第10章傳熱過程分析與換熱器的熱計算（復習題解答）【復習題10-1】所謂雙側強化管是指管內側與管外側均為強化換熱表面的管子。設一雙側強化管用內徑為、外徑為的光管加工而成，試給出其總傳熱系數的表達式，并說明管內、外表面?zhèn)鳠嵯禂档挠嬎忝娣e。答：由傳熱公式以光管內表面為基準的傳熱系數管內表面?zhèn)鳠嵯禂档挠嬎忝娣e為管外表面?zhèn)鳠嵯禂档挠嬎忝娣e為【復習題10-2】在圓管外敷設保溫層與在圓管外側設置肋片從熱阻分析的角度有什么異同？在什么情況下加保溫層反而會強化其傳熱，而加肋片反而會削弱其傳熱？答：在圓管外敷設保溫層與設置肋片，都使表面對流換熱的熱阻降低，而導熱熱阻增加。一般情況下，保溫層使導熱熱阻增加較多，而表面對流換熱熱阻降低較少，這樣總熱阻增加，起到削弱傳熱的作用。設置肋片使導熱熱阻增加較少，而表面對流換熱熱阻降低較多，其總熱阻下降，起到強化傳熱的作用。特殊地，當圓管外徑小于其臨界直徑時，增加保溫層厚度反而會強化傳熱，而對于肋片，理論上只有當肋化系數與肋面總效率的乘積小于1時，肋片才會削弱傳熱?！緩土曨}10-3】重新討論傳熱壁面為平壁時第2題中提出的問題。答：傳熱壁面為平壁時，保溫層總是起到削弱傳熱的作用。加肋片是否起強化傳熱的作用，還要取決于肋化系數與肋面總效率的乘積是否大于1?！緩土曨}10-4】推導順流或逆流換熱器的對數平均溫差計算式時做了一些什么假設，這些假設在推導的哪些環(huán)節(jié)中加以應用？討論對大多數間壁式換熱器這些假設的適用情形。答：假設（1）：冷、熱流體的質量流量、及比熱容、在整個換熱面上都是常數。該假設在推導中可將上述四個量組合成一個常量，從而簡化積分計算。對大多數間壁式換熱器常常工作于穩(wěn)定工況，質量流量不變。如果換熱器計算中用定性溫度確定比熱容的取值，比熱容就可看成常數。假設（2）：傳熱系數在整個換熱面上不變。該假設將傳熱系數當做常量處理，不受溫度和傳熱面積的影響，可簡化變量的分離及積分計算。傳熱系數全面、整體評價換熱器的性能，本身就是一個平均結果，可看成是常數。假設（3）：換熱器無散熱損失。該假設使得冷、熱流體的傳熱量相等，也等于換熱器的換熱量。對大多數換熱器，散熱損失比起換熱量可以忽略不計。假設（4）：換熱面中沿管子軸向的導熱量可以忽略不計。該假設使傳熱量計算都與對流傳熱有關，而與導熱無關，從而簡化計算過程。實際的間壁式換熱器都是用來在不同流體之間進行換熱的，對流換熱是主要傳熱方式，沿管子軸向的導熱量很小，可忽略?！緩土曨}10-5】對于、及三種情形，畫出順流與逆流時冷、熱流體溫度沿流動方向的變化曲線，注意曲線的凹向與相對大小的關系。答：定性繪制流體溫度變化曲線方法：不管是熱流體還是冷流體，也不管是順流還是逆流，傳熱溫差大的一端曲線曲線斜率大。這是因為傳熱系數為常數，相同面積下，溫差大，傳熱量就大，溫度變化也大。流體進出口溫差與熱容成反比：即熱容較大的流體溫度變化率相對較小。（1）順流換熱時，，即熱流體溫度變化曲線為凹形曲線，即冷流體溫度變化曲線為凸形曲線（如圖a所示）（2）逆流換熱時，，當時，，冷、熱流體都為凸形曲線（如圖b所示）當時，，冷、熱流體都為凹形曲線（如圖c所示）當時，，冷、熱流體都為平行直線（如圖d所示）【復習題10-6】進行換熱器熱設計時所依據的基本方程是哪些？有人認為傳熱單元數法不需要用到傳熱方程式，你同意嗎？答：換熱器熱設計時所依據的基本方程有傳熱方程和熱平衡方程：傳熱單元數將傳熱方程式隱含在傳熱單元數和效能中。【復習題10-7】在傳熱單元數法中有否用到推導對數平均溫差時所做的基本假設，試以順流換熱器效能的計算式推導過程為例予以說明。答：傳熱單元數法中也用到了推導平均溫差時的基本假設，因為推導中引用了推導對數平均溫差的結果?！緩土曨}10-8】什么叫換熱器的設計計算？什么叫校核計算？答：已知流體及換熱參數，設計一個新的換熱器，以確定換熱器所需的面積，這類計算稱為設計計算。對已有的或選定了換熱面積的換熱器，根據流體進口參數計算其流體出口參數和換熱量，這樣的計算過程稱為校核計算。【復習題10-9】在進行換熱器的校核計算時，無論采用平均溫差法還是采用傳熱單元數法都需要假設一種介質的出口溫度，為什么此時使用傳熱單元數法較為方便？答：傳熱單元數法的計算過程中，出口溫度對傳熱系數的影響是通過定性溫度來體現的，遠不如對熱平衡熱量或平均溫差影響那么大，所以用該方法進行校核計算時容易得到收斂的結果。【復習題10-10】試用簡明的語言說明強化單相強制對流傳熱、核態(tài)沸騰及膜狀凝結的基本思想。答：單相強制對流傳熱強化的基本思想是盡量減薄邊界層。核態(tài)沸騰強化的基本思想是盡量增加汽化核心的數量。膜狀凝結強化的基本思想是盡量減薄凝結液膜層的厚度。【復習題10-11】在推導換熱器效能的計算公式時在哪些環(huán)節(jié)引入了推導對數平均溫