题目
【单选题】在管壳式换热器中,采用水蒸气加热空气,则总传热系数()。A. 较接近于水蒸气侧的对流传热系数B. 较接近于空气侧的对流传热系数C. 较接近于两侧对流传热系数的平均值D. 等于两侧的对流传热系数之和
【单选题】在管壳式换热器中,采用水蒸气加热空气,则总传热系数()。
A. 较接近于水蒸气侧的对流传热系数
B. 较接近于空气侧的对流传热系数
C. 较接近于两侧对流传热系数的平均值
D. 等于两侧的对流传热系数之和
题目解答
答案
B. 较接近于空气侧的对流传热系数
解析
考查要点:本题主要考查对管壳式换热器中总传热系数决定因素的理解,需结合传热热阻分析和两侧对流传热系数的相对大小进行判断。
解题核心思路:
总传热系数的倒数等于各热阻之和,其中热阻最大的部分主导总传热系数的大小。在管壳式换热器中,水蒸气和空气的对流传热系数差异显著,空气侧的对流传热系数远小于水蒸气侧,因此总传热系数更接近空气侧的对流传热系数。
破题关键点:
- 明确总传热系数与各热阻的关系;
- 判断两侧对流传热系数的相对大小;
- 确定热阻最大的部分对总传热系数的主导作用。
在管壳式换热器中,总传热系数 $K$ 的计算公式为:
$\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_1} + R_s + \frac{1}{\alpha_2}$
其中 $\alpha_1$ 和 $\alpha_2$ 分别为两侧的对流传热系数,$R_s$ 为污垢热阻。
关键分析步骤:
- 对流传热系数差异:
水蒸气(通常为管内流体)的对流传热系数 $\alpha_1$ 远大于空气(管外流体)的 $\alpha_2$(例如 $\alpha_1 \sim 10^3 \, \text{W/m}^2\text{K}$,$\alpha_2 \sim 10^1 \, \text{W/m}^2\text{K}$)。 - 热阻主导项:
由于 $\alpha_1 \gg \alpha_2$,$\frac{1}{\alpha_1}$ 可忽略,$\frac{1}{\alpha_2}$ 成为热阻的主要贡献项。 - 总传热系数近似:
总传热系数 $K \approx \alpha_2$,即总传热系数更接近空气侧的对流传热系数。