期末试题期末答案换热器部分.doc

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1、1.（5分）何谓换热器的效能，其物理含义是什么？答：（3分），表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比（2分）。2.（5分）热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大？为什么？答：水垢产生对采用水冷的管道的传热系数影响较大。（1分）采用水冷时，管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生在总热阻中占得比例较大。（2分）而空气冷却时，气侧热阻较大，这时，水垢的产生对总热阻影响不大。（2分）3.（5分）

2、在图（a）、（b）中所示的两个逆流换热器冷、热流体温度沿换热面变化曲线有无可能实现？如有可能，各需满足什么条件？t'1t''20A　AxAAAAt''1t'2t'1t''20A　AxAAAAt''1t'2(a)(b)答：（a）由热平衡：，（1分）图中左侧冷、热流体温差大于右侧，即，（1）同时温度变化曲线较陡，因此可能实现。其应满足的条件是：。（1分）（b）理由同上，该两流体温度沿程变化曲线也能实现，条件是。（2分）4.（5分）什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？答：（1）对应于总热阻为极小值时的隔热层

3、外径称为临界热绝缘直径。（1分）（2）平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用，因为增加了一项导热热阻，从而增大了总热阻，达到削弱传热的目的。（2分）（3）圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用，虽然增加了一项热阻，但外壁的换热热阻随之减小，所以总热阻有可能减小，也有可能增大。（2分）5.（5分）解释为什么许多高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构。答：高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构，从导热角度看，空气的导热系数远远小于固体材料，因此采用多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数，阻碍了导热的进行（2分）；从对流

4、换热角度看，多孔性材料和多层隔热屏阻隔了空气的大空间流动，使之成为尺度十分有限的微小空间。使空气的自然对流换热难以开展，有效地阻碍了对流换热的进行（2分）；从辐射换热角度分析，蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于使用了多层遮热板，可以成倍地阻碍辐射换热的进行，若再在隔热屏表面镀上高反射率材料，则效果更为显著（1分）。1.(5分)为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？答：（1）因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。（1分）      （2）但逆流式换热器也有缺点，其热流

5、体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。（2分）      （3）所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。（2分）2.（5分）空调和制冷用的冷却器，其管外装的肋片往往制成百叶窗式肋片，见图2。试问肋片做成这种形式的意义？答：空气流过平直肋片时，随着流程的增长，边界层会增厚，表面传热系数会减小。将其做成百叶窗式，可使流体流经肋片的边界层破坏，使边界层减薄。（2分）同时，流体脱离百叶窗式肋片后

6、产生分离状扰动。这些均能强化传热。（2分）增加换热面积。（1）六、（10分）用进口温度为12℃、质量流量kg/h的水冷却从分馏器中得到的80℃的饱和苯蒸汽。使用顺流换热器，冷凝段和过冷段的传热系数均为980W/(m2·K)。已知苯的汽化潜热J/kg，比热容1758J/（kg·K）。试确定将质量流量3600kg/h的苯蒸汽凝结并过冷到40℃所需的冷凝段和过冷段传热面积分别为多少。（水的定压比容4183J/（kg·K）。）过冷段冷凝段tAx0℃℃t2m℃解：先计算总传热量：冷凝段：W（1分）过冷段：W（1分）水的定压比热容：J/(kg·K)由冷凝段热

7、平衡，有：所以，得℃（1分）冷凝段对数平均温差：℃（2分）冷凝段换热面积为：m2（1分）由过冷段热平衡，有：得℃（1分）其过冷段对数平均温差为：℃（2分）故过冷段传热面积为：m2（1分）六、（10分）一台逆流式油冷器，管子为铜管，外径为15mm，壁厚为1mm，铜管导热系数为384W/m·K。在油冷器中，密度为879kg/m3，比热容为1950J/kg·K，流量为39m3/h的油从℃冷却到了℃，油在管外的隔板间流，对流换热系数W/m2·K，冷却水在油冷却器的管内流，进口温度℃，温升为4℃，对流换热系数W/m2·K，若温差修正系数，（1）试求按管子外

8、表面面积计算的总传热系数。（2）试求所需传热面积。解：总的换热系数W/(m2∙K)（3分）先求出逆流时的对数平均温差℃，℃（1分）℃（2