《傳熱學(xué)》資料第五章傳熱過(guò)程與傳熱器

傳熱學(xué)》資料第五章傳熱過(guò)程與傳熱器、名詞解釋1．傳熱過(guò)程:熱量從高溫流體通過(guò)壁面?zhèn)飨虻蜏亓黧w的總過(guò)程.2．復(fù)合傳熱:對(duì)流傳熱與輻射傳熱同時(shí)存在的傳熱過(guò)程.3．污垢系數(shù):單位面積的污垢熱阻.4．肋化系數(shù):肋側(cè)表面面積與光壁側(cè)表面積之比.5．順流:兩種流體平行流動(dòng)且方向相同6．逆流:兩種流體平行流動(dòng)且方向相反7．效能:換熱器實(shí)際傳熱的熱流量與最大可能傳熱的熱流量之比.8．傳熱單元數(shù):傳熱溫差為1K時(shí)的熱流量與熱容量小的流體溫度變化1K所吸收或放出的熱流量之比.它反映了換熱器的初投資和運(yùn)行費(fèi)用,是一個(gè)換熱器的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo).9．臨界熱絕緣直徑:對(duì)應(yīng)于最小總熱阻(或最大傳熱量)的保溫層外徑.二、 填空題 與 的綜合過(guò)程稱(chēng)為復(fù)合傳熱。(對(duì)流傳熱，輻射傳熱)某燃煤電站過(guò)熱器中，煙氣向管壁傳熱的輻射傳熱系數(shù)為20W/(m2.K),對(duì)流傳熱系TOC\o"1-5"\h\z數(shù)為40W/(m2.K),其復(fù)合傳熱系數(shù)為 。(60W/(m2.K))肋化系數(shù)是指 與 之比。(加肋后的總換熱面積，未加肋時(shí)的換熱面積)一傳熱過(guò)程的熱流密度q=l.8kW/m2，冷、熱流體間的溫差為30°C，則傳熱系數(shù)為 ，單位面積的總傳熱熱阻為 。(60W/(m2.K),0.017(m2.K)/W)一傳熱過(guò)程的溫壓為20C，熱流量為lkW,則其熱阻為 。(0.02K/W)已知一厚為30mm的平壁，熱流體側(cè)的傳熱系數(shù)為100W/(m2.K),冷流體側(cè)的傳熱系數(shù)為250W/(m2.K),平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.2W/(m?K),則該平壁傳熱過(guò)程的傳熱系數(shù)為 。(6.1W/(m2.K))在一維穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程中，每個(gè)傳熱環(huán)節(jié)的熱阻分別是0.01K/W、0.35K/W和0.0091K/W,在熱阻為 的傳熱環(huán)節(jié)上采取強(qiáng)化傳熱措施效果最好。(0.35K/W)某一厚20mm的平壁傳熱過(guò)程的傳熱系數(shù)為45W/(m2.K),熱流體側(cè)的傳熱系數(shù)為70W/(m2K)，冷流體側(cè)的傳熱系數(shù)為 200W/(m2.K)，則該平壁的導(dǎo)熱系數(shù)TOC\o"1-5"\h\z為 。(6.81W/(m?K))圓管的臨界熱絕緣直徑dc的計(jì)算式為 ，它表示當(dāng)保溫材料外徑為dc時(shí)，該保溫材料的散熱量達(dá)到 。(dc=2入/h,最大值)傳熱系數(shù)是指 ，單位是 。(冷熱流體溫度差為1C時(shí)的傳熱熱流密度(或表示傳熱過(guò)程強(qiáng)烈程度的物理量),W/

（m2．K））污垢熱阻是扌旨 ，單位是 （污垢換熱面的傳熱熱阻與潔凈換熱面的傳熱熱阻之差,m2.K/W）TOC\o"1-5"\h\z傳熱器是 。（冷、熱流體進(jìn)行熱量交換以滿(mǎn)足工藝要求的設(shè)備（裝置））肋壁總效率是指 ，其數(shù)學(xué)表達(dá)式 。（肋側(cè)表面總的實(shí)際換熱量與肋側(cè)壁溫均為肋基溫度的理想散熱量之比）傳熱器的熱計(jì)算方法有 和 。（平均溫壓法，傳熱單元數(shù)法）不論是順流還是逆流型傳熱器，對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算式都可以統(tǒng)一表示成 。(AtmAt (Atm max min)l/tin maxAtmin復(fù)雜流型傳熱器的平均溫差可以通過(guò)逆流布置時(shí)的平均溫差A(yù)tm逆米計(jì)算，表達(dá)式是 ，其中①為 。（At=^At ，溫差修正系數(shù)）m m（逆流）傳熱過(guò)程是指 。（熱量從高溫流體通過(guò)壁面?zhèn)飨虻蜏亓黧w的總過(guò)程）傳熱器的效能是指 。（換熱器實(shí)際傳熱的熱流量與最大可能傳熱的熱流量之比）間壁式傳熱器是指 。（冷、熱兩種流體被固體壁面隔開(kāi)，各自在一側(cè)流動(dòng)，熱量通過(guò)固體壁面由熱流體傳給冷流體的換熱設(shè)備）在冷、熱流體的進(jìn)出口溫度一定的情況下，為了傳遞相同的熱量，比較各種流動(dòng)型式，采用 布置的對(duì)數(shù)平均溫差最大，所需傳熱面積 。（逆流，最小）三、 選擇題加熱爐外壁面與環(huán)境間的傳熱屬于下述哪種傳熱方式？ （ ）（1）輻射傳熱 （2）導(dǎo)熱 （3）對(duì)流傳熱 （4）復(fù)合傳熱熱量傳遞的三種基本方式是什么？ （）（Z）熱對(duì)流、導(dǎo)熱、輻射 （2）復(fù)合傳熱、熱輻射、導(dǎo)熱（3）對(duì)流傳熱、導(dǎo)熱、傳熱過(guò)程 （4）復(fù)合傳熱、熱輻射、傳熱過(guò)程下述幾種方法中，強(qiáng)化傳熱的方法是哪一種? （ ）（1）夾層抽真空 （2）增大當(dāng)量直徑⑶加肋片 （4）加遮熱板當(dāng)采用加肋方法強(qiáng)化傳熱時(shí)，肋片應(yīng)加在_會(huì)最有效。 （）（1）傳熱系數(shù)較大一側(cè) （2）傳熱系數(shù)較小一側(cè)（3）隨便哪一側(cè) （4）兩例同樣都加公式?=hAAt的名稱(chēng)是什么？（）（1）傅里葉定律 （2）牛頓冷卻公式（3）傳熱方程式 （4）熱路歐姆定律6．在某一傳熱過(guò)程中，熱流給定，若傳熱系數(shù)增加1倍，冷熱流體間的溫差將是原來(lái)的多少倍？()(1)1倍 (2)2倍(3)3倍 (4)0?5倍強(qiáng)化傳熱時(shí)，增強(qiáng)傳熱過(guò)程中哪一側(cè)的傳熱系數(shù)最有效？ ()(1)熱流體側(cè) (2)冷流體側(cè)⑶傳熱熱阻大的一側(cè) (4)傳熱熱阻小的一側(cè)若冷、熱流體的溫度給定，傳熱器熱流體側(cè)結(jié)垢后傳熱壁面的溫度將如何改變？()(1)增加 (2)減小 (3)不變 (4)有時(shí)增加，有時(shí)減小有一板式傳熱器，熱流體進(jìn)口溫度80°C、出口溫度50°C，冷流體進(jìn)口溫度10°C、出口溫度30°C，則順流布置時(shí)和逆流布置時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差分別為多少？()TOC\o"1-5"\h\z(1)45. 0C，45.0C (2)42. 5C， 40. 0C(3)44. 8C，39.9C (4)39? 9°C, 44? 8°C用￡—NTU法進(jìn)行換熱器的校核計(jì)算比較方便是由于下述的哪個(gè)理由？()(1)流體出口溫度可通過(guò)查圖得到 (2)不需要計(jì)算傳熱系數(shù)(3)不需要計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差 (4)不需要進(jìn)行試算在相同的進(jìn)出口溫度下，換熱器采用哪種流動(dòng)型式有可能獲得最大平均溫差?( )(1)順流 (2)交叉流 (3)逆流 (4)混合流對(duì)于換熱器的順流與逆流布置，下列哪種說(shuō)是錯(cuò)誤的？ ( )(1)逆流的平均溫差大于等于順流 (2)逆流的流動(dòng)阻力大于等于順流(3)冷流體出口溫度逆流可大于順流 (4)換熱器最高壁溫逆流大于等于順流13.臨界熱絕緣直徑是指：()(!)管道熱損失最大時(shí)的熱絕緣直徑管道熱損失最小時(shí)的熱絕緣直徑管道完全沒(méi)有熱損失時(shí)的熱絕緣直徑管道熱阻最大時(shí)的熱絕緣直徑TOC\o"1-5"\h\z增厚圓管外的保溫層，管道熱損失將如何變化？( )(1)變大 (2)變小 (3)不變(4)可能變大，也可能變小試判斷下述幾種傳熱過(guò)程中哪一種的傳熱系數(shù)最大？ ()(1)從氣體到氣體傳熱 (2)從氣體到水傳熱(3)從油到水傳熱 (4)從凝結(jié)水蒸氣到水下列哪種傳熱器不是間壁式換熱器？( )(1)板翅式換熱器 (2)套管式換熱器(3)回轉(zhuǎn)式換熱器 (4)螺族板式換熱器高溫?fù)Q熱器為了避免出現(xiàn)較高壁溫，常優(yōu)先考慮采用哪種流動(dòng)型式？ ( )(1)逆流⑵順流 (3)叉排(4)順排換熱器管內(nèi)為被加熱水；管外為煙氣，水側(cè)結(jié)垢后管壁溫度將會(huì)如何改變？或煙側(cè)積灰后，管壁溫度又將如何改變？ ( )(1)增大，增大(2)減小，減?、窃龃?，減小(4)減小，增大已知敷設(shè)在圓管外的保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.08W/(m.K)，管外環(huán)境介質(zhì)的傳熱系數(shù)為8W/(m2.K),其臨界熱絕緣直徑為：(1)0?02m (2)200m (3)0.005m (4)50m已知一傳熱設(shè)備，新投入時(shí)傳熱系數(shù)為78W/(m2.K),使用一年后其傳熱系數(shù)為55W/(m2.K),則其污垢熱阻：(1)0.018(m2.K)/W(2)O?005(m2?K/盯(3)0.0128(m2.K)/W (4)0.003(m2.K)/W下列哪個(gè)是傳熱單元數(shù)？(1)￡ ⑵Cmin/Cmax (3)KACmin (4)"鐵嚴(yán)m(xù)inlnmaxAtmin下列哪個(gè)不是增強(qiáng)傳熱的有效措施？(1)波紋管(2)逆流(3)板翅式換熱器(0在對(duì)流傳熱系數(shù)較大側(cè)安裝肋片試計(jì)算逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差，已知熱流體由300°C冷卻到150°C，而冷流體由50°C加熱到100°C。(1)124°C (2)134C(3)144C (4)154C19.熱流體和冷流體交替地流過(guò)同一流道的換熱器稱(chēng)為 。(1)熱管換熱器(2)間壁式換熱器⑶回?zé)崾綋Q熱器(4)混合式換熱器四、簡(jiǎn)答題試舉出3個(gè)隔熱保溫的措施，并用傳熱學(xué)理論闡明其原理？(提示:可以從導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射等角度舉出許多隔熱保溫的例子.例如采用遮熱板,可以顯著削弱表面之間的輻射換熱，從傳熱學(xué)原理上看，遮熱板的使用成倍地增加了系統(tǒng)中輻射的表面熱阻和空間熱阻，使系統(tǒng)黑度減小，輻射換熱量大大減少；又如采用夾層結(jié)構(gòu)并抽真空，可以削弱對(duì)流換熱和導(dǎo)熱，從傳熱角度看，夾層結(jié)構(gòu)可以使強(qiáng)迫對(duì)流或大空間自然對(duì)流成為有限空間自然對(duì)流，使對(duì)流換熱系數(shù)大大減小，抽真空，則杜絕了空氣的自然對(duì)流，同時(shí)也防止了通過(guò)空氣的導(dǎo)熱；再如表面包上高反射率材料或表面鍍銀，則可以減小輻射表面的吸收比和發(fā)射率(黑度)，增大輻射換熱的表面熱阻，使輻射換熱削弱，等等。)解釋為什么許多高效隔熱材料都采用蜂窩狀多孔性結(jié)構(gòu)和多層隔熱屏結(jié)構(gòu)。(提示：從削弱導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射換熱的途徑方面來(lái)闡述。高效隔熱材料都采用蜂窩狀多孔性結(jié)構(gòu)和多層隔熱屏結(jié)構(gòu)，從導(dǎo)熱角度看，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于固體材料，因此采用多孔結(jié)構(gòu)可以顯著減小保溫材料的表觀導(dǎo)熱系數(shù)，阻礙了導(dǎo)熱的進(jìn)行；從對(duì)流換熱角度看，多孔性材料和多層隔熱屏阻隔了空氣的大空間流動(dòng)，使之成為尺度十分有限的微小空間。使空氣的自然對(duì)流換熱難以開(kāi)展，有效地阻礙了對(duì)流換熱的進(jìn)行；從輻射換熱角度分析，蜂窩狀多孔材料或多層隔熱屏相當(dāng)于使用了多層遮熱板，可以成倍地阻礙輻射換熱的進(jìn)行，若再在隔熱屏表面鍍上高反射率材料，則效果更為顯著。)什么叫換熱器的順流布置和逆流布置?這兩種布置方式有何特點(diǎn)？設(shè)計(jì)時(shí)如何選用？(提示：從順、逆流布置的特點(diǎn)上加以論述。冷、熱流體平行流動(dòng)且方向相同稱(chēng)為順流，換熱器順流布置具有平均溫差較小、所需換熱面積大、具有較低的壁溫、冷流體出口溫度低于熱流體出口溫度的特點(diǎn)。冷、熱流體平行流動(dòng)但方向相反稱(chēng)為逆流，換熱器逆流布置具有平均溫差大、所需換熱面積小、具有較高壁溫、冷流體出口溫度可以高于熱流體的出口溫度的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)中，一般較多選用逆流布置，使換熱器更為經(jīng)濟(jì)、有效，但同時(shí)也要考慮冷、熱流體流道布置上的可行性，如果希望得到較高的壁面溫度，則可選用逆流布置，反之，如果不希望換熱器壁面溫度太高，則可以選擇順流布置，或者順、逆流混合布置方式。)試解釋并比較換熱器計(jì)算的平均溫差法和￡—NTU法？(提示：從平均溫壓法和￡—NTU法的原理、特點(diǎn)上加以闡述。兩種方式都可以用于換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，平均溫差法是利用平均溫差來(lái)進(jìn)行換熱器的計(jì)算，而￡—NTU法是利用換熱器效能￡與傳熱單元數(shù)NTU來(lái)進(jìn)行換熱器計(jì)算。平均溫壓法要計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫壓，而￡—NTU法則要計(jì)算熱容量比、傳熱單元數(shù)或換熱器效能。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，用平均溫差法比用￡—NTU法方便，而在校核計(jì)算時(shí)，用￡—NTU法比用平均溫差方便。)5．請(qǐng)說(shuō)明在換熱設(shè)