题目
在相同的条件下,对流传热系数的大小关系为()A. 膜状凝结B. 膜状凝结=珠状凝结C. 膜状凝结 >珠状凝结D. 不一定
在相同的条件下,对流传热系数的大小关系为()
A. 膜状凝结< 珠状凝结
B. 膜状凝结=珠状凝结
C. 膜状凝结 >珠状凝结
D. 不一定
题目解答
答案
A. 膜状凝结< 珠状凝结
解析
本题考查对流传热系数中膜状凝结和珠状凝结的大小关系这一知识点。解题思路是先明确膜状凝结和珠状凝结的概念,再分析它们对传热过程的影响,从而比较两者对流传热系数的大小。
1. 明确膜状凝结和珠状凝结的概念
- 膜状凝结:当蒸汽在冷却壁面上凝结时,如果能形成一层连续的液膜,这种凝结方式称为膜状凝结。在膜状凝结过程中,蒸汽的热量需要通过液膜才能传递到冷却壁面,而液膜会对传热产生热阻,阻碍热量的传递。
- 珠状凝结:当蒸汽在冷却壁面上凝结时,如果形成的液滴不能润湿壁面,液滴会在壁面上滚动并汇合,这种凝结方式称为珠状凝结。在珠状凝结过程中,液滴会不断地从壁面上滚落,使壁面直接暴露在蒸汽中,减少了热阻。
2. 分析两者对传热过程的影响
- 对于膜状凝结,由于液膜的存在,蒸汽与壁面之间的传热主要通过液膜的导热来实现。根据傅里叶定律$Q = - \lambda A\frac{dT}{dx}$(其中$Q$为热流量,$\lambda$为导热系数,$A$为传热面积,$\frac{dT}{dx}$为温度梯度),液膜的导热系数相对较小,且液膜厚度会随着凝结过程的进行而增加,导致温度梯度减小,从而使热流量减小,对流传热系数降低。
- 对于珠状凝结,由于液滴不断滚落,壁面大部分时间直接与蒸汽接触,蒸汽可以直接在壁面上凝结,减少了热阻,使得热流量增大,对流传热系数提高。
3. 比较两者对流传热系数的大小
综上所述,珠状凝结的热阻小于膜状凝结的热阻,根据对流传热系数的定义$\alpha=\frac{Q}{A\Delta T}$(其中$\alpha$为对流传热系数,$Q$为热流量,$A$为传热面积,$\Delta T$为温差),在相同的传热面积和温差条件下,热流量越大,对流传热系数越大。所以,膜状凝结的对流传热系数小于珠状凝结的对流传热系数,即膜状凝结< 珠状凝结。