换热器逆流操作,冷热流体均无相变。若冷流体流量增加,则冷流体出口温度t_2____,热流体出口温度T_2____,Q____,K____,Delta t_m____。(填增大、减小、不变或无法确定)

本题主要考查换热器在逆流操作且冷热流体均无相变时，冷流体流量变化对各参数的影响，解题思路是根据热量衡算、传热系数的影响因素以及平均温差的计算公式逐步分析各参数的变化情况。

1. 分析冷流体出口温度 $t_2$ 的变化：
   • 对于换热器，热量衡算方程为 $Q = W_c c_p (t_2 - t_1)=W_h c_p (T_1 - T_2)$，其中 $W_c$、$W_h$ 分别为冷、热流体的质量流量，$c_p$ 为比热容，$t_1$、$t_2$ 为冷流体进出口温度，$T_1$、$T_2$ 为热流体进出口温度。
   • 当冷流体流量 $W_c$ 增加时，冷流体的热容 $W_c c_p$ 增大。在热流体的热量传递能力不变的情况下，冷流体吸收相同热量时，温度升高的幅度变小，即 $t_2 - t_1$ 减小，所以冷流体出口温度 $t_2$ 必然减小。
2. 分析热流体出口温度 $T_2$ 的变化：
   • 由热量衡算 $Q = W_h c_p (T_1 - T_2)$ 可知，热流体放出的热量 $Q$ 增大（后续会详细说明 $Q$ 增大）。
   • 因为热流体的质量流量 $W_h$ 和比热容 $c_p$ 不变，所以 $T_1 - T_2$ 增大，即热流体出口温度 $T_2$ 减小。
3. 分析传热量 $Q$ 的变化：
   • 根据热量衡算 $Q = W_c c_p (t_2 - t_1)$，虽然 $t_2 - t_1$ 减小，但 $W_c c_p$ 增大，且 $W_c c_p$ 增大的幅度足以抵消 $t_2 - t_1$ 减小的影响，所以传热量 $Q$ 增大。
4. 分析总传热系数 $K$ 的变化：
   • 总传热系数 $K$ 与流体的对流传热系数有关，对于冷流体，其对流传热系数 $h_c$ 与流体的流速等因素有关。当冷流体流量 $W_c$ 增加时，冷流体的流速增大，根据对流传热的相关理论，$h_c$ 增大。
   • 总传热系数 $K$ 可表示为 $\frac{1}{K}=\frac{1}{h_c}+\frac{1}{h_h}+R_d+R_s$（$h_h$ 为热流体的对流传热系数，$R_d$、$R_s$ 分别为污垢热阻和管壁热阻），$h_c$ 增大，会使 $\frac{1}{K}$ 减小，从而 $K$ 增大。
5. 分析平均温差 $\Delta t_m$ 的变化：
   • 平均温差 $\Delta t_m$ 的计算公式为 $\Delta t_m=\frac{Q}{KA}$（$A$ 为传热面积）。
   • 前面已分析出 $Q$ 增大，$K$ 增大，且由于 $K$ 增大的幅度比 $Q$ 增大的幅度更大，所以 $KA$ 增大的幅度比 $Q$ 增大的幅度大，因此平均温差 $\Delta t_m$ 减小。