การถ่ายเทความร้อน: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

การนำความร้อนผ่านผนัง โครงข่ายความต้านทานความร้อน การพาความร้อน และการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม

ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

  1. การนำความร้อนผนังชั้นเดียว · ผนังหลายชั้น · ผนังที่มีการพาความร้อนโจทย์คำนวณ
  2. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (LMTD)LMTD · พื้นที่ที่ต้องการ · การออกแบบแบบสมบูรณ์โจทย์คำนวณ

เทคนิคทำข้อสอบวิชา การถ่ายเทความร้อน

  • ความต้านทานความร้อนที่ต่ออนุกรมกันจะบวกกัน เหมือนตัวต้านทานไฟฟ้า
  • ผลต่างอุณหภูมิเท่ากันทั้งใน K และใน °C ดังนั้นผลต่างจึงคงเป็น °C ได้
  • สำหรับ LMTD ให้ใช้ ΔT ที่ปลายแต่ละด้านของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน การไหลขนานและการไหลสวนทางจับคู่อุณหภูมิต่างกัน

ตัวอย่างวิธีทำ

การนำความร้อนง่าย
ไม้, k = 0.17150 mm20 °C-9 °CQ̇ = ?

ผนังไม้หนา 150 mm และมีพื้นที่ 6 m² ผิวทั้งสองด้านมีอุณหภูมิ 20 °C และ -9 °C หาอัตราการนำความร้อน Q̇ ผ่านผนัง

k = 0.17 W/(m·K)L = 150 mmA = 6 m²T1 = 20 °CT2 = -9 °C

จงหา Q̇ (W)

แสดงคำใบ้
  1. กฎของฟูริเยร์สำหรับผนังระนาบ: Q̇ = k·A·ΔT/L
  2. แปลงความหนาเป็นเมตรเพื่อให้หน่วยของ k สอดคล้องกัน
  3. ΔT = 29 K.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

ความต้านทานความร้อน: การไหลของความร้อนที่สภาวะคงตัวผ่านชั้นต่าง ๆ ที่เรียงต่อกันทำงานเหมือนกระแสผ่านตัวต้านทานอนุกรม: Q̇ = ΔT/ΣR โดย R = L/(kA) สำหรับชั้นที่นำความร้อน และ R = 1/(hA) สำหรับผิวที่มีการพาความร้อน อุณหภูมิที่ตกคร่อมแต่ละชั้นเป็นสัดส่วนกับความต้านทานของชั้นนั้น

กฎของฟูริเยร์

ΔT = 20 − (-9) = 29 K
Q̇ = kAΔT/L = 0.17·6·29/(150/1000) = 197.2 W

คำตอบ

Q̇ = 197.2 W
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (LMTD)ปานกลาง
ความยาวT165 °C115 °C10 °C80 °CΔT₁ΔT₂ไหลขนาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลขนานถ่ายเทความร้อน 60 kW ของไหลร้อนเย็นลงจาก 165 เป็น 115 °C และของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 10 เป็น 80 °C สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมคือ 500 W/(m²·K) หาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องใช้

Q̇ = 60 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 165 → 115 °CTc: 10 → 80 °C

จงหา A (m²)

แสดงคำใบ้
  1. ใช้ Q̇ = U·A·ΔTlm แล้วแก้หา A
  2. ในการไหลขนาน ขาเข้าทั้งสองอยู่ปลายเดียวกัน และขาออกทั้งสองอยู่อีกปลายหนึ่ง
  3. ΔTlm = 80.64 K.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

วิธี LMTD: ผลต่างอุณหภูมิระหว่างสองสายเปลี่ยนไปตามความยาวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน สมการอัตราจึงใช้ค่าเฉลี่ยลอการิทึม: Q̇ = U·A·ΔTlm โดย ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂) เมื่อ ΔT₁ และ ΔT₂ คือผลต่างอุณหภูมิที่ปลายทั้งสองด้าน การไหลสวนทางให้ ΔTlm มากกว่าการไหลขนานเมื่ออุณหภูมิขาเข้าและขาออกเท่ากัน

ผลต่างอุณหภูมิที่ปลายทั้งสอง

ในการไหลขนาน ขาเข้าทั้งสองอยู่ปลายเดียวกัน และขาออกทั้งสองอยู่อีกปลายหนึ่ง

ΔT₁ = Th,in − Tc,in = 165 − 10 = 155 K
ΔT₂ = Th,out − Tc,out = 115 − 80 = 35 K

ผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม

ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂) = (155 − 35)/ln(155/35) = 80.64 K

พื้นที่

A = Q̇/(U·ΔTlm) = 60000/(500·80.64) = 1.488 m²

คำตอบ

A = 1.488 m²

การฝึกทำงานอย่างไร

  • “ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
  • โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
  • ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
  • ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

เครื่องคำนวณการนำความร้อนเครื่องคำนวณ LMTD (ผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม)

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ฝึกข้อสอบ FE เคมีฝึกข้อสอบ FE เครื่องกลสถิตยศาสตร์กลศาสตร์ของวัสดุพลศาสตร์อุณหพลศาสตร์ 1กลศาสตร์ของไหลฟิสิกส์สำหรับวิศวกร
ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร