【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壁構(gòu)成的導(dǎo)熱壁面中，所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻愈 小 ，其兩側(cè)的溫差愈 小 。(4)在無(wú)相變的對(duì)流傳熱過(guò)程中，熱阻主要集中在 滯離層內(nèi)（或熱邊界層內(nèi)） ，減少熱阻的最有效措施是 提高流體湍動(dòng)程度 。(5) 消除列管式換熱器溫差應(yīng)力常用的方法有三種，即在殼體上加 膨脹節(jié) 、 采用浮頭式 或 U管式結(jié)構(gòu) ；翅片管換熱器安裝翅片的目的是 增加面積，增強(qiáng)流體的湍動(dòng)程度以提高傳熱系數(shù) 。(6) 厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1b2b3，導(dǎo)熱系數(shù)l1l2l3，在穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，各層的熱阻R1 R2 R3，各層導(dǎo)熱速率Q1 = Q2 = Q3。(7) 物體輻射能力的大小與 黑度 成正比，還與 溫度的四次方 成正比。(8) 寫(xiě)出三種循環(huán)型蒸發(fā)器的名稱(chēng) 中央循環(huán)管式 、 懸筐式 、 外加熱式 。(9) 在大容積沸騰時(shí)液體沸騰曲線包括 自然對(duì)流 、 泡核沸騰 和 膜狀沸騰 三個(gè)階段。實(shí)際操作應(yīng)控制在 泡核沸騰 。在這一階段內(nèi)，傳熱系數(shù)隨著溫度差的增加而 增加 。(10) 傳熱的基本方式有 傳導(dǎo) 、 對(duì)流 和 輻射 三種。熱傳導(dǎo)的基本定律是___傅立葉定律_其表達(dá)式為_(kāi)__dQ= ___。(11) 水在管內(nèi)作湍流流動(dòng)，若使流速提高到原來(lái)的2倍，則其對(duì)流傳熱系數(shù)約為原來(lái)的 倍；管徑改為原來(lái)的1/2而流量相同，則其對(duì)流傳熱系數(shù)約為原來(lái)的 倍。（設(shè)條件改變后仍在湍流范圍）(12) 導(dǎo)熱系數(shù)的單位為 W/（m℃） ，對(duì)流傳熱系數(shù)的單位為 W/（m2℃） ，總傳熱系數(shù)的單位為 W/（m2℃） 。二、選擇1 已知當(dāng)溫度為T(mén)時(shí)，耐火磚的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度＿D＿耐火磚的黑度。A 大于 B 等于 C 不能確定 D 小于2 某一套管換熱器，管間用飽和水蒸氣加熱管內(nèi)空氣（空氣在管內(nèi)作湍流流動(dòng)），使空氣溫度由20℃升至80℃，現(xiàn)需空氣流量增加為原來(lái)的2倍，若要保持空氣進(jìn)出口溫度不變，則此時(shí)的傳熱溫差應(yīng)為原來(lái)的 A 倍。A B C 2 D 不定3 一定流量的液體在一f25，其對(duì)流傳熱系數(shù)ai=1000W/m2℃；如流量與物性都不變，改用一f192mm的直管，則其a將變?yōu)? D 。A 1259 B 1496 C 1585 D 16784 對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普蘭特準(zhǔn)數(shù)是表示 C 的準(zhǔn)數(shù)。A 對(duì)流傳熱 B 流動(dòng)狀態(tài) C 物性影響 D 自然對(duì)流影響5 在蒸氣—空氣間壁換熱過(guò)程中，為強(qiáng)化傳熱，下列方案中的＿B＿在工程上可行。A 提高蒸氣流速 B 提高空氣流速 C 采用過(guò)熱蒸氣以提高蒸氣溫度 D 在蒸氣一側(cè)管壁加裝翅片，增加冷凝面積6 在兩灰體間進(jìn)行輻射傳熱，兩灰體的溫度差為50℃，現(xiàn)因某種原因，兩者的溫度各升高100℃，則此時(shí)的輻射傳熱量與原來(lái)的輻射傳熱量相比，應(yīng)該＿B＿。A 減小 B 增大 C 不變7 在單效蒸發(fā)器中，將某水溶液從14%連續(xù)濃縮至30%，原料液沸點(diǎn)進(jìn)料，℃，℃，℃，則溶液的沸點(diǎn)升高為 D ℃。A B C 85 D 8 為蒸發(fā)某種粘度隨濃度和溫度變化較大的溶液，應(yīng)采用＿B＿流程。A 并流加料 B 逆流加料 C 平流加料 D 雙效三體并流加料三、計(jì)算1試推導(dǎo)出表示具有內(nèi)部熱源的實(shí)心球體的溫度分布公式。已知： 球體半徑，m； 球體表面的恒定溫度，℃； 每單位球體體積在單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生熱量，； 球體材料的導(dǎo)熱系數(shù)。解： 球體積 ， 球表面積 根據(jù)傅立葉熱傳導(dǎo)公式： 所以 積分上式得： 2 一臥式列管冷凝器，鋼質(zhì)換熱管長(zhǎng)為3m，直徑為f252mm。，并從17℃被加熱到37℃。、溫度為72℃烴的飽和蒸氣在管外冷凝成同溫度的液體。烴蒸氣的冷凝潛熱為315kJ/kg。已測(cè)得：蒸氣冷凝傳熱系數(shù)a0=800W/(m2℃)，管內(nèi)側(cè)熱阻為外側(cè)的40%，污垢熱阻又為管內(nèi)側(cè)熱阻的70%，試核算：（1）換熱器每程提供的傳熱面積（外表面為基準(zhǔn)）；（2）換熱管的總根數(shù)；（3）換熱器的管程數(shù)。[計(jì)算時(shí)可忽略管壁熱阻及熱損失，(kg℃)]解： （1）換熱器每程提供的傳熱面積（外表面為基準(zhǔn)），S1；由題意知，欲求S1，需先知道每程的管子數(shù)，每程的管子數(shù)等于所需冷卻水的總流量與單管內(nèi)水的流量之比。 兩流體交換的熱量為： 又 ， ，則 單管內(nèi)水的流量為：每程所需管子數(shù)為：取每程管子數(shù)為20， 則每程所能提供的傳熱外表面積為： (2) 換熱管的總根數(shù)；由所需的總傳熱面積可求取換熱管的總根數(shù)。 由題給數(shù)據(jù)， 則任務(wù)所需的傳熱外表面積為： 換熱管總根數(shù)為： 取 (2) 換熱器的管程數(shù)。由題意管程數(shù)為： 3 在一單程逆流列管換熱器中用水冷卻空氣，兩流體的進(jìn)口溫度分別為20℃和110℃。在換熱器使用的初期，冷卻水及空氣的出口溫度分別為45℃和40℃，使用一年后，由于污垢熱阻的影響，在冷熱流體的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷卻水出口溫度降至38℃，試求：（1）空氣出口溫度為多少？（2）總傳熱系數(shù)為原來(lái)的多少倍？（3）若使冷卻水加大一倍，空氣流量及兩流體進(jìn)口溫度不變，冷熱流體的出口溫度各為多少？（a水a(chǎn)空氣）（4）冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌?？解? 使用初期 使用一年后 110℃ 40℃ 110℃ 45℃ 20℃ 38℃ 20℃（1）空氣出口溫度題意可得：使用初期 （1） 使用一年后 （2）兩式相比（2）/（1），得 則：=℃（2）總傳熱系數(shù) 方程(2)式/(1)式，得： 故 （3）冷熱流體的出口溫度一年后 （3） （4）方程（4）式/（3），得： 整理前半式的方程 （5）又因 ， 故 由等比定理 則 整理得， （6）聯(lián)立（5）和（6），可得： ， （4）冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌伲? 則 4 有一蒸汽加熱器，熱方：為飽和蒸汽冷凝，T=100℃；冷方：為生垢液體升溫。(1) 在測(cè)試中，維持以上溫度條件不變，發(fā)現(xiàn)蒸汽凝液流量，在清洗前后之比為1：2。 問(wèn)：a 那些是控制熱阻？管程宜走那一方流體？簡(jiǎn)述理由；b 清洗前，污垢熱阻約為該時(shí)總熱阻的多少分?jǐn)?shù)？(2) 在操作中，若要求改為維持該加熱器的熱負(fù)荷不變。 問(wèn)：隨著污垢的增加，調(diào)節(jié)飽和蒸汽的溫度和生垢液體的流量，是否都能達(dá)到要求？簡(jiǎn)述理由（定性分析）。注：冷方流型為湍流、面積基準(zhǔn)和物性變化可不考慮以及清洗后的垢阻為零。解：(1) a 垢層是主要控制熱阻，其次是垢層對(duì)液體的給熱過(guò)程，因傳熱過(guò)程的傳熱量取決于熱阻大的一方。管程宜走生垢液體，便于清洗，便于增大流速，可能減少垢層沉積在管子表面上，飽和蒸汽宜在管間（殼程）走，因流速對(duì)飽和蒸汽冷凝給熱系數(shù)幾乎無(wú)影響，而飽和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在殼程流動(dòng)易于及時(shí)排除冷凝水和不凝性氣體。b 維持不變時(shí)： 清洗前傳熱量 （1） 清洗后傳熱量 （2）（1）式與（2）式比較得： 清洗前后總熱阻的差值是污垢熱阻 所以 %(2) 在操作中，調(diào)節(jié)生垢液體流量，企圖減少垢層厚度來(lái)增加換熱量，是不能滿足的，因?yàn)樯敢后w以為湍流，再增加流量時(shí)，所增加的換熱量決不能與所需要的熱量相當(dāng)，這時(shí)會(huì)使出口溫度下降。只有調(diào)節(jié)飽和蒸汽的溫度來(lái)增加，使其滿足熱負(fù)荷的要求。假設(shè)垢層熱阻的增加，使其換熱量減少一半，（換熱量再減少即不能操作），這時(shí)蒸汽的溫度提高到160℃即可滿足要求。假設(shè)垢層的生成，其傳熱面積的變化忽略不計(jì)，而傳熱系數(shù)下降一半，則推動(dòng)力 增加一倍，這樣即可滿足其換熱器的熱負(fù)荷不變。5有一換熱器，管內(nèi)通90℃的熱流體，膜系數(shù)為1100，管外有某種液體沸騰，沸點(diǎn)為50℃，膜系數(shù)為5800。試求以下兩種情況下的壁溫：（1）管壁清潔無(wú)垢 ；（2）外側(cè)有污垢產(chǎn)生，解：忽略管壁熱阻，并假設(shè)壁溫為（1） 當(dāng)壁很薄時(shí)，根據(jù)壁兩側(cè)的對(duì)流傳熱方程式可得： 則 （2） 同理 則 由此可知，壁溫總是比較接近熱阻小的那一側(cè)流體的溫度。6 流量為2000kg/h的某氣體在列管式換熱器的管程流過(guò)，溫度由150℃降至80℃；殼程冷卻用水，進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為65℃，與氣體作逆流流動(dòng)，兩者均處于湍流。已知?dú)怏w側(cè)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于冷卻水側(cè)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)，管壁熱阻、污垢熱阻和熱損失均可忽略不計(jì)，℃，℃，不計(jì)溫度變化對(duì)比熱的影響，試求：（1）冷卻水用量；（2）如冷卻水進(jìn)口溫度上升為20℃，仍用原設(shè)備達(dá)到相同的氣體冷卻程度，此時(shí)對(duì)數(shù)平均溫差為多少？（3）此時(shí)的出口水溫將為多少？（4）此時(shí)的冷卻水用量為多少？解：（1）冷卻水用量； （2）如冷卻水進(jìn)口溫度上升為20℃，仍用原設(shè)備達(dá)到相同的氣體冷卻程度，此時(shí)對(duì)數(shù)平均溫差為多少？ 原情況 (1) 新情況 (2)因 ， ， 換熱器與氣體的情況未變， 則 ， 故 則 ， （2， 則用算術(shù)平均值合適）對(duì)新情況下的熱量進(jìn)行衡算，故 7在套管換熱器中用120℃的飽和蒸汽于環(huán)隙間冷凝以加熱管內(nèi)湍流的苯。苯的流量為4000kg/h，(kg℃)，溫度從30℃升至60℃。蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為1104W/(m2℃)，換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻為410－4m2℃/W，忽略管壁熱阻、換熱管外側(cè)污垢熱阻及熱損失。換熱管為f542mm的鋼管，有效長(zhǎng)度為12m。試求：（1）飽和蒸汽流量（其冷凝潛熱為2204kJ/kg）；（2）管內(nèi)苯的對(duì)流傳熱系數(shù)ai；（3）當(dāng)苯的流量增加50%、但其他條件維持不變時(shí)，苯的出口溫度為若干？（4）若想維持苯的出口溫度仍為60℃應(yīng)采取哪些措施？作出定量計(jì)算。解：（1）飽和蒸汽流量； （2）管內(nèi)苯的對(duì)流傳熱系數(shù)ai； 整理得 （1） （2） （3）苯的流量增加50%，苯的出口溫度為若干 將其代入（2）式得 代入（1）式得 解得 （4）若想維持苯的出口溫度仍為60℃應(yīng)采取哪些措施？作出定量計(jì)算。（a） 將管子加長(zhǎng)， 由（1）式得 （b） 提高加熱蒸氣壓強(qiáng)（溫度） 解得 8 一廢熱鍋爐，由f252鍋爐鋼管組成，管外為水沸騰，溫度為227℃，管內(nèi)走合成轉(zhuǎn)化氣，溫度由575℃下降到472℃。已知轉(zhuǎn)化氣一側(cè)ai=300W/m2K，水側(cè)ao=10000W/m2K，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/mK，若忽略污垢熱阻，試求：(1)以內(nèi)壁面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)Ki。(2)單位面積上的熱負(fù)荷q(W/m2)。(3)管內(nèi)壁溫度TW及管外壁溫度Ti。(4)試以計(jì)算結(jié)果說(shuō)明為什么廢熱鍋爐中轉(zhuǎn)化氣溫度高達(dá)500℃左右仍可使用鋼管做換熱管。解：（1）Ki 所以