bài tập truyền nhiệt tổng hợp và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

12 9.6K 19
bài tập truyền nhiệt tổng hợp và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BÀI 1: ( BÀI 12.6 tr 276): Vách lò hơi bằng thép dày 20 mm, λ = 58 W/mK; nhiệt độ khí lò t f1 = 1000 o C ; áp suất hơi p = 34 bar. HSTN của khí lò tới vách α 1 = 116 W/m 2 K ; từ vách lò đến nước α 2 = 2320 W/m 2 K. Xác đònh q , nhiệt độ bề mặt trong ngoài vách lò. Giải: Nhiệt độ nước sôi: t f1 = 240 o C HSTN qua vách phẳng: k = 106,4 W/m 2 K MĐDN q = k(t f1 –t f2 ) = 80864 W/m 2 K. Nhiệt độ bề mặt trong ngoài vách lò: 303 o C ; 275 o C 21 11 1 k α + λ δ + α = 1 1f 1 w 1 qtt α −= 2 2 2 1 α qtt fw += NHẬN XÉT: - Giá trò HSTN k so với Hệ số toả nhiệt - Nhiệt độ vách chênh lệch nhiệt độ vách  BÀI 2: Ống dẫn hơi bằng thép d tr /d ng = 200 / 216 mm có λ 1 = 47 W/(mK) được bọc một lớp cách nhiệt dày 120 mm, có λ 2 = 0,8 W/(mK). Nhiệt độ hơi là t 1 = 360 o C ; hệ số TNĐL phía hơi α 1 = 120 W/(m 2 K) . Không khí bên ngoài có t 2 = 25 o C; α 2 = 11 W/(m 2 K). - Hãy tính tổn thất nhiệt trên 1 m ống q L - Xác đònh nhiệt độ bề mặt trong ngoài của lớp cách nhiệt. Giải: Hệ số truyền nhiệt, tính theo 1m chiều dài ống 32 1 11 1 ln 2 11 1 dd d d k i i i L αλα ++ = ∑ + m K Wk L /412,1 708,0 1 == q L = πk L (t f1 –t f2 ) = π x 1,412(360 – 25) = 1485,28 kW/m Tổn thất nhiệt, tính cho 1m ống: Nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt: C d qtt o Lfw 3,119 1 32 2 3 =+= πα C d d q tt L ww 0 2 3 2 3 2 2,340ln 2 =+= πλ  Giải: TN qua vách trụ 3 lớp  BÀI 3: (BÀI 12.9 tr 277): ống dẫn gió nóng cho lò cao, tốc độ gió ω 1 = 35 m/s; t f1 = 800 o C. có 03 lớp : gạch chòu lửa δ 1 = 250 mm , λ 1 = 1,17 W/m; thép δ 2 = 10 mm , λ 2 = 46,5 W/mK; cách nhiệt ngoài δ 3 = 200 mm , λ 3 = 0,174 W/mK; Đường kính trong d 1 = 1000 mm, không khí xung quanh t f2 = 10 o C, ω 2 = 4 m/s. Tính tổn thất nhiệt trên 1 m đường ống (bỏ qua bức xạ). Tổn thất nhiệt trên 1 m đường ống: ( ) 21 ffll ttkq − = π 12 1 1 11 1 ln 2 111 + = + ++== ∑ n n i i i il l dd d dk R αλα Với d 2 = d 1 + 2δ 1 d 3 = d 2 + 2δ 2 d 4 = d 2 + 2δ 3 ¾ Cần tính HSTN phía trong phía ngoài ống  Tính α 1 : Không khí chuyển động cưỡng bức trong ống KTXD là d 1 = 1m; NĐXĐ là t f1 = 800 o C Re f1 = 2,6*10 5 > 10 4 -> chảy rối Nu f1 = 0,018 Re f1 0,8 = 382 -> α 1 = 27,4 W/m 2 K Tính α 2 : Không khí chuyển động ngang ống đơn KTXD là d 4 = 1,92m; NĐXĐ là t f2 = 10 o C Re f2 = 5,45*10 5 > 10 4 -> chảy rối Nu f2 = 0,245 Re f2 0,6 = 680 -> α 2 = 8,85 W/m 2 K KẾT QUẢ: k l = 0,94 W/m 2 Kq l = 2330 W/m tkFQ Δ= C t t tt t o 136 100 180 ln 100180 ln min max minmax = − = Δ Δ Δ − Δ =Δ tkQF Δ= BÀI 4: Cần gia nhiệt dầu G 2 = 1000 kg/h từ t’ 2 = 20 o C đến t’’ 2 = 180 o C bằng khói nóng có t’ 1 = 280 o C.Biếtt’’ 1 = 200 o C; k = 35 W/(m 2 K); c p1 = 1,1 kJ/(kgK); c p2 = 2,3 kJ/(kgK). Tính diện tích TĐN (F) khi bố trí dòng chuyển động ngược chiều. GIẢI: Sử dụng PT TRUYỀN NHIỆT Chênh lệch nhiệt độ tại hai đầu thiết bò : t’ 1 - t’’ 2 = 280 – 180 = 100 o C= Δt min t’’ 1 - t’ 2 = 200 – 20 = 180 o C= Δt max Độ chênh nh/độ trung bình: Nhiệt lượng cấp cho dầu: Q = G 2 c p2 (t’’ 2 -t’ 2 ) = 1000 . 2,3 (180 – 20)/3600 = 102,2 kW Vậy = 102,2 / (0,035 . 136,1) = 21,46 m 2 BÀI 5: Thiết bò đun nước nóng bằng khói thải từ ĐCĐT, loại lưu động ngược chiều, có các thông số sau: Phía khói nóng: G 1 = 0,8 kg/s; c p1 = 1,12 kJ/(kgK); t’ 1 = 450 o C. Phía nước: G 2 = 3,2 kg/s; c p2 = 4,18 kJ/(kgK); t’ 2 = 50 o C Diện tích truyền nhiệt F = 15 m 2 ; k = 85 W/(m 2 K). a) Hãy tính Q; nhiệt độ ra của khói nước. b) Nếu động cơ vận hành non tải với G 1 * = 0,5G 1 , các điều kiện ban đầu khác không thay đổi thì nhiệt lượng trao đổi nhiệt độ nước ra sẽ là bao nhiêu? GIẢI: a) Tính Q nhiệt độ cuối các chất, dùng pp NTU Chênh lệch nhiệt độ tại hai đầu thiết bò: C 1 = G 1 c p1 = 0,8 . 1,12 = 0,896 kW/K = C min C 2 = G 2 c p2 = 3,2 . 4,18 = 13,376 kW/K = C max Nhiệt lượng truyền cực đại: Q max =C min (t’ 1 -t’ 2 ) = 0,896 (450 – 50) = 358,4 kW maxmin * CCC = = 0,896 / 13,376 = 0,067 NTU = kF/C min = 85 . 15 / 896 = 1,42 Hiệu suất thiết bò (tra đồ thò): ε = 0,72 Nhiệt lượng trao đổi: Q = ε Q max = 0,72 . 358,4 = 258 kW Nhiệt độ khói thoát: t 1 ’’ = t 1 ’ – Q/C 1 = 450 – 258 / 0,896 = 162 o C Nhiệt độ nước ra: t 2 ’’ = t 2 ’ + Q/C 2 = 50 + 258 / 13,376 = 69,3 o C b) Nếu động cơ vận hành non tải với G 1 * = 0,5G 1 C min giảm 2 lần -> C* giảm 2 lần = 0,033 NTU tăng 2 lần = 2,84 Q max giảm 2 lần HS truyền nhiệt lúc đó = 0,92 Do vậy: Q = 0,92. 358,4 / 2 = 164,8 kW t 2 ’’ = 50 + 164,8 / 13,376 = 62,3 o C BÀI 6 : Thiết bò đun nước nóng bằng hơi nước, kiểu chùm ống. - Tổng lưu lượng nước G n = 10 kg/s; tốc độ nước trong ống þ19/17 là w = 1 m/s; t’ 2 = 30 o C t’’ 2 =70 o C. - Hơi nước có p = 2 bar, x = 0,9. Nước ngưng ra khỏi bình có t K = 90 o C. Biết HS toả nhiệt phía hơi ngưng tụ α 1 = 8000 W/(m 2 K); nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống Tính diện tích F của thiết lưu lượng hơi cần cung cấp. (Cho phép bỏ qua ảnh hưởng phương hướng dòng nhiệt coi hệ số ε Δt =1 W Km 2 00017,0= ∑ λ δ tkQF Δ= NHẬN XÉT: Sử dụng PT TRUYỀN NHIỆT để tính F ỐNG MỎNG nên có thể tính HSTN k theo CT vách phẳng. (Nhiệt trở dẫn nhiệt đã cho là của vách phẳng) Cần tính α 2 phía nước chảy trong ống để xác đònh HSTN k Tìm nhiệt độ hơi vào để tính Δt tb . Áp suất hơi là a/s tuyệt đối Tính Q: nhiệt lượng nước nhận được c p = 4,174 kJ/kgK ; λ = 64,8.10 -2 W/mK Pr f = 3,54 TC Reynolds: 4 6 1030600 10.556,0 017,01 Re >= × == − ν tr f wd -> chảy rối Ống thẳng: ε R = 1; Giả thiết L/d > 50: ε l = 1. PTTC: Nu f = 0,021Re f 0,8 Pr f 0,43 = 0,021 x 30600 0,8 X 3,54 0,43 = 137,5 TSVL của nước ν = 0,556.10 -6 m 2 /s ; NĐXĐ: t 2 = 0,5(30 + 70) = 50 o C () KmW d Nu tr f 2 2 2 /5241 017,0 10.8,64 5,137 === − λ α 2. Hệ số truyền nhiệt 21 11 1 k α + λ δ + α = =2062 W/(m 2 K) Giải: 1. Tính hệ số toả nhiệt α 2 phía nước chảy trong ống C t t tt t o 5,55 23,50 60 ln 23,5060 ln min max minmax = − = Δ Δ Δ − Δ =Δ tkQF Δ= 5. Công suất thiết bò = Nhiệt lượng cần để gia nhiệt nước Q = G n c pn (t’’ 2 -t’ 2 ) = 10 . 4,174 (70 – 30) = 1672 kW 6. Diện tích BMTN: = 1672 / (2,062. 55,5) = 14,6 m 2 7. Lưu lượng hơi cần: G = Q/(i h –i k ) = 1672 / (2486,6 – 377) = 0,79 kg/s = 2853 kg/h 3. Thông số hơi nước: p = 2 bar,có t s = 120,23 o C; i’= 504,8 kJ/kg r = 2202 kJ/kg. Hơi bão hoà ẩm, x = 0,9: i h = i’+ rx = 2486,6 kJ/kg 4. Độ chênh nhiệt độ TB: Δt max = 60 o C ; Δt min = 50,23 o C [...]...BÀI 7: Trong một TBTĐN, nước chảy trong ống có dtr/dng = 28/32 mm với G2 = 1 kg/s, nhiệt độ nước vào: t’f2 = 25 oC ; ra t’’f2 = 95 oC ; Hơi: tf1 = 120 oC Hệ số TNĐL phía hơi α1 = 4000 W/m2K ; vách có λv = 45 W/mK - Hãy tính HSTN về phía nước α2 Xem (Prf/Prw)0.25 = 1 - Xác đònh HSTN k mật độ dòng nhiệt trung bình trên 1 m ống qL - Chiều dài cần thiết của ống là bao nhiêu? Giải: 1 Hệ số toả nhiệt. .. 2,980,43 = 326,76 λ 65,9.10 −2 α 2 = Nu f = 326,76 = 7690,5 W / m 2K d tr 0,028 2 Hệ số truyền nhiệt nhiệt lượng truyền 1 kL = d ng 1 1 1 + + ln α1d ng 2λ v d tr α 2d tr 1 kL = = 73,24 1 1 32 1 + ln + 4000 × 0,032 2 × 45 28 7690,5 × 0,028 qL = πkL(tf1 – tf2) = π x 73,24(120 – 60) = 13,798 kW/m 3 Chiều dài ống cần thiết Nhiệt cần cấp cho nước: Q = G 2cp 2 (t 'f' 2 − t 'f 2 ) = 1× 4,179(95 − 25) = 292,53... = 45 W/mK - Hãy tính HSTN về phía nước α2 Xem (Prf/Prw)0.25 = 1 - Xác đònh HSTN k mật độ dòng nhiệt trung bình trên 1 m ống qL - Chiều dài cần thiết của ống là bao nhiêu? Giải: 1 Hệ số toả nhiệt α2 Nhiệt độ TB của nước trong ống: tf2 = 0,5(25 + 95) = 60 oC TSVL của nước ρ = 983,2 kg/m3 c;p = 4,179 kJ/kgK ; λ = 65,9.10-2 W/mK ν = 0,478.10-6 m2/s ; Vận tốc nước : w= Prf = 2,98 4G 4 ×1 = = 1,65 2 2 . không thay đổi thì nhiệt lượng trao đổi và nhiệt độ nước ra sẽ là bao nhiêu? GIẢI: a) Tính Q và nhiệt độ cuối các chất, dùng pp NTU Chênh lệch nhiệt độ tại hai đầu thiết bò: C 1 = G 1 c p1 =. 25 o C; α 2 = 11 W/(m 2 K). - Hãy tính tổn thất nhiệt trên 1 m ống q L - Xác đònh nhiệt độ bề mặt trong và ngoài của lớp cách nhiệt. Giải: Hệ số truyền nhiệt, tính theo 1m chiều dài ống 32 1 11 1 ln 2 11 1 dd d d k i i i L αλα ++ = ∑ + m K Wk L /412,1 708,0 1 == q L =. truyền nhiệt F = 15 m 2 ; k = 85 W/(m 2 K). a) Hãy tính Q; nhiệt độ ra của khói và nước. b) Nếu động cơ vận hành non tải với G 1 * = 0,5G 1 , các điều kiện ban đầu khác không thay đổi thì nhiệt

Ngày đăng: 14/05/2014, 21:04

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Bai 1: truyen nhiet qua vach phang

  • Bai 2: truyen nhiet qua vach tru

  • Bai 2: truyen nhiet qua vach tru

  • Bai 4: Tinh dien tich trao doi nhiet

  • Bai 5: TDN luu dong nguoc chieu

  • Bai 6: TB dun nuoc nong kieu chum ong

  • Bai 7: TDN nuoc trong ong, hoi phia ngoai

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan