Đề thi kiểm tra giữa kì I môn Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt (năm 2007-2008): Trường ĐH Bách Khoa

Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh ÑEÀ KIEÅM TRA GIÖÕA HOÏC KYØ I — 2007/2008 Moân Hoïc : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät Thôøi gian : 50 phuùt Ngaøy KT : 31.10.2007 ----- W ✠ ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu Baøi 1 (5 ñieåm) Thanh nhoâm coù tieát dieän khoâng ñoåi hình vuoâng caïnh a = 2 cm, chieàu daøi L = 25 cm ñöôïc gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä tg =120oC. Bieát nhoâm coù heä soá daãn nhieät λ =180 W (m.K), khoâng khí xung quanh coù nhieät ñoä tf = 40o C, heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu α = 25 W (m2.K) Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. 1. Tính nhieät löôïng truyeàn qua thanh vaø nhieät ñoä giöõa thanh. 2. Thanh ñöôïc xem laø daøi voâ haïn neáu nhieät thöøa ôû ñænh θL ≤1,5o C Haõy xaùc ñònh chieàu daøi toái thieåu ñeå coù theå xem laø thanh daøi voâ haïn. Tính nhieät löôïng truyeàn qua thanh. 3. Khi thieát keá coù neân choïn thanh laøm vieäc ôû ñieàu kieän daøi voâ haïn khoâng? Taïi sao? Baøi 2 (5 ñieåm) Moät oáng theùp ñöôøng kính d1 d2 =100 114 mm, heä soá daãn nhieät λt = 46,5 W (m.K) daãn hôi nöôùc baõo hoøa coù nhieät ñoä tf1 =160o C ñaët trong nhaø xöôûng coù nhieät ñoä tf2 = 30o C OÁng ñöôïc boïc caùch nhieät daøy δCN = 50 mm, heä soá daãn nhieät λCN = 0,055 W (m.K) Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu veà phía khoâng khí α2 = 8 W (m2.K). Nhieät ñoä ño ñöôïc treân maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät laø 42oC. 1. Tính nhieät löôïng toån thaát öùng vôùi moät meùt chieàu daøi oáng ql [W/m]. 2. Xaùc ñònh nhieät ñoä tieáp xuùc giöõa vaùch theùp vaø lôùp caùch nhieät. 3. OÁng coù chieàu daøi L =150 m, haõy tính löôïng nöôùc ngöng tuï ôû cuoái ñöôøng oáng. Chuû nhieäm BM PGS. TS. Leâ Chí Hieäp GV ra ñeà Nguyeãn Toaøn Phong Page 1 of 3 31.10.2007 Baøi giaûi Baøi 1 (5 ñieåm) 1. Tính nhieät löôïng, nhieät ñoä ñænh thanh. • Thoâng soá m m = α.U 4⋅α λ.f λ.a 180×0,02 = 5,27 m.L =1,3176 • Tieát dieän daãn nhieät f = a2 = 0,02×0,02 = 4.10−4 m2 • Nhieät löôïng truyeàn qua thanh Qc = m.λ.f.θo.th(mL) = 5,27×180×4.10−4 ×80×0,866 = 26,3 W • Nhieät ñoä giöõa thanh θL = θo ⋅ ch(mL 2) = 80× 1,225 = 49oC → tL = 89oC (1 ñieåm) (1 ñieåm) 2. Chieàu cao toái thieåu thanh daøi voâ haïn Nhieät löôïng truyeàn qua thanh • Chieàu cao toái thieåu thanh daøi voâ haïn θx = ch(m.x) ≤1,5o C → x ≥ arch θo 1,5 = 0,886 m = 88,6 cm • Nhieät löôïng truyeàn qua thanh Qc = m.λ.f.θo = 5,27×180×4.10−4 ×80 = 30,36 W (1 ñieåm) (1 ñieåm) 3. Choïn ñieàu kieän laøm vieäc (1 ñieåm) Page 2 of 3 31.10.2007 Baøi 2 (5 ñieåm) 1. Toån thaát nhieät treân 1m chieàu daøi oáng ql = α2 ⋅F ⋅(tw3 − tf2 ) = 8×(π×0,214)×(42−30)= 64,54 W m (2 ñieåm) 2. Nhieät ñoä tieáp xuùc tw2 − tw3 l 2π.λCN ⋅ln d2 (2,5 ñieåm) → tw2 = tw3 + 2π.λCN ⋅ln d2 = 42+ 2π×0,055×ln114 =159,62o C 3. Löôïng nöôùc ngöng tuï • Aån nhieät hoùa hôi r = 2082 kJ kg • Toång toån thaát nhieät Q = L×ql =150×64,54 = 9681 W • Löôïng nöôùc ngöng G = Q = 9681 = 4,65.10−3 kg s =16,74 kg h (0,5 ñieåm) Page 3 of 3 31.10.2007 Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh ÑEÀ KIEÅM TRA GIÖÕA HOÏC KYØ II — 2007/2008 Moân Hoïc : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät Thôøi gian : 45 phuùt Ngaøy KT : 25.03.2008 ----- W ✠ ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu Baøi 1 (6 ñieåm) Oáng daãn nöôùc coù ñöôøng kính trong 38 mm, chieàu daøy 2 mm baèng theùp coù heä soá daãn nhieät λth = 45 W (m.K) ñöôïc ñaët trong moâi tröôøng khoâng khí coù nhieät ñoä 35oC vôùi heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu αng = 20 W (m2.K) Nöôùc noùng chaûy trong oáng coù nhieät ñoä trung bình 90oC vôùi heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu αtr = 4000 W (m2.K) Haõy xaùc ñònh 1. Toång nhieät trôû truyeàn nhieät vaø toån thaát nhieät öùng vôùi 1 m chieàu daøi oáng. 2. Toån thaát nhieät seõ laø bao nhieâu neáu boû qua nhieät trôû daãn nhieät qua vaùch oáng. Nhaän xeùt. 3. Oáng ñöôïc boïc caùch nhieät baèng vaät lieäu coù heä soá daãn nhieät λCN = 0,055 W (m.K) daøy δCN = 30 mm; Giaû söû heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu treân beà maët khoâng thay ñoåi Xaùc ñònh phaàn traêm toån thaát nhieät giaûm so vôùi tröôøng hôïp khoâng boïc caùch nhieät. Baøi 2 (4 ñieåm) Thanh truï coù ñöôøng kính 2,5 cm laøm baèng nhoâm coù heä soá daãn nhieät λ = 237 W (m.K) ñaët trong moâi tröôøng khoâng khí coù nhieät ñoä 35oC vôùi heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu treân beà maët thanh α = 40 W (m2.K). Moät ñaàu thanh gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä tg =100oC. Khi tính toaùn coù theå boû qua toûa nhieät ôû ñænh thanh. 1. Xaùc ñònh chieàu daøi neáu nhieät löôïng toûa ra treân thanh baèng 81% so vôùi tröôøng hôïp thanh daøi voâ haïn. 2. Xaùc ñònh nhieät löôïng daãn qua thanh, nhieät ñoä giöõa thanh baèng bao nhieâu? 3. Taïi sao khi tính toûa nhieät qua thanh thöôøng boû qua toûa nhieät ôû ñænh? Vieäc naøy aûnh höôûng ñeán keát quaû tính nhö theá naøo? Giaûi thích? GV duyeät TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân GV ra ñeà Nguyeãn Toaøn Phong Page 1 of 3 25.03.2008 Baøi giaûi Baøi 1 (6 ñieåm) 1. Toån thaát nhieät öùng vôùi 1 m oáng • Heä soá truyeàn nhieät vaø nhieät trôû kl = 1 = 1 ⋅αtr + λth ⋅ln r1 + r2 ⋅αng = 1 12π 42 1 = 2,622 W (m.K) 0,019×4000 45 38 0,021×20 RΣ = 0,3814 (m.K) W • Toån thaát nhieät öùng vôùi 1 m oáng ql = kl ⋅(tf1 − tf2 )= 2,622×(90−35)=144,21 W m (2 ñieåm) 2. Boû qua nhieät trôû daãn nhieät kl = 1 = 1 2π 1 1 ⋅αtr 2 ⋅αng = 1 2π 1 = 2,624 W (m.K) (2 ñieåm) 0,019×4000 0,021×20 ql = kl ⋅(tf1 −tf2 )= 2,624×(90−35)=144,34 W m 3. Löôïng nhieät giaûm khi boïc caùch nhieät 1 2π l RΣ 1 ⋅αtr + λth ⋅ln r1 + λCN ⋅ln r2 + 3 ⋅αng 2π 1 1 42 1 102 1 0,019×4000 45 38 0,055 42 0,051×20 = 0,367 W (m.K) q`l = kl ⋅(tf1 − tf2 )= 0,367×(90−35)= 20,17 W m • Toån thaát nhieät giaûm ql −q`l 144,21−20,17 ql 144,21 (2 ñieåm) Page 2 of 3 25.03.2008 ... - tailieumienphi.vn