某单程列管式换热器,水走管程呈湍流流动,为满足扩大生产需要,保持水的进口温度不变 的条件下,将用水量增大一倍,则水的对流传热膜系数为改变前的( )。A. 2 倍B. 1.149 倍C. 1.74 倍D. 不变

本题考查列管式换热器中对流传热膜系数的变化规律，核心是湍流流动时对流传热系数的关联式应用。

关键知识点：湍流时对流传热系数的关联式

对于管程湍流流动的流体（如水），当流体的物性（如黏度、导热系数等）变化不大时，对流传热膜系数 $\alpha$ 可采用迪图斯-贝尔特公式（Dittus-Boelter equation）：
$\alpha = 0.023 \frac{\lambda}{d_i} \cdot Re^{0.8} \cdot Pr^n$
式中：

• $\lambda$：流体导热系数（常数，水的物性变化可忽略）；
• $d_i$：管内径（固定，换热器结构不变）；
• $Re$：雷诺数（$Re描述流体流动状态的无量纲数，Re=\frac{du\rho}{\mu}$，$d$为管径、$u$为流速、$\rho$为密度、$\mu$为黏度）；
• $Pr$：普朗特数（流体物性参数，水的$Pr$随温度变化小，近似常数）；
• $n$：指数（加热时$n=0.4$，冷却时$n=0.3$，本题未明确但不影响倍数关系）。

核心分析：流速变化对$\alpha$的影响

题目中“用水量增大一倍”，即水的体积流量 $V$ 加倍。因管内径 $d_i$ 固定，流速 $u$ 与体积流量成正比：
$V = \frac{\pi d_i^2}{4} \cdot u \implies u \propto V$
故用水量加倍时，流速 $u$ 加倍（$u_2 = 2u_1$）。

雷诺数的变化

雷诺数 $Re = \frac{du\rho}{\mu}$，其中$d、\rho、\mu$（水的密度和黏度变化可忽略）均为常数，故 $Re \propto u$：
$Re_2 = \frac{d \cdot 2u_1 \cdot \rho}{\mu} = 2Re_1$

对流传热系数的倍数关系

由迪图斯-贝尔特公式，$\alpha \propto Re^{0.8}$，则：
$\frac{\alpha_2}{\alpha_1} = \left( \frac{Re_2}{Re_1} \right)^{0.8} = 2^{0.8}$
计算得：
$2^{0.8} \approx 1.74$

结论

水的对流传热膜系数变为改变前的1.74倍。