BÀI 1: ( BAØI 12.6 tr 276): Vaùch loø hôi baèng theùp daøy 20 mm, λ = 58 W/mK; nhieät ñoä khí loø tf1 = 1000 oC ; aùp suaát hôi p = 34 bar. HSTN cuûa khí loøtôùi vaùch α1 = 116 W/m2K ; töø vaùch loø ñeán nöôùc α2 = 2320 W/m2K.

Xaùc ñònh q , nhieät ñoä beà maët trong vaø ngoaøi vaùch loø.

Giaûi:Nhieät ñoä nöôùc soâi: tf1 = 240 oC

HSTN qua vaùch phaúng: k = 106,4 W/m2K

MÑDN q = k(tf1 – tf2) = 80864 W/m2K.

Nhieät ñoä beà maët trong vaø ngoaøi vaùch loø:

303 oC ; 275 oC

21

111k

α+

λδ

+α

=

11f1w

1qttα

−=

222

1α

qtt fw +=

NHAÄN XEÙT:

- Giá trò HSTN k so vôùi Heä soá toaû nhieät- Nhiệt ñoä vaùch vaø cheânh leäch nhieät ñoä vaùch

BÀI 2: OÁng daãn hôi baèng theùp dtr/dng = 200 / 216 mm coù λ1 = 47 W/(mK)ñöôïc boïc moät lôùp caùch nhieät daøy 120 mm, coù λ2 = 0,8 W/(mK). Nhieät ñoä hôi laø t1

= 360 oC ; heä soá TNÑL phía hôi α1 = 120 W/(m2K) . Khoâng khí beân ngoaøi coù t2 = 25 oC; α2 = 11 W/(m2K).

- Haõy tính toån thaát nhieät treân 1 m oáng qL

- Xaùc ñònh nhieät ñoä beà maët trong vaø ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät.

Giaûi: Heä soá truyeàn nhieät, tính theo 1m chieàu daøi oáng

32

1

11

1ln211

1

ddd

d

k

i

i

i

L

αλα++

=∑ +

mKWkL /412,1708,01

==

qL = πkL(tf1 – tf2) = π x 1,412(360 – 25) = 1485,28 kW/m

Toån thaát nhieät, tính cho 1m oáng:

Nhieät ñoä beà maët lôùp caùch nhieät:

Cd

qtt oLfw 3,1191

3223 =+=

παC

ddqtt L

ww0

2

3

232 2,340ln

2=+=

πλ

Giaûi: TN qua vaùch truï 3 lôùp

BÀI 3: (BAØI 12.9 tr 277): oáng daãn gioù noùng cho loø cao, toác ñoä gioù ω1 = 35 m/s;

tf1 = 800 oC. coù 03 lôùp : gaïch chòu löûa δ1 = 250 mm , λ1 = 1,17 W/m; theùp δ2 = 10

mm , λ2 = 46,5 W/mK; caùch nhieät ngoaøi δ3 = 200 mm , λ3 = 0,174 W/mK; Ñöôøng

kính trong d1 = 1000 mm, khoâng khí xung quanh tf2 = 10 oC , ω2 = 4 m/s.

Tính toån thaát nhieät treân 1 m ñöôøng oáng (boû qua böùc xaï).

Toån thaát nhieät treân 1 m ñöôøng oáng: ( )21 ffll ttkq −= π

121

1

11

1ln2111

+=

+ ++== ∑n

n

i i

i

ill dd

ddk

Rαλα

Vôùi d2 = d1 + 2δ1d3 = d2 + 2δ2

d4 = d2 + 2δ3

Caàn tính HSTN phía trong vaø phía ngoaøi oáng

Tính α1: Khoâng khí chuyeån ñoäng cöôõng böùc trong oángKTXD laø d1 = 1m; NÑXÑ laø tf1 = 800 oC

Ref1 = 2,6*105 > 104 -> chaûy roái

Nuf1 = 0,018 Ref10,8 = 382 -> α1 = 27,4 W/m2K

Tính α2: Khoâng khí chuyeån ñoäng ngang oáng ñônKTXD laø d4 = 1,92m; NÑXÑ laø tf2 = 10 oC

Ref2 = 5,45*105 > 104 -> chaûy roái

Nuf2 = 0,245 Ref20,6 = 680 -> α2 = 8,85 W/m2K

KEÁT QUAÛ: kl = 0,94 W/m2K ql = 2330 W/m

tkFQ Δ=

C

tt

ttt o136

100180ln

100180

lnmin

max

minmax =−

=

ΔΔΔ−Δ

=Δ

tkQF Δ=

BÀI 4: Caàn gia nhieät daàu G2 = 1000 kg/h töø t’2 = 20 oC ñeán t’’2 = 180 oCbaèng khoùi noùng coù t’1 = 280 oC. Bieát t’’1 = 200 oC; k = 35 W/(m2K); cp1 =1,1 kJ/(kgK); cp2 = 2,3 kJ/(kgK).Tính dieän tích TÑN (F) khi boá trí doøng chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu.

GIAÛI: Söû duïng PT TRUYEÀN NHIEÄTCheânh leäch nhieät ñoä taïi hai ñaàu thieát bò:

t’1 - t’’2 = 280 – 180 = 100 oC = Δtmin

t’’1 - t’2 = 200 – 20 = 180 oC = Δtmax

Ñoä cheânh nh/ñoä trung bình:

Nhieät löôïng caáp cho daàu: Q = G2 cp2 (t’’2 - t’2 ) = 1000 . 2,3 (180 – 20)/3600 = 102,2 kW

Vaäy = 102,2 / (0,035 . 136,1) = 21,46 m2

BÀI 5: Thieát bò ñun nöôùc noùng baèng khoùi thaûi töø ÑCÑT, loaïi löu ñoäng ngöôïc chieàu, coù caùc thoâng soá sau:Phía khoùi noùng: G1 = 0,8 kg/s; cp1 = 1,12 kJ/(kgK); t’1 = 450 oC.Phía nöôùc: G2 = 3,2 kg/s; cp2 = 4,18 kJ/(kgK); t’2 = 50 oCDieän tích truyeàn nhieät F = 15 m2; k = 85 W/(m2K). a) Haõy tính Q; nhieät ñoä ra cuûa khoùi vaø nöôùc.b) Neáu ñoäng cô vaän haønh non taûi vôùi G1* = 0,5G1, caùc ñieàu kieän ban ñaàu khaùc khoâng thay ñoåi thì nhieät löôïng trao ñoåi vaø nhieät ñoä nöôùc ra seõ laø bao nhieâu?

GIAÛI: a) Tính Q vaø nhieät ñoä cuoái caùc chaát, duøng pp NTUCheânh leäch nhieät ñoä taïi hai ñaàu thieát bò:

C1 = G1 cp1 = 0,8 . 1,12 = 0,896 kW/K = CminC2 = G2 cp2 = 3,2 . 4,18 = 13,376 kW/K = Cmax

Nhieät löôïng truyeàn cöïc ñaïi: Qmax = Cmin (t’1 - t’2 ) = 0,896 (450 – 50) = 358,4 kW

maxmin

*CCC = = 0,896 / 13,376 = 0,067

NTU = kF/Cmin = 85 . 15 / 896 = 1,42Hieäu suaát thieát bò (tra ñoà thò): ε = 0,72Nhieät löôïng trao ñoåi: Q = ε Qmax = 0,72 . 358,4 = 258 kW

Nhieät ñoä khoùi thoaùt: t1’’ = t1’ – Q/C1 = 450 – 258 / 0,896 = 162 oCNhieät ñoä nöôùc ra: t2’’ = t2’ + Q/C2 = 50 + 258 / 13,376 = 69,3 oC

b) Neáu ñoäng cô vaän haønh non taûi vôùi G1* = 0,5G1Cmin giaûm 2 laàn -> C* giaûm 2 laàn = 0,033

NTU taêng 2 laàn = 2,84Qmax giaûm 2 laàn

HS truyeàn nhieät luùc ñoù = 0,92

Do vaäy: Q = 0,92. 358,4 / 2 = 164,8 kWt2’’ = 50 + 164,8 / 13,376 = 62,3 oC

BÀI 6 : Thieát bò ñun nöôùc noùng baèng hôi nöôùc, kieåu chuøm oáng.- Toång löu löôïng nöôùc Gn = 10 kg/s; toác ñoä nöôùc trong oáng þ19/17 laø w = 1m/s; t’2 = 30 oC vaø t’’2 =70 oC.- Hôi nöôùc coù p = 2 bar, x = 0,9. Nöôùc ngöng ra khoûi bình coù tK = 90 oC.Bieát HS toaû nhieät phía hôi ngöng tuï α1 = 8000 W/(m2K); nhieät trôû daãn nhieät cuûa vaùch oáng

Tính dieän tích F cuûa thieát bò vaø löu löôïng hôi caàn cung caáp. (Cho pheùp boû qua aûnh höôûng phöông höôùng doøng nhieät vaø coi heä soá εΔt =1

WKm2

00017,0=∑λδ

tkQF Δ=NHAÄN XEÙT:

Söû duïng PT TRUYEÀN NHIEÄT ñeå tính FOÁNG MOÛNG neân coù theå tính HSTN k theo CT vaùch phaúng. (Nhieät trôû daãn

nhieät ñaõ cho laø cuûa vaùch phaúng)Caàn tính α2 phía nöôùc chaûy trong oáng ñeå xaùc ñònh HSTN k

Tìm nhieät ñoä hôi vaøo ñeå tính Δttb. AÙp suaát hôi laø a/s tuyeät ñoáiTính Q: nhieät löôïng nöôùc nhaän ñöôïc

cp = 4,174 kJ/kgK ; λ = 64,8.10-2 W/mK

Prf = 3,54

TC Reynolds: 46 1030600

10.556,0017,01Re >=

×== −ν

trf

wd-> chaûy roái

OÁng thaúng: εR = 1; Giaû thieát L/d > 50: εl = 1. PTTC:

Nuf = 0,021Ref0,8Prf

0,43 = 0,021 x 306000,8 X 3,540,43= 137,5

TSVL cuûa nöôùc

ν = 0,556.10-6 m2/s ;

NÑXÑ: t2 = 0,5(30 + 70) = 50 oC

( )KmWd

Nutr

f2

2

2 /5241017,010.8,645,137 ===

−λα

2. Heä soá truyeàn nhieät

21

111k

α+

λδ

+α

= =2062 W/(m2K)

Giaûi:1. Tính heä soá toaû nhieät α2 phía nöôùc chaûy trong oáng

C

tt

ttt o5,55

23,5060ln

23,5060

lnmin

max

minmax =−

=

ΔΔΔ−Δ

=Δ

tkQF Δ=

5. Coâng suaát thieát bò = Nhieät löôïng caàn ñeå gia nhieät nöôùcQ = Gn cpn (t’’2 - t’2 ) = 10 . 4,174 (70 – 30) = 1672 kW

6. Dieän tích BMTN:= 1672 / (2,062. 55,5) = 14,6 m2

7. Löu löôïng hôi caàn: G = Q/(ih – ik) = 1672 / (2486,6 – 377) = 0,79 kg/s= 2853 kg/h

3. Thoâng soá hôi nöôùc: p = 2 bar, coù ts = 120,23 oC; i’= 504,8 kJ/kgr = 2202 kJ/kg. Hôi baõo hoaø aåm, x = 0,9: ih = i’+ rx = 2486,6 kJ/kg

4. Ñoä cheânh nhieät ñoä TB: Δtmax = 60 oC ; Δtmin = 50,23 oC

BÀI 7: Trong moät TBTÑN, nöôùc chaûy trong oáng coù dtr/dng = 28/32 mm vôùiG2 = 1 kg/s, nhieät ñoä nöôùc vaøo: t’f2 = 25 oC ; ra t’’f2 = 95 oC ; Hôi: tf1 = 120 oC. Heä soá TNÑL phía hôi α1 = 4000 W/m2K ; vaùch coù λv = 45 W/mK.

- Haõy tính HSTN veà phía nöôùc α2. Xem (Prf/Prw)0.25 = 1.

- Xaùc ñònh HSTN k vaø maät ñoä doøng nhieät trung bình treân 1 m oáng qL.

- Chieàu daøi caàn thieát cuûa oáng laø bao nhieâu?

Giaûi:

TSVL cuûa nöôùc ρ = 983,2 kg/m3 ;cp = 4,179 kJ/kgK ; λ = 65,9.10-2 W/mK

Prf = 2,98

Vaän toác nöôùc : s/m,,,d

Gwtr

65102802983

14422 =

×π××

=ρπ

=

TC Reynolds: 46 1096652

1047800280651

>=×

=ν

= −.,,,wd

Re trf

1. Heä soá toaû nhieät α2

Nhieät ñoä TB cuûa nöôùc trong oáng: tf2 = 0,5(25 + 95) = 60 oC

ν = 0,478.10-6 m2/s ;

Do cheá ñoä chaûy roái neân ta coù PTTC:

Nuf = 0,021Ref0,8Prf

0,43 = 0,021 x 966520,8 x 2,980,43 = 326,76

Km/W,,.,,

dNu

trf

22

2 5769002801096576326 ==

λ=α

−

2. Heä soá truyeàn nhieät vaø nhieät löôïng truyeàn

trtr

ng

vng

L

ddd

lnd

k

21

1211

1

α+

λ+

α

=

mK/W,

,,ln

,

kL 2473

0280576901

2832

4521

032040001

1=

×+

×+

×

=

qL = πkL(tf1 – tf2) = π x 73,24(120 – 60) = 13,798 kW/m

3. Chieàu daøi oáng caàn thieát

Nhieät caàn caáp cho nöôùc:

kW,)(,)tt(cGQ 'f

''fp 532922595179412222 =−×=−=

Chieàu daøi oáng: (Kieåm tra L/d !) m,

,,

qQL

L

22179813

53292===