Đang tải... (xem toàn văn)
Boä moân Coâng ngheä Nhieät Laïnh Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp HCM TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA Khoa CÔ KHÍ Bm Coâng Ngheä Nhieät Laïnh GV ra ñeà ÑEÀ THI CUOÁI HOÏC KYØ II – NAÊM HOÏC 2010 2011 Moân Thi Truyeàn Nh[.]
Đại Học Quốc Gia Tp HCM ĐỀ THI CUỐI HỌC KỲ II – NĂM HỌC TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA - Khoa CƠ 2010-2011 KHÍ Môn Thi : Truyền Nhiệt TB Trao Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đổi Nhiệt Thời gian :90 phút Ngày thi GV đề : 01.07.2011 - - Ghi chú: SV sử dụng tài liệu ThS Võ Kiến Quốc Bài 1: (4,5đ) Một đường ống dẫn nước nóng làm thép có đường kính d1=100mm, đường kính ngồi λ =46 W /(mK ) d2=110mm, hệ số dẫn nhiệt ống Nước chảy ống có nhiệt độ trung bình ω=1,5 m/s tf1=80 C, vận tốc nước Bên ống có bọc lớp cách nhiệt có chiều dày δ =25 mm t =45 C Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt w Nhiệt độ khơng khí xung quanh tf2=35 C Ống đặt nằm ngang nhà xưởng, biết chiều dài ống L=200m Bỏ qua ảnh hưởng phương hướng dòng nhiệt Hãy xác định a Hệ số tỏa nhiệt đối lưu nước chảy ống b Hệ số tỏa nhiệt đối lưu khơng khí bên ống c Hệ số dẫn nhiệt lớp cách nhiệt d Hệ số truyền nhiệt kL e Độ chênh nhiệt độ nước vào khỏi ống Bài 2: (3đ) Một vách phẳng làm kim loại đặt song song có diện tích F=12m2 Nhiệt độ ε độ đen thứ t1=1270C =0,8 Nhiệt độ thứ hai t2=570C, nhiệt lượng trao đổi xạ 2,61kW Hãy xác định a Độ đen thứ hai ε c= ε2 , xác định nhiệt lượng trao đổi b Nếu có đặt màng chắn có độ đen xạ kim loại nhiệt độ màng chắn Bài 3: (2,5đ) Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống lưu động ngược chiều có thơng số sau: - Lưu chất nóng chuyển động bên ống có lưu lượng G1=120kg/phút, nhiệt dung riêng , o Cp1=3kJ/(kgK), nhiệt độ vào t 1=95 C - Lưu chất lạnh nước chuyển động bên khơng gian hình vành khăn ống có lưu , lượng G2=180kg/phút, nhiệt độ vào t 2=35 C - Hiệu suất thiết bị ε =75 % - Hệ số truyền nhiệt thiết bị k=1600W/(m2K) Hãy xác định: a Diện tích truyền nhiệt thiết bị theo phương pháp ε −NTU LMTD b Để tăng hiệu suất thiết bị lên cần có thay đổi nào? Đáp án Bài a Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía nước o Nhiệt độ tính toán t f =80 C {λ=0,674W/(m.K)¿{ν=0,365.10 m/s¿{Prf=2,1¿{ρ=971,8kg/m¿ −6 Tiêu chuẩn Reynolds Re= ω⋅δ 1,5×0,1 = =410958 , ν ,365 10−6 Tiêu chuẩn Nusselt 0,8 Nu=0 , 021⋅Re ⋅Pr f , 43⋅ε ℓ⋅ε R =914 ,84 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu λ , 674 α n =Nu× =914 , 84× =6166 W /(m2 K ) δ 0,1 b Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu không khí Nhiệt độ tính toán t m= t f +t w =40 o C −6 { {λ=0,0276W/(m.K)¿ ν=16,69.10 m /s¿ ¿ Tiêu chuẩn Grashof Gr= gβ Δt δ =4608631 ν2 Tiêu chuẩn Ra Ra=Gr Pr =3221433 Tiêu chuẩn Nu n Nu=C Ra =0 , 54 3221433 , 25 =22 , 877 Heä số trao đổi nhiệt đối lưu λ , 0276 α kk =Nu× =22 , 877× =3 ,946 W /(m2 K ) δ , 16 c Chiều dày lớp cách nhiệt q l=α kk d ng π ( tw −t f ) =3, 946 ,14159 ,16 10=19 ,836 W /m q l=α n d tr π ( t f −t w ) = π ( t w1 −t w ) d ln λ1 d = π ( t w −t w3 ) d ln λ2 d = → λ =0 ,0338 W /mK d Hệ số truyền nhiệt kL k L= qL 19 , 836 =0 ,14 W /m2 K π Δt , 14159 45 = e Độ chênh nhiệt độ nước vào Δt = −3 Q 19 ,836 200 10 = =0 ,0826 C G C p π 0,1 1,5 971 ,8 ,195 Bài a Độ đen kim loại thứ Q=ε 12 C F →ε =0,3 [( ) ( ) ] T1 − 100 T2 100 =2610 W →ε 12=0 ,279 b Nhiệt lượng trao đổi vách ε 12 = 1 + + −3 ε1 ε c ε2 = + + −3 0,8 , 075 0,3 Q=170,24W Nhiệt độ màng chắn thứ Q=ε 1c1 C F ε c1 =0 , 0736 [( ) ( ) ] T1 100 − T c1 = 170 ,24 W 100 →t c 1=1130 C Nhiệt độ màng chắn thứ hai Q=ε c 22 C F ε c 22 =0 , 06383 [( ) ( ) ] T c2 100 − T2 100 =170 , 24 W →t c =81 , 40 C Bài 3: a Diện tích truyền nhiệt Phương pháp ε −NTU C 1=G1 C p1 =6 kW / K →Cmin C 2=G2 C p2 =12 , 54 kW /K →C max =0 ,0182 π ( t w1 −t w ) d d 1 ln + ln λ1 d λ2 d = π ( t f −t w3 ) d d 1 + ln + ln α n d λ1 d λ2 d Qmax =C ( t ,1−t ,2 )=360 kW →Q=ε Qmax =270 kW C= C C max NTU = =0 , 47847 ( ) ε−1 k F ln =1 , 80584= →F=6 ,77 m2 C−1 ε C−1 C Phương pháp LMTD Q=G1 C p (t ,1 −t ,,1 )=G2 C p (t ,,2 −t ,2 )=270 kW →t 1,,=50 C →t 2,,=56 , 530 C Δt max =95−56 ,53=38 , 470 C Δt =50−35=150 C Δt =24 , 92 C Q=k F Δt=270 kW → F=6, 77 m b Phương pháp tăng hiệu suất - Tăng diện tích thiết bị cách tăng chiều dài thiết bị - Tăng hệ số truyền nhiệt thiết bị