TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM - Khoa CƠ KHÍ
BM CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH ĐỀ THI CUỐI KỲ (LẦN I)
Môn Thi :
Truyền Nhiệt

Thời gian : 90 phút Ngày thi : 01/10/2007
----- W  X -----
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Bài 1: (3 điểm)
Một thanh hình trụ có đường kính
mm.5,2d =
, chiều dài
cm.12L =
, hệ số dẫn nhiệt
)K.m/(W115=λ
. Một đầu thanh được gắn vào vách có nhiệt độ .
C80t
o
g
=
Nhiệt độ môi trường xung quanh .
C30t
o
f
=
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu từ bề mặt thanh đến môi trường xung quanh
)K.m(W32
2

Vách I nhiệt độ độ đen
C150t
o
1
= 4,0
1
=ε

Vách II nhiệt độ độ đen
C40t
o
2
= 6,0
2
=ε

1. Xác đònh mật độ dòng nhiệt bức xạ giữa hai vách. (1 điểm)
2. Đặt giữa hai vách một màng chắn có độ đen
05,0=ε
.
Xác đònh lại mật độ dòng nhiệt bức xạ và nhiệt độ màng chắn. (1 điểm)
Bài 4: (2 điểm)
Thiết bò trao đổi nhiệt lưu động ngược chiều có diện tích truyền nhiệt ,
hệ số truyền nhiệt
2
m.12F =
)K.m(W2700k
2
F
= .

)
2.

Xác đònh nhiệt độ ra của hai lưu chất. (
1 điểm
)
Chủ nhiệm BM
PGS. TS. Lê Chí Hiệp

GV ra đề
Nguyễn Toàn Phong
Page 1 of 5 01.10.2007

Bài giải

Bài 1: (3 điểm)
Một thanh hình trụ có đường kính
mm.5,2d =
, chiều dài
cm.12L =
, hệ số dẫn nhiệt
)K.m/(W115=λ
. Một đầu thanh được gắn vào vách có nhiệt độ .
C80t

mm.625,12045,21204dh
d.4d.hUfh'h
2
=+=+=
ππ+=+=

• Thông số m

()
98776,0'h.mth
5452,2120625,01,21'h.m
m1,21
1150025,0
324
d
4
f
U
m
1
=
=×=
=
×
×
=
λ⋅
α⋅
=
⋅λ

)
2
'h.m
(ch
tt
o
gf2/L
=×+=×+=
θ+=
(
0,75 điểm
)
2. Xác đònh nhiệt lượng truyền qua thanh (W).
( )
W5883,0
98776,0501,2110.908,4115
'h.mthm
fQ
6
gc1
=
××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=
−
(
1,5 điểm
)
Page 2 of 5 01.10.2007
Bài 2: (3 điểm)
Nước chảy trong ống thẳng có đường kính

Lời Giải
1. Xác đònh hệ số trao đổi nhiệt đối lưu.
Tra bảng các tính chất vật lý của nước ở 60
o
C:
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
=ρ
=
=ν
=
=λ
−
3
f
26
f
p
f
mkg2,983
98,2Pr
sm10.478,0
)K.k(kJ179,4c

f
43,0
f
8,0
f
=
×××××=
ε⋅ε⋅
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅⋅⋅=
l

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu:
)K.m(W6327
02,0
659,0
192
d
Nu
2
tđ
=×=
λ

fw
fw
=
××π×
+=
⋅α
+=→
−⋅⋅α=
(
0,75 điểm
)
Page 3 of 5 01.10.2007
Bài 3: (2 điểm)
Hai vách phẳng đặt song song
Vách I nhiệt độ độ đen
C150t
o
1
=
4,0
1
=ε

Vách II nhiệt độ độ đen
C40t
o
2
= 6,0
2
=ε

3158,0
1
6,0
1
4,0
1
1
111
1
=⋅ε=
=−×=
−⋅σ=
=
−+
=
−ε+ε
=ε
−
(
1 điểm
)
2. Khi đặt vào màng chắn
•
Mật độ dòng nhiệt bức xạ
2
otđbx
2c1
tđ
mW18,306,127202371,0qq
023715,0

0465,0
1
05,0
1
4,0
1
1
111
1
−⋅σ⋅ε=
=
−+
=
−ε+ε
=ε

C8,105K93,378
0465,010.67,5
18,30
15,423
q
TT
o
25,0
8
4
25,0
oc1
c1
4

2
m.12F =
)K.m(W2700k
2
F
=
.
Lưu chất I
C90't
o
1
=
skg4G
1
=

)K.kg(kJ18,4c
1p
=

Lưu chất II
C30't
o
2
=
skg5,5G
2
=

)K.kg(kJ1,3c

⎧
==×=⋅=
==×=⋅=
&

Đơn vò chuyển nhiệt
9378,1
10.72,16
122700
C
Fk
NTU
3
min
F
=
×
=
⋅
=

Hiệu suất nhiệt
( ){ }
(){}
6638,0
C1NTUexpC1
C1NTUexp1
=
−⋅−⋅−
−⋅−−

C
Q
't"t
C17,50
72,16
666
90
C
Q
't"t
o
2
22
o
1
11
(
1 điểm
)

Page 5 of 5 01.10.2007
ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp. HCM -
Trường ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ
Bm CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Chủ nhiệm BM GV ra đề
ĐỀ THI HỌC KỲ II – NĂM HỌC 2007-2008
Đề thi lần II - Hệ Không Chính Quy
Môn Thi : Truyền Nhiệt (210060)

2. Nhiệt lượng tỏa ra trên thanh.
Bài 2
(4 điểm)
Nước được gia nhiệt đi trong ống có đường kính
mm27d =
, nhiệt độ bề mặt ống
hằng số . Nước vào ống có nhiệt độ , ra khỏi ống có nhiệt độ
, vận tốc trung bình của nước trong ống là
C110t
o
w
=
C
o
C50
o
't
f
=
90"t
f
=
sm6,1

Hãy xác đònh:
1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của nước chảy trong ống.
2. Chiều dài cần thiết của ống trao đổi nhiệt.
Bài 3
(3 điểm)
Một thiết bò trao đổi nhiệt kiểu chùm ống có cánh có thông số làm việc như sau:

Hiệu suất tra theo hình e (trang 387 hoặc 429)
Sách bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt
NTU−ε
----- Hết -----
Page 1 of 4
Bài giải

Bài 1: (3 điểm)
• Các thông số cơ bản

885,0h.m
898,5
03,0115
304
d
.4
f
U
m
=
=
×
×
=
⋅λ
α
=
⋅λ
⋅α
=

1,5 điểm
)
2. Nhiệt lượng truyền qua thanh

()
W485,257087,075898,510.07,7115
h.mthm
fQ
4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=
−
(
1,5 điểm
)
Bài 2: (4 điểm)
1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của nước trong ống
•
Thông số vật lý của nước ở 70
o
C

⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
=ρ

Re >=
×
=
ν
⋅ω
=
−

•
Tiêu chuẩn Nusselt

31,345123,142,110.32,10021,0
Pr
Pr
PrRe021,0Nu
3
R
25,0
w
f
43,0
f
8,0
=×××=
ε⋅ε⋅
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜

fp
4
=−××=Δ⋅⋅=
=××=⋅ω⋅ρ=
−

•
Chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa ống và nước

()
C41,36
3ln
2060
t
t
ln
tt
t
o
min
max
minmax
=
−
=
Δ
Δ
Δ−Δ
=Δ


)
3. Nhiệt độ nước tại vò trí giữa ống
•
Hệ số NTU

55,0
187.48957,0
2411,08543
cG
'F
'NTU
m2411,02F'F
p
2
=
×
×
=
⋅
⋅α
=
==

•
Nhiệt độ nước
(
0 điểm
)
()
()

()
kW566,112860174,42,983
3600
5,16
tcVQ
npnnn
=××
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×=Δ⋅⋅ρ⋅=
(
1 điểm
)
Page 3 of 4
1. Xác đònh diện tích truyền nhiệt theo phương pháp LMTD
•
Chênh lệch nhiệt độ theo sơ đồ ngược chiều

C69,158
135
185
ln
135185
t
o
ng

⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=
−
−
=
−
−
=
=
−
−
=
−
−
=
Δ

•
Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarith LMTD

C7,150tt
o
ng
t

⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
=⋅=
==
Δ
==
===
−
−
=
KkW26,10CCC
KkW81,18
60
566,1128
t
Q
CC
C
C
5454,0
110
60
165275
3090

Đơn vò chuyển nhiệt
Đồ thò hình 6.e
7,0NTU =

•
Diện tích truyền nhiệt

2
3
F
min
m4,33
215
10.26,10
68,0
k
C
NTUF ≈×=⋅=
(
3 điểm
)
Page 4 of 4
Page 1 of 4 Monday, August 18, 2008
ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp. HCM -
Trường ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ
Bm CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Chủ nhiệm BM GV ra đề
ĐỀ THI HỌC KỲ III – NĂM HỌC 2007-2008

o
C.
Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh.
Hãy xác đònh:
1. Nhiệt độ đỉnh thanh và giữa thanh.
2. Nhiệt lượng tỏa ra trên thanh.
Bài 2
(4 điểm)
Nước được gia nhiệt đi trong ống có đường kính
mm34d =
, nhiệt độ bề mặt ống
hằng số
C100t
o
w
=
. Nước vào ống có nhiệt độ
C50't
o
f
=
, ra khỏi ống có nhiệt độ
C90"t
o
f
=
, vận tốc trung bình của nước trong ống là
sm5,1

Hãy xác đònh:

ù: Hệ số hiệu chỉnh
tΔ
ε
tra theo hình 1 (trang 386 hoặc 428) nếu tính theo phương pháp
nhiệt độ trung bình logarith LMTD.
Hiệu suất
NTU−ε
tra theo hình e (trang 387 hoặc 429)
Sách bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt
----- Hết -----
Page 2 of 4 Monday, August 18, 2008
Bài giải

Bài 1: (3 điểm)
• Các thông số cơ bản

()
865,1h.m
33,5
10.12115
2810.72
ba
ba2
f
U
m
4
2
=
=

o
g
fhfh
o
gf2/hf2/h
=+=+=
θ
+=θ+=
=+=×+=
⋅θ+=θ+=
(
1,5 điểm
)
2. Nhiệt lượng truyền qua thanh

( )
W57,45953,06533,510.12115
h.mthm
fQ
4
g
=××××=
⋅θ⋅⋅⋅λ=
−
(
1,5 điểm
)
Bài 2: (4 điểm)
1. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của nước trong ống
• Thông số vật lý của nước ở 70

26

• Tiêu chuẩn Reynolds

44
6
1010.29,12
10.415,0
034,05,1d
Re >=
×
=
ν
⋅ω
=
−

• Tiêu chuẩn Nusselt

93,4061,149,110.792,11021,0
Pr
Pr
PrRe021,0Nu
3
R
25,0
w
f
43,0
f

2. Chiều dài cần thiết của ống trao đổi nhiệt
• Nhiệt lượng trao đổi

()
kW02,2235090187,4332,1tcGQ
skg332,110.95,18,977fG
fp
4
=−××=Δ⋅⋅=
=××=⋅ω⋅ρ=
−

• Chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa ống và nước

()
C85,24
5ln
1050
t
t
ln
tt
t
o
min
max
minmax
=
−
=

Σ
l
(
2 điểm
)
Bài 3: (3 điểm)
•
Thông số vật lý của nước ở 60
o
C

⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=ρ
=
3
n
pn
mkg2,983
)K.kg(kJ174,4c

•
Năng suất nhiệt của thiết bò

()
kW47,94050174,42,983
3600

•
Hệ số hiệu chỉnh
ε
Δ
t94,0
5,2
3585
155280
't"t
"t't
R
204,0
35280
3585
't't
'
t"t
P
t
22
11
21
22
=ε⇒
⎪
⎪
⎩

•
Diện tích truyền nhiệt

2
3
F
m83,28
145225
10.47,940
tk
Q
F
≈
×
=
Δ⋅
=
(
2 điểm
)
Page 4 of 4 Monday, August 18, 2008
2. Xác đònh diện tích truyền nhiệt theo phương pháp
ε
- NTU
•
Nhiệt dung lưu lượng khối lượng

⎪
⎪
⎪

n
2max
2
1
&
&

•
Hiệu suất thiết bò

() ( )
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
≈==ε
=−×=−⋅=
425,0
2212
47,940
Q
Q
kW221235280028,9'
t'tCQ
max
21minmax

•
Đơn vò chuyển nhiệt

Thời gian : 90 phút Bắt đầu : 18
h
30
NgàyThi : 12.07.2008 PGS. TS. Lê Chí Hiệp Nguyễn Toàn Phong
----- W  X -----
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Đề thi gồm một trang A4
Bài 1
(3 điểm)
Một thanh nhôm (hệ số dẫn nhiệt
)K.m(W115=λ
) có đường kính
cm3d =
, chiều
dài
cm35L =
. Một đầu thanh được gắn vào vách có nhiệt độ 140
o
C, hệ số tỏa nhiệt đối
lưu trên bề mặt thanh
)K.m(W35
2
=α
, nhiệt độ không khí xung quanh 50
o
C.
Khi tính toán có thể bỏ qua tỏa nhiệt ở đỉnh thanh.

Bài 3
(3 điểm)
Một thiết bò trao đổi nhiệt kiểu chùm ống có cánh có thông số làm việc như sau:
Khói nóng (có
)K.kg(kJ13,1c
p
=
) chuyển động bên ngoài chùm ống với nhiệt độ
vào 245
o
C và ra là 155
o
C.
Nước chuyển động trong ống có lưu lượng 16,5
hm
3
được hâm nóng từ 30
o
C đến 90
o
C.
Hệ số truyền nhiệt của thiết bò
)K.m(W225k
2
F
=
Hãy xác đònh diện tích truyền nhiệt của thiết bò.
Lưu y
ù: Hệ số hiệu chỉnh
tΔ

=
⋅λ
⋅α
=

1. Nhiệt độ giữa thanh và đỉnh thanh

( )
()
()
C14,6959,2150
702,4
90
50
h.mcosh
50tt
C32,8232,3250
702,4
688,1
9050
h.mcosh
2h.mcosh
50tt
o
g
hfh
o
g2/hf2/h
=+=+=
θ

⎨
⎧
=
=ρ
=λ
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
=
=ν
−
)K.kg(kJ187,4c
mkg8,977
)K.m(W668,0
47,1Pr
55,2Pr
sm10.415,0
p
3
w
f
26

•
Tiêu chuẩn Reynolds

44

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅⋅⋅=
l

•
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

)K.m(W512.10
034,0
668,0
06,535
d
Nu
2
=×=
λ
⋅=α
(
2 điểm
)
Page 3 of 4
2. Chiều dài cần thiết của ống trao đổi nhiệt
•
Nhiệt lượng trao đổi

Δ
Δ−Δ
=Δ

•
Chiều dài ống trao đổi nhiệt

m61,5
034,0
599,0
d
F
m599,0
2,47512.10
10.36,297
t
Q
F
2
3
=
×π
=
⋅π
=
=
×
=
Δ⋅α
=

()
()
C2,74655,050120120
e'tttt
o
'NTU
fww
=×−−=
⋅−−=
−
(
0,5 điểm
)
Bài 3: (3 điểm)
•
Thông số vật lý của nước ở 60
o
C

⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=ρ
=
3
n
pn
mkg2,983

ln
125155
t
o
ng
=
−
=Δ
•
Hệ số hiệu chỉnh
ε
Δ
t945,0
5,1
3090
155245
't"t
"t't
R
28,0
30245
3090
't't
't"t
P
t
22

C132tt
o
ng
t
=Δ⋅ε=Δ
Δ

•
Diện tích truyền nhiệt

2
3
F
m38
132225
10.566,1128
tk
Q
F ≈
×
=
Δ⋅
=
(
2 điểm
)
2. Xác đònh diện tích truyền nhiệt theo phương pháp
ε
- NTU
•

60
155245
3090
C
maxmin
n
2max
2
1
&
&

•
Hiệu suất thiết bò

() ( )
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
≈==ε
=−×=−⋅=
418,0
1,2696
56,1128
Q
Q
kW1,26963024554,12'
t'tCQ

Môn Thi :
Truyền Nhiệt và TB Trao Đổi Nhiệt
Thời gian : 90 phút Ngày thi : 12.06.2008
TS. Nguyễn Văn Tuyên Nguyễn Toàn Phong
----- W  X -----
Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Bài 1
(3,5 điểm)
Buồng đốt có kích thước ba chiều dài, rộng, cao như sau
234HWL ××=××
m, nhiệt độ
bề mặt , độ đen . Môi trường không khí xung quanh có nhiệt độ .
C240t
o
w
=
7,0
w
=ε
C40t
o
f
=
1. Tính tổng tổn thất nhiệt từ các bề mặt xung quanh vách ra môi trường Q
t
[kW].
2. Nếu bọc vách bằng lớp cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt
)K.m(W07,0
CN
=λ


Không khí có lưu lượng
hm5000V
3
kk
= vào chùm ống có nhiệt độ , ra khỏi
chùm ống có nhiệt độ . Vận tốc qua chổ hẹp nhất
C30't
o
f
=
C110"t
o
f
=
sm10
max
=ω

Bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống, hãy xác đònh:
1.

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình về phía không khí.
2.

Năng suất nhiệt Q [kW] và tổng chiều dài ống truyền nhiệt
Σ
l
[m] của thiết bò.
3.

o
2
=
skg5,5G
2
=

)K.kg(kJ18,4c
2p
=

1.

Xác đònh năng suất nhiệt của thiết bò.
2.

Tính nhiệt độ ra của hai lưu chất.
3.

Trường hợp
lưu động cùng chiều
thì năng suất nhiệt của thiết bò tăng hay giảm?
Giải thích tại sao?
‐‐‐‐‐ Hết ‐‐‐‐‐
Page 1 of 6 6/12/2008