题目
传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时,影响传热过程的将是( )。A. 管壁热阻;B. 污垢热阻;C. 管内对流传热热阻;D. 管外对流传热热阻;
传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时,影响传热过程的将是( )。
A. 管壁热阻;
B. 污垢热阻;
C. 管内对流传热热阻;
D. 管外对流传热热阻;
题目解答
答案
B. 污垢热阻;
解析
本题考查传热过程中的热阻分析,核心在于理解总传热系数的决定因素。当两侧流体的对流传热系数均较大时,需判断此时哪一热阻成为传热的控制因素。
关键思路:
- 总传热系数的倒数等于各分热阻之和,即 $\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_{\text{内}}} + \frac{1}{h_{\text{壁}}} + \frac{1}{\alpha_{\text{外}}} + \frac{1}{h_{\text{垢}}}$。
- 当 $\alpha_{\text{内}}$ 和 $\alpha_{\text{外}}$ 很大时,对应的热阻 $\frac{1}{\alpha}$ 会显著减小,此时总传热系数主要受剩余热阻中最大的部分影响。
- 管壁热阻通常通过优化设计(如选用良导热材料、减薄壁厚)被控制得很小,而污垢热阻因实际运行中难以完全避免,可能成为主导热阻。
热阻分析步骤
-
总传热系数公式:
$\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_{\text{内}}} + \frac{1}{h_{\text{壁}}} + \frac{1}{\alpha_{\text{外}}} + \frac{1}{h_{\text{垢}}}$
其中,$\alpha_{\text{内}}$ 和 $\alpha_{\text{外}}$ 分别为管内、管对外对流传热系数,$h_{\text{壁}}$ 为管壁导热系数,$h_{\text{垢}}$ 为污垢热阻系数。 -
对流传热系数较大时的简化:
若 $\alpha_{\text{内}}$ 和 $\alpha_{\text{外}}$ 均很大,则 $\frac{1}{\alpha_{\text{内}}}$ 和 $\frac{1}{\alpha_{\text{外}}}$ 趋近于零,总传热系数简化为:
$\frac{1}{K} \approx \frac{1}{h_{\text{壁}}} + \frac{1}{h_{\text{垢}}}$ -
比较剩余热阻:
- 管壁热阻 $\frac{1}{h_{\text{壁}}}$:通过合理设计(如增大导热系数、减小壁厚),通常可忽略。
- 污垢热阻 $\frac{1}{h_{\text{垢}}}$:实际运行中污垢附着难以完全避免,热阻显著,成为主要限制因素。
结论:当两侧对流传热系数较大时,污垢热阻成为传热过程的控制因素。