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化工
题目

用120^circmathrm(C)饱和水蒸气冷凝放热加热20^circmathrm(C)空气,传热壁温度接近( )。A. 70^circmathrm(C)B. 120^circmathrm(C)C. 50^circmathrm(C)

用$120^{\circ}\mathrm{C}$饱和水蒸气冷凝放热加热$20^{\circ}\mathrm{C}$空气,传热壁温度接近( )。

A. $70^{\circ}\mathrm{C}$

B. $120^{\circ}\mathrm{C}$

C. $50^{\circ}\mathrm{C}$

题目解答

答案

B. $120^{\circ}\mathrm{C}$

解析

本题考查的知识点是传热过程中传热壁温度的判断,解题的关键在于理解对流换热系数对传热壁温度的影响。

在传热过程中,根据传热的基本原理,热流密度 $q$ 可以通过以下公式计算:
$q = h_1(T_s - T_w)=h_2(T_w - T_a)$
其中,$h_1$ 是蒸汽侧的对流换热系数,$T_s$ 是蒸汽温度,$T_w$ 是传热壁温度,$h_2$ 是空气侧的对流换热系数,$T_a$ 是空气温度。

对于蒸汽冷凝这种传热方式,其对流换热系数 $h_1$ 通常是非常大的。而空气的对流换热系数 $h_2$ 相对较小,一般情况下,蒸汽冷凝时的对流换热系数 $h_1$ 远大于空气侧的对流换热系数 $h_2$,即 $h_1\gg h_2$。

由 $q = h_1(T_s - T_w)=h_2(T_w - T_a)$ 可得:
$\frac{T_s - T_w}{T_w - T_a}=\frac{h_2}{h_1}$
因为 $h_1\gg h_2$,所以 $\frac{h_2}{h_1}\approx0$,即 $\frac{T_s - T_w}{T_w - T_a}\approx0$。
这意味着 $T_s - T_w\approx0$,也就是 $T_w\approx T_s$。

已知蒸汽温度 $T_s = 120^{\circ}C$,空气温度 $T_a = 20^{\circ}C$,所以传热壁温度 $T_w$ 更接近蒸汽温度 $120^{\circ}C$。

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