Tài liệu Bài tập thiết bị trao đổi nhiệt : 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. Hồ Chí Minh BÀI TẬP THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 2 2 ‘ ” ” ‘ p pQ G c t t G c t t C t C t Phương trình cân đối nhiệt :. .. . F Q k F t k F t ‘ ‘ ‘ 1 2 2 2 ‘ ‘ ‘ 2 11 1 – – C t t t C tt t . . Q k F t Δt – Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa chất lỏng nĩng và lạnh Phương trình truyền nhiệt : 1 2 ( – ) dQ k t t dF k tdF C 1 = G 1 c p1 C 2 = G 2 c p2 Nhiệt dung lưu lượng khối lượng 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.Hồ Chí Minh Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit t. F.kt.F.kQ F t. k Q F – k Hệ số truyền nhiệt, xem là hằng số trên toàn diện tích quy hoạnh trao đổi nhiệt F t – : độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa lưu chất nóng và lưu chất lạnh. t Tính ? ? ? 4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Trường hợp 1 : lưu động cùng chiều và lưu động ngược chiều min max minmax t t ln tt …
17 trang
| Chia sẻ : putihuynh11
| Lượt xem: 1430
| Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài tập thiết bị trao đổi nhiệt, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP Hồ Chí Minh BÀI TẬP THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 2 2 ‘ ” ” ‘ p pQ G c t t G c t t C t C t Phương trình cân đối nhiệt :. .. . F Q k F t k F t ‘ ‘ ‘ 1 2 2 2 ‘ ‘ ‘ 2 11 1 – – C t t t C tt t . . Q k F t Δt – Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa chất lỏng nĩng và lạnh Phương trình truyền nhiệt : 1 2 ( – ) dQ k t t dF k tdF C 1 = G 1 c p1 C 2 = G 2 c p2 Nhiệt dung lưu lượng khối lượng 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.Hồ Chí Minh Phương pháp độ chênh nhiệt độ trung bình logarit t. F.kt.F.kQ F t. k Q F – k Hệ số truyền nhiệt, xem là hằng số trên toàn diện tích quy hoạnh trao đổi nhiệt F t – : độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa lưu chất nóng và lưu chất lạnh. t Tính ? ? ? 4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Trường hợp 1 : lưu động cùng chiều và lưu động ngược chiều min max minmax t t ln tt t bamax bamin t, tMaxt t, tMint Trong đó : Cùng chiều Ngược chiều Nếu Δtmax / Δtmin < 2 ta cĩ thể xem : 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Trường hợp 2 : lưu động phức tạp tính theo sơ đồ lưu động song song ngược chiều có nhân thêm thông số hiệu chỉnh t t ngt t. t t = f ( P ; R ) - thông số hiệu chỉnh Tra thông số kỹ thuật theo đồ thị biễu diễn những quan hệ cho sẵn Trong đó : ' ' ' 2 2 2 ' ' max1 2 t t t P tt t ' ' ' 1 1 1 ' ' ' 22 2 t t t R tt t - Theo sơ đồ ngược chiều Δtng 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Thành Phố Hồ Chí Minh 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Thành Phố Hồ Chí Minh 8 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Phương pháp hiệu suất - NTU đượctruyềnnhấtlớnlượngNhiệt bịthiếtquatruyềntếthựclượngNhiệt Hiệu quả truyền nhiệt của thiết bị 21 min 222 21 min 111 max ' t'tC ' t " tC ' t'tC " t'tC Q Q 12 max 12 min C, CMaxC C, CMinC Trong đó : 222222 p2 111111 p1 ' t " tC't " tcGQ " t'tC " t'tcGQ 21 minmax ' t'tCQ 9 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Thành Phố Hồ Chí Minh Hiệu quả truyền nhiệt là hàm số của những quan hệ sau : , f C NTU min max min. C C C k F NTU C NTU : đơn vị chức năng chuyển nhiệt ( Number of Transfer Units ) Hàm f : là hàm nhờ vào sơ đồ hoạt động của chất lỏng nóng và lạnh trong thiết bị 10 11 12 NTU NTU NTU NTU 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 1 ( Bài 12.13 ) : Một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống, nước chảy trong ống với lưu lượng G2 = 1,2 kg / s, nhiệt độ nước vào t ’ 2 = 20 oC, nhiệt độ nước ra t ’ ’ 2 = 80 oC, nhiệt dung riêng của nước cp2 = 4,18 kJ / kgđộ. Nước khống chảy ngược chiều trong phần hình xuyến giữa 2 vỏ bọc với cp1 = 4,31 kJ / kgđộ. Ống trong cĩ đường kính d = 1,5 cm và tương đối mỏng mảnh, thông số truyền nhiệt k = 640 W / m2K. Xác định diện tích quy hoạnh truyền nhiệt của thiết bị và tổng chiều dài thiết yếu của ống. Biết : G1 = 2 kg / s, t ’ 1 = 160 oC. 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 2 : Một bộ sấy không khí bằng khói nóng loại lưu động ngược chiều có những thông số kỹ thuật sau : - Phía khói : G 1 = 9 kg / s ; c p1 = 1,1 kJ / kgđộ ; t ’ 1 = 300 o C - Phía không khí : G 2 = 7,35 kg / s ; c p2 = 1,01 kJ / kgđộ ; t ’ 2 = 30 o C Tổng diện tích truyền nhiệt F = 160 m 2 ; thông số k = 40 W / m 2 độ Hãy tính nhiệt lượng truyền của thiết bị, nhiệt độ ra của khói và không khí. 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 3 : Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống, lưu động ngược chiều : - ống nhỏ d = 19/21 mm ; ống lớn D = 38/42 mm - Dầu nĩng hoạt động trong ống nhỏ, nhiệt độ giảm từ t ’ 1 = 280 oC đến t ’ ’ 1 = 160 oC, thông số toả nhiệt 1 = 250W / m 2K. - Nước hoạt động bên ngồi ống nhỏ với vận tốc = 1,5 m / s nhiệt độ tăng từ t ’ 2 = 30 oC đến t ’ ’ 2 = 70 oC. Hãy xác lập : a / Hệ số toả nhiệt về phía nước 2. Cho phép bỏ lỡ tác động ảnh hưởng của phương hướng dịng nhiệt, tức là ( Prf / Prw ) 0,25 = 1. b / Hệ số truyền nhiệt k. Biết nhiệt trở dẫn nhiệt của vách là Rv = 0,0002 m2K / W. c / Vẽ sơ đồ phân bổ nhiệt độ ( đồ thị t-F ) d / Tính lưu lượng nước nĩng thu được trong 1 giờ và diện tích quy hoạnh truyền nhiệt của thiết bị. e / Hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt. 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 4 : Khảo sát thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ bọc chùm ống, hơi nước bão hồ khơ ngưng tụ bên ngồi ống trở thành lỏng sơi, nước giải nhiệt đi bên trong chùm ống. – Hơi nước cĩ lưu lượng Gh ; thông số toả nhiệt đối lưu = 4500W / m 2K, áp suất hơi p = 1,2 bar. – Nước giải nhiệt cĩ tổng lưu lượng Gn = 18000 kg / h, nhiệt độ nước vào t ’ 2 = 32 oC, nhiệt độ nước ra t ’ ’ 2 = 38 oC, vận tốc nước chảy trong ống = 2 m / s, đường kính trong ống dtr = 20 mm. – Bỏ qua nhiệt trở vách ống và ảnh hưởng tác động của phương hướng dịng nhiệt. a / Xác định thông số truyền nhiệt k của thiết bị b / Xác định diện tích quy hoạnh truyền nhiệt của thiết bị và chiều dài một ống c / Xác định lưu lượng hơi ngưng tụ Gh 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Bài 5 : Cho thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ bọc chùm ống. Hơi nước bão hồ ngưng tụ phía vỏ bọc thành lỏng sơi, nước giải nhiệt đi trong ống. Hơi nước cĩ thông số toả nhiệt đối lưu h = 8000W / m 2K, áp suất ph = 3 bar. Nước chảy trong chùm ống cĩ lưu lượng V = 12 m3 / h, nhiệt độ nước vào t ’ 2 = 30 oC, Nước ra t ’ ’ 2 = 60 oC, thông số toả nhiệt đối lưu của nước n = 6000W / m2K. Bỏ qua nhiệt trở vách ống a / Xác định diện tích quy hoạnh trao đổi nhiệt thiết yếu F b / Theo thời hạn, thành ống về phía nước bị bám cáu làm giảm thông số truyền nhiệt nên nhiệt độ nước ra chỉ đạt 55 oC. Các thơng số khác khơng biến hóa. Hãy xác lập chiều dày lớp cáu, biết thông số dẫn nhiệt của lớp cáu c = 0,15 W / mK
Các file đính kèm theo tài liệu này :
- _123doc_bai_tap_thiet_bi_trao_doi_nhiet_2888_1998598.pdf
