Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT VÀ CÁC QÚA TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN2.1Không khí được nén đoạn nhiệt trong máy nén từ áp suất p1 = 1 at đến p2 = 8 at. Cho biết nhiệt độ không khí trước khi nén là 20oC . Xác định các thông số trạng thái cơ bản của không khí sau khi nén và công nén lý thuyết ứng với 1 kg không khí. (ĐS: t2 = 257,75 o C; v2 = 0,193945 m3kg; wkt = 238,56 kJkg)2.2 Xylanh có đường kính d = 400 mm chứa lượng không khí có thể tích V = 0,08 m3 ở áp suất 3 bar, nhiệt độ 15oC. Hỏi lực tác dụng lên piston sẽ tăng lên bao nhiêu nếu không khí trong xilanh nhận nhiệt lượng 80 kJ trong điều kiện piston không dịch chuyển. (ĐS: ∆F = 4,99 . 10 4 N)2.3 Một bình kín có thể tích 0,6 m3 chứa không khí ở áp suất 5,1 at, nhiệt độ 20 oC. Để làm lạnh bình người ta lấy đi lượng nhiệt 105 kJ. Xác định nhiệt độ và áp suất trong bình, lượng thay đổi entanpi sau qúa trình làm lạnh đó.(ĐS: t2 = 20,7 oC; p2 = 4,3 bar; ∆I = 147 kJ)2.4Người ta gia nhiệt cho 1 kg không khí trong điều kiện áp suất không đổi p = 2 bar từ nhiệt độ t1 = 20oC đến t2 = 110oC. Xác định thể tích cuối, nhiệt lượng cần cấp, công thay đổi thể tích, lượng thay đổi nội năng, lượng biến thiên entropi.(ĐS: v2 = 0,549 m3kg ; qp = 90,9 kJkg ; ∆u = 64,8 kJkg ; wtt = 26,1 kJkg ; ∆s = 271 Jkg 0K)2.5 Thể tích không khí trong xilanh có đường kính d = 600 mm, V1 = 0,41 m3 ở nhiệt độ 20 oC. Nếu không khí nhận lượng nhiệt 99,5 kJ trong điều kiện áp suất không đổi và piston dịch chuyển 400 mm. Hỏi nhiệt độ cuối và áp suất trong qúa trình là bao nhiêu.(ĐS : t2 = 101 oC; p = 2,5 bar)2.61 kg không khí ở áp suất p1 = 1 at, thể tích riêng v1 = 0,8 m3kg nhận lượng nhiệt 100 kcalkg trong điều kiện áp suất không đổi. Xác định nhiệt độ đầu, nhiệt độ và thể tích cuối. (ĐS : t1 = 0 oC ; t2 = 416 oC ; v2 = 2,02 m3 kg)2.7 Không khí trong xilanh giản nở đẳng nhiệt ở t = 20 oC từ thể tích V1 = 1,5 m3, áp suất p1 = 5 bar đến V2 = 5,4 m3 . Tính lượng nhiệt cung cấp, công thay đổi thể tích và công kỹ thuật, biến đổi nội năng , entanpi và entropi. (ĐS : ∆U = ∆I = 0 ; QT = Wtt 9,6 . 105 J ; ∆S = 3280 J oK)2.8 1 kg không khí được nén đẳng nhiệt ở nhiệt độ t = 30 o C từ áp suất đầu p1 = 1 bar đến áp suất cuối p2 = 10 bar. a) Xác định thể tích cuối, công nén và nhiệt lượng thải ra.b) So sánh công tiêu hao với qúa trình nén đoạn nhiệt trong cùng điều kiện áp suất như trên. Biểu diễn qúa trình trên đồ thị p – v và T S.(ĐS : v2 = 0,087 m3 kg; wtt = wkt = 200 kJkg; q = 200 kJkg)2.9Không khí được nén đoạn nhiệt từ trạng thái ban đầu có t1 = 15 oC, p1 = 1 at đến trạng thái cuối có p2 = 8 at. Hãy xác định các thông số trạng thái cuối v2 , t2 của không khí nén, công thay đổi thể tích, công kỹ thuật, hướng biến đổi nội năng và entanpi. (ĐS: t2 = 249 oC; v2 = 0,1906 m3kg; wtt = 168 kJkg;wkt = 235,2 kJkg; ∆ u = 168 kJkg; ∆ i= 235,2 kJkg)2.10 Không khí trong xilanh ở trạng thái đầu p1 = 6 at, t1 = 25 oC sau khi giản nở đoạn nhiệt thể tích tăng lên gấp hai. Hãy tính áp suất và nhiệt độ cuối qúa trình, công thay đổi thể tích của 1 kg không khí.
Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT VÀ CÁC QÚA TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN 2.1 Không khí nén đoạn nhiệt máy nén từ áp suất p = at đến p2 = at Cho biết nhiệt độ không khí trước nén 20 oC Xác định thông số trạng thái không khí sau nén công nén lý thuyết ứng với kg không khí (ĐS: t2 = 257,75 o C; v2 = 0,193945 m3/kg; wkt = - 238,56 kJ/kg) 2.2 Xylanh có đường kính d = 400 mm chứa lượng không khí tích V = 0,08 m áp suất bar, nhiệt độ 15oC Hỏi lực tác dụng lên piston tăng lên không khí xilanh nhận nhiệt lượng 80 kJ điều kiện piston không dịch chuyển (ĐS: ∆F = 4,99 10 N) 2.3 Một bình kín tích 0,6 m3 chứa không khí áp suất 5,1 at, nhiệt độ 20 oC Để làm lạnh bình người ta lấy lượng nhiệt 105 kJ Xác định nhiệt độ áp suất bình, lượng thay đổi entanpi sau qúa trình làm lạnh (ĐS: t2 = -20,7 oC; p2 = 4,3 bar; ∆I = - 147 kJ) 2.4 Người ta gia nhiệt cho kg không khí điều kiện áp suất không đổi p = bar từ nhiệt độ t = 20oC đến t2 = 110oC Xác định thể tích cuối, nhiệt lượng cần cấp, công thay đổi thể tích, lượng thay đổi nội năng, lượng biến thiên entropi (ĐS: v2 = 0,549 m3/kg ; qp = 90,9 kJ/kg ; ∆u = 64,8 kJ/kg ; wtt = 26,1 kJ/kg ; ∆s = 271 J/kg 0K) 2.5 Thể tích không khí xilanh có đường kính d = 600 mm, V = 0,41 m3 nhiệt độ 20 oC Nếu không khí nhận lượng nhiệt 99,5 kJ điều kiện áp suất không đổi piston dịch chuyển 400 mm Hỏi nhiệt độ cuối áp suất qúa trình (ĐS : t2 = 101 oC; p = 2,5 bar) 2.6 kg không khí áp suất p1 = at, thể tích riêng v1 = 0,8 m3/kg nhận lượng nhiệt 100 kcal/kg điều kiện áp suất không đổi Xác định nhiệt độ đầu, nhiệt độ thể tích cuối Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (ĐS : t1 = oC ; t2 = 416 oC ; v2 = 2,02 m3 /kg) 2.7 Không khí xilanh giản nở đẳng nhiệt t = 20 oC từ thể tích V1 = 1,5 m3, áp suất p1 = bar đến V2 = 5,4 m3 Tính lượng nhiệt cung cấp, công thay đổi thể tích công kỹ thuật, biến đổi nội , entanpi entropi (ĐS : ∆U = ∆I = ; QT = Wtt 9,6 105 J ; ∆S = 3280 J/ oK) 2.8 kg không khí nén đẳng nhiệt nhiệt độ t = 30 o C từ áp suất đầu p1 = bar đến áp suất cuối p2 = 10 bar a) Xác định thể tích cuối, công nén nhiệt lượng thải b) So sánh công tiêu hao với qúa trình nén đoạn nhiệt điều kiện áp suất Biểu diễn qúa trình đồ thị p – v T- S (ĐS : v2 = 0,087 m3/ kg; wtt = wkt = -200 kJ/kg; q = -200 kJ/kg) 2.9 Không khí nén đoạn nhiệt từ trạng thái ban đầu có t1 = 15 oC, p1 = at đến trạng thái cuối có p2 = at Hãy xác định thông số trạng thái cuối v , t2 không khí nén, công thay đổi thể tích, công kỹ thuật, hướng biến đổi nội entanpi (ĐS: t2 = 249 oC; v2 = 0,1906 m3/kg; wtt = - 168 kJ/kg; wkt = - 235,2 kJ/kg; ∆ u = 168 kJ/kg; ∆ i= 235,2 kJ/kg) 2.10 Không khí xilanh trạng thái đầu p = at, t1 = 25 oC sau giản nở đoạn nhiệt thể tích tăng lên gấp hai Hãy tính áp suất nhiệt độ cuối qúa trình, công thay đổi thể tích kg không khí (ĐS: p2 = 2,22 bar; t2 = -47 oC; wtt = 52,2 kJ/kg) 2.11 kg không khí áp suất p = at, nhiệt độ t1 = 30 oC Sau nén đoạn nhiệt áp suất tăng lên 10 lần Xác định: thể tích, nhiệt độ sau nén, công máy nén (ĐS: t2 = 312 oC; v2 = 0,171 m3/kg; wmn = wkt = -282,8 kJ/kg) 2.12 kg không khí nén đa biến (n = 1,2) máy nén từ nhiệt độ t = 20 oC, áp suất p1 = 0,98 bar đến áp suất p2 = 7,845 bar Xác định nhiệt độ cuối qúa trình nén, lượng biến đổi nội năng, entanpi, công kỹ thuật qúa trình (ĐS: t2 = 141 oC; ∆u = 87,2 kJ/kg; ∆I = 122,08 kJ/kg; qn = -87,2 kJ/kg; wtt = -174,4 kJ/kg; wkt = -209 kJ/kg) Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt 2.13 Cần nén lượng không khí từ V = 10 m3, p1 = 0,9 bar, t1 = 17 o C đến p2 = 7,2 bar, V2 = 1,77 m3 Xác định số mũ đa biến n, thể tích sau nén lượng nhiệt thải (ĐS: n = 1,2 ; Wtt = -1872 kJ) 2.14 1,5 kg không khí nén đa biến từ p = 0,9 bar, t1 =18 oC đến p2 = 10 bar, t2 = 125 oC Xác định số mũ đa biến n , thể tích sau nén lượng nhiệt thải (ĐS: n = 1,14 ; V2 = 0,171 m3; Qn = -195 kJ) 2.15 10 kg không khí nhiệt độ 27 oC đốt nóng áp suất không đổi đến 127 oC Xác định nhiệt lượng, biến đổi entanpi, biến đổi nội năng, công thay đổi thể tích qúa trình đốt nóng (coi không khí khí nguyên tử có µ = 29 kg/kmol) (ĐS: Q = 1010 kJ ; ∆I = 1010 kJ; ∆U = 720 kJ; Wtt = 290 kJ) 2.16 Khi đốt nóng đẳng tích (v = const) khí O biến đổi entanpi ∆i = 150 kJ/kg Xác định nhiệt đốt nóng đẳng tích kg 20 kg khí O2 (ĐS: qv = 107 kJ/kg; Qv = 2140 kJ) 2.17 Người ta đốt nóng kg không khí điều kiện áp suất không đổi p = bar từ nhiệt độ 20 oC đến nhiệt độ 110 oC Tính thể tích cuối, lượng nhiệt, công thay đổi thể tích, lượng thay đổi nội entropi (ĐS: v2 = 0,549 m3/kg; q = 90,9 kJ/kg; wtt = 25,8 kJ/kg; u = 64,8 kJ/kg; ∆s = 0,27 kJ/kg.oK) 2.18 10 kg khí O2 527 o C làm nguội đẳng áp đến 27 oC Tính biến đổi entropi ∆S nhiệt lượng Q tỏa (ĐS: ∆S = -9,095 kJ/oK; Q = -4578 kJ) 2.19 Khi nén đẳng nhiệt kg chất khí (coi khí lý tưởng) có số chất khí R = 189 J/kg oK từ áp suất at đến 5,4 at, cần thải lượng nhiệt 378 kJ Xác định nhiệt độ trình, thể tích ban đầu thể tích cuối qúa trình (ĐS: t = 227 oC; V1 = 1,93 m3; V2 = 0,72 m3) Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt 2.20 Không khí tích 2,48 m3, nhiệt độ 15 oC , áp suất bar Khi bị nén đoạn nhiệt không khí nhận công thay đổi thể tích 471 kJ Xác định nhiệt độ cuối, biến đổi nội entanpi (ĐS: t2 = 233 oC; ∆U = 471 kJ; ∆I = 661 kJ) 2.21 kg khí O2 thực qúa trình đa biến với số mũ đa biến n = 1,2 từ nhiệt độ t = 27 oC đến t2 = 537 oC Xác định biến đổi entropi, nhiệt lượng qúa trình, biến đổi nội năng, công thay đổi thể tích công kỹ thuật qúa trình (ĐS: = -1,3 kJ / oK; Q = -663 kJ; ∆U = 663 kJ; W tt = -1326 kJ) 2.22 Xác định số mũ đa biến qúa trình đa biến thay đổi từ áp suất 0,001 at , nhiệt độ –73 oC đến áp suất 1000 at, nhiệt độ 1727 oC (ĐS : n = 1,2) 2.23 kg O2 thực qúa trình nén đa biến với n = 1,2 từ nhiệt độ 27 oC đến 537 oC Xác định biến đổi entropi nhiệt lượng qúa trình (ĐS : ∆S = - 1,3 kJ/ oK ; Q = -663 kJ) 2.24 15 kg khí CO2 nén đa biến với n = 1,2 nhiệt độ tăng từ 30 oC đến 130 oC Xác định công thay đổi thể tích (công nén), công kỹ thuật (công máy nén) (ĐS: Wtt = -1417 kJ; Wkt = - 1700 kJ) 2.25 Xác định số mũ đa biến n khí O2 biết nhiệt dung riêng đa biến Cn = - 1,524 kJ/kg ( ĐS : n = 1,12 ) 2.26 Khi nén đa biến kg không khí tiêu tốn công kỹ thuật 287 kJ/kg, nhiệt độ lúc tăng từ 30 o C đến 230 oC Xác định số mũ đa biến n ( ĐS: n = 1,25 ) 2.27 10 kg khí N2 nhận nhiệt lượng 45 kJ để thực qúa trình giãn nở đa biến Nhiệt độ giảm từ 200oC đến 170 oC Xác định công thay đổi thể tích ( công nén), công kỹ thuật (công máy nén) số mũ đa biến n ( ĐS: W12 = 267,6 kJ; Wkt12 = 356,7 kJ; n = 1,333 ) Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt 2.28 Xác định công nén 16 kg khí O nén đa biến với n = 1,5 từ nhiệt độ 27 oC, áp suất bar đến bar ( ĐS: W12 = - 2490 kJ ) 2.29 Xilanh có đường kính d = 400 mm chứa không khí tích 0,08 m 3, áp suất 3,06 at, nhiệt độ 15oC Nếu không khí nhận nhiệt điều kiện pittong chưa kịp dịch chuyển nhiệt độ không khí tăng tới 398 oC Xác định lực tác dụng lên mặt pittong, khối lượng không khí có xilanh, nhiệt lượng cung cấp, lượng biến đổi entropi (ĐS: F = 0,877.105 N; G = 0,29 kg; Q = 79,97 kJ; ∆S = 0,177 kJ/oK ) 2.30 Trong bình kín thể tích V = 0,015 m3 chứa lượng không khí với áp suất đầu p = bar, nhiệt độ t1 = 30oC Nhiệt độ áp suất thay đổi ta cấp cho không khí lượng nhiệt 16 kJ Xác định lượng biến đổi nội năng, entanpi eantropi coi không khí khí lý tưởng (ĐS: t2 = 674oC; p2 = 6,25 bar; ∆U = 16 kJ; ∆I = 22,44 kJ; ∆s = 28,3 J/oK) 2.31 Không khí nhận nhiệt đẳng áp (p = const) nhiệt độ tăng từ 40 oC lên 240 oC Xác định nhiệt kg không khí 7200 kg/h không khí (ĐS: qp = 200 kJ/kg; Qp = 400 kJ ) 2.32 Một bình oxy tích lít, p suất tuyệt đối 120 bar, nhiệt độ 27 oC Sau lấy sử dụng, nhiệt độ không thay đổi, áp suất dư bình 21 bar Biết suất khí 750 mmHg 0oC, µo = 32 Hãy tính lượng oxi lấy sử dụng (ĐS: ∆G = 0,76 kg ) 2.33 Một bình kín tích 500 lít chứa không khí, áp suất tuyệt đối bar, nhiệt độ 20 oC Sau lấy sử dụng phần, nhiệt độ không thay đổi, độ chân không bình 420 mmHg, áp suất khí 768 mmHg Biết µ không khí 29, tính lượng không khí lấy sử dụng (ĐS: ∆G = 0,91g ) 2.34 Đưa 0,473 m3 không khí áp suất tuyệt đối 8,314 bar nhiệt độ 200 oC đến nhiệt độ 800oC điều kiện đẳng áp Trang Bài Tập a) Kỹ Thuật Nhiệt Xác định nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp trung bình phạm vi nhiệt độ từ o 200 C đến 800 oC theo cc dạng cĩ phụ lục b) Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho dạng nhiệt dung riêng 2.35 kilogram không khí từ t1 = 20 oC, p1 = bar, tiến hành qúa trình đẳng áp đến t2 = 110 oC a) Biểu diễn qúa trình đồ thị p – v T – s b) Tính thể tích không khí trạng thi cuối qúa trình c) Tính đại lượng ∆u, ∆i, ∆s, q, w, wkt (ĐS: b) v2 = 0,549 m3/kg; c) ∆u = 64,8 kJ/kg; ∆i = 90,9 kJ/ kg; ∆s = 0,271 kJ /kg.oK; q = 90,9 kJ/kg; w = 26,1 kJ/kg; wkt = 0) 2.36 Một bình kín tích 0,12 m3 chứa oxi áp suất p1 = 10 bar, nhiệt độ t1 = 50 oC; sau tiến hành qúa trình đẳng tích, nhiệt độ tăng đến t2 = 150 oC a) Biểu diễn qa trình đồ thị p – v T – s b) Xác định khối lượng oxi áp suất cuối c) Xác định ∆U, ∆I, ∆S, Q, W, Wkt (ĐS: b) G = 1,3 kg; p = 13 bar; c) ∆U = 85 kJ; ∆I = 119kJ; ∆S = 0,252 kJ /oK; W = kJ; Wkt = -36 kJ ) 2.37 Cho 12 kg khơng khí t1 = 27 oC ; p1 = bar tiến hnh qúa trình đẳng nhiệt đến v2 = 4v1 a) Biểu diễn qa trình đồ thị p – v T – s b) Xác định p, T, v trạng thi cuối qúa trình c) Xác định ∆U, ∆I, ∆S, Q, W, Wkt (ĐS: b) p2 = 1,5 bar; v2 = 5,6 m3/kg; T2 = 300 oK; c) ∆U = ∆I = 0; ∆S = 4,833 kJ /oK; Q = W = Wkt = 1450 kJ ) 2.38 Cho kg không khí giãn nở đoạn nhiệt từ nhiệt độ t = 327 oC, áp suất tuyệt đối p1 = 10 bar đến trạng thái có áp suất tuyệt đối bar a) Biểu diễn qa trình đồ thị p – v T – s b) Xác định thông số trạng thái cuối p2 , v2, T2 c) Xác định ∆U, ∆I, ∆S, Q, W, Wkt (ĐS: b) v2 = 0,90 m3/kg; T2 = 312 oK; c) ∆U = -415kJ; ∆I = -580kJ; ∆S = 0; W = 415 kJ; Wkt = 580 kJ ) Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt 2.39 Một bình chứa khí O2 có dung tích V = 0,5 m3, đồng hồ áp kế p '1 = bar, nhiệt kế t1 = 20 oC, người ta nạp thêm khí O2 vào bình Sau nạp, p kế p '2 = 60 bar, nhiệt kế t2 = 25 oC Barometer áp suất khí trời B = 750 mmHg a) Tính khối lượng O2 nạp thêm vô bình b) Nếu bình sau nạp xong làm lạnh đến nhiệt độ t = 10 oC, tính nhiệt lượng cần thải Q23 (ĐS: ∆G = 35,45 kg; Q23 = -385,9 kJ ) 2.40 Một bình chứa khí CO2 tích V = m3, đồng hồ áp kế ban đầu 0,3 bar, người ta dùng máy nén nạp thêm CO2 vô bình Sau nạp, p suất đồng hồ bar Nhiệt kế trước nạp thêm t1 = 45 oC, sau nạp xong nhiệt kế t = 70 oC Áp suất khí trời pkt = bar.Tính khối lượng CO2 nạp thêm vô bình 2.41 Một pittong – xilanh có dung tích V = 0,8 m3, đường kính xilanh d = 0,6 m, không khí ban đầu chứa xilanh có áp suất bar Hỏi pittông phải dịch chuyển khoảng x để áp suất xilanh bar Xem nhiệt độ trước sau dịch chuyển pittông 30 oC Tính khối lượng không khí có xilanh 2.42 Trong bình kín tích V = 300 lit chứa không khí p suất p1 = bar, nhiệt độ t1 = 20 oC a) Xác định nhiệt lượng cần cung cấp để nhiệt độ không khí bình tăng đến t =120 o C b) Áp suất không khí bình lúc p2 2.43 Có m3 không khí điều kiện ban đầu p1 = bar, t1 = 20 oC đốt nóng điều kiện đẳng áp đến nhiệt độ t2 = 120 oC Xác định nhiệt lượng cần cung cấp cho khối khí Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 4: HƠI NƯỚC 4.1 Hơi bão hòa ẩm có áp suất p = bar, độ khô x = 0,9 Hãy xác định: thể tích riêng v x, entanpi ix, entropi sx, nội ux (ĐS: vx = 0,797 m3/kg; ix = 2486,8 kJ/kg; sx = 6,567 kJ/kg.oK; ux = 2326,6 kJ/kg) 4.2 Xác định entanpi, nội ẩm áp suất p = 13 bar, độ khô x = 0,98 (ĐS: ix = 2748,5 kJ/kg; ux = 2541,3 kJ/kg) 4.3 Một bình kín tích V = 0,035 m chứa kg bão hòa ẩm nhiệt độ t = 310 oC Xác định độ khô, lượng bão hòa khô lượng nước sôi bình (ĐS: x = 0,33; Gh = 1,65 kg; Gn = 3,35 kg) 4.4 Bao tích V = m 3, hai phần ba thể tích chứa nước sôi áp suất p = 100 bar Hãy xác định lượng nước sôi, lượng hơi, độ khô entanpi ẩm bao (ĐS: Gn = 4,132 kg; Gh = 166 kg; x = 0,0386; ix = 1458,5 kJ/kg) 4.5 Bao lò tích V= 12 m chứa hỗn hợp nước G= 1800 kg áp suất 110 bar Hãy xác định độ khô, lượng nước lượng bão hòa (ĐS: x= 0,357 ; Gh = 642,6 kg ; Gn = 1157,4 kg) 4.6 Một lượng bão hòa ẩm G = 1,4 kg/s với độ khô x = 0,96; áp suất p = 20 bar chuyển động ống với vận tốc ω = 40 m/s Hãy xác định đường kính ống (ĐS: d = 65 mm) 4.7 Hới nước có G= 1,2 kg/s áp suất p = 16 bar chuyển động đường ống với vận tốc ω = 30 m/s Hãy xác định đường kính ống hai trường hợp sau : a) Biết có độ khô x = 0,9 b) Biết có nhiệt độ t = 350 oC (ĐS: a) d = 75,4 mm ; b) d’ = 94,4 mm) Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt 4.8 Hơi bão hòa ẩm có lưu lượng G = 500 kg/h với áp suất p = 100 bar, độ khô x = 0,99, từ bao lò chuyển vào qúa nhiệt Sau qua qúa nhiệt, nhiệt độ tăng lên đến t = 550 oC Hãy tính lượng nhiệt cần cung cấp cho qúa nhiệt biết hiệu suất nhiệt η = 0,984 bỏ qua tổn thất áp suất dòng qua qúa nhiệt (ĐS: QC = 110,8 kW) 4.9 Hơi ẩm có áp suất p = 20 bar, độ khô x = 0,98, lưu lượng G = 2500 kg/h đưa vào qúa nhiệt Hơi sau khỏi qúa nhiệt có nhiệt độ t = 400 oC Hãy xác định lượng nhiệt mà nhận qúa nhiệt tỷ số đường kính ống dẫn vô khỏi qúa nhiệt giả thiết vào có tốc độ, bỏ qua tổn thất áp suất (ĐS: Q = 1,25.106 kJ/h; d1/d2 = 0,81) 4.10 Nước cấp vào lò với lưu lượng G = 900.10 kg/h nhiệt độ t1 = 180 oC, áp suất p = 160 bar Sau nhận nhiệt lượng Q = 2270,4 10 kJ/h nước biến thành khỏi lò Xác định trạng thái khỏi lò gì, có nhiệt độ (ĐS: Hơi qúa nhiệt, có t = 500 oC) 4.11 Hơi trích từ tuabin vào bình hồi nhiệt có áp suất p = 6,5 bar, lưu lượng G h , độ khô x = 0,94 Nước ngưng khỏi bình có nhiệt độ t nhỏ nhiệt độ sôi oC Nước cấp có áp suất pn = 100 bar , nhiệt độ nước vào tn1 = 110 oC, nhiệt độ nước tn2 = 155 oC Hãy xác định lượng trích Gh cần để đốt nóng kg nước cấp (ĐS: Gh = 0,098 kg / kg nước) 4.12 Người ta đốt nóng kg nước áp suất p = 10 bar, nhiệt độ t1 = 240 oC đến t2 = 350 oC điều kiện áp suất không đổi Xác định nhiệt lượng mà nước nhận được, công thay đổi thể tích lượng thay đổi nội (ĐS: q = 238 kJ/kg ; wtt = 54,8 kJ/kg ; ∆u = 183,2 J/kg) Trang Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt 4.13 Nồi chứa lượng bão hòa ẩm G = 8000 kg áp suất p = bar, độ khô x = 0,0015 Người ta cấp cho lượng nhiệt Q = 300 kW điều kiện đóng tất van áp suất tăng lên đến 10 bar Xác định thời gian cần thiết đốt nóng để áp suất tăng lên xác định độ khô (ĐS: τ = 71,3 phút; x = 0,00335) 4.14 Một bình kín thể tích V = 0,2 m3 chứa lượng bão hòa ẩm nhiệt độ t1 = 180 oC, độ ẩm y = 5% Sau thời gian định để trời người ta đo áp suất p = bar Xác định độ khô trạng thái cuối, lượng nhiệt nhả môi trường (ĐS: x2 = 0,85; Qv = 298 kJ) 4.15 Hơi nước áp suất p = bar, t1 = 200 oC Sau bị nén đẳng nhiệt đến thể tích v = 0,11 m3/kg Xác định nhiệt thải qúa trình nén, biểu diễn qúa trình đồ thị i – s (ĐS: qT = -522,9 kJ/kg) 4.16 Hơi nước trạng thái đầu p1 = bar, t1 = 240 oC, giãn nở đoạn nhiệt đến p2 = bar Xác định độ khô, công kỹ thuật công thay đổi thể tích (ĐS: x2 = 0,976; wkt = 272 kJ/kg; wtt = 216 kJ/kg) 4.17 kg nước từ trạng thái ban đầu p = 30 bar, t1 = 300 oC giãn nở đoạn nhiệt đến p2 = 0,5 bar Xác định x2 công kỹ thuật qúa trình (ĐS: x2 = 0,84; wkt = 725 kJ/kg;) 4.18 kg nước áp suất bar, nhiệt độ 20 oC đốt nóng đến 200 oC điều kiện áp suất không đổi Xác định nhiệt lượng q đốt nóng nước ban đầu đến nhiệt độ sôi, nhiệt lượng q biến nước sôi thành bảo hòa khô, nhiệt lượng q biến bảo hòa khô thành qúa nhiệt nhiệt lượng q biến nước ban đầu thành qúa nhiệt trạng thái cuối (ĐS: q1 = 334,4 kJ/kg; q2 = 2258 kJ/kg; q3 = 200 kJ/kg; q = 2792,4 kJ/kg) 4.19 100 kg/h nước trạng thái đầu p = bar, t1 = 280 oC giãn nở đoạn nhiệt đến áp suất p = bar Xác định độ khô sau giãn nở công kỹ thuật qúa trình (ĐS: x2 = 0,977; wkt = 7.5 kW ) 4.20 Trang 10 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Cần chọn máy nén cấp áp suất vào cấp p đ = bar, áp suất cấp cuối pc = 120 bar Giả thiết nén đa biến với n = 1,3 Nhiệt độ vào cấp t o = 20 oC, nhiệt độ lớn cấp tmax = 120 oC Xác định tỷ số nén, áp suất nhiệt độ cấp (ĐS: x = 3,31; p2 = 3,31 bar; p4 = 10,95 bar; p6 = 36,22 bar; p8 = 120 bar ; T2 = T4 = T6 = T8 = 386,5 oK) 7.6 Máy nén ba cấp hút lượng không khí 250 kg/h áp suất p 1= 0,95 bar, t1 = 17 oC Áp suất cuối p6 = 80 bar Xác định công suất lý thuyết công suất tiêu thụ điện máy nén giả thiết nén đoạn nhiệt hiệu suất toàn máy nén ηmn = 0, 75 (ĐS : Wmn = - 31,9 kW ; Wđ = - 42,53 kW) 7.7 Máy nén ba cấp hút lượng không khí 250 kg/h áp suất p = 0,95 bar, t1 = 17 oC, áp suất cuối p6 = 80 bar Giả thiết nén đa biến với n = 1,2 Xác định nhiệt độ cấp, nhiệt cần làm mát xilanh cấp, nhiệt cần làm mát bình làm mát trung gian, công suất tiêu thụ điện máy nén ηmn = 0, 75 (ĐS : t2 = 98 oC ; Qn = -14562 kJ/h ; Qm = -20655 kJ/h ; Wđ = 38,74 kW) 7.8 Máy nén lý tưởng cấp nén 100 m không khí từ áp suất p1 = at, nhiệt độ t1 = 27 oC đến áp suất p2 = at theo qúa trình đa biến với n = 1,2 Xác định công suất máy nén, lượng nhiệt tỏa qúa trình nén (ĐS : Wmn = - 6,78 kw ; Qn = - 2,82 kW) 7.9 Máy nén khí cấp, không khí hút vào 360 m 3/h áp suất at, nhiệt độ 27 oC, nhiệt độ sau nén 137 oC, nén đa biến n = 1,3 Xác định nhiệt tỏa qúa trình nén (ĐS : Q = -3 kW) 7.10 Máy nén không khí ba cấp , áp suất đầu p đ = at, áp suất cuối pc = 27 at Nén đa biến với n = 1,2, nhiệt độ đầu t1 = 27 oC Xác định công máy nén nhiệt tỏa bình làm mát trung gian ứng với kg không khí (ĐS : wmn = - 311,4 kJ/kg ; qm = 2qlm = -120 kJ/kg) Trang 14 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC 8.1 Chu trình Renkin nước có p = 30 bar, t1 = 400 oC, p2 = 0,04 bar Xác định công hiệu suất nhiệt chu trình, lượng nước cần làm mát bình ngưng ứng với kg nhiệt độ làm mát tăng lên 10 oC (ĐS: w = 1137 kJ/kg; η t = 36,6%; Gn = 47,14 kg nước / kg hơi) 8.2 Hãy xác định công kg nước thực hiệu suất nhiệt chu trình Renkin Nếu biết p1 = 100 bar ; t1 = 550 oC , p2 = 0,04 bar (ĐS: w = 1465 kJ/kg ; η t = 43,4%) 8.3 Chu trình Renkin thiết bị động lực nước có nhiệt độ áp suất vào tuabin t = 500 oC, p1 = 100 bar, áp suất bình ngưng p2 = 0,05 bar Xác định hiệu suất nhiệt công chu trình (ĐS: η t = 42% ; w = 1361 kJ/kg) 8.4 Chu trình Renkin thiết bị động lực nước có entanpi vào tuabin 6500 kJ/kg, entanpi khỏi tuabin 4200 kJ/kg, entanpi nước ngưng khỏi bình ngưng 1000 kJ/kg Xác định hiệu suất chu trình (ĐS : η t = 30,4%) 8.5 Hơi nước chu trình Renkin giãn nở đoạn nhiệt tuabin, entanpi giảm 150 kJ/kg, sau nước ngưng tụ đẳng áp bình ngưng thải nhiệt 280 kJ/kg Xác định hiệu suất nhiệt chu trình (ĐS: η t = 35%) Trang 15 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 9: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 9.1 Chu trình động đốt cháy đẳng tích, môi chất xem không khí Thể tích hành trình piston Vh = 0,006 m3, nhiệt độ vào t1 = 20 oC, áp suất vào p1 = bar Thể tích thừa Vt = V2 = 0,001 m3 Áp suất lớn chu trình p3 = 25 bar Hãy xác định : a) Thông số điểm đặt trưng chu trình b) Nhiệt cấp vào thải chu trình c) Công hiệu suất nhiệt chu trình (ĐS: a) p1 = 1bar , t1 = 20o C, V1 = 0,007 m3; V2 = 0,001 m3, p2 = 15,24 bar, t2 = 366 oC ; V3 = 0,001 m3, p3 = 25 bar, t3 = 775 oC; V4 = 0,007 m3, t4 = 208 oC, p4 = 1,64 bar; b) Q1 = 2,45 kJ; Q2 = 1,13 kJ; c)W = 1,32 kJ; η t = 54 %) 9.2 Chu trình động đốt cấp nhiệt đẳng áp có p1 = bar, t1 = 27 oC, p4 = 3,5 bar, p3 = 55 bar Xác định : nhiệt cấp, nhiệt thải, công hiệu suất chu trình Tính toán xem chất môi giới không khí (ĐS: q1 = 1379 kJ/kg; q2 = -540 kJ/kg; w = 839 kJ/kg; η t = 61 %) 9.3 Chu trình động đốt cấp nhiệt đẳng áp có tỷ số nén ε =15, tỷ số giãn nở sớm ρ = 2, nhiệt độ ban đầu t1 = 27 oC, p1 = bar Xác định : hiệu suất nhiệt, công chu trình Tính toán xem môi chất không khí (ĐS: η t = 60 % ; w = 537 kJ/kg) 9.4 Chu trình động đốt cấp nhiệt hỗn hợp có thông số : p1 = bar , t1 = 30 C , ε = , λ = , ρ = 1,2 o Xác định : a) Thông số điểm đặc trưng Trang 16 ĐS a) Điểm P,bar toC v, m3/kg 1 30 0,87 15,2 387 0,124 30,5 1047 0,124 30,5 1311 0,149 2,6 511 0,87 b) q1 = 744,2kJ/kg; q2 = -378,2kJ/kg c) w = 396 kJ/kg ; ηt = 53,2 % Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt b) Lượng nhiệt cấp thải chu trình c) Công hiệu suất nhiệt chu trình Tính toán xem chất môi giới không khí 9.5 Chu trình động đốt cấp nhiệt hỗn hợp có p1 = 0,9 bar, t1 = 67 oC , ε = 10 , p3 = 45 bar Nhiệt cấp cho chu trình q1 = 1090 kJ/kg, chất môi giới xem không khí Xác định: nhiệt cấp qv qp cho chu trình nhiệt độ t4 (ĐS: qv = 609 kJ/kg; qp = 481 kJ/kg; t4 = 1903 oC) 9.6 Chu trình động đốt cấp nhiệt hỗn hợp có tỷ số nén ε = 7, tỷ số tăng áp λ = 2, tỷ số giãn nở sớm ρ = 1,2 ; môi chất xem không khí, nhiệt cấp cho chu trình 1090 kJ/kg Xác định hiệu suất nhiệt, công nhiệt thải chu trình (ĐS: η t = 53,5 %; w = 58,3 kJ/kg; q2 = -507 kJ/kg) 9.7 Chu trình động đốt cấp nhiệt đẳng tích có tỷ số nén ε = 5, số mũ đoạn nhiệt k = 1,5 Xác định hiệu suất chu trình (ĐS: η t = 55,3 % ) 9.8 Chu trình động đốt cấp nhiệt đẳng tích có p = bar, nhiệt độ môi chất vào 20 oC, tỷ số nén 3,6, tỷ số tăng áp 3,33 Xác định công hiệu suất nhiệt chu trình với môi chất kg không khí (ĐS: η t = 40 %; w = 328 kJ/kg) 9.9 Động diesel cháy đẳng áp, nhiệt độ lớn t max = 800 oC, nhiệt độ nhỏ tmin = 27 oC , tỷ số nén ε = 10 Chất môi giới xem không khí (k = 1) Xác định tỷ số giãn nở sớm ρ (ĐS: ρ = 1,423) 9.10 Chu trình động đốt cấp nhiệt hỗn hợp, môi chất kg không khí có p = 0,9 bar, t1 = 67 oC, pmax = 45 bar, ε = 10, nhiệt nhận từ nguồn nóng 1090 kJ/kg Tính nhiệt nhận qúa trình đẳng tích, đẳng áp Trang 17 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (ĐS: q1v = 609 kJ/kg ; q2p = 481 kJ/kg) 9.11 Động đốt cháy hỗn hợp, môi chất 180 kg/h không khí Hiệu suất nhiệt 60%, công suất động 20 kW, nhiệt độ sau qúa trình nén đoạn nhiệt t = 480 oC, nhiệt cấp qúa trình cháy v = const nhiệt cấp qúa trình cháy p = const Xác định nhiệt độ môi chất sau qúa trình cháy (ĐS: t3v = 943 oC; t3p = 1276 oC) 9.12 Động đốt làm việc với chu trình cấp nhiệt đẳng tích, thông số chu trình sau: p = bar, T1 = 320 oK, tỷ số nén ε = 4; tỷ số tăng áp λ = 4, môi chất công tác xem gần giống không khí R = 287 J/kg.độ, k = 1,4 Xác định thông số điểm đặc trưng, hiệu suất Điểm Đáp số P,bar toK v, m3/kg 320 0,92 7,38 592 0,23 29,6 2368 0,23 4,17 1340 0,92 w = 547 kJ/kg; ηt = 42,6 % nhiệt công chu trình 9.13 Tính hiệu suất nhiệt ηt thông số điểm đặc trưng chu trình cấp nhiệt đẳng áp với tỷ số nén ε = 10, tỷ số giãn nở sớm ρ = 2, hai qúa trình nén ép giãn nở lại qúa trình đoạn nhiệt, môi chất xem tương tư không khí Xác định thông số điểm đặc Đáp số Điểm P,bar toK v, m3/kg 1 400 1,148 25,1 1005 0,1148 25,1 2010 0,2296 2,64 1054 1,148 w = 544 kJ/kg ; ηt = 53,6 % trưng, công sinh chu trình hiệu suất nhiệt chu trình Thông số trạng thái đầu p = bar T1 = 400 oK 9.14 Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp có thông số sau: Trạng thái ban đầu p1 = bar; T1 = 400 oK; tỷ số nén ε = 16; tỷ số tăng áp λ = 1,6; tỷ số giãn nở sớm ρ = Đáp số Điểm P,bar toK v, m3/kg 1 400 1,148 48,5 1213 0,0717 77,6 1941 0,0717 77,6 3882 0,143 4,19 1687 1,148 q1 = 2486 kJ/kg; q2 = 927 kJ/kg; w = 1559 kJ/kg; ηt = 62,7 % Xác định thông số trạng thái điểm đặc trưng, nhiệt lượng cấp vào q 1, nhiệt lượng thải q2, công sinh chu trình W, hiệu suất nhiệt chu trình ηt Chất môi giới xem tương tự không khí, nhiệt dung riêng xem số Trang 18 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 10 DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH 10.1 Tính mật độ dòng nhiệt truyền qua vách phẳng rộng, đồng chất, chiều dày vách δ =50 mm, nhiệt độ bề mặt bề mặt trì không đổi t = 100 oC t2 = 90 oC với trường hợp vách làm vật liệu sau : a) Vách thép, hệ số dẫn nhiệt λ = 40 w/m oC b) Bê tông, λ = 1,1 w/m oC c) Gạch diatomic, λ = 0,11 w/m oC (ĐS: a) q = 8000 w/m2 ; b) q = 220 w/m2 ; c) q = 22 w/m2) 10.2 Xác định tổn thất nhiệt Q truyền qua vách phẳng làm gạch đỏ có λ = 0,70 w/m oC Vách có kích thước: chiều dài L = 5m, chiều cao H = 4m, chiều dày δ = 250 mm Nhiệt độ bề mặt vách trì không đổi t1 = 110 oC t2 = 40 oC (ĐS: Q = 3920 w) 10.3 Xác định độ chênh lệch nhiệt độ phía phía vách lò hơi, lò làm việc áp suất p = 20 bar, bề dày vách thép δ = 20 mm Nước cấp vào lò có nhiệt độ t nc = 200 oC, sinh bão hoà khô, sản lượng đơn vị bề mặt diện tích truyền nhiệt 30 kg/m2h, hệ số dẫn nhiệt thép λ = 50 w/m oC (ĐS: ∆t = 6,48 oC) 10.4 Vách buồng sấy xây dựng lớp vật liệu, lớp gạch đỏ δ1 = 250 mm, λ1 = 0,7 w/m oC, lớp vật liệu phía có λ2 = 0,0465 w/m oC Nhiệt độ bề mặt t1 = 110 oC, nhiệt độ Trang 19 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt bề mặt t3 = 25 oC Xác định chiều dày lớp vật liệu thứ 2, nhiệt độ lớp tiếp xúc để tổn thất nhiệt qua vách buồng sấy không vượt qúa 110 w/m2 (ĐS: δ = 19 mm; t2 = 70,7 oC) 10.5 Một qúa nhiệt chế tạo ống thép, đường kính d 1/d2 = 32/42 (mm), hệ số dẫn nhiệt λ = 14 w/m oC Nhiệt độ bề mặt t2 = 580 oC, nhiệt độ bề mặt t1 = 450 oC Tính mật độ dòng nhiệt truyền m chiều dài ống (ĐS: q = 42036 w/m) 10.6 Một ống dẫn thép có đường kính 100/110 (mm), λ1 = 55 w/m oC, bên bọc lớp cách nhiệt có λ2 = 0,09 w/m oC, nhiệt độ bề mặt t1 = 200 oC nhiệt độ t3 = 50 oC Xác định chiều dày lớp cách nhiệt để tổn thất nhiệt đường ống không vượt 300 w/m (ĐS: δ = 18 mm) 10.7 Một ống dẫn làm thép có đường kính d1/d2 = 100 / 110 (mm), hệ số dẫn nhiệt λ1 = 50 w/m oC, ống bọc lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày δ2 = δ3 = 50 mm Nhiệt độ bề mặt ống t1 = 250 oC mặt lớp cách nhiệt thứ hai t = 50 oC, hệ số dẫn nhiệt lớp bọc λ2 = 0,06 w/m oC λ3 = 0,12 w/m oC a) Xác định tổn thất nhiệt qua m ống nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp cách nhiệt b) Nếu đổi vị trí hai lớp cách nhiệt cho giữ điều kiện nhiệt độ bề mặt bề mặt không thay đổi tổn thất nhiệt m đường ống bao nhiêu? (ĐS: a) q1 = 89,7 w/m, t3 = 96,3 oC ; b) q1 = 105,5 w/m ; t3 = 159 oC) 10.8 Một tường lò phẳng xây vách phẳng hai lớp, lớp thứ gạch samốt dày 120 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,93 W/m.o; Lớp thứ hai gạch đỏ, dày 25 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,7 W/m.oK Biết nhiệt độ mặt mặt tường lò luôn 1000 oC 50 oC a) Xác định tổn thất nhiệt qua m2 tường lò nhiệt độ mặt tiếp xúc hai lớp Trang 20 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt b) Xác định chiều dày lớp gạch đó, thêm vào hai lớp gạch lớp bột diatomit dày 50 mm có hệ số dẫn nhiệt 0,238 W/m oK để tổn thất nhiệt qua tường nhiệt độ hai bên tường không thay đổi (ĐS: a) q = 1518 W/m2; tw2 = 592 o; b) δ x = 102 mm) 10.9 Vách phẳng hai lớp có độ chênh lệch nhiệt độ 105 oC, chiều dày hệ số dẫn nhiệt tương ứng hai lớp: δ1=100 mm, δ2 = 50 mm, λ1 = 0,5 W/m.oK, λ2 = 0,1 W/m.oK Xác định mật độ dòng nhiệt dẫn qua vách (ĐS: q = 150 W/m2) 10.10 Biết mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng dày 20 cm có hệ số dẫn nhiệt 0,6 W/m oK 150 W/m2 Xác định độ chênh lệch nhiệt độ hai mặt vách 10.11 Vách phẳng ba lớp, nhiệt trở lớp thứ R 1, lớp thứ hai R2, lớp thứ ba R3 = 3R1 Xác định hiệu số nhiệt độ lớp thứ ba, ∆t3, biết lớp thứ ∆t1 = 40 oC 10.12 Một tường nhà dày δ = 300 mm, nhiệt độ mặt tường nhà t w1= 25 oC, nhiệt độ tường mặt tw2 = 35 oC Với λ = const, tường dày δ’= 100 mm mà giữ nguyên mật độ dòng nhiệt (q = const) nhiệt độ mặt (t w2 = const) Xác định nhiệt độ mặt t’w1 (ĐS: t’w1 = 31,7 oC) 10.13 Vách trụ dài m, đường kính d 2/d1 = 144/120 mm, có độ chênh lệch nhiệt độ hai mặt vách 60 oC, hệ số dẫn nhiệt vách 0,4 W/m.oK Xác định dòng nhiệt dẫn qua vách (ĐS: Q = 826,7 W) 10.14 Dẫn nhiệt ổn định qua ống có đường kính d T = 100 mm, chiều dày δ = 10 mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,6 W/m.oK Nhiệt độ mặt ống tw2 = 300 oK Xác định nhiệt độ mặt trong phút nhiệt dẫn qua 10 m chiều dài ống 60 kCal (ĐS: tw1 = 47 oC) 10.15 Một tường gạch cao 5m, rộng 3m, dày 250 mm, hệ số dẫn nhiệt gạch λ = 0,6 W/m.oK Nhiệt độ mặt tường phía 70 oC bề mặt tường phía 20 oC Tính tổn thất nhiệt qua tường Trang 21 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (ĐS: Q = 1800 W) 10.16 Vách phẳng ba lớp, biết lớp thứ có δ1 = 300 mm, λ1 = 0,6 W/m.oK, nhiệt độ mặt tw1 = 20 oC, nhiệt độ lớp thứ thứ hai t w2 = 200 oC Xác định mật độ dònh nhiệt qua lớp thứ ba (ĐS: q1 = q2 = q3 = 140 W/m2) 10.17 Vách phẳng hai lớp biết δ1 = 100 mm, λ1 = 0,7 W/m.oK, δ2 = 200 mm, λ2 = 0,5 W/m.oK, nhiệt độ mặt tw1 = 300 oC, mặt tw3 = 50 oC Xác định nhiệt độ tiếp xúc hai lớp (t w2), nhiệt dẫn qua vách diện tích 10 m2 (ĐS : tw2 = 234 oC, Q1 = 33,2 MJ) 10.18 Một ống có đường kính d2 = 40mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,7 W/m.oK, nhiệt trở ứng với m chiều dài ống R1 = 0,0645 m.oK/W Xác định đường kính d1 (ĐS : d1 = 30mm) 10.19 Một ống thép dài l = 5m, đường kính d 2/d1 = 65/60 mm, λ1 = 72 W/m.oK, bọc lớp cách nhiệt dày δ = 10 mm, λ2 = 0,07 W/m.oK Nhiệt độ mặt tw1 =145 oC, mặt tw3 = 45 oC Xác định dòng nhiệt dẫn qua (ĐS : Q = 819 W) Trang 22 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 11 TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU 11.1 Tính hệ số tỏa nhiệt trung bình dầu máy biến áp có nhiệt độ t f = 80oC chảy ống có đường kính d = 8mm, dài m, nhiệt độ trung bình vách ống t w = 20 oC Tốc độ dầu chảy ống ω = 0.6 m/s (ĐS: α = 215 W/m2.oK) 11.2 Một chùm ống so le gồm 10 dãy ống Đường kính ống d = 38 mm Dòng không khí chuyển động ngang qua chùm ống có nhiệt độ trung bình t f = 500 oC Tốc độ dòng khí 12 m/s Xác định hệ số tỏa nhiệt trung bình chùm ống (ĐS: α = 91.6 W/m2.oK) 11.3 Không khí chuyển động ống đường kính d = 60 mm, chiều dài ống l = 10 m, nhiệt độ mặt ống tw = 40 oC có hệ số tỏa nhiệt đối lưu α = 40 W/m2.oK nhiệt độ tf = 160 oC Xác định : a Nhiệt trao đổi không khí với bề mặt ống b Tốc độ không khí ống (ĐS: Q = 9043 W; ω = 14.3 m/s) 11.4 Trang 23 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Một chùm ống gồm n = dãy ống (hay hàng ống), biết hiệu số nhiệt độ chất lỏng bề mặt ống ∆t = 120 oC, tổng diện tích ống F = 10 m 2, nhiệt trao đổi đối lưu Q = 120 kW Xác định hệ số tỏa nhiệt hàng ống thứ (α7) theo : a Khi bố trí song song b Khi bố trí so le (ĐS: a) α = 106.7 W/m2.oK; b) α = 109.6 W/m2.oK) 11.5 Khói chuyển động ống thẳng d = 200 mm, tốc độ ω = 10 m/s Nhiệt độ tf = 300 oC, chiều dài l = 15 m, nhiệt độ bề mặt ống tw = 40 oC Xác định dòng nhiệt đối lưu (ĐS: Q = 53.4 kW) 11.6 Trị số Nusselt chất lỏng chảy tầng ống thay đổi đường kính ống tăng lên hai lần bốn lần nhiệt độ trung bình chất lỏng bề mặt ống trì không thay đổi Xét hai trường hợp sau : a Khi tốc độ không thay đổi b Khi lưu lượng không thay đổi (ĐS: a) Tăng 1.55 lần; b) giảm 1.04 lần) 11.7 Xác định hệ số tỏa nhiệt lượng nhiệt truyền cho nước nước chảy ống đường kính d = 10 mm, chiều dài L = 1.2 mm Biết nhiệt độ trung bình vách ống nước tương ứng tw = 60 oC, tf = 30 oC, lưu lượng nước G = 10-3 kg/s (ĐS: α = 738 W/m2.độ, Q = 834 W) 11.8 Xác định hệ số tỏa nhiệt từ vách ống bình ngưng tuabin đến nước làm mát, biết nhiệt độ trung bình vách ống tw = 37 oC, đường kính ống d =16 mm, nhiệt độ nước cửa vào t’f = 27 oC cửa t”f = 33 oC, tốc độ nước trung bình ω = m/s a Xác định lượng nhiệt truyền cho ống chiều dài ống b Hệ số tỏa nhiệt thay đổi tăng tốc độ nước lên hai bốn lần, điều kiện khác không thay đổi (ĐS: a) Q = 10.1 kW; L = 3.5 m; b) tăng 1.74 lần 3.04 lần) 11.9 Trang 24 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Nước chảy ống có đường kính d = 17 mm dài L = 1.5m với tốc độ ω = m/s Biết nhiệt độ trung bình nước 30 oC Tính hệ số tỏa nhiệt α, biết nhiệt độ bề mặt tw = 70 oC (ĐS: α = 9532 W/m2.độ) 11.10 Tính hệ số tỏa nhiệt chùm ống so le hàng ống tạo thành, biết đường kính ống d = 60 mm, S1/ d = S2/d = Nhiệt độ trung bình dòng khói t f = 600 oC, nhiệt độ bề mặt vách ống tw = 120 oC, tốc độ trung bình khói qua chỗ hẹp ω = m/s, góc va 60o (ĐS: α = 60 W/m2.oC) Chương 12 TRAO ĐỔI BỨC XẠ 12.1 Một thép có nhiệt độ 727 oC, độ đen ε = 0.7 Tính khả xạ thép Nếu nhiệt độ xạ giảm hai lần khả xạ giảm lần (ĐS: E = 3.97.104 W/m2, giảm 6.09 lần) 12.2 Hai phẳng đặt song song, thứ có nhiệt độ t1 = 527 oC, độ đen ε1= 0.8, thứ hai có nhiệt độ t2 = 27 oC, độ đen ε2= 0.6 Tính khả xạ tấm, độ đen quy dẫn lượng nhiệt trao đổi xạ hai phẳng (ĐS: E1 = 18579 W/m2, E2 = 275 W/m2; ε qd = 0.526; q = 11975 W/m2) 12.3 Xác định tổn thất nhiệt xạ từ bề mặt ống thép có đường kính d = 70 mm, dài 3m, nhiệt độ bề mặt ống t1 = 227 oC, hai trường hợp : a Ống đặt phòng rộng có nhiệt độ tường bao bọc t2 = 27 oC b Ống đặt cống có kích thước (0.3 x 0.3) m nhiệt độ vách cống t = 27 oC Biết độ đen ống thép ε1= 0.95 vách cống ε2 = 0.3 (ĐS: a) Q1-2 = 1934 W, b) Q1 - = 1374 W) 12.4 Trang 25 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Tấm phẳng kích thước x 12 m có độ đen ε = 0.6, nhiệt độ t = 127 oC Biết 30 phút nhiệt xạ đập tới phẳng 720 kCal Xác định dòng xạ hiệu dụng phẳng (ĐS: Qhd = 1.296 kW) 12.5 Nhiệt độ hai phẳng đặt môi trường suốt 127 oC 327 oC, độ đen hai phẳng 0.8 Giữa hai phẳng có đặt màng chắn song song có độ đen εc = 0.05 a Tính mật độ dòng nhiệt xạ trao đổi nhiệt độ màng chắn b Nếu muốn mật độ dòng nhiệt giảm 79 lần so với màng chắn điều kiện khác cũ số màng chắn ? c Nếu thay màng chắn có độ đen 0.1 mật độ dòng nhiệt giảm lần (số màng chắn không thay đổi) (ĐS: a) q = 146 W/m2; tc = 254oC; b) n = 3; c) q giảm 38 lần) 12.6 Một ống có đường kính d = 200 mm, nhiệt độ bề mặt ống t = 527 oC, độ đen ε1 = 0.735, ống có chiều dài L = 10m a Tính tổn thất nhiệt ống trường hợp ống đặt phòng rộng có nhiệt độ môi trường tf = 27 oC b Nếu ống đặt cống gạch có kích thước (400 ẹn00) mm, độ đen ε2 = 0.92 nhiệt độ t2 = 27 oC tổn thất nhiệt (ĐS: a) Q = 105000 W; b) Q = 103000 W) 12.7 Hai phẳng đặt song song, thứ vật đen tuyệt đối có nhiệt độ oF thứ hai thép không gỉ có độ đen ε2 = 0.5 nhiệt độ 1500 oF a Tính mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt xạ hai b Nếu hai có đặt nhôm có độ đen εc = 0.08 trao đổi nhiệt xạ giảm lần, nhiệt độ nhôm (ĐS: a) q1 – = 39.6 kW/m2; b) giảm 13 lần, tc = 643 oC) Trang 26 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 13 TRUYỀN NHIỆT VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 13.1 Một vách lò làm thép dày 20 mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 58 W/m.độ, nhiệt độ khí lò tf1 = 1000 oC, nhiệt độ nước lò nhiệt độ bão hòa nước áp suất p = 33,5 bar Hệ số tỏa nhiệt khí lò tới vách α1 = 116 W/m2.độ, hệ số tỏa nhiệt từ vách lò đến nước α2 = 2320 W/m2.độ Xác định mật độ dòng nhiệt truyền qua vách q nhiệt độ bề mặt ngoài vách lò 13.2 Một tường lò bên gạch chịu lửa dày 250 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,348 W/m oK, bên lớp gạch đỏ dày 250 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,695 W/m oK Nếu khói lò có nhiệt độ 1300oC hệ số tỏa nhiệt đối lưu từ khói đến gạch 34,8 W/m 0K, nhiệt độ không khí xung quanh bàng 30oC, hệ số tỏa nhiệt từ gạch đến không khí 11,6 W/m oK Tìm mật độ dòng nhiệt truyền qua tường lò nhiệt độ tiếp xúc hai lớp gạch 13.3 Một ống dẫn làm thép có hệ số dẫn nhiệt λ1 = 46,4 W/m.độ, đường kính ống 200/216 mm, ống bọc lớp cách nhiệt có chiều dày δ = 120 mm, hệ số dẫn nhiệt λ2 = 0,116 W/m.độ Nhiệt độ vách ống phía tw1 = 300 oC, nhiệt độ không khí xung quanh t f2 = 25 oC, Trang 27 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt đến không khí α2 = 9,86 W/m2.độ Tính tổn thất nhiệt mét chiều dài ống nhiệt độ bề lớp cách nhiệt Trang 28 [...]... thải nhiệt 280 kJ/kg Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình (ĐS: η t = 35%) Trang 15 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 9: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 9.1 Chu trình động cơ đốt trong cháy đẳng tích, môi chất được xem như không khí Thể tích hành trình của piston Vh = 0,006 m3, nhiệt độ vào t1 = 20 oC, áp suất vào p1 = 1 bar Thể tích thừa Vt = V2 = 0,001 m3 Áp suất lớn nhất của chu trình p3 = 25 bar Hãy xác định. .. suất nhiệt 60%, công suất của động cơ là 20 kW, nhiệt độ sau qúa trình nén đoạn nhiệt t 2 = 480 oC, nhiệt cấp trong qúa trình cháy v = const bằng nhiệt cấp trong qúa trình cháy p = const Xác định nhiệt độ môi chất sau qúa trình cháy (ĐS: t3v = 943 oC; t3p = 1276 oC) 9.12 Động cơ đốt trong làm việc với chu trình cấp nhiệt đẳng tích, các thông số của chu trình như sau: p 1 = 1 bar, T1 = 320 oK, tỷ số... của chu trình c) Công và hiệu suất nhiệt của chu trình Tính toán xem chất môi giới như không khí 9.5 Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp có p1 = 0,9 bar, t1 = 67 oC , ε = 10 , p3 = 45 bar Nhiệt cấp cho chu trình q1 = 1090 kJ/kg, chất môi giới xem như không khí Xác định: nhiệt cấp qv và qp cho chu trình và nhiệt độ t4 (ĐS: qv = 609 kJ/kg; qp = 481 kJ/kg; t4 = 1903 oC) 9.6 Chu trình động cơ đốt... (mm), hệ số dẫn nhiệt λ1 = 50 w/m oC, ống được bọc bằng 2 lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày bằng nhau δ2 = δ3 = 50 mm Nhiệt độ bề mặt trong của ống t1 = 250 oC và mặt ngoài của lớp cách nhiệt thứ hai là t 4 = 50 oC, hệ số dẫn nhiệt của các lớp bọc lần lượt bằng λ2 = 0,06 w/m oC và λ3 = 0,12 w/m oC a) Xác định tổn thất nhiệt qua 1 m ống và nhiệt độ trên bề mặt tiếp xúc giữa các lớp cách nhiệt b) Nếu... hệ số dẫn nhiệt của gạch λ = 0,6 W/m.oK Nhiệt độ mặt tường phía trong là 70 oC và bề mặt tường phía ngoài là 20 oC Tính tổn thất nhiệt qua tường Trang 21 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (ĐS: Q = 1800 W) 10.16 Vách phẳng ba lớp, biết lớp thứ nhất có δ1 = 300 mm, λ1 = 0,6 W/m.oK, nhiệt độ mặt trong tw1 = 20 oC, nhiệt độ giữa lớp thứ nhất và thứ hai là t w2 = 200 oC Xác định mật độ dònh nhiệt qua lớp thứ ba (ĐS:... Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích có p 1 = 1 bar, nhiệt độ môi chất vào 20 oC, tỷ số nén là 3,6, tỷ số tăng áp là 3,33 Xác định công và hiệu suất nhiệt của chu trình với môi chất là 1 kg không khí (ĐS: η t = 40 %; w = 328 kJ/kg) 9.9 Động cơ diesel cháy đẳng áp, nhiệt độ lớn nhất t max = 800 oC, nhiệt độ nhỏ nhất tmin = 27 oC , tỷ số nén ε = 10 Chất môi giới xem là không khí (k = 1) Xác định. .. 62,7 % Xác định thông số trạng thái tại các điểm đặc trưng, nhiệt lượng cấp vào q 1, nhiệt lượng thải ra q2, công sinh ra của chu trình W, hiệu suất nhiệt của chu trình ηt Chất môi giới xem tương tự không khí, nhiệt dung riêng xem là hằng số Trang 18 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt Chương 10 DẪN NHIỆT ỔN ĐỊNH 10.1 Tính mật độ dòng nhiệt truyền qua vách phẳng rộng, đồng chất, chiều dày vách δ =50 mm, nhiệt độ... Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp, môi chất là 1 kg không khí có p min = 0,9 bar, t1 = 67 oC, pmax = 45 bar, ε = 10, nhiệt nhận từ nguồn nóng 1090 kJ/kg Tính nhiệt nhận trong qúa trình đẳng tích, đẳng áp Trang 17 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (ĐS: q1v = 609 kJ/kg ; q2p = 481 kJ/kg) 9.11 Động cơ đốt trong cháy hỗn hợp, môi chất là 180 kg/h không khí Hiệu suất nhiệt 60%, công suất của động cơ là... dẫn nhiệt 0,7 W/m.oK Biết nhiệt độ mặt trong và mặt ngoài của tường lò luôn luôn bằng 1000 oC và 50 oC a) Xác định tổn thất nhiệt qua một m2 tường lò và nhiệt độ ở mặt tiếp xúc giữa hai lớp Trang 20 Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt b) Xác định chiều dày lớp gạch đó, nếu thêm vào giữa hai lớp gạch lớp bột diatomit dày 50 mm có hệ số dẫn nhiệt là 0,238 W/m oK để tổn thất nhiệt qua tường và nhiệt độ hai bên tường... Xác định thông số tại các điểm đặc trưng, hiệu suất Điểm 1 2 3 4 Đáp số P,bar toK v, m3/kg 1 320 0,92 7,38 592 0,23 29,6 2368 0,23 4,17 1340 0,92 w = 547 kJ/kg; ηt = 42,6 % nhiệt và công của chu trình 9.13 Tính hiệu suất nhiệt ηt và thông số tại các điểm đặc trưng của chu trình cấp nhiệt đẳng áp với tỷ số nén ε = 10, tỷ số giãn nở sớm ρ = 2, hai qúa trình nén ép và giãn nở còn lại là qúa trình đoạn nhiệt, ... suất nhiệt 60%, công suất động 20 kW, nhiệt độ sau qúa trình nén đoạn nhiệt t = 480 oC, nhiệt cấp qúa trình cháy v = const nhiệt cấp qúa trình cháy p = const Xác định nhiệt độ môi chất sau qúa trình. .. G = 2500 kg/h đưa vào qúa nhiệt Hơi sau khỏi qúa nhiệt có nhiệt độ t = 400 oC Hãy xác định lượng nhiệt mà nhận qúa nhiệt tỷ số đường kính ống dẫn vô khỏi qúa nhiệt giả thiết vào có tốc độ, bỏ... chuyển vào qúa nhiệt Sau qua qúa nhiệt, nhiệt độ tăng lên đến t = 550 oC Hãy tính lượng nhiệt cần cung cấp cho qúa nhiệt biết hiệu suất nhiệt η = 0,984 bỏ qua tổn thất áp suất dòng qua qúa nhiệt