Bài tâp:1- 4/trang75sgk:
Tường phẳng 2 lớp, Lớp thép không gỉ dày
5 mm Lớp cách nhiệt là vải amiăng 300 mm
Nhiệt độ hai bên tường λλ21 17,5
0,279
0
lần lượt là 120 C và
450C.Biết hệ số dẫn nhiệt của thép không rỉ và
của amiăng lần lượt là:w/ mđộ w/ mđộ ,Tính
nhiệt tổn thất qua 1 m2 tường và nhiệt độ tiếp xúc
Giải
a) Nhiệt tổn thất
Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta
có
q==69,73
[w/m2]
b)Tính ta,
tT1 tT2
δ1 δ2
λ1 λ2
120 45
0,005 0,3
17,5 0,279
Do truyền nhiệt ổn định q=q1=q2
q1=q=
=119,98 0C
λ1F t T1 t a
δ δ1
t a t T1 q
λ
1
120 69,73
0,005
17,5
1
Bài tập 15(trang 75/sgk): Một tường lò hai lớp có lớp trong là gạch
chịu lửa có chiều dày 1 =300 mm, và vỏ bọc ngoài bằng thép có
chiều dày =10 mm, với hệ số dẫn nhiệt của gạch và thép lần
lượt là 1 kcal/mh độ, và 40 kcal/mh độ. nhiệt độ trong lò, t 1
=8000C và nhiệt độ bên ngoài môi trường bằng t 2=35 0C .Cho hệ
số cấp nhiệt của không khí nóng trong lò và hệ số cấp nhiệt của
môi trường ngoài lần lượt là 1=30 kcal/m2h độ, và 2 =14 kcal/m2h
độ.
Tính:
a) Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh?
b)Nhiệt độ giữa hai lớp tường lò?
Giải :
a) Theo phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng
ta có lượng
nhiệt truyền đi theo công thức sau.
Q= KFt
t = t1 – t2 =800 – 35 =765 o C.
Hệ số truyền nhiệt
1
K=
1 1 2
1
K == 2,469 1
[kcal/m2h.độ]
1 1 0.31 02.01 2 1
q=
k
=2,469.765
=
30
t
1
1888,78
40
14
[kcal/m2h]
b)Nhiệt độ giữa hai vách tường:
Vì truyền nhiệt ổn định nên q1 1 =q =(t1-tT1)
,78
tT1 = t1- = 800 - = 1888
q
0
737,04 C
α
30
1
λ1
δ78
ta = tT1 - = 1888q,
11 .0,3
0
737,04 - = 170,4 C
11
mà q2 =q =( tT1 – ta )
20mm
C
C
0,0372
46,5 Bài tập 1- 6(trang75/sgk): Một
δλδδ2λ12313100mm
5mm
17,5
thiết bị phản ứng có có 3 lớp vỏ, lớp
trong bằng thép không gỉ, lớp giữa là bông thủy tinh và lớp ngoài là thép thường. Biết
nhiệt độ thành trong thiết bị có nhiệt độ là 90 và nhiệt độ bề mặt ngoài là 40. Cho
chiều dày lần lượt 3 lớp tường thép không gỉ, bông thủy tinh và thép thường,, , . Hệ số
dẫn nhiệt lần lượt các bức tường là:,w/mđộw/mđộ,w/mđộ
Xác định :
a)Lượng nhiệt tổn thất qua 1m2 tường
b)Nhiệt độ tiếp xúc giữa các vách tường
Giải
a)Nhiệt tổn thất
Vì thiết bị phản ứng có chiều dày mỏng do đó coi như tường
phẳng Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta có
q=
q=18,59
[W/m2]
t T1 t T2
δ1 δ2 δ3
λ1 λ 2 λ 3
90 40
0,02
0,1 0,005
17,5 0,0372 46,5
b)Tính ta, tb :
Do truyền nhiệt ổn định q=q1=q2=q3
q1=q=
ta=89,97 0C
λ1F t T1 t a
δ1 δ1
0,02
t a t T1 q 90 18,59
λ1
17,5
λ2
t t
δ2 a b
δ
tb ta q 2
λ2
tb=89,97-18,590C hoặc 0,1
λ3 40,0052
t t
q3=q=
0,0372
δ3 b T2
mà q2=q=
tb=tT2 + q
40,00190C
tb= δ3
λ
40 18,59
3
0,05
46,5
Bài tâp 1-7(trang76/sgk): Tường lò có hai lớp
Lớp gạch chịu lửa dày 1= 400 mm
Lớp gạch thường dày 2= 200 mm
Nhiệt độ bên trong của lò t1= λ 10000C, nhiệt độ của phòng
xung quanh lò t2 = 350C.Cho hệ số dẫn nhiệt của gạch chịu
lửa 1= 1,005 w/moC và của gạch thường 2= 0,28 w/mđộ. Biết hệ
số cấp nhiệt từ khí trong lò tới tường 1= 30 Kcal/m2.h độ. Hệ
số cấp nhiệt từ tường đến không khí 2= 14 Kcal/m2h độ.
Xác định:
a) Nhiệt tổn thất từ bề mặt tường.
b) Nhiệt độ tại vùng tiếp xúc giữa gạch chịu lửa và gạch
thường và nhiệt độ hai bề mặt tường.
Giải
a) Nhiệt tổn thất
Theo phương trình dẫn nhiệt
phẳng ta có:
qua tường
Vì truyền nhiệt đẳng nhiệt tính qua một m 2
ta có
q1= q2 =q
q =kt
t = t1 – t2 = 1000 – 35 = 965 oC
Hệ số truyền nhiệt:
1
K=
1 δ1 δ 2 1
λ
Mà 1= 1,005 [w/m
α
λ
λ
α2
1
1
2
độ] = 1,005. 0,86=
0,8643 [Kcal/m.h.độ].
= 0,28 [ w/mđộ]. = 0,28 . λ 0,86 = 0,2408 [Kcal/m.h.độ].
2
1= 30 [Kcal/m2.h.độ].
2= 14 [Kcal/m2h.độ].
K = = 0,715
[kcal/m2h.độ]
1
30
q= 0,715.965
=689,97 [kcal/m2h ]
1
0,4
0,2
1
0,8643 0.2408 14
b) xác định nhiệt độ tT1, tT2 , ta ?
Từ phương trình q =q1 =(t1 – tT1 ) 1
tT1 = t1 - = 1000 - = 977oC
q
689,97
α
30
1
mà q2 =q =( tT1 – ta ) ta = tT1 ta= 977 - = 657,60C
mà q3 =q =( ta – tT2 ) tT2
= ta tT2 =657,6 - =84,6oC
1
qδ
1
λ11 0,4
689,97.
0,8643
qδ
λ
2
δλ
2
689,97.0,2
0,2408
Bài tâp 1-8(trang76
sgk): Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai lưu thể qua tường phẳng
một lớp nhiệt độ hai dòng lưu thể lần lược t 1 = 1150C t2 = 400C.
Bề dày tường = 10 mm. Biết hệ số dẫn nhiệt của tường là 46,5
w/m.độ, hệ số cấp nhiệt từ lưu thể tới tường và từ tường đến lưu
thể lần lược là 1 = 250 W/m2 độ; 2 = 12 W/m2 độ.
Xác định:
a) Hệ số truyền nhiệt ?
b) Lượng nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội?
Giải :
a)Theo phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng
một lớp ta có công thức tính hệ số truyền nhiệt như sau;
K
===
2
[w/m .độ]
11,42
1
1
1 1 0,01
1
1 46
,5 2 12
250
b)
Lượng
nhiệt
truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội.
Áp dụng công thức tính lượng nhiệt truyền đi theo công thức
sau.
Q= KFt
t = t1 – t2 =115 – 40 =75 o C.
F =1m2
q= k t =11,42.75 = 856,5 [w/m2]
Bài tập1-9(trang 77 SGK): Một tường lò 2 lớp, gồm Lớp
vữa chịu lửa dày 1 = 500mm, và lớp gạch dày 2 = 250 mm,
diện tích bề mặt truyền nhiệt là 20 m2. Nhiệt độ là 13000C. Nhiệt
độ bên ngoài lò 400C.biết hệ số cấp nhiệt của không khí nóng tới
tường là 1= 35 kcal/m2 h độ, hệ số cấp nhiệt từ tường tới không
khí bên ngoài là 2 = 8 kcal/m2h.độ, cho 1 = 3 kcal/m.h.độ, 2 = 0,5
kcal/m.h.độ.
Xác định:
a) Lượng nhiệt truyền đi qua tường
b) Nhiệt độ ta giữa 2 lớp tường
Giải tương tự bài các bài trên.
Bài tập 1-10 (trang 77 SGK):
Một lò đốt ba lớp hình trụ, có
đường kính trong lò là 1m, lớp
trong xây bằng gạch chịu lửa dày
25 cm, lớp giữa là bông thuỷ tinh
dày 30 cm, lớp ngoài cùng băng
thép dày 1cm, chiều dài tương
bằng 3 m. Biết nhiệt độ trong lò
t1=8500C, nhiệt độ không khí bên
ngoài lò băng t2= 300C. Cho hệ só
cấp nhiệt của không khí nóng và
của không khí bên ngoài lần lượt
2
là
và
1=30kcal/m h.độ
2
2=11kcal/m h.độ.
Tính :
a) Lương nhiệt tổn thất ra môi
trường?
b) Nhiệt độ tT1, tT2 , ta ?
giải
a) Lương nhiệt tổn thất ra môi trường:
Ta sẽ có phương trình: Q = K L 2 [t1 –t2 ]
Hay :
Q = L K 2t [kcal]
1
r
r
r
1
1
1
1
1
.ln 2
.ln 3
ln. 4
α1r1 λ1 r1 λ 2 r2 λ 3
r3 α 2r4
K=
:hệ số dẫn của vật liệu tra bảng 3 giáo trình học viên
( quá trình thiết bị truyền nhiê êt dành cho ngành lọc hóa dầu
( trình đô ê lành nghề) thư viê ên có cho mượn, hãy vào thư viê nê
để tham khảo
K
1
1
1
0,75
1
1,05
1
1,06
1
ln
.ln
.ln
30.0,5 1,005.0,86 0,5 0,0372.0,8 6 0,75 46,5.0,86 1,05 11.1,06
K = 0,08977 9 (kcal/ m2h.độ)
Q = 0,08977. 2. 3,14.3.(850 – 30) = 1386,8 (kcal/h)
b) Nhiệt độ tT1, tT2 , ta
Vì truyền nhiệt ổn định nên 1 Q1 =Q =F(t1-tT1)
F = 2r1L = 2.3,14.0,5.3 =9,42 m2
tT1 = t1 - = 850 - = 1386,8
Q
845,1 C
30.9,42
α1F
0
Tính nhiệt độ ta
.l r
Q=(tT1 –ta ) ta =tT1 – 1 2
. ln 2
Q[ ]
11 . ln rr12
12. .lr1
1
0,75,
ta
=845,1–
. ln
0
1
,
005
.
0
,
86
0,5
1386,8[ ] =810,5 C
2.3,14.3
Tính nhiệt độ
tT2
Tương tự ta tính được t b= 41,50C
Theo phương trình cấp nhiệt từ tường ngoài tới môi
trường ta có:
2
Q5 = Q=(tT2 - t2 ) 2r4L
=Q=(tT2 - t2 ) F
Mà F =2. 3,14.1,06.3 = 19,97 m2
0
tT2 = t2 + = 30 + = 36,3 1386,8
Q
C
19,97.11
F.α 2
Bài tập 1-11( trang 77 sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống
xoắn ruật gà với ống truyền nhiệt có đường kính 1002 mm
dài 20 m được làm bằng đồng đỏ. Biết lưu thể nóng đi trong ống
truyền nhiệt là hơi nước bão hoà có áp suất tuyệt đối bằng 2 at,
nhiệt độ của lưu thể nguội bên ngoài ống truyền nhiệt là 108 0C,
hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hoà là 9800 w/m2 độ, hệ số cấp
nhiệt của lưu thể nguội là 350w/m2 độ.
Tính:
a) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?
b)Lương nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội?
Giải
a) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?
Vì tỷ số = 2 , do vậy ta có 0r,05
thể áp dụng phương trình
2
truyền nhiệt qua tường 0,048
r1 phẳng một lớp trong trường
hợp này được.
Q =KF(t1 –t2)
:hệ số dẫn nhiệt đồng
đỏ tra bảng 3 giáo
trình học viên ta có:
K
1
1
1
1 2
=384 W/m.độ
Thay số vào ta có:
1
1
0,002
1
9800 384 350
Lương nhiệt truyền
K==
[w/m2độ ]
337,3
đi từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội?
F = 2rtbL = 2.3,14.0,049.20 =6,15 m2
Áp suất hơi nước bão hoà bằng 2at, tra bẳng tính chất của hơi
nước bão hoà ta có nhiệt độ tương ứng tD = 119,6 0C
t = t1 – t2 = 119,6 – 108 = 11,6 oC
Q =kFt = 337,3.6,15.11,6 = 24062,9 [w]
Bài tập 1-12 ( trang 77-sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống
chùm với số ống truyền nhiệt là 90 đường kính 602 mm.
Chiều dài ống dài 3 m, ống làm bằng đồng thau. Thiết bị dùng
làm nguội dung dịch từ 1200C xuống 400C bằng nước lạnh chảy
ngược chiều, nước vào 200C và đi ra 350C. Biết hệ số cấp nhiệt
của dung dịch là 240 Kcal/m2h độ, hệ số cấp nhiệt của nước
lạnh là 150 Kcal/m2h.độ.
Xác định :
a) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị.
b) Lượng nhiệt trao đổi giữa 2 lưu thể.
GIẢI
a) Áp dụng phương trình truyền nhiệt
mà do vậy ta áp dụng d1 60
2
phương trình truyền nhiệt d2 54
của tường phẳng cho
tường ống này được.
Q=KF t lg
1
1 1 1
:hệ số dẫn nhiệt đồng
α1 λ α2
K=
thau tra bảng 3 giáo
trình học viên ta có:
=93 W/m.độ
=2 mm =0,002 m
1
92
0,002
1
240 93.0,86 150
K=
[ kcal/m2h.độ ].
1
Diện tích truyền
nhiệt của thiết bị
R tb .L.n
F=2
n:là số ống truyền nhiệt
Rtb=
mm
Rtb=0,029 m
d S 60 2
29
2
2
F=2 .3,14.0,029.3.90=49,17 m2
120
40
35
20
Δt 2 20
Δt tb
Δt1 Δt 2 85 20
44,9C
Δt1
85
ln
ln
20
Δt 2
b) Lượng nhiệt trao đổi giữa 2 lưu thể.
Q=KF =203111,4 Δt tb 92.49,17.4 4,9
[Kcal/h ]
Bài tâp 1-13 ( trang 78-SGK): Một ống truyền
nhiệt có đường kính 1002 mm dài 40m được làm
bằng đồng đỏ. Nhiệt độ 2 bên tường lần lượt là
1150C và 450C. Tính lượng nhiệt dẫn qua tường
ống. Giải bài toán trong trường hợp xem tường ống
là tường phẳng.
giải
a) Lương nhiệt tổn thất ra môi trường:
Ta sẽ có phương trình: Q = λ F[tT1 –tT2 ]
diện tích bề mặt truyền nhiệt
δ
trung bình của ống.
R tb.L.
F =2
Rtb= 49 mm =0,049 m
F= 2. 3,14. 0,049. 40 =12,3 [m2]
Tra bảng 3 trong giáo trình học viên ta có hệ số dẫn nhiệt của
đồng đỏ
=384 W/m.độ
Q =
[kw]
=
12,3[115-45 ] 384 =165312000[w]
0,002
=165312
Bài tâp 1-14 (trang 78-SGK): Một ống dẫn hơi làm bằng thép
không gỉ dài 35 m, đường kính 51 2,5 mm được bọc bằng một
lớp cách nhiệt dày 30 mm. Nhiệt độ bề mặt ngoài lớp cách nhiệt
là 450C, bề mặt trong ống là 200 0C. Xác định lượng nhiệt tổn
thất của ống dẫn hơi. Cho hệ số dẫn nhiệt của chất cách nhiệt
làm bằng sợi amiăng bằng 0,115 w/mđộ.
GIẢI
Lương nhiệt tổn thất ra môi trường:
Áp dụng công thức tính lượng nhiệt truyền qua tường ống nhiều
lớp ta có:
2L(tT 1 tT )
Q=
2
r
r
1
1
ln 3
Trong đó tT1= 200 0C ln r2
r
1
1
2
2
tT2= 450c
Tra bảng 3 trong sách học 1 viên ta có =17.5 w/m.độ
= 0,115 w/m.độ
2
Q
= 2.3,14(200 45).35.1
=5033,4
1
0,0255
1
0,0555
ln
ln
[
w]
17,5
0,023
0,115
0,0255
Bài tâp 1-15 (trang 78-SGK): Ống truyền nhiệt có đường kính
1002 mm, làm bằng đồng thanh.Bên ngoài bọc lớp cách nhiệt
bằng bông thủy tinh dày 50 mm như Biết nhiệt độ tT1= 1200C và
tT2= 350C. Tính lượng nhiệt tổn thất qua 1m chiều dài ống và
nhiệt độ tiếp xúc giữa hai tường
GIẢI
Lương nhiệt tổn thất ra môi trường:
Áp dụng công thức tính lượng nhiệt truyền qua tường ống nhiều
lớp ta có:
2L(tT 1 tT )
Q=
2
r
r
1
1
ln 3
Trong đó tT1= 120 0C ln r2
r
1
1
2
2
tT2= 650C
Tra bảng ta có hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh và của đồng
thanh lần lượt là:
=0,0372 W/m.độ
Cu
=64 W/m.độ
Q = =18,5 2.3,14(120 65).1
[ w]
1
0,05
64
ln
0,048
1
0,0372
ln
0,1
0,05
Tính nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp tường ta
Từ công thức tính lượng nhiệt truyền qua tường phẳng
một lớp ta có:
.l r
Q=(tT1 –ta ) ta =tT1 – 1 2
. ln 2
0
Q [ ] =810,5 C
11 . ln rr12
12. .lr1
ta =120 – 18,5 1 . ln 0,05
64
0,048
[ ] =119,980C
2.3,14.1
Bài tâp 1-16 : Tìm nhiệt độ bề mặt trong của lớp vỏ nồi
bằng inox dày 10 mm nếu như nhiệt độ mặt lớp bọc cách
nhiệt ngoài của nồi là 400C. Chiều dày lớp bọc cách nhiệt là
300 mm. Nhiệt kế cắm sâu vào 80 mm kể từ bề mặt ngoài và
chỉ 700C. Hệ số dẫn nhiệt của lớp bọc cách nhiệt 0,279
w/mđộ, của inox là 30 w/mđộ.
Hình
21
Giải
a) Nhiệt tổn thất
Do truyền nhiệt ổn định nên lượng nhiệt qua hai lớp tường bằng
nhau và q =q1= q2 chính bằng lượnh nhiệt truyền đi qua chiều
dày của lớp cách nhiệt là 80 mm kể từ vị trí đầu nhiệt kế ra bề
mặt ngoài của tường.
Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta có
Gọi -nhiệt độ nhiệt kế đo được là tb. nhiệt độ tiếp xúc giữa hai
vách tường là ta.
chiều dày mà nhiệt kế cắm 3 vào lớp cách nhiệt là
0,08 m)
q ==104,6 [w/m2]
b)Tính ta,
Do truyền nhiệt ổn
định q=q1=q2
q1=q=
=152,4 0C
Tương tự ta
tính được tT1
=152,43 0C
(
=
t t
T2
70 40
b
δ
3
λ2
0,08
0,279
λ 2 t a t T2
δ2 δ 2
0,3
t a t T2 q 40 104,6
λ2
0,279
t T1 t a q
δ1
0,01
152,4 104,6
λ
30
1
Bài tâp 1-17:
Thiết bị trao đổi nhiệt làm bằng thép không gỉ có chiều dày 1=
5mm. Lớp cách nhiệt làm bằng sợi amiăng có chiều dày 2=50
6-
mm, và hệ số dẫn nhiệt là 0,1115 w/m.độ. Cho 1 = 200 w/m2độ
; 2 = 12 w/m2độ. Nhiệt độ chất lỏng bên trong thiết bị trao đổi
nhiệt t1 = 800C. Nhiệt độ không khí bên ngoài t2 = 300C
Xác định nhiệt độ tổn thất ra môi trường và nhiệt độ bên
trong tT1 và bên ngoài tT2 của các mặt tường của thiết bị trao đổi
nhiệt và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp tường .
Giải bài này tương tự bài 6-1
Đs : Qtt = 93 w/m2 ,tT1= 79,53oC ,ta =79,5 oC tT2= 37,79oC
Bài tập 1-18 Cho thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm dùng hơi
nước bão hòa có áp suất dư là 1 at, nhiệt độ là 119,6 oC, để gia
nhiệt cho dung dịch bên trong. Vỏ thiết bị được làm bằng thép
dày 4 mm. Nhiệt độ không khí xung quanh là 30 0C. cho hệ số
cấp nhiệt của không khí và của hơi nước lần lượt là 16 kcal/m 2h
độ và 11500 kcal/m2h độ. Tính lượng nhiệt tổn thất và nhiệt độ
hai bên bề mặt tường của vỏ thiết bị.
Giải bài này tương tự các bài trên
Đs : Qtt = 1432.5 kcal/m2hđộ ,tT1 = 119,47oC ,tT2 =119,3 oC
Bài tập 1-19: Cho thiết bị truyền nhiệt loại vỏ bọc. Dùng hơi
nước bão hòa có áp suất dư là 2 at, nhiêt độ 132,9 oC, để gia
nhiệt cho dung dịch bên trong. Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng
thép không gỉ dày 20 mm, diện tích của vỏ bọc ngoài của thiết
bị là 12 m2. Nhiệt độ không khí xung quanh là 350C. Cho hệ số
cấp nhiệt của không khí và của hơi nước lần lượt là 16,5
w/m2độ, và 12000 w/m2độ.
Tính :nhiệt tổn thất ra môi trường và nhiệt độ hai bên bề mặt
tường của vỏ thiết bị
Đs : Qtt = 18996,5 w , tT1 = 132.78oc ,tT2 =130,9 oC
Bài tập 2-3(5/145sgk): Dùng hơi nước bão hòa ở áp suất dư 2
at để gia nhiệt cho 1500 kg/h hỗn hợp rượu etylic từ 25 0C lên
850C. Biết nhiệt dung riêng của rượu là 3500 j/kg độ, và ẩn
nhiệt hoá hơi của hơi nước bão hoà là 518,1 kcal/kg. Tính lượng
hơi đốt cần thiết.
Giải
Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
Q = D.r = GR CR (tRc – tRđ )
D == = 145,2 [ kg/h]
G C3500
R (tRc t
R
1500
4186
R
)
(85Rd
25)
Bài
tập
2518,1
4(6/145sgk): Một
thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm có diện tích bề mặt truyền
nhiệt là 10 m2, làm việc ngược chiều để đun nóng một hỗn hợp
rượu với năng suất 600 kg/h từ nhiệt độ 25oC đến 80oC. Tác
nhân đun nóng là một chất thải hữu cơ có nhiệt độ vào là 105 oC
và nhiệt độ ra là 65oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của chất
thải hữu cơ là 0,45 kcal/kgđộ và nhiệt dung riêng trung bình của
hỗn hợp rượu là 0,85 Kcal/kgđộ.
Hãy tính:
a) Lưu lượng chất thải hữu cơ đưa vào đun nóng
b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị
Giải
a) Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
ta ký hiệu chất tải nhiệt hữu cơ là 1 còn rượu là 2
Q = G1c1( t1đ –t1c) = G2 C2 (t2c 600. 0,85 (80 25)
– t2đ )==28050 [kcal/h]
(80 25)
600.
0,85
G2C
2 (t 2c t 2c )
0,45
C ((105
t t - )65)
1
1d
1c
b) Từ phương trình truyền nhiệt:
Q = kFt.lg
k=
105
65
80
25
Q
Ftlg
Δt 12 25
40
Δt tb
Δt 2 Δt1
ln
Δt 2
Δt1
40 25
31,9C
40
ln
25
G1 == = 1558,3
[ kg/h]
k=
độ]
Q
= = 87,9 [kcal/m 2h 28050
Ftlg
10.31,9
Bài tập 2-5(7/146sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống
chùm, dùng làm lạnh một dung dịch có lưu lượng là 90 kg/phút
từ nhiệt độ 120oC đến 50oC. Dung dịch được làm lạnh bằng
nước lạnh chảy ngược chiều, có nhiệt độ vào là 20 oC, đi ra có
nhiệt độ là 45oC. Cho nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch
và của nước lần lượt là 2800 J/kg độ và 4186 J/kg độ, hệ số
truyền nhiệt của thiết bị là 340 W/m2.độ, cho nhiệt tổn thất bằng
không.
Xác định:
a) Lưu lượng nước cần sử dụng
b) Diện tích bề mặt truyền nhiệt
Đs : b) G =2,849 kg/s , c) F = 17,6 m2
Giải
-Ta ký hiên chỉ số 1 là lưu thể nóng và 2 là lưu thể nguội
a) Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
Q = G1C1(t1đ –t1c) =G2C2(t2c –t2đ)
Q = = G1C1(t1đ –t1c) 1,5.2800(120 50)
==294000 [w]
b) Diện tích bề mặt
truyền nhiệt
1,5
(
120 50)
G.2800
1 C 1 (t 1d t 1c )
4186
C (t( 45t 20))
2
2c
2d
Từ phương trình truyền nhiệt;
Q = kFt.lg
Q
k .t. lg
F=
Q = kFt.lg
k=
Q
Ftlg
G2 == = 2,809 [kg/s]
120
50
45
20
Δt
Δtm
max
in 30
75
Δt tb
Δtmax Δtmin 75 30
49,1C
75
Δt max
ln
ln
30
Δtmin
294000
340.49,1
F = =17,6 [m2]
Bài tập 2-6: (8/146sgk)
Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng ngưng tụ hơi rươu
êtylíc với năng suất 500 kg/h. biết hơi rượu ngưng tụ ở 78 0C, và
được làm lạnh bằng nước lạnh có nhiệt độ vào là 20 oC,nước đi
ra là 40oC, diên tích truyền nhiệt của thiết bị bằng 30 m 2, nhiệt
dung riêng của rượu và nước lần lượt là 0,8 kcal/kg độ, 1
kcal/kg độ, cho ẩn nhiệt ngưng tụ của rượu bằng 1800 kj/kg.
Tính:
a)Lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ?
b)Hệ số truyền nhiệt của thiết bị?
Giải
a) Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
Q = D1.r1 = G2 C2 (t2c – t2đ )
D1800
1R1
C (t 2c4,186
t )
2
2d
ta ký hiệu còn rượu là 1 1(40
20)
G2 == = 10750 [kg/h]
500
còn nước lạnh là 2
b) Từ phương trình truyền nhiệt:
Q = kFt.lg
k=
Mà t max =78-20 = 58oC
t min = 78 -40 = 38oC
Q
Ftlg
t lg = = = 48oC
Q = DR.rR = 500. 430
= 215002 [kcal/h]
Δtmax
58
38
Δtmin
2
Q
k =
= = 223,9 215002
2
[kcal/m h.độ]
Ftlg
48.20
Bài tập 2-7(9/146sgk): Một thiết bị ngưng tụ ống chùm để
ngưng tụ hơi benzen ở áp suất thường với năng suất 1000 Kg
benzen/h. Biết nhiệt độ hơi benzen ngưng tụ ở nhiệt độ 80 0C và
ẩn nhiệt ngưng tụ rB=9,45 Kcal/Kg. nước dùng làm lạnh có nhiệt
độ vào 240C và nhiệt độ ra 340C, diện tích bề mặt truyền nhiệt là
20 m2 .Cho Qtt = 0 .
Xác định :
a)Lượng nước đưa vào thiết bị
b)Lượng nhiệt trao đổi
c)Hệ số K
GIẢI
a)Lượng nước đưa vào thiết bị
Gn
Gn
DrB
Cn t c t d
1000.9,45
945
1 34 24
[kg/h]
b) L ượng nhiệt trao đổi
Q=DrB=1000.9,45=9450 Kcal/h
c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị
K
Q
Ft.tb
t1=800C=const
24
34
t1=56
Δt tb
[kcal/m2h0C] .
K
t2=46
56 46
51C
2
9450
9,26
51.20
Bài tập 2αα12
1050
200
8(10/147sgk): Một thiết bị
trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà có đường kính ống 8025.
Chiều dài ống bằng 30 m và làm bằng đồng thau. Hơi nước bão
hòa đi trong ống có áp suất tuyệt đối 6 at để đun nóng cho dung
dịch từ 300C đến 800C với năng suất 1500 kg/h.Cho hệ số cấp
nhiệt của hơi nước là w/m 2độ, và hệ số cấp nhiệt của dung dịch
là w/m2độ, . Xác định lượng nhiệt truyền đi từ hơi nước cho
dung dịch
Giải
Áp dụng phương trình truyền nhiệt qua tường ống 1 lớp:
Q=K2Lt lg
1
1
1 R
1
R2=40
mm
ln 2
=0,04 m,R1= 15 α1R1 λ R1 α 2R 2
K=
mm = 0,015 m
Đồng thau có w/m2độ λ 64
1
K=
1
1
0,04
1
.ln
10500.0,01 5 64 0,015 200.0,04
K=6,8 W/m2 .độ
Hơi đốt ở 6at có nhiệt độ tD=158,1 0C
158,10C
80
30
Δt
Δt 128,1
78,1C
C
12
128,1 78,1
Δtlg
101,5C
128,1
ln
Δt.lg 6,8.2.3,1478,1
.30.101,5 129457,17
Q=6,8.2
Lttb [Kcal/h]
bài tập 2-9(11/147sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống
chùm có số ống là 100, đường kính ống 1002 chiều dài ống
3m . Cần làm lạnh dung dịch đi trong ống có nhiệt độ giảm từ
1200C xuống 600C. Nước làm lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ
vào 200C và đi ra 450C, lượng nước lạnh đi vào thiết bị 1,2
tấn/h. Cho nhiệt dung riêng của dung dịch và nước lần lượt là
0,8 Kcal/kg độ và 1 Kcal/kg độ. Tổn thất nhiệt độ ra môi trường
1000 Kcal/h .
Xác định:
a)Lưu lượng dung dịch vào thiết bị
b)Hệ số truyền nhiệt của thiết bị
GIẢI
a)Xác định lưu lượng dung dịch vào thiết bị
Áp dụng phương trình trao đổi nhiệt ta có
G1 C1 (t1đ-t1c)=G2 C2(t2c-t2đ)+Qtt
G1
G 2 C 2 t 2c t 2d Q tt
C1 t1d t1c
G1
1200.1 45 20 1000
645,8 [kg/h]
0,8120 60
b) Xác định hệ số truyền nhiệt của thiết bị
- Xem thêm -