Bài tập kỹ thuật nhiệt - Chương 7

Chia sẻ: thachthaoxanh

Bức xạ nhiệt 1. Bài tập giải mẫu Bài 1: Một thanh thép có nhiệt độ là 7270C, độ đen e = 0,7. Tính khả năng bức xạ của thanh thép. Nếu nhiệt độ giảm 2 lần thì khả năng bức xạ giảm mấy lần? Lời giải: Khả năng bức xạ của thanh thép: E = e.C0( T 4 ) 100 1000 4 ) 100 T = 273 + 727 = 1000 0K Nên: E = 0,7.5,67.( E = 3,97.104 W/m2 Nếu nhiệt độ của thanh thép giảm 2 lần: T = 273 + 727 = 636,5 0K 2 636,5 4 ) 100 3,97.10 4 = 6,09 lần. 6514,4 E = 0,7.5,67( E...

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Bài tập kỹ thuật nhiệt - Chương 7

http://www.ebook.edu.vn


Ch−¬ng 7
Bøc x¹ nhiÖt
1. Bµi tËp gi¶i mÉu
Bµi 1:
Mét thanh thÐp cã nhiÖt ®é lµ 7270C, ®é ®en ε = 0,7. TÝnh kh¶ n¨ng bøc x¹ cña
thanh thÐp. NÕu nhiÖt ®é gi¶m 2 lÇn th× kh¶ n¨ng bøc x¹ gi¶m mÊy lÇn?
Lêi gi¶i:
Kh¶ n¨ng bøc x¹ cña thanh thÐp:
T4
E = ε.C0( )
100
T = 273 + 727 = 1000 0K
1000 4
Nªn: )
E = 0,7.5,67.(
100
E = 3,97.104 W/m2
NÕu nhiÖt ®é cña thanh thÐp gi¶m 2 lÇn:
727
= 636,5 0K
T = 273 +
2
636,5 4
)
E = 0,7.5,67(
100
E = 6514,4 W/m2.
3,97.10 4
Kh¶ n¨ng bøc x¹ gi¶m = 6,09 lÇn.
6514,4
Bµi 2:
Hai tÊm ph¼ng ®Æt song song, tÊm thø nhÊt cã nhiÖt ®é t1 = 5270 C, ®é ®en ε1 = 0,8,
tÊm thø 2 cã nhiÖt ®é t2 = 270C, ®é ®en ε2 = 0,6. TÝnh kh¶ n¨ng bøc x¹ cña mçi tÊm
vµ l−îng nhiÖt trao ®æi b»ng bøc x¹ gi÷a hai tÊm ph¼ng? NÕu gi÷a hai tÊm cã ®Æt
mét mµn ch¾n ®é ®en εm = 0,05 th× l−îng nhiÖt trao ®æi gi÷a hai tÊm ph¼ng lµ bao
nhiªu. TÝnh nhiÖt ®é cña mµn ch¾n?
Lêi gi¶i:
Kh¶ n¨ng bøc x¹ cña tõng tÊm:
T1 4 800 4
) = 0,8.5,67(
E1 = ε1.C0( )
100 100
E1 = 18579 W/m2
T2 4 300 4
) = 0,6.5,67.(
E2 = ε2.C0( )
100 100
E2 = 275 W/m2
82
tr−êng §¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi bµi tËp kü thuËt nhiÖt
http://www.ebook.edu.vn

L−îng nhiÖt trao ®æi b»ng bøc x¹ gi÷a hai tÊm ph¼ng øng víi mét ®¬n vÞ diÖn tÝch:
T1 4 T2 4
q1-2 = εqd.C0[( ) .( )]
100 100
1 1
εqd = = = 0,526
11 1 1
+ −1 + −1
ε1 ε 2 0.8 0,6
800 4 300 4
) −( ) ] = 11975 W/m2
q1-2 = 0,526.5,67[(
100 100
NÕu ®Æt mét mµn ch¾n vµo th× l−îng nhiÖt trao ®æi sÏ lµ:
T1 4 T
) − ( 2 )4 ]
q'1-2 = εqd.C0[(
100 100
1
εqd =
ë ®©y:
11 2
+ −1 + −1
ε1 ε 2 εm
1
εqd = = 0,024
1 1 2
+ −1+ −1
0,8 0,6 0,05
800 4 T
) − ( m ) 4 ] = 546W/m2
q'1-2 = 0,024.5,67[(
100 100
NhiÖt ®é cña mµn ch¾n:
1 800 4 T
) − ( m )4 ]
q'1-2 = 5,67[(
1 1 100 100
+ −1
0,8 0,05
546 1 1
T
800 4
) − ( m )4 = + − 1) = 1950
( (
5,67 0,8 0,05
100
100
T 800 4
( m )4 = ( ) − 1950 = 2146
100 100
2146.100 4 = 680 K.
0
Tm =
Bµi 3:
X¸c ®Þnh tæn thÊt nhiÖt do bøc x¹ tõ bÒ mÆt èng thÐp cã ®−êng kÝnh d = 70mm,
dµi 3m, nhiÖt ®é bÒ mÆt èng t1 = 2270C trong hai tr−êng hîp: èng ®Æt trong phßng
réng nhiÖt ®é t−êng bao bäc t2 = 270C. èng ®Æt trong cèng cã kÝch th−íc (0,3 x
0,3)m vµ cã nhiÖt ®é v¸ch èng t2 = 270C. BiÕt ®é ®en cña èng thÐp ε1 = 0,95 vµ cña
v¸ch cèng ε2 = 0,30.
Lêi gi¶i:
Trong tr−êng hîp èng thÐp ®Æt trong phßng réng:

83
tr−êng §¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi bµi tËp kü thuËt nhiÖt
http://www.ebook.edu.vn

T1 4 T
) − ( 2 )4 ]
Q1-2 = εqd.C0.F1[(
100 100
εqd = ε1; F1 = π.dl = 3,14.0,07.3 = 0,66m2
Víi:
500 4 300 4
) −( )]
Q1-2 = 0,95.5,67.0,66[(
100 100
Q1-2 = 1934W.
Tr−êng hîp èng thÐp ®Æt trong èng hÑp:
1
εqd =
1 F1 1
+ ( − 1)
ε1 F2 ε 2
F2 = 2(0,3 + 0,3).3 = 3,6m2
1
εqd = = 0,675
1 0,66 1
+ − 1)
(
0,95 3,6 0,3
500 4 300 4
) −( )]
Q1-2 = 0,675.5,67.0,66[(
100 100
Q1-2 = 1374W.
Bµi 4:
Cã mét phÝch ®ùng n−íc ®¸ (H×nh 25), ®−êng kÝnh d = 100mm, diÖn tÝch bÒ
mÆt thuû tinh cña mét líp F1 = F2 = 0,15m2, gi÷a hai líp vá ®−îc hót ch©n kh«ng, bÒ
mÆt trong ®−îc tr¸ng mét líp b¹c. Nót phÝch lµm b»ng nhùa rçng, dµy δ = 20mm.
TÝnh nhiÖt l−îng truyÒn tõ bªn ngoµi vµo phÝch. BiÕt ®é ®en cña thuû tinh tr¸ng b¹c
ε = 0,02; nhiÖt ®é m«i tr−êng xung quanh t1 = 350C, nhiÖt ®é cña n−íc ®¸ t2 = 00C.
NÕu trong phÝch ®ùng 1kg n−íc ®¸ th× sau bao l©u n−íc ®¸ sÏ tan hÕt. BiÕt nhiÖt
nãng ch¶y cña n−íc ®¸ b»ng 334kJ/kg.
Lêi gi¶i:
NhiÖt truyÒn tõ bªn ngoµi vµo phÝch qua bÒ mÆt thuû tinh b»ng bøc x¹:
T1 4 T
) − ( 2 ) 4 ] ,W
Q1 = εqd.C0.F1[(
100 100
§é ®en quy dÉn:
1
εqd =
1 F1 1
+ ( − 1)
ε1 F2 ε 2
F1 = F2; ε1 = ε2
V×:
1 1
εqd = = = 0,01
Nªn: H×nh 25
2 2
−1 −1
ε 0,02


84
tr−êng §¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi bµi tËp kü thuËt nhiÖt
http://www.ebook.edu.vn

308 4 273 4
) −( )]
Q1-2 = 0,01.5,67.0,15[(
100 100
Q1 = 0,293W.
NhiÖt truyÒn tõ ngoµi qua nót phÝch b»ng dÉn nhiÖt:
λ tb
F (t − t )
Q2 =
δ 31 2
λtb - HÖ sè dÉn nhiÖt trung b×nh cña líp kh«ng khÝ trong nót phÝch, ®−îc
ë ®©y:
x¸c ®Þnh b»ng nhiÖt ®é trung b×nh:
ttb = 0,5(t1+ t2) = 0,5(35 + 0) = 17,50C
λtb = 2,57.10-2W/m.0K
Trong ®ã: F3 - DiÖn tÝch bÒ mÆt nót phÝch
π.d 2 3,14.(100.10 −3 ) 2
= = 0,00785m 2
F3 =
4 4
2,57.10 −2
.0,00785(35 − 0) = 0,353W
Q2 =
20.10 − 3
NhiÖt l−îng toµn bé tõ bªn ngoµi truyÒn vµo phÝch:
Q = Q1 + Q2 = 0,293 + 0,353 = 0,646W
Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó 1kg n−íc ®¸ tan hÕt:
334.103.1
τ= = 143,6h .
0,646.3600
Bµi 5:
Mét ®−êng èng dÉn khÝ nãng (H×nh 26) cã ®−êng kÝnh D = 500mm. NhiÖt ®é
dßng khÝ nãng ®−îc ®o b»ng nhiÖt kÕ ®iÖn trë cã ®−êng kÝnh d1 = 5mm, xung quanh
cã ®Æt mét mµn ch¾n ®−êng kÝnh d2 = 10mm. NhiÖt kÕ ®iÖn trë chØ t1 = 3000C. NhiÖt
®é bÒ mÆt trong cña èng t2 = 2000C, ®é ®en cña mµn ch¾n vµ cña nhiÖt kÕ b»ng 0,8.
TÝnh sai sè khi ®o vµ nhiÖt ®é thùc cña dßng khÝ nÕu biÕt hÖ sè to¶ nhiÖt ®èi l−u trªn
bÒ mÆt nhiÖt kÕ vµ mµn ch¾n b»ng 58W/m2.0K. NÕu kh«ng cã mµn ch¾n th× sai sè
cña phÐp ®o lµ bao nhiªu? BiÕt chiÒu dµi cña nhiÖt kÕ ®iÖn trë lµ 5cm.
Lêi gi¶i:
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt trong tr−êng hîp nµy:
NhiÖt l−îng trao ®æi b»ng ®èi l−u mµ nhiÖt kÕ nhËn ®−îc tõ dßng kh«ng khÝ sÏ b»ng
nhiÖt l−îng trao ®æi b»ng bøc x¹ cña nhiÖt kÕ víi mµn ch¾n.
T T
πd1l.C0 [( 1 ) 4 − ( m ) 4 ]
100 100 ,
απd1l(tf - t1) =
1 d1 1
+ ( − 1)
ε1 d 2 ε 2
F1 d1
=
Chó ý ë ®©y thay
F2 d 2
85
tr−êng §¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi bµi tËp kü thuËt nhiÖt
http://www.ebook.edu.vn

§èi víi mµn ch¾n:
Mµn ch¾n nhËn nhiÖt truyÒn b»ng bøc x¹ tõ nhiÖt kÕ lµ απd1l(tf - t1), ngoµi ra do
nhiÖt ®é mµn ch¾n tm nhá h¬n nhiÖt ®é cña dßng khÝ tf nªn mµn ch¾n cßn nhËn nhiÖt
c¶ b»ng ®èi l−u do dßng khÝ 2απd2l(tf - tm) (nh©n 2 v× mµn ch¾n nhËn nhiÖt ®èi l−u
tõ 2 bÒ mÆt trong vµ ngoµi).
Tæng nhiÖt l−îng nµy sÏ c©n b»ng víi l−îng nhiÖt trao ®æi b»ng bøc x¹ gi÷a mµn
ch¾n vµ ®−êng èng.
V× vá bäc d2 < D nªn:
Tm 4 T
) − ( 2 )4 ]
απd1l(tf - t1) + 2απd2l(tf - tm) = πd2lεmC0[(
100 100
ë ®©y: tf - NhiÖt ®é thùc cña dßng khÝ
tm - NhiÖt ®é cña mµn ch¾n
l - ChiÒu dµi nhiÖt kÕ ®iÖn trë vµ mµn ch¾n.
Tõ hai ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ta t×m ®−îc:
T T
[( 1 ) 4 − ( 2 ) 4 ]
C0 100 100
tf = .
α 1 + d1 ( 1 − 1)
ε1 d 2 ε 2
T T
2αd 2 t m + αd1t1 + d 2 ε m C 0 ( m ) 4 − d 2 ε m C 0 ( 2 ) 4
100 100
Vµ tf =
2αd 2 + αd1
Thay gi¸ trÞ cña nh÷ng ®¹i l−îng ®· biÕt vµo hai ph−¬ng tr×nh trªn ta t×m ®−îc:
Tm 4
)
tf = 377 - 0,071(
100
Tm 4
) + 0,8t m
tf = 44,3 + 0,314(
100
§Ó t×m tf ta dïng ph−¬ng ph¸p ®å thÞ: ta vÏ ®−êng: tf = f1(Tm) ®−êng nµy c¾t ®−êng:
tf = f2(Tm) ë ®©u th× giao ®iÓm cña hai ®−êng nµy cho ta gi¸ trÞ tf. B»ng ®å thÞ ta x¸c
tf = 3090C
®Þnh ®−îc:
δt = 309 - 300 = 90C
Sai sè ®o l−êng:
δt 9
= = 0,029 = 3%
Sai sè t−¬ng ®èi:
t f 309
NÕu kh«ng cã mµn ch¾n th× nhiÖt l−îng mµ nhiÖt kÕ ®iÖn trë nhËn ®−îc b»ng
®èi l−u ph¶i c©n b»ng víi nhiÖt l−îng mµ nhiÖt kÕ trao ®æi víi ®−êng èng b»ng bøc
x¹, v× d1
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản