题目
恒温传热时,在并流和逆流的平均温度差的计算中,若换热器两端两流体的温差相同,则换热壁面上各处两流体的温差均相同。A. 对B. 错
恒温传热时,在并流和逆流的平均温度差的计算中,若换热器两端两流体的温差相同,则换热壁面上各处两流体的温差均相同。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
考查要点:本题主要考查对流体在并流和逆流情况下温度分布的理解,特别是当两端温差相同时,换热壁面上各点温差是否恒定的判断。
解题核心思路:
- 温差分布的均匀性:当两流体在换热器两端的温差相等时,需分析流体在流动过程中的温度变化趋势。
- 流体温度变化的对称性:若热流体的温度下降速率与冷流体的温度上升速率严格匹配,则各处温差保持恒定。
- 流型的影响:并流和逆流虽然流动方向不同,但若两端温差相等,均会导致各处温差相同。
破题关键点:
- 温差恒定的条件:两端温差相等时,流体的温度变化速率必须满足特定关系,使得中间各点的温差与两端温差一致。
关键分析步骤:
-
假设流体温度变化:
- 设热流体入口温度为 $T_{h,\text{in}}$,出口温度为 $T_{h,\text{out}}$;冷流体入口温度为 $T_{c,\text{in}}$,出口温度为 $T_{c,\text{out}}$。
- 在并流或逆流中,若两端温差满足 $T_{h,\text{in}} - T_{c,\text{in}} = T_{h,\text{out}} - T_{c,\text{out}}$,则流体的温度变化速率需满足:
$\frac{T_{h,\text{in}} - T_{h,\text{out}}}{L} = \frac{T_{c,\text{out}} - T_{c,\text{in}}}{L}$
其中 $L$ 为换热器长度。
-
温度分布的均匀性:
- 在任意位置 $x$,热流体温度为 $T_h(x) = T_{h,\text{in}} - \frac{T_{h,\text{in}} - T_{h,\text{out}}}{L}x$,冷流体温度为 $T_c(x) = T_{c,\text{in}} + \frac{T_{c,\text{out}} - T_{c,\text{in}}}{L}x$。
- 两流体的温差为:
$\Delta T(x) = T_h(x) - T_c(x) = (T_{h,\text{in}} - T_{c,\text{in}}) - \left[\frac{T_{h,\text{in}} - T_{h,\text{out}}}{L} + \frac{T_{c,\text{out}} - T_{c,\text{in}}}{L}\right]x$ - 由条件 $\frac{T_{h,\text{in}} - T_{h,\text{out}}}{L} = \frac{T_{c,\text{out}} - T_{c,\text{in}}}{L}$,可得 $\Delta T(x) = T_{h,\text{in}} - T_{c,\text{in}}$,即各处温差恒定。
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流型的无关性:
- 无论并流还是逆流,只要两端温差相等,温度变化速率的对称性保证了中间各点温差不变。