题目
10.对于一个套管式换热器来说,其基于换热管外表面的总传热系数K0与其基于换热-|||-管内表面的总传热系数K;相比, () 。-|||-A. _(0)gt (k)_(1) B. _(0)lt (K)_(1) C. _(0)=(K)_(i) D.无法确定

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查套管式换热器中总传热系数的计算与比较,需理解总传热系数的定义及两侧对流换热系数的影响。
解题核心思路:
总传热系数的倒数等于各层热阻之和。对于套管式换热器,外侧和内侧的对流换热系数(h)不同是关键。通常情况下,管内流动的换热效率更高(h内较大),而管间流动的换热效率较低(h外较小)。因此,基于外表面的总传热系数K₀会更小。
破题关键点:
- 明确总传热系数的表达式:$\frac{1}{K} = \frac{r_{\text{外}}}{r_{\text{内}}} \frac{\lambda}{1} + \frac{1}{h_{\text{外}}}$(外表面)与$\frac{1}{K} = \frac{r_{\text{外}}}{r_{\text{内}}} \frac{\lambda}{1} + \frac{1}{h_{\text{内}}}$(内表面)。
- 比较$h_{\text{外}}$与$h_{\text{内}}$的大小关系,得出$\frac{1}{h_{\text{外}}} > \frac{1}{h_{\text{内}}}$,从而$K₀ < K₁$。
套管式换热器的总传热系数计算公式为:
$\frac{1}{K} = \frac{r_{\text{外}}}{r_{\text{内}}} \frac{\lambda}{1} + \frac{1}{h}$
其中,$h$为对应侧的对流换热系数,$\lambda$为管壁导热系数,$r_{\text{外}}$和$r_{\text{内}}$为管的外、内半径。
关键分析:
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外侧与内侧的对流换热系数:
- 管内流动通常具有更高的流速和湍流程度,导致$h_{\text{内}} > h_{\text{外}}$。
- 因此,$\frac{1}{h_{\text{外}}} > \frac{1}{h_{\text{内}}}$。
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总传热系数的比较:
- 基于外表面的总传热系数$K₀$包含$\frac{1}{h_{\text{外}}}$,基于内表面的总传热系数$K₁$包含$\frac{1}{h_{\text{内}}}$。
- 由于$\frac{1}{h_{\text{外}}} > \frac{1}{h_{\text{内}}}$,总传热系数的倒数更大,故$K₀ < K₁$。