在相同传热面积条件下,逆流操作时所需加热剂用量较并流操作()。A. 多B. 少C. 相同
A. 多
B. 少
C. 相同
题目解答
答案
解析
本题考查知识点为传热过程中逆流和并流操作时加热剂用量的比较,解题思路是通过分析逆流和并流操作的传热特点,结合传热基本方程来确定加热剂用量的关系。
1. 明确传热基本方程
传热基本方程为 $Q = KS\Delta t_m$,其中 $Q$ 为传热量,$K$ 为总传热系数,$S$ 为传热面积,$\Delta t_m$ 为平均传热温差。同时,传热量还可以表示为 $Q = q_mc_p\Delta T$,这里 $q_m$ 是加热剂的质量流量,$c_p$ 是加热剂的比热容,$\Delta T$ 是加热剂的温度变化。
2. 分析逆流和并流操作的平均传热温差
在相同的冷、热流体进出口温度条件下,逆流操作的平均传热温差 $\Delta t_{m逆}$ 大于并流操作的平均传热温差 $\Delta t_{m并}$,即 $\Delta t_{m逆}>\Delta t_{m并}$。
3. 结合传热面积和传热量分析加热剂用量
已知传热面积 $S$ 相同,假设冷、热流体的进出口温度也相同,那么传热量 $Q$ 是固定的(因为传热量取决于冷、热流体的进出口温度和流量等因素,在这些条件不变时 $Q$ 不变)。
由 $Q = KS\Delta t_m$ 可知,当 $Q$ 和 $S$ 一定时,$\Delta t_m$ 越大,$K$ 越小,但在本题中不考虑 $K$ 的变化影响。
再根据 $Q = q_mc_p\Delta T$,变形可得 $q_m=\frac{Q}{c_p\Delta T}$。
因为 $Q$ 相同,$c_p$ 是加热剂的性质,也相同,而逆流时平均传热温差大,在达到相同传热量的情况下,加热剂的温度变化 $\Delta T$ 相对较小。
对于加热剂,$q_m$ 与 $\Delta T$ 成反比,所以逆流操作时加热剂的质量流量 $q_m$ 较小,即所需加热剂用量较并流操作少。