KURZUS: Hő- és áramlástan

MODUL: V. modul: Hőközlés

V. modulzáró feladatsor

| 1. kérdés
Három állítást közlünk.
1. | Hővezetés csak a szilárd testek esetében fordul elő.
2. | A hőátadás az áramló folyadékokban és gázokban lezajló hőterjedés.
3. | A hősugárzás légüres térben is lehetséges.
Válassza ki a fenti állításokra vonatkozó értékelések közül a helytállót.
| a) Az 1. helyes a többi helytelen.
| b) A 2. helyes a többi helytelen.
| c) A 3. helyes a többi helytelen
| d) Mindhárom helyes.
| e) Egyik sem helyes.
| f) Az 1. és a 3. helyes a 2. helytelen.
1 pont
2. kérdés
Válassza ki az alább megadott négy lehetőség közül a hiányos meghatározás végére helyesen illeszkedőt!
A síkfelületekkel határolt szilárd testekre vonatkozó Fourier-törvény szerint...
| a) a szilárd testek hővezetése az anyagra jellemző hővezetési tényezőtől függ és a hőmérsékletkülönbséggel egyenesen arányos.
| b) a szilárd testen hővezetéssel átvitt hőmennyiség egyenesen arányos a hőmérsékletkülönbséggel és a hővezetési tényezővel, és fordítottan arányos a rétegvastagsággal.
| c) a szilárd testen hővezetéssel átvitt hőmennyiség egyenesen arányos a rétegvastagsággal és a hővezetési tényezővel, és fordítottan arányos a hőmérsékletkülönbséggel.
| d) a szilárd testen hővezetéssel átvitt hőmennyiség a szilárd test hőellenállásának és hővezetési tényezőjének hányadosa.
1 pont
3. kérdés
Három összefüggést adunk meg a hővezetés során átvitt hőmennyiség kiszámítására különböző esetekre.
1. | q ˙ =λ⋅ Δ t Δ x ( W ) sík falon időegység alatt átvitt hőmennyiség
2. | q ˙ = λ⋅2⋅π⋅Δ t ln⁡( d k d b ) ( W ) hengeres falon időegység alatt átvitt hőmennyiség
3. | q ˙ = 2⋅π⋅Δ t ∑ i=1 n 1 λ i ⋅ln⁡( d k,i d b,i ) ( W ) több rétegű hengeres falon időegység alatt átvitt hőmennyiség
Válassza ki a fenti állításokra vonatkozó értékelések közül a helytállót.
| a) Az 1. helyes a többi helytelen.
| b) Az 1. és a 2. helyes a többi helytelen.
| c) A 2. helyes a többi helytelen.
| d) A 2. és a 3. helyes az 1. helytelen.
| e) Mindhárom helyes.
| f) Egyik sem helyes.
1 pont
4. kérdés
Három állítást közlünk.
1. | A hőátadási tényező a szilárd test és az áramló kontínuum között egységnyi hőmérsékletkülönbség hatására átadott hőmennyiséget adja meg a felület és az idő egységére vonatkoztatva.
2. | A Gr-szám és a Pr-szám soha nem szerepel egyazon kriteriális egyenletben.
3. | A Nu-szám a hőátadási jelenségek hasonlóságára jellemző kritérium.
Válassza ki a fenti állításokra vonatkozó értékelések közül a helytállót.
| a) Az 1. helyes a többi helytelen.
| b) Az 1. és a 2. helyes, a 3. helytelen.
| c) A 2. helyes a többi helytelen.
| d) A 2. és a 3. helyes, az 1. helytelen.
| e) Mindhárom helyes.
| f) Az 1. és a 3. helyes, a 2. helytelen.
1 pont
5. kérdés
Három állítást közlünk.
1. | A Boltzmann-állandó az abszolút fekete test sugárzási tényezője.
2. | Az abszolút fekete test a ráeső összes sugárzást elnyeli.
3. | Egy zárt térben elhelyezkedő kisméretű test és a zárt tér belső felülete közötti sugárzásos hőcsere számításakor a redukált feketeségi fok helyettesíthető a zárt tér felületének feketeségi fokával.
Válassza ki a fenti állításokra vonatkozó értékelések közül a helytállót.
| a) Mindhárom helyes
| b) Az 1. helyes a többi helytelen.
| c) Az 1. és a 2. helyes, a 3. helytelen.
| d) Az 1. helytelen, a többi helyes.
| e) A 2. helyes a többi helytelen.
| f) Az 1. és a 3. helyes, a 2. helytelen.
1 pont
6. kérdés
Az itt látható ábrára vonatkozóan az alábbi megállapításokat tesszük:
1. | A hőátviteli tényező sík fal esetében a következő összefüggéssel számítható ki: k= 1 α 1 + δ λ + 1 α 2 ( W m 2 ⋅K )
2. | Adott falvastagság és hővezetési tényező esetén a hőátviteli tényező a két közeg oldalán jelentkező hőátadási tényezők értékei között helyezkedik el.
3. | Vékonyfalú csövek esetén a fal hőellenállása elhanyagolható ezért a hőátviteli tényező a következő közelítő képlettel számítható ki k≈ 1 α 1 + 1 α 2 ( W m 2 ⋅K )
Válassza ki a fenti állításokra vonatkozó értékelések közül a helytállót.
| a) Az 1. helyes a többi helytelen.
| b) Az 1. és a 2. helyes, a 3. helytelen.
| c) Az 1. és a 3. helyes, a 2. helytelen.
| d) A 2. helyes a többi helytelen.
| e) A 3. helyes a többi helytelen.
| f) Mindhárom helyes
| g) Egyik sem helyes
1 pont
7. kérdés
Három állítást közlünk a gőzzel működő hűtő körfolyamatokkal kapcsolatosan.
1. | A hőmérleg-egyenlet az energia-megmaradás törvénye a hőcserélő készülékre vonatkoztatva.
2. | Vízértékáram vagy hőkapacitásáram alatt az adott közeg térfogatáramának és állandó nyomáson vett fajhőjének szorzatát értjük.
3. | A logaritmikus közepes hőmérsékletkülönbség a párhuzamos egyenáramlású hőcserélő esetén a lehető legnagyobb.
Válassza ki a fenti állításokra vonatkozó értékelések közül a helytállót.
| a) A 2. és a 3. helyes, az 1. helytelen.
| b) Az 1. helyes, a 2. és a 3. helytelen.
| c) Az 1. és a 2. helyes, a 3. helytelen.
| d) Az 1. és a 3. helyes, a 2. helytelen.
| e) A 2. helyes, a többi helytelen.
| f) Mindhárom helyes.
| g) Mindhárom helytelen.
1 pont
8. kérdés
Három állítást közlünk a nedves levegővel kapcsolatosan.
1. | A Bosnjakovic-féle hatásosság függvény értékei mértékegység nélküli számok.
2. | A Bosnjakovic-féle hatásosság függvény segítségével lehet meghatározni a hidegebb közeg hőmérsékletváltozását.
3. | A Bosnjakovic-féle hatásosság függvényt a hőcserében résztvevő közegek vízértékáramának és a hőátviteli számnak a segítségével lehet meghatározni.
Válassza ki a fenti állításokra vonatkozó értékelések közül a helytállót.
| a) Mindhárom helyes.
| b) Mindhárom helytelen.
| c) Az 1. helyes, a 2. és a 3. helytelen.
| d) Az 1. és a 2. helyes, a 3. helytelen.
| e) Az 1. és a 3. helyes, a 2. helytelen.
| f) A 2. és a 3. helyes, az 1. helytelen.
| g) A 2. helyes, a többi helytelen.
1 pont
1. feladat
(A feladat megoldásánál legfeljebb négy értékes jegyre kerekítve szíveskedjék számolni!)
Egy háromrétegű síkfal 10 cm vastag égetett agyag, 10 mm vastag azbesztrétegből és 25 mm vastag hőszigetelő anyagból áll. Határozzuk meg az egyes rétegek érintkezési felületének hőmérsékletét, ha az agyag külső felületének hőmérséklete 280 °C és a három rétegű fal túlsó felületén a hőmérséklet 38 °C. A három anyag hővezetési tényezője (W/m.K) mértékegységben, rendre: 0,57; 0,16, 0,085.
A hőmérséklet az agyag és az azbeszt érintkezési felületén valamint az azbeszt a hőszigetelő anyag érintkezési felületén (°C) mértékegységben:
| a) 200; 172
| b) 70; 55
| c) 135; 102
| d) 154; 123
| e) 168; 141
| f) 179; 156
| g) 185; 163
3 pont
2. feladat
(A feladat megoldásánál legfeljebb négy értékes jegyre kerekítve szíveskedjék számolni!)
Egy 80 mm külső átmérőjű acélcsövet 20 mm vastag hőszigeteléssel látunk el. A csőben 240 °C hőmérsékletű közeg áramlik, a szigetelt csövet körülvevő levegő hőmérséklete 20 °C. Számítsuk ki, hogy mekkora lesz a szigetelt cső méterenkénti hővesztesége, ha az acélcső hőellenállását elhanyagoljuk! A hőszigetelés hővezetési tényezője: 0,035 W/m.K, a cső belsejében a hőátadási tényez 96 W/m 2.K a szigetelt cső körül pedig 25 W/m 2.K.
A méterenkénti hőveszteség (W) mértékegységben és a külső felület hőmérséklete (o C) mértékegységben:
| a) 159,8; 39,5
| b) 130,1; 34,8
| c) 110,4; 31,7
| d) 194,4; 42,6
| e) 214,6; 46,4
| f) 143,3; 37,1
3 pont
3. feladat
(A feladat megoldásánál legfeljebb négy értékes jegyre kerekítve szíveskedjék számolni!)
Egy kazán tűzterét 965 °C hőmérsékletű és 0,4 feketeségi fokú lángcsóva tölti ki. Határozzuk meg a tűztér öntöttvas ajtóval takart (feketeségi foka: 0,7) tüzelőnyílásán kisugárzott hőáramsűrűséget, valamint az ajtó hőfokát, ha a kazánház hőfoka 35 °C, (Az öntöttvas ajtót úgy tekinthetjük, mint egy sík ernyőt a lángcsóva és a környezet között.) A környezet feketeségi fokát vegyük egységnyinek, a Boltzmann-állandó 5,767.10-8 W/m 2.K 4.
A kisugárzott hőáramsűrűség (kW/m 2) és a kazánajtó hőmérséklete (o C) mértékegységben:
| a) 36,5; 689,5
| b) 26,8; 615,3
| c) 42,4; 726,2
| d) 28,4; 634,4
| e) 30,9; 666,1
| f) 51,7; 796,4
| g) 48,3; 745,2
3 pont
4. feladat
(A feladat megoldásánál legfeljebb négy értékes jegyre kerekítve szíveskedjék számolni!)
Mekkora legyen annak az egyenáramú hőcserélőnek a felülete, melyben óránként 65 liter vizet melegítenek fel 15 °C-ról 48 °C-ra. A hőcserélőbe vezetett meleg folyadék 95 °C hőmérsékletű és térfogatárama percenként 4,6 liter. A hőátadási tényező a hideg közeg oldalán 200 W/m 2.K, a meleg közeg oldalán pedig 1250 W/m 2.K. A felmelegedő víz fajhője 4,19 kJ/kg.K, a lehűlő közegé 3,24 kJ/kg.K. A lehűlő közeg sűrűsége 758 kg/m 3. A két közeget elválasztó fal hőellenállását el lehet hanyagolni.
A szükséges hőcserélő felület (m 2) mértékegységben:
| a) 0,55
| b) 0,27
| c) 0,964
| d) 0,642
| e) 1,32
| f) 1,64
3 pont
5. feladat
(A feladat megoldásánál legfeljebb négy értékes jegyre kerekítve szíveskedjék számolni!)
Egy 1,25 m 2 összes hőcserélő-felületű hőcserélőbe percenként 6,6 liter olaj és 12,4 liter víz lép be. Az olaj belépő hőmérséklete 90 °C, a vízé pedig 15 °C. Határozzuk meg a kilépő hőmérsékleteket, ha tudjuk, hogy a hőcserélő keresztáramúnak tekinthető, a víz és az olaj oldalán a hőátadási tényezők rendre 650 W/m 2.K ill. 350 W/m 2.K és az elválasztó felület hőellenállása elhanyagolható. (Az olaj sűrűsége 800 kg/m 3, fajhője 5,4 kJ/kg.K)
Az olaj és a víz kilépő hőmérséklete (°C) mértékegységben:
| a) 45; 28,5
| b) 50; 31,5
| c) 75; 47,5
| d) 45; 39,7
| e) 65; 36,5
| f) 60; 31,5
3 pont