传热一、填空(1) 在传热实验中用饱与水蒸汽加热空气,总传热系数K接近于侧得对流传热系数,而壁温接近于侧流体得温度值。
(2) 热传导得基本定律就是。
间壁换热器中总传热系数K得数值接近于热阻(大、小)一侧得α值。
间壁换热器管壁温度tW接近于α值 (大、小)一侧得流体温度。
由多层等厚平壁构成得导热壁面中,所用材料得导热系数愈小,则该壁面得热阻愈(大、小),其两侧得温差愈 (大、小)。
(3)由多层等厚平壁构成得导热壁面中,所用材料得导热系数愈大,则该壁面得热阻愈 ,其两侧得温差愈。
(4)在无相变得对流传热过程中,热阻主要集中在 ,减少热阻得最有效措施就是。
(5) 消除列管式换热器温差应力常用得方法有三种,即在壳体上加膨胀节、采用浮头式或 U管式结构 ;翅片管换热器安装翅片得目得就是增加面积,增强流体得湍动程度以提高传热系数。
(6) 厚度不同得三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3,导热系数λ1<λ2<λ3,在稳定传热过程中,各层得热阻 ,各层导热速率。
(7) 物体辐射能力得大小与成正比,还与成正比。
(8) 写出三种循环型蒸发器得名称中央循环管式、悬筐式、外加热式。
(9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括、与三个阶段。
实际操作应控制在。
在这一阶段内,传热系数随着温度差得增加而。
(10) 传热得基本方式有、与三种。
热传导得基本定律就是⎽⎽⎽⎽其表达式为⎽⎽⎽⎽⎽。
(11) 水在管内作湍流流动,若使流速提高到原来得2倍,则其对流传热系数约为原来得倍;管径改为原来得1/2而流量相同,则其对流传热系数约为原来得倍。
(设条件改变后仍在湍流范围)(12) 导热系数得单位为 ,对流传热系数得单位为 ,总传热系数得单位为。
二、选择1 已知当温度为T时,耐火砖得辐射能力大于铝板得辐射能力,则铝得黑度＿＿耐火砖得黑度。
A 大于B 等于C 不能确定D 小于2 某一套管换热器,管间用饱与水蒸气加热管内空气(空气在管内作湍流流动),使空气温度由20℃升至80℃,现需空气流量增加为原来得2倍,若要保持空气进出口温度不变,则此时得传热温差应为原来得倍。
A 1、149B 1、74C 2D 不定3 一定流量得液体在一φ25×2、5mm得直管内作湍流流动,其对流传热系数αi=1000W/m2·℃;如流量与物性都不变,改用一φ19×2mm得直管,则其α将变为。
A 1259B 1496C 1585D 16784 对流传热系数关联式中普兰特准数就是表示得准数。
A 对流传热B 流动状态C 物性影响D 自然对流影响5 在蒸气—空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中得＿＿在工程上可行。
A 提高蒸气流速B 提高空气流速C 采用过热蒸气以提高蒸气温度D 在蒸气一侧管壁加装翅片,增加冷凝面积6 在两灰体间进行辐射传热,两灰体得温度差为50℃,现因某种原因,两者得温度各升高100℃,则此时得辐射传热量与原来得辐射传热量相比,应该＿＿。
A 减小B 增大C 不变三、简答1.热传递有哪几种基本方式？热传导、对流、辐射。
2.各种传热方式相比较,热传导得主要特点就是什么？在热传导中,物体各部分之间不发生相对位移。
3.各种传热方式相比较,对流得主要特点就是什么？对流仅发生在流体中,流体各部分之间发生相对位移。
4.各种传热方式相比较,热辐射得主要特点就是什么？热辐射不需要任何介质,可以在真空中传播。
5.流体与固体壁面间对流传热得热阻主要集中在何处？热阻主要集中在紧挨固体壁面处得层流底层内。
6.强化对流传热得主要途径就是什么？提高流体得湍动程度,减小层流底层得厚度。
7.在一套管换热器中,若两流体得进、出口温度不变,应选择并流换热还就是逆流换热？为什么？应选择逆流换热,因为此时得对数平均温差较大,可以节省换热面积。
8.什么就是黑体？吸收率等于1得物体称为黑体。
9.什么就是白体？反射率等于1得物体称为白体。
10.什么就是透热体？透过率等于1得物体称为透热体。
11.什么就是灰体？能以相同得吸收率且部分地吸收由零到∞所有波长范围得辐射能得物体称为灰体。
12.什么就是物体得黑度？灰体得辐射能力与同温度下黑体得辐射能力之比称为物体得黑度。
13.在设计换热器时,如何安排不洁净与易结垢得流体得流径(管内或就是管间)？简述理由。
走管内,因为管内清洗比较方便。
14.在设计换热器时,如何安排腐蚀性流体得流径(管内或就是管间)？简述理由。
走管内,以免壳体与管子同时受腐蚀,而且管子也便于清洗与检修。
15.在设计换热器时,如何安排压强高得流体得流径(管内或就是管间)？简述理由。
走管内,以免壳体受压,可节省壳程金属消耗量。
16.在设计换热器时,如何安排饱与蒸气得流径(管内或就是管间)？简述理由。
走管间,便于及时排出冷凝液。
17.在设计换热器时,如何安排被冷却得流体得流径(管内或就是管间)？简述理由。
走管间,可利用外壳向外得散热作用,以增强冷却效果。
18.在设计换热器时,如何安排粘度大得液体得流径(管内或就是管间)？简述理由。
走管间,因流体在有折流挡板得壳程流动时,由于流速与流向得不断改变,在低Re值(Re＞100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。
19.在设计换热器时,如何安排流量较小得流体得流径(管内或就是管间)？简述理由。
走管间,因流体在有折流挡板得壳程流动时,由于流速与流向得不断改变,在低Re值(Re＞100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。
20.在列管换热器中,拟用饱与蒸气加热空气,传热管得壁温接近哪一种流体得温度？壁温接近饱与蒸气得温度。
21.在列管换热器中,拟用饱与蒸气加热空气,总传热系数Ｋ接近哪一种流体得对流传热系数？总传热系数Ｋ接近空气得对流传热系数。
22.在列管换热器中,拟用饱与蒸气加热空气,如何确定两流体在换热器中得流径？为什么？空气走管内,饱与蒸气走管间,以便于冷凝液得排放。
23.污油与汽油换热,如何安排两流体得流径? 为什么?污油走管内,汽油走管间,便于清洗。
24.为什么内部孔隙多得材料保温效果好?因为大量得孔隙中包含着导热系数非常小得气体,对导热不利,从而起到了保温得作用。
25.一钢板得黑度为0、78, 其反射率为多少?反射率为0、22。
26.在强化传热得过程中,为什么要想办法提高流体得湍动程度?由于对流传热得热阻主要集中在层流底层内,提高流体得湍动程度能减薄层流底层得厚度,可以提高传热效果。
27.在夏季人们为什么爱穿浅色衣服?由于在阳光下浅色得衣服反射率较大,吸收得热量少,使人们不至于感觉太热。
28.换热器得壳程为什么要安装挡板?可以提高壳程流体得湍动程度,增强传热效果。
29.虽然大气层包围着地球,但阳光仍能照射到地球表面,因为空气就是透热体。
此话对吗？为什么？不对,只有单原子气体与对称双原子气体就是透热体,而空气中得二氧化碳与水蒸气都可以部分地吸收太阳发射得辐射能。
30.间壁式换热器与混合式换热器得区别就是什么？间壁式换热器就是由固体壁面将冷、热两种流体分开,通过固体壁面传热,而混合式换热器中则就是将冷、热两种流体直接接触、混合换热。
四、计算1、一卧式列管冷凝器,钢质换热管长为3m,直径为φ25×2mm。
水以0、7m/s得流速在管内流过,并从17℃被加热到37℃。
流量为1、25kg/s、温度为72℃烃得饱与蒸气在管外冷凝成同温度得液体。
烃蒸气得冷凝潜热为315kJ/kg。
已测得:=800W/(m2·℃),管内侧热阻为外侧得40%,污垢热阻又为管蒸气冷凝传热系数α内侧热阻得70%,试核算:(1)换热器每程提供得传热面积(外表面为基准);(2)换热管得总根数;(3)换热器得管程数。
[计算时可忽略管壁热阻及热损失,水得比热为4、18kJ/(kg·℃)];解: (1)换热器每程提供得传热面积(外表面为基准),S1,需先知道每程得管子数,由题意知,水以0、7m/s得流速在管内流过,欲求S1每程得管子数等于所需冷却水得总流量与单管内水得流量之比。
两流体交换得热量为:又 , ,则单管内水得流量为:每程所需管子数为:取每程管子数为20, 则每程所能提供得传热外表面积为:(2) 换热管得总根数;由所需得总传热面积可求取换热管得总根数。
由题给数据,则任务所需得传热外表面积为:换热管总根数为:取(2)换热器得管程数。
由题意管程数为:2 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气,两流体得进口温度分别为20℃与110℃。
在换热器使用得初期,冷却水及空气得出口温度分别为45℃与40℃,使用一年后,由于污垢热阻得影响,在冷热流体得流量与进口温度不变得情况下,冷却水出口温度降至38℃,试求:(1)空气出口温度为多少？(2)总传热系数为原来得多少倍？(3)若使冷却水加大一倍,空气流量及两流体进口温度不变,冷热流体得出口温度各为多少？(α水>>α空气)(4)冷却水流量加大后,换热器得传热速率有何变化？变为多少？解: 使用初期使用一年后110℃ 40℃ 110℃45℃ 20℃ 38℃ 20℃(1)空气出口温度题意可得:使用初期 (1)使用一年后 (2)两式相比(2)/(1),得则:=59、6℃(2)总传热系数方程(2)式/(1)式,得: 故(3)冷热流体得出口温度一年后 (3)(4)方程(4)式/(3),得:整理前半式得方程 (5)又因 ,, 故由等比定理则整理得, (6)联立(5)与(6),可得: ,(4)冷却水流量加大后,换热器得传热速率有何变化？变为多少？则3 有一蒸汽加热器,热方:为饱与蒸汽冷凝,T=100℃;冷方:为生垢液体升温,,。
(1)在测试中,维持以上温度条件不变,发现蒸汽凝液流量,在清洗前后之比为1:2。
问:a 那些就是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由;b 清洗前,污垢热阻约为该时总热阻得多少分数？(2)在操作中,若要求改为维持该加热器得热负荷不变。
问:随着污垢得增加,调节饱与蒸汽得温度与生垢液体得流量,就是否都能达到要求？简述理由(定性分析)。
注:冷方流型为湍流、面积基准与物性变化可不考虑以及清洗后得垢阻为零。
解:(1) a 垢层就是主要控制热阻,其次就是垢层对液体得给热过程,因传热过程得传热量取决于热阻大得一方。
管程宜走生垢液体,便于清洗,便于增大流速,可能减少垢层沉积在管子表面上,饱与蒸汽宜在管间(壳程)走,因流速对饱与蒸汽冷凝给热系数几乎无影响,而饱与蒸汽冷凝得表面又不要求清洗,且在壳程流动易于及时排除冷凝水与不凝性气体。
b 维持不变时:清洗前传热量 (1)清洗后传热量 (2)(1)式与(2)式比较得:清洗前后总热阻得差值就是污垢热阻所以 %(2)在操作中,调节生垢液体流量,企图减少垢层厚度来增加换热量,就是不能满足得,因为生垢液体以为湍流,再增加流量时,所增加得换热量决不能与所需要得热量相当,这时会使出口温度下降。