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《期末試題期末答案換熱器部分.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、1.（5分）何謂換熱器的效能，其物理含義是什么？答：（3分），表示換熱器的實際換熱效果與最大可能的換熱效果之比（2分）。2.（5分）熱水在兩根相同的管內(nèi)以相同流速流動，管外分別采用空氣和水進行冷卻。經(jīng)過一段時間后，兩管內(nèi)產(chǎn)生相同厚度的水垢。試問水垢的產(chǎn)生對采用空冷還是水冷的管道的傳熱系數(shù)影響較大？為什么？答：水垢產(chǎn)生對采用水冷的管道的傳熱系數(shù)影響較大。（1分）采用水冷時，管道內(nèi)外均為換熱較強的水，兩側(cè)流體的換熱熱阻較小，因而水垢的產(chǎn)生在總熱阻中占得比例較大。（2分）而空氣冷卻時，氣側(cè)熱阻較大，這時，水垢的產(chǎn)生對總熱阻影響不大。（2分）3.（5分）
2、在圖（a）、（b）中所示的兩個逆流換熱器冷、熱流體溫度沿換熱面變化曲線有無可能實現(xiàn)？如有可能，各需滿足什么條件？t'1t''20A AxAAAAt''1t'2t'1t''20A AxAAAAt''1t'2(a)(b)答：（a）由熱平衡：，（1分）圖中左側(cè)冷、熱流體溫差大于右側(cè)，即，（1）同時溫度變化曲線較陡，因此可能實現(xiàn)。其應滿足的條件是：。（1分）（b）理由同上，該兩流體溫度沿程變化曲線也能實現(xiàn)，條件是。（2分）4.（5分）什么是臨界熱絕緣直徑？平壁外和圓管外敷設保溫材料是否一定能起到保溫的作用，為什么？答：（1）對應于總熱阻為極小值時的隔熱層
3、外徑稱為臨界熱絕緣直徑。（1分）（2）平壁外敷設保溫材料一定能起到保溫的作用，因為增加了一項導熱熱阻，從而增大了總熱阻，達到削弱傳熱的目的。（2分）（3）圓筒壁外敷設保溫材料不一定能起到保溫的作用，雖然增加了一項熱阻，但外壁的換熱熱阻隨之減小，所以總熱阻有可能減小，也有可能增大。（2分）5.（5分）解釋為什么許多高效隔熱材料都采用蜂窩狀多孔性結構和多層隔熱屏結構。答：高效隔熱材料都采用蜂窩狀多孔性結構和多層隔熱屏結構，從導熱角度看，空氣的導熱系數(shù)遠遠小于固體材料，因此采用多孔結構可以顯著減小保溫材料的表觀導熱系數(shù)，阻礙了導熱的進行（2分）；從對流
4、換熱角度看，多孔性材料和多層隔熱屏阻隔了空氣的大空間流動，使之成為尺度十分有限的微小空間。使空氣的自然對流換熱難以開展，有效地阻礙了對流換熱的進行（2分）；從輻射換熱角度分析，蜂窩狀多孔材料或多層隔熱屏相當于使用了多層遮熱板，可以成倍地阻礙輻射換熱的進行，若再在隔熱屏表面鍍上高反射率材料，則效果更為顯著（1分）。1.(5分)為什么高溫過熱器一般采用順流式和逆流式混合布置的方式？答：（1）因為在一定的進出口溫度條件下，逆流的平均溫差最大，順流的平均溫差最小，即采用逆流方式有利于設備的經(jīng)濟運行。（1分）??????（2）但逆流式換熱器也有缺點，其熱流
5、體和冷流體的最高溫度集中在換熱器的同一端，使得該處的壁溫較高，即這一端金屬材料要承受的溫度高于順流型換熱器，不利于設備的安全運行。（2分）??????（3）所以高溫過熱器一般采用順流式和逆流式混合布置的方式，即在煙溫較高區(qū)域采用順流布置，在煙溫較低區(qū)域采用逆流布置。（2分）2.（5分）空調(diào)和制冷用的冷卻器，其管外裝的肋片往往制成百葉窗式肋片，見圖2。試問肋片做成這種形式的意義？答：空氣流過平直肋片時，隨著流程的增長，邊界層會增厚，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)會減小。將其做成百葉窗式，可使流體流經(jīng)肋片的邊界層破壞，使邊界層減薄。（2分）同時，流體脫離百葉窗式肋片后
6、產(chǎn)生分離狀擾動。這些均能強化傳熱。（2分）增加換熱面積。（1）六、（10分）用進口溫度為12℃、質(zhì)量流量kg/h的水冷卻從分餾器中得到的80℃的飽和苯蒸汽。使用順流換熱器，冷凝段和過冷段的傳熱系數(shù)均為980W/(m2·K)。已知苯的汽化潛熱J/kg，比熱容1758J/（kg·K）。試確定將質(zhì)量流量3600kg/h的苯蒸汽凝結并過冷到40℃所需的冷凝段和過冷段傳熱面積分別為多少。（水的定壓比容4183J/（kg·K）。）過冷段冷凝段tAx0℃℃t2m℃解：先計算總傳熱量：冷凝段：W（1分）過冷段：W（1分）水的定壓比熱容：J/(kg·K)由冷凝段熱
7、平衡，有：所以，得℃（1分）冷凝段對數(shù)平均溫差：℃（2分）冷凝段換熱面積為：m2（1分）由過冷段熱平衡，有：得℃（1分）其過冷段對數(shù)平均溫差為：℃（2分）故過冷段傳熱面積為：m2（1分）六、（10分）一臺逆流式油冷器，管子為銅管，外徑為15mm，壁厚為1mm，銅管導熱系數(shù)為384W/m·K。在油冷器中，密度為879kg/m3，比熱容為1950J/kg·K，流量為39m3/h的油從℃冷卻到了℃，油在管外的隔板間流，對流換熱系數(shù)W/m2·K，冷卻水在油冷卻器的管內(nèi)流，進口溫度℃，溫升為4℃，對流換熱系數(shù)W/m2·K，若溫差修正系數(shù)，（1）試求按管子外
8、表面面積計算的總傳熱系數(shù)。（2）試求所需傳熱面積。解：總的換熱系數(shù)W/(m2?K)（3分）先求出逆流時的對數(shù)平均溫差℃，℃（1分）℃（2
