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1、第10章传热过程分析与换热器的热计算（复习题解答）【复习题10-1所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面的管 子。设一双侧强化管用内径为应、外径为口的光管加工而成，试给出其总传热 系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。答：由传热公式0 -AtJ*。/4） %血邛i72 Mhg邛几以光管内表面为基准的传热系数k =1I 41n（d。/4）4丸/月, 24 hodo3oTjo管内表面传热系数的计算面积为加管外表面传热系数的计算面积为加Z。/。【复习题10-2在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度 有什么异同？在什么情况下加保温层反而会强化其传热，而加肋片反而
2、会削弱其 传热？答：在圆管外敷设保温层与设置肋片，都使表面对流换热的热阻降低，而导热热 阻增加。一般情况下，保温层使导热热阻增加较多，而表面对流换热热阻降低较 少，这样总热阻增加，起到削弱传热的作用。设置肋片使导热热阻增加较少，而 表面对流换热热阻降低较多，其总热阻下降，起到强化传热的作用。特殊地，当 圆管外径小于其临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热，而对于肋片，理 论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋片才会削弱传热。【复习题10-31重新讨论传热壁面为平壁时第2题中提出的问题。答：传热壁面为平壁时，保温层总是起到削弱传热的作用。加肋片是否起强化传 热的作用，还要取决于肋化系
3、数与肋面总效率的乘积是否大于lo【复习题10-4推导顺流或逆流换热器的对数平均温差计算式时做了一些什么 假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？讨论对大多数间壁式换热器这些 假设的适用情形。答：假设（1）：冷、热流体的质量流量心,2、心及比热容。2、J在整个换热面 上都是常数。该假设在推导中可将上述四个量组合成一个常量，从而简化积分 计算。对大多数间壁式换热器常常工作于稳定工况，质量流量不变。如果换热器 计算中用定性温度确定比热容的取值，比热容就可看成常数。假设（2）：传热系数在整个换热面上不变。该假设将传热系数当做常量处理, 不受温度和传热面积的影响，可简化变量的分离及积分计算。传热系数全
4、面、整 体评价换热器的性能，本身就是一个平均结果，可看成是常数。假设（3）：换热器无散热损失。该假设使得冷、热流体的传热量相等，也等 于换热器的换热量。对大多数换热器，散热损失比起换热量可以忽略不计。假设（4）：换热面中沿管子轴向的导热量可以忽略不计。该假设使传热量计 算都与对流传热有关，而与导热无关，从而简化计算过程。实际的间壁式换热器 都是用来在不同流体之间进行换热的，对流换热是主要传热方式，沿管子轴向的 导热量很小，可忽略。【复习题 10-5对于 9,”2c2、%2c2 及16 =q1M2c2 三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向与 相对大小的关系
5、。答：定性绘制流体温度变化曲线方法：不管是热流体还是冷流体，也不管是顺流 还是逆流，传热温差大的一端曲线曲线斜率大。这是因为传热系数为常数，相同 面积下，温差大，传热量就大，温度变化也大。流体进出口温差与热容成反比：即热容较大的流体温度变化率相对较小。（1）顺流换热时，4 = - + - 04/w2c2之=0冰”% 0,即热流体温度变化曲线为凹形曲线吗=一上空必。一网4 2c2时，V。，冷、热流体都为凸形曲线（如图b所示）当?V弘2c2时，0，冷、热流体都为凹形曲线（如图C所示）当4初Q = %2c2时，=。，冷、热流体都为平行直线（如图d所示）(b)(c)【复习题10-61进行换热器热设计时
6、所依据的基本方程是哪些？有人认为传热 单元数法不需要用到传热方程式，你同意吗？答：换热器热设计时所依据的基本方程有传热方程和热平衡方程：0 = kAM=0初G （，一 /） = q,”2cY）传热单元数将传热方程式隐含在传热单元数和效能中。【复习题10-7在传热单元数法中有否用到推导对数平均温差时所做的基本假 设，试以顺流换热器效能的计算式推导过程为例予以说明。答：传热单元数法中也用到了推导平均温差时的基本假设，因为推导中引用了推 导对数平均温差的结果。【复习题10-8】什么叫换热器的设计计算？什么叫校核计算？答：已知流体及换热参数，设计一个新的换热器，以确定换热器所需的面积，这 类计算称为设
7、计计算。对已有的或选定了换热面积的换热器，根据流体进口参数 计算其流体出口参数和换热量，这样的计算过程称为校核计算。【复习题10-9在进行换热器的校核计算时，无论采用平均温差法还是采用传 热单元数法都需要假设一种介质的出口温度，为什么此时使用传热单元数法较为 方便？答：传热单元数法的计算过程中，出口温度对传热系数的影响是通过定性温度来 体现的，远不如对热平衡热量或平均温差影响那么大，所以用该方法进行校核计 算时容易得到收敛的结果。【复习题10-10试用简明的语言说明强化单相强制对流传热、核态沸腾及膜 状凝结的基本思想。答：单相强制对流传热强化的基本思想是尽量减薄边界层。核态沸腾强化的基本 思想是尽量增加汽化核心的数量。膜状凝结强化的基本思想是尽量减薄凝结液膜 层的厚度。【复习题10-11在推导换热器效能的计算公式时在哪些环节引入了推导对数 平均温差时提出的四个假定？答：推导换热器效能的计算公式中，建立热平衡方程，没有考虑换热器的散热损 失和沿换热器壁面的导热热量；推导中还引入了常数的定义及推导对数平均温 差的结果，将质量流量、比热容、传热系数当做常量处理。