题目
在某套管式换热器中,用温度为 T 的饱和水蒸汽将冷空气从 t_1 加热至 t_2,则管壁温度 t_w 为__________。A. t_w approx TB. t_w approx t_1C. t_w approx t_2D. t_w approx 0.5(t_1 + t_2)
在某套管式换热器中,用温度为 $T$ 的饱和水蒸汽将冷空气从 $t_1$ 加热至 $t_2$,则管壁温度 $t_w$ 为__________。
A. $t_w \approx T$
B. $t_w \approx t_1$
C. $t_w \approx t_2$
D. $t_w \approx 0.5(t_1 + t_2)$
题目解答
答案
A. $t_w \approx T$
解析
本题考查套管式换热器中管壁温度的判断,解题思路是根据冷热流体的传热特点以及热阻对管壁温度的影响来分析。
在套管式换热器中,用饱和水蒸汽加热冷空气,由于饱和水蒸汽的冷凝传热系数 $\alpha_1$ 通常远大于冷空气的对流传热系数 $\alpha_2$,即 $\alpha_1 \gg \alpha_2$。
根据传热过程中热阻与温度差的关系,热阻 $R = \frac{1}{\alpha A}$(其中 $A$ 为传热面积),在传热面积相同的情况下,传热系数越大,热阻越小。所以冷空气侧的热阻 $R_2=\frac{1}{\alpha_2 A}$ 远大于饱和水蒸汽侧的热阻 $R_1=\frac{1}{\alpha_1 A}$,即 $R_2 \gg R_1$。
根据传热基本方程 $Q = \frac{\Delta T}{R}$(其中 $Q$ 为传热量,$\Delta T$ 为温度差),在传热量 $Q$ 一定时,热阻越大,温度差越大。因此,冷空气侧的温度差 $\Delta t_2=t_w - t_2$ 远大于饱和水蒸汽侧的温度差 $\Delta t_1=T - t_w$,即 $\Delta t_2 \gg \Delta t_1$。
由于 $\Delta t_1=T - t_w$ 很小,所以可以近似认为 $t_w \approx T$。