BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG HỌC KỸ THUẬT
I. Môi chất chuyển động ngoài vật
Bài 1: Một dây dẫn điện làm từ nhôm có đường kính là 5 mm
ở nhiệt độ không đổi là
0
90 C
. Dòng không khí chuyển động
vuông góc với dây dẫn có áp suất là 1,01bar ở nhiệt độ
0
10 C
và
vận tốc của không khí là 1m/s. Điện trở xuất của Nhôm là
1/35 olm
2
/mm m
. Hãy xác định hệ số tỏa nhiệt giữa không
khí và dây dẫn. Hệ số tỏa nhiệt sẽ bằng bao nhiêu ở các điều
kiện sau:
a. Tăng vận tốc dòng khí lên 2 lần.
b. Tăng đường kính dây dẫn lên 2 lần.
c. Không khí được thay là khí hiđrô, quan hệ giữa các thông
số vậy lý của khí lý hiđrô không khí như sau:
Đáp số:
2
48,9W/mm
α
=
độ
a.
2

Đáp số: 56,4
2
W/m
độ
Bài 3: Hãy xác định hệ số tỏa nhiệt giữa khói và chùm ống
của lò hơi. Nếu dòng khói chuyển động vuông góc với chùm
ống có vận tốc trung bình tại tiết diện bé nhất là 11m/s.
Đường kính ngoài của ống là 38mm. Chùm ống được bố trí
đặt so le trong (như hình vẽ 3.7/t42). Chùm ống có 30 hàng
ống. Khoảng cách giữa các ống theo phương chuyển động của
dòng khí là 75mm và vuông góc là 95mm. Nhiệt độ của khói
trước và sau chùm ống là
0
680 C
và
0
345 C
. Hệ số tỏa nhiệt sẽ
bằng bao nhiêu nếu:
a. Chùm ống bố trí đặt song song như hình vẽ 3.8/t43.
b. Dòng khói chuyển động xuyên góc với chùm ống 1 góc
0
60
.
Đáp số:
2
84 /W m
α
=
độ

Bài 1: Hãy xác định chế độ chuyển động của chất lỏng và hệ
số tỏa nhiệt khi nước chảy trong ống có đường kính trong là
10mm, chiều dài ống là 2m, nhiệt độ trung bình của nước là
0
60 C
, nhiệt độ thành ống là
0
20 C
, vận tốc của nước là
0,13m/s.
Đáp số:
2
930W/m
α
=
độ
Bài 2: Một nồi hơi khói chuyển động bên ngoài song song với
trục ống như trên hình… Đường kính ngoài của ống là 83mm,
chiều dài ống là 4,5m, vận tốc và nhiệt độ trung bình của khói
là 5m/s và
0
1000 C
.Hãy xác định:
a. Hệ số tỏa nhiệt giữa các ống và khói ?
b. Nếu vận tốc trung bình của khói tăng lên 15m/s thì hệ số
tỏa nhiệu là bao nhiêu ?
Đáp số: a.
2
4,96 /W m
α

2m, vận tốc trung bình và nhiệt độ của nước là 2m/s và
0
20 C
.
Đáp số:
2
7160 /W m
α
=
độ
Bài 5: Một ống dẫn nước nóng cung cấp cho thành phố có
đường kính trong là 32mm. Vận tốc và nhiệt độ trung bình
của nước đi trong ống là 0,5m/s và
0
200 C
. Hãy xác định hệ
số tỏa nhiệt giữa nước và thành ống.
Đáp số:
2
4220 /W m
α
=
độ
Bài 6: Hãy xác định hệ số tỏa nhiệt giữa hơi và thành ống của
thiết bị quá nhiệt hơi nước khi hơi đi trong ống có đường kính
trong là 31mm, vận tốc là 25m/s, và nhiệt độ trung bình là
0
400 C
ở áp suất 39,2bar.
Đáp số:

tốc là 2m/s và nhiệt độ là
0
60 C
. Trong quá trình trao đổi nhiệt
độ của vách từ
0
300 C
giảm xuống còn
0
150 C
. Hãy xác định
hệ số tỏa nhiệt giữa không khí và vách ống.
Đáp số:
2
6,3 /W m
α
=
độ
III. Truyền nhiệt
Bài 1: Một nồi hơi với khói đi trong ống với nhiệt độ là
0
1000 C

hệ số tỏa nhiệt là
2
35 /W m
độ. Nước sôi bên ngoài ống có nhiệt
độ là
0
150 C

trong của ống có một lớp muội khói có độ dày là 1mm và hệ
số dẫn nhiệt là 0,093W/m độ. Bề mặt ngoài của ống có một
lớp cặn của nước với độ dày là 5mm và hệ số dẫn nhiệt là
0,93W/m độ.
Đáp số:
2
18900W/mq =

0
2
0
3
w 257
w 253
t C
t C
=
=
Bài 3: Hãy xác định hệ số truyền nhiệt của vách phẳng nến trở
nhiệt của
4 2
1.10 m
δ
λ
−
=
độ/w. Hệ số tỏa nhiệt
2
1
50,100,250w/m

độ.
Bài 4: Một lò sưởi làm bằng gạch chịu lửa có chiều dày là
25mm, nhiệt độ của khói bên trong là
0
600 C
và hệ số tỏa nhiệt
là
2
23 /w m
độ. Nhiệt độ bên ngoài lò sưởi là
0
30 C
và hệ số
tỏa nhiệt là
2
9,3 /w m
độ. Hãy xác định mật độ dòng nhiệt của
lò sưởi ?
Đáp số:
2
1118 /q w m
=
.
Bài 5: một lò sưởi được làm bằng gạch 2 lớp, lớp trong là
gạch chịu lửa có chiều dày là 250mm, hệ số dẫn nhiệt là
0,35 /W m
độ và lớp ngoài là gạch hồng có chiều dày là
250mm. Hãy xác định mật độ dòng nhiệt qua vách và nhiệt độ
tiếp xúc giữa hai vách nếu nhiệt độ của khói bên trong là
0

độ là
0
850 C
, hệ số tỏa nhiệt là
2
23 /W m
độ. Không khí ngoài
vách có nhiệt độ là
0
50 C
và hệ số tỏa nhiệt là
2
12 /W m
độ.
Đáp số:
2
212 /q W m
=
độ.
Bài 7: Một ống thép có đường kính ngoài là 75mm và trong là
65mm, Chiều dài 1m. Bên ngoài được làm các cánh tản nhiệt
với hệ số cánh là 10. Khói xung quanh cánh có nhiệt độ là
0
320 C
và hệ số tỏa nhiệt là
2
23 /W m
độ. Nước đi trong ống
có nhiệt độ là
0

được bọc bởi hai lớp 25cm, lớp thứ nhất là thép với độ dày
1cm và lớp thứ hai là vật liệu cách nhiệt dày 20cm với hệ số
dẫn nhiệt là
2
0,17 /W m
độ. Ống được đặt tự do trong môi
trường không khí và dòng khí chuyển động vuông góc với
ống có vận tốc 4m/s ở nhiệt độ
0
0 C
. Nhiệt tổn thất trên 1m
chiều dài ống nhiệt độ tiếp xúc ở lớp thép. Cho biết hệ số dẫn
nhiệt của gạch là
2
0,84 /W m
độ, và của thép là
2
45,5 /W m
độ.
Đáp số:
2370 /
L
q w m=

0
2
w 561t C
=
Bài 10*: Một ống dẫn hơi có đường kính ngoài là 100mm,
nhiệt độ trên bề mặt ống là

0
90 C
. Hệ số tỏa
nhiệt giữa dây dẫn và không khí là
2
23 /W m
độ. Ống dẫn
được bọc một lớp cách nhiệt bằng cao su dày 4mm. Khi đó
cường độ dòng điện đi trong dây dẫn không thay đổi và hệ số
tỏa nhiệt giữa bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt với môi trường
không khí là
2
12 /W m
độ. Hỏi mật độ dòng nhiệt và nhiệt độ
bề mặt ngoài của ống dẫn thay đổi như thế nào ?
Đáp số:
L
p
=
không thay đổi

' 0
1
w 58,2t C=
Bài 13: Hãy xác định nhiệt tải cho một thiết bị làm sôi nước
có chiều cao là 1m, đặt thẳng đứng. Bề mặt đốt nóng bên
trong là hơi nước bão hòa khô ngưng tụ ở áp suất
0,85bar(8at). Và bề mặt ngoài là nước sôi có áp suất là
1,96bar(2at). Vách ngăn cách giữa hơi và nước sôi là một
vách phẳng dày 5mm và làm bằng thép.

sạch vào và ra khỏi thiết bị là 60C và 50C. Nhiệt độ của nước
công nghiệp vào là 21C và làm nóng lên 24C. Lượng nhiệt
trao đổi trong thiết bị là 1,4.10^6 W. Bề mặt trong của ống
thép bên trong có một lớp cặn nước độ dày là 1mm và hệ số
dẫn nhiệt là 1W/m độ.
Bài 6: Một thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều làm nước nóng,
thiết bị có số ống là 53 ống. Nước sôi đi trong các ống có
đường kính ngoài là 16mm và trong ống là 14mm, được làm
từ đồng vàng có (lam đa = ) nhiệt độ của nước sôi
được giảm từ 130C xuống 100C. Trong quá trình trao đổi
nhiệt nước đi bên ngoài ống nhiệt độ tăng từ 67,5C lên 92,5C.
Đường kính trong của vỏ thiết bị là 203mm, lượng nhiệt trao
đổi là 1,5.10^6W. Hãy xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
của thiết bị .
a). Bề mặt hoàn toàn sạch.
b). Bề mặt có cáu cặn của nước ở bề mặt bên ngoài có chiều
dày rô=0,3mm và hệ số dẫn nhiệt 2W/mđộ
Đáp số: a). F=16m2
b). F=22,4m2
Bài 7: Hãy xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của một
thiết bị làm nóng không khí như trên hình vẽ . Nếu khói đi
trong ống được làm bằng thép . Nhiệt độ giảm từ 345C xuống
còn 160C, và lưu lượng khói là 35m3/s. Không khí được làm
nóng từ nhiệt độ 20C lên 250C với lưu lượng là 23m3/s. Cả
khí và khói đều có áp suất là 1,013bar. Đường kính trong của
ống thép là 53mm và ngoài là 50mm. Các ống được bố trí lắp
đặp ghép so le. Không khí chuyển động vuông góc với ống.
Khoảng cách giữa các ống theo chiều chuyển động của ống
khí là 60mm và số hàng ống là 77. Khoảng cách giữa các ống
theo chiều chuyển động của không khí là 60mm và số hàng