intTypePromotion=1

Đề thi giữa HKI môn Truyền nhiệt và TB Trao đổi nhiệt (2007-2008)

Chia sẻ: Nguyencong Hon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

0
394
lượt xem
180
download

Đề thi giữa HKI môn Truyền nhiệt và TB Trao đổi nhiệt (2007-2008)

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo về đề kiểm tra giữa học kỳ I - 2007/2008 của Trường ĐH Bách Khoa - Khoa Cơ khí, bộ môn Công nghệ nhiệt lạnh. Mô học: Truyền nhiệt và TB Trao đổi nhiệt. Thời gian làm bài 150 phút. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề thi giữa HKI môn Truyền nhiệt và TB Trao đổi nhiệt (2007-2008)

  1. Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM ÑEÀ KIEÅM TRA GIÖÕA HOÏC KYØ I — 2007/2008 TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ Moân Hoïc : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh Thôøi gian : 50 phuùt Ngaøy KT : 31.10.2007 ----- ----- 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 t g = 120o C . Bieát nhoâm coù heä soá daãn nhieät λ = 180 W (m.K) , khoâng khí xung quanh coù nhieät ñoä t f = 40 o C , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu α = 25 W (m 2 .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 θ L ≤ 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 d 2 = 100 114 mm , heä soá daãn nhieät λ t = 46,5 W (m.K) daãn hôi nöôùc baõo hoøa coù nhieät ñoä t f1 = 160 o C ñaët trong nhaø xöôûng coù nhieät ñoä t f 2 = 30 o C OÁng ñöôïc boïc caùch nhieät daøy δ CN = 50 mm , heä soá daãn nhieät λ CN = 0,055 W (m.K) Heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu veà phía khoâng khí α 2 = 8 W (m 2 .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 q l [ 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 GV ra ñeà PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong Page 1 of 3 31.10.2007
  2. Baøi giaûi Baøi 1 (5 ñieåm) 1. Tính nhieät löôïng, nhieät ñoä ñænh thanh. • Thoâng soá m α.U 4⋅α 4 × 25 m= = = = 5,27 λ.f λ.a 180 × 0,02 m.L = 1,3176 • Tieát dieän daãn nhieät f = a 2 = 0,02 × 0,02 = 4.10 −4 m 2 • Nhieät löôïng truyeàn qua thanh Q c = m.λ.f .θo .th (mL ) (1 ñieåm) = 5,27 × 180 × 4.10 − 4 × 80 × 0,866 = 26,3 W • Nhieät ñoä giöõa thanh ch(mL 2) 1,225 θ L = θo ⋅ = 80 × = 49o C → t L = 89o C (1 ñieåm) ch(mL) 2,001 2. Chieàu cao toái thieåu thanh daøi voâ haïn Nhieät löôïng truyeàn qua thanh • Chieàu cao toái thieåu thanh daøi voâ haïn θo θx = ≤ 1,5o C ch (m.x ) (1 ñieåm) arch(θo 1,5) →x≥ = 0,886 m = 88,6 cm m • Nhieät löôïng truyeàn qua thanh Q c = m.λ.f .θo = 5,27 × 180 × 4.10 −4 × 80 = 30,36 W (1 ñieåm) 3. Choïn ñieàu kieän laøm vieäc (1 ñieåm) Page 2 of 3 31.10.2007
  3. Baøi 2 (5 ñieåm) 1. Toån thaát nhieät treân 1m chieàu daøi oáng q l = α 2 ⋅ Fl ⋅ (t w 3 − t f 2 ) (2 ñieåm) = 8 × (π × 0,214) × (42 − 30) = 64,54 W m 2. Nhieät ñoä tieáp xuùc t w2 − t w3 ql = 1 d ⋅ ln 3 2π.λ CN d2 (2,5 ñieåm) ql d 64,54 214 → t w2 = t w3 + ⋅ ln 3 = 42 + × ln = 159,62 o C 2π.λ CN d2 2π × 0,055 114 3. Löôïng nöôùc ngöng tuï • Aån nhieät hoùa hôi r = 2082 kJ kg • Toång toån thaát nhieät Q = L × q l = 150 × 64,54 = 9681 W • Löôïng nöôùc ngöng Q 9681 G= = = 4,65.10 −3 kg s = 16,74 kg h (0,5 ñieåm) r 2082 Page 3 of 3 31.10.2007
  4. Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM ÑEÀ KIEÅM TRA GIÖÕA HOÏC KYØ II — 2007/2008 TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ Moân Hoïc : Truyeàn Nhieät vaø TB Trao Ñoåi Nhieät Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh Thôøi gian : 45 phuùt Ngaøy KT : 25.03.2008 ----- ----- 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 λ th = 45 W (m.K) ñöôïc ñaët trong moâi tröôøng khoâng khí coù nhieät ñoä 35oC vôùi heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu α ng = 20 W (m 2 .K) Nöôùc noùng chaûy trong oáng coù nhieät ñoä trung bình 90oC vôùi heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu α tr = 4000 W (m 2 .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 λ CN = 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 (m 2 .K) . Moät ñaàu thanh gaén vaøo vaùch coù nhieät ñoä t g = 100 o C . 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 GV ra ñeà TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân Nguyeãn Toaøn Phong Page 1 of 3 25.03.2008
  5. Baøi giaûi Baøi 1 (6 ñieåm) 1. Toån thaát nhieät öùng vôùi 1 m oáng • Heä soá truyeàn nhieät vaø nhieät trôû 1 2π kl = = RΣ 1 1 r 1 + ⋅ ln 2 + r1 ⋅ α tr λ th r1 r2 ⋅ α ng 2π = = 2,622 W (m.K) 1 1 42 1 + ⋅ ln + 0,019 × 4000 45 38 0,021 × 20 R Σ = 0,3814 (m.K) W • Toån thaát nhieät öùng vôùi 1 m oáng q l = k l ⋅ (t f1 − t f 2 ) = 2,622 × (90 − 35) = 144,21 W m (2 ñieåm) 2. Boû qua nhieät trôû daãn nhieät 1 2π kl = = RΣ 1 1 + r1 ⋅ α tr r2 ⋅ α ng 2π = = 2,624 W (m.K) (2 ñieåm) 1 1 + 0,019 × 4000 0,021 × 20 q l = k l ⋅ (t f1 − t f 2 ) = 2,624 × (90 − 35) = 144,34 W m 3. Löôïng nhieät giaûm khi boïc caùch nhieät 1 2π kl = = RΣ 1 1 r 1 r 1 + ⋅ ln 2 + ⋅ ln 3 + r1 ⋅ α tr λ th r1 λ CN r2 r3 ⋅ α ng 2π = 1 1 42 1 102 1 + ⋅ ln + ⋅ ln + 0,019 × 4000 45 38 0,055 42 0,051 × 20 = 0,367 W (m.K) q' l = k l ⋅ (t f 1 − t f 2 ) = 0,367 × (90 − 35) = 20,17 W m • Toån thaát nhieät giaûm q l − q'l 144,21 − 20,17 = = 86% (2 ñieåm) ql 144,21 Page 2 of 3 25.03.2008
  6. Baøi 2 (4 ñieåm) 1. Xaùc ñònh chieàu daøi thanh • Thoâng soá thanh α.U 4⋅α 4 × 40 m= = = = 5,196 λ.f λ.d 237 × 0,025 • Chieàu daøi thanh Q c = λ ⋅ f ⋅ m ⋅ θg ⋅ th(m.L)⎫ Qc ⎬→ = th(m.L) = 81% Q ∞ = λ ⋅ f ⋅ m ⋅ θg ⎭ Q∞ arth(0,81) 1,127 L= = = 0,217 m (1,5 ñieåm) m 5,196 2. Nhieät ñoä giöõa thanh f = π.d 2 4 = 4,9087.10 −4 m 2 Q c = λ ⋅ f ⋅ m ⋅ θg ⋅ th(m.L) = 237 × 4,9.10 −4 × 5,2 × 65 × 0,81 = 31,83 W ch(mL 2 ) 1,163 θL = θg ⋅ = 65 × = 44,34 o C ch(mL ) 1,705 (2 ñieåm) o → t L = 79,34 C 3. Giaûi thích (0,5 ñieåm) Page 3 of 3 25.03.2008
  7. Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. HCM ÑEÀ KIEÅM TRA GIÖÕA HOÏC KYØ I — 2008/2009 TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ Moân Hoïc : Truyeàn Nhieät Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh Thôøi gian : 45 phuùt Ngaøy KT : 20.10.2008 -----    ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu Baøi 1 (5 ñieåm) Caùnh tam giaùc baèng theùp coù heä soá daãn nhieät   52 W (m.K ) , chieàu cao H  35 mm , chieàu daøy chaân caùnh   10 mm ñöôïc gaén doïc theo chieàu daøi vaùch coù nhieät ñoä t g  120 o C . Vaùch coù kích thöôùc daøi  roäng  800  500 mm, khoâng khí xung quanh coù nhieät ñoä t f  35o C , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu   25 W (m 2 .K) 1. Baèng phöông phaùp hieäu suaát haõy xaùc ñònh nhieät löôïng truyeàn qua moät caùnh. 2. Neáu caùc caùnh ñöôïc gaén leân vaùch vôùi böôùc S  25 mm, haõy xaùc ñònh nhieät löôïng truyeàn qua vaùch. Baøi 2 (5 ñieåm) Moät oáng theùp trong boä trao ñoåi nhieät coù ñöôøng kính 27 31 mm, heä soá daãn nhieät  t  46,5 W (m.K) . Nöôùc chaûy trong oáng coù nhieät ñoä trung bình t f 1  130 o C , heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu  tr  6000 W (m 2 .K ) . Khoùi löu ñoäng beân ngoaøi coù nhieät ñoä trung bình t f 2  450 o C vaø heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu  ng  125 W (m 2 .K ) 1. Tính nhieät löôïng trao ñoåi öùng vôùi moät meùt chieàu daøi oáng q  [ W / m ] . 2. Sau moät thôøi gian vaän haønh thì oáng bò baùm caùu neân naêng suaát trao ñoåi nhieät giaûm chæ coøn 85% (so vôùi khi chöa baùm caùu phía nöôùc). Giaû thieát caùc thoâng soá ñaõ cho giöõ khoâng ñoåi vaø boû qua aûnh höôûng cuûa beà daøy lôùp caùu tôùi nhieät trôû phía nöôùc. Haõy xaùc ñònh chieàu daøy cuûa lôùp caùu neáu heä soá daãn nhieät cuûa caùu laø  c  0,3 W (m.K ) Duyeät GV ra ñeà TS. Nguyeãn Vaên Tuyeân Nguyeãn Toaøn Phong Page 1 of 3 October 22, 2008
  8. Baøi giaûi Baøi 1 (5 ñieåm) 1. Nhieät löôïng truyeàn qua moät caùnh  Hieäu suaát caùnh 1 1 fp     H   10  35.10 6  1,75.10 4 m 2 2 2 12 12     25  H3 2   c  f    0,035   32 4   0,343  p   52  1,75.10   c  96%  Nhieät löôïng caùnh lyù töôûng a  52  352   35,355mm 12 Fc  2  a  L  2  35,355  800.10 6  0,05659 m 2 Q lt    Fc  g  25  0,05659  120  35  120,208 W  Nhieät löôïng truyeàn qua moät caùnh thöïc teá Q1c  c  Q lt  0,96  120,208  115,4 W 2. Nhieät löôïng truyeàn qua beà maët 500 n  20 caùnh 25 Q oc    S     L g  25  25  10   800.10 6  85  25,5 W Q"  n  Q1c  Q oc   20  115,4  25,5  2818 W Page 2 of 3 October 22, 2008
  9. Baøi 2 (5 ñieåm) 1. Nhieät löôïng trao ñoåi treân 1m chieàu daøi oáng  k  1 1 d 1   ln 2  d1   tr 2. t d1 d 2   ng    11,8228 W m.K  1 1 31 1   ln  0,027  6000 2  46,5 27 0,031  125 q   k   t f 2  t f 1   3783,3 W m 2. Tröôøng hôïp coù baùm caùu  Heä soá truyeàn nhieät khi baùm caùu k'  0,85  11,8228  10,0494 W m.K   Nhieät trôû lôùp caùu 1 1 1 1 Rc      0,014926 m.k  W k' k  10,0494 11,8228  Chieàu daøy caùu 1 d Rc   ln 1 2. c dc  d c  d1  e 2 .c .Rc  27  exp 2  0,3  0,014926   26,25 mm   c  0,5  27  26,25  0,3745 mm Page 3 of 3 October 22, 2008

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản