题目
在蒸气—空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中的()在工程上可行。A. 提高蒸气流速B. 提高空气流速C. 采用过热蒸气以提高蒸气温度D. 在蒸气一侧管壁加装翅片,增加冷凝面积
在蒸气—空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中的()在工程上可行。
A. 提高蒸气流速
B. 提高空气流速
C. 采用过热蒸气以提高蒸气温度
D. 在蒸气一侧管壁加装翅片,增加冷凝面积
题目解答
答案
B. 提高空气流速
解析
本题考查间壁换热过程中强化传热的方法及工程可行性,解题思路是分析每个选项对传热过程的影响以及在工程实际中的可行性。
选项A
提高蒸气流速,蒸气侧的对流传热系数会有所提高。但蒸气冷凝传热的热阻主要集中在液膜层,提高蒸气流速对减小液膜热阻的作用有限,而且提高蒸气流速会增加系统的动力消耗,在工程上不是强化传热的有效且经济的方案。
选项B
在蒸气 - 空气间壁换热过程中,空气侧的对流传热系数通常远小于蒸气侧的对流传热系数,空气侧热阻是整个传热过程的主要热阻。根据传热基本方程$Q = KA\Delta T$(其中$Q$为传热量,$K$为总传热系数,$A$为传热面积,$\Delta T$为传热温差),提高空气流速可以显著提高空气侧的对流传热系数,从而减小空气侧热阻,增大总传热系数$K$,达到强化传热的目的。并且提高空气流速在工程上相对容易实现,动力消耗也在可接受范围内,所以该方案在工程上可行。
选项C
采用过热蒸气以提高蒸气温度,虽然可以增大传热温差$\Delta T$,根据传热基本方程$Q = KA\Delta T$,在一定程度上能增加传热量。但过热蒸气的冷凝传热系数比饱和蒸气低,会使蒸气侧热阻增大,不利于传热强化,而且提高蒸气温度可能会对设备材质和工艺要求提高,增加成本,所以该方案不是强化传热的有效方案。
选项D
在蒸气一侧管壁加装翅片,增加冷凝面积。由于蒸气侧的对流传热系数较大,热阻较小,增加冷凝面积对强化传热的效果不明显。而空气侧热阻大,应在空气侧加装翅片来强化传热,所以该方案不合理。