W67,12
81
7,0005,0
027,002,0
7,0005,0
151
2436
11ttq
=++++
−=
α+
λδ
+λδ
+λδ
+α
−=
(0,5 ñieåm)
• Nhieät ñoä beân trong cuûa 2 lôùp kính
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +⋅+=
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +⋅−=
C67,2581
7,0005,0qtt
C06,357,0
005,0151qtt
o2f3
o1f2
(0,5 ñieåm)
2. Tröôøng hôïp coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa ñoái löu • Tieâu chuaån Rayleigh
( ) 3
122
3
2
3
106660701,010.16303
67,2506,3502,081,9
PrtdgPrGrRa
>=××
−××=
⋅ν
Δ⋅⋅β⋅=⋅=
−
• Heä soá daãn nhieät hieäu chænh laïi
)K.m(W044,0027,0626,1
626,1Ra18,0
tñtñ
25,0tñ
=×=λ⋅ε=λ=⋅=ε
• Maät ñoä doøng nhieät
2
23
3
2
2
1
1
1
2f1f
m/W14,18
81
7,0005,0
044,002,0
7,0005,0
151
2436
11ttq
=++++
−=
α+
λδ
+λδ
+λδ
+α
−=
(0,5 ñieåm)
Page 42
Baøi 3 (4 ñieåm) 1. Xaùc ñònh dieän tích trao ñoåi nhieät cuûa thieát bò
• Nhieät ñoä baõo hoøa cuûa hôi nöôùc C84,151tbar5p o
1h =→=
• Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith
151,84oC
C86,108
84,9684,121ln
25t o==Δ
• Heä soá truyeàn nhieät
)K.m/(W3333
000.61
500.71
111
1k 2
nh
F =+
=
α+
α
=
• Nhieät löôïng trao ñoåi
kW52,77625174,42,992600.327t.c.GQ npnn =××⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ ×=Δ=
• Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
m14,286,1083333
10.52,776t.k
QF =×
=Δ
= (2 ñieåm)
2. Xaùc ñònh nhieät trôû lôùp caùu • Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith
C54,111
84,10184,121ln
20't o==Δ
• Heä soá truyeàn nhieät khi bò baùm caùu
t.k't.'k
t't
Q'Q
't.F.'k't.c.G'Q
t.F.kt.c.GQ
F
F
n
n
Fnpnn
Fnpnn
ΔΔ
=ΔΔ
=→⎪⎩
⎪⎨⎧
Δ=Δ=
Δ=Δ=
Hay )K.m/(W260254,11186,108
25203333
'tt.
t't.k'k 2
n
nFF =××=
ΔΔ
ΔΔ
=
96,84oC84oC121,
55oC
30oCF
151,84oC
101,84oC84oC121,
50oC
30oCF
Page 43
• Nhieät trôû lôùp caùu
W/)K.m(10.4245,8
2602333326023333
'k.k'kkR
Rk1
'k1
25
FF
FFc
cFF
−=
×−
=−
=→
+=
(1 ñieåm)
• Chieàu daøy trung bình cuûa lôùp caùu
mm126,0
m10.126,05,110.4245,8RR 35ccc
c
cc
=
=×=λ⋅=δ→λδ
= −−
(0,5 ñieåm)
3. Xaùc ñònh aùp suaát laøm vieäc • Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith
C44,1392602333386,108
'kkt"t"t.F.'kt.F.kQ o
F
FFF =×=⋅Δ=Δ⇒Δ=Δ=
• Nhieät ñoä ngöng tuï cuûa hôi
tk
C44,139
55t30tln
25"t o
k
k=
−−
=Δ 55t k −30t k −
55oC
30oCF
bar58,10pC3,182t179,044,139
2555t30tln k
ok
k
k ≈→=→==−− (0,5 ñieåm)
Page 44
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ
Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Chuû nhieäm BM GV ra ñeà
ÑEÀ THI HOÏC KYØ III – NAÊM HOÏC 2007-2008 Ñeà thi laàn II - Heä Khoâng Chính Quy
Moân Thi : Truyeàn Nhieät (210060) Thôøi gian : 90 phuùt Baét ñaàu : 15h05 NgaøyThi : 17.11.2008
PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong
----- ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu
Ñeà thi goàm moät trang A4
Baøi 1 (3 ñieåm) Moät thanh nhoâm coù tieát dieän hình chöõ nhaät caïnh cm123ba , chieàu daøi
vaø heä soá daãn nhieät cm35L )K.m(W115 ). Moät ñaàu thanh ñöôïc gaén vaøo vaùch coù
nhieät ñoä 125oC, heä soá toûa nhieät ñoái löu treân beà maët thanh )K.m(W28 2 , nhieät ñoä
khoâng khí xung quanh 35oC. Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. Haõy xaùc ñònh:
1. Nhieät ñoä ñænh thanh vaø giöõa thanh. 2. Nhieät löôïng toûa ra treân thanh.
Baøi 2 (4 ñieåm) Nöôùc ñöôïc gia nhieät ñi trong oáng coù ñöôøng kính mm34d , nhieät ñoä beà maët oáng
haèng soá . Nöôùc vaøo oáng coù nhieät ñoä , ra khoûi oáng coù nhieät ñoä , vaän toác trung bình cuûa nöôùc trong oáng laø
C100t ow
Co
C50o't f
90"t f sm25,1
Haõy xaùc ñònh:
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc chaûy trong oáng. 2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät.
Baøi 3 (3 ñieåm) Moät thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu chuøm oáng coù caùnh coù thoâng soá laøm vieäc nhö sau: Khoùi noùng (coù )K.kg(kJ13,1cp ) chuyeån ñoäng beân ngoaøi chuøm oáng vôùi nhieät ñoä
vaøo 285oC vaø ra laø 175oC. Nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng coù löu löôïng 16,5 hm3 ñöôïc haâm noùng töø 35oC ñeán 95oC. Heä soá truyeàn nhieät cuûa thieát bò )K.m(W230k 2
F
Haõy xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät cuûa thieát bò.
Löu yù: Heä soá hieäu chænh t tra theo hình 1 (trang 386 hoaëc 428) neáu tính theo phöông phaùp nhieät ñoä trung bình logarith LMTD. Hieäu suaát tra theo hình e (trang 387 hoaëc 429) Saùch baøi taäp nhieät ñoäng löïc hoïc kyõ thuaät vaø truyeàn nhieät
NTU
----- Heát -----
Page 1 of 4 Friday, November 21, 2008
Page 45
Baøi giaûi
Baøi 1: (3 ñieåm)
Caùc thoâng soá cô baûn
57655,1h.m
5044,410.36115
2810.152ba
ba2fUm 4
2
1. Nhieät ñoä giöõa thanh vaø ñænh thanh
C68,7068,3535522,29035
h.mcoshttt
C35,8235,4735522,2327,19035
h.mcosh2h.mcoshttt
o
gfhfh
o
gf2/hf2/h
(1,5 ñieåm)
2. Nhieät löôïng truyeàn qua thanh
W08,154918,0905,410.36115
h.mthmfQ4
g
(1,5 ñieåm)
Baøi 2: (4 ñieåm)
1. Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu cuûa nöôùc trong oáng
Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 70oC
)K.kg(kJ187,4c
mkg8,977
)K.m(W668,0
75,1Pr55,2Pr
sm10.415,0
p
3
w
f
26
Tieâu chuaån Reynolds
446 1010.24,10
10.415,0034,025,1dRe
Tieâu chuaån Nusselt
7,3511,149,110.192,10021,0
PrPrPrRe021,0Nu
3
R
25,0
w
f43,0f
8,0
Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu
)K.m(W6910034,0668,07,351
dNu 2
(2 ñieåm)
Page 2 of 4 Friday, November 21, 2008
Page 46
2. Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng trao ñoåi nhieät
Nhieät löôïng trao ñoåi
kW85,1855090187,411,1tcGQ
skg1097,110.925,18,977fG
fp
4
Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình giöõa oáng vaø nöôùc
C85,245ln1050
ttln
ttt o
min
max
minmax
Chieàu daøi oáng trao ñoåi nhieät
m13,10
034,00823,1
dF
m0823,185,246910
10.85,185t
QF 23
(2 ñieåm)
Baøi 3: (3 ñieåm)
Thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc ôû 65oC
3
n
pn
mkg5,980
)K.kg(kJ183,4c
Naêng suaát nhieät cuûa thieát bò
kW89,112760183,45,9803600
5,16tcVQ npnnn
(1 ñieåm)
1. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp LMTD
Cheânh leäch nhieät ñoä theo sô ñoà ngöôïc chieàu
C73,163
140190ln
140190t ong
Heä soá hieäu chænh t
95,083,1
3595175285
't"t"t'tR
24,035285
3595't't't"tP
t
22
11
21
22
Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarith LMTD C5,155tt o
ngt
Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
m527,315,155230
10.89,1127tk
QF
(2 ñieåm)
Page 3 of 4 Friday, November 21, 2008
Page 47
2. Xaùc ñònh dieän tích truyeàn nhieät theo phöông phaùp - NTU
Nhieät dung löu löôïng khoái löôïng
KkW2535,10CCC
KkW798,1860
89,1127t
QCC
CC5454,0
11060
1752853595C
maxmin
n2max
2
1
Hieäu suaát thieát bò
44,04,2563
89,1127Q
Q
kW4,2563352852535,10't'tCQ
max
21minmax
Ñôn vò chuyeån nhieät Ñoà thò hình 6.e 68,0NTU
Dieän tích truyeàn nhieät
23
F
min m76,30230
10.2535,1069,0k
CNTUF (2 ñieåm)
Page 4 of 4 Friday, November 21, 2008