用饱和水蒸气在套管换热器内加热冷水,此时管壁温度接近于()的温度,总传热系数接近()的对流给热系数。A. 水蒸气,水蒸气B. 冷水,冷水C. 水蒸气,冷水D. 冷水,水蒸气

本题考查套管换热器中管壁温度和总传热系数的相关知识。解题的关键在于理解热阻的概念以及热阻与温度、传热系数之间的关系。

1. 分析管壁温度

在套管换热器中，热流体（饱和水蒸气）将热量传递给冷流体（冷水），热量通过管壁进行传递。根据热阻的概念，热阻越大，温度降就越大。
热阻的计算公式为$R = \frac{1}{hA}$，其中$h$是对流给热系数，$A$是传热面积。一般来说，饱和水蒸气的对流给热系数$h_{水蒸气}$远大于冷水的对流给热系数$h_{冷水}$，即$h_{水蒸气}\gg h_{冷水}$。
根据热阻公式可知，$R_{水蒸气}=\frac{1}{h_{水蒸气}A}$，$R_{冷水}=\frac{1}{h_{冷水}A}$，所以$R_{水蒸气}\ll R_{冷水}$。
在传热过程中，温度降$\Delta T = QR$（$Q$为传热量），由于$R_{水蒸气}\ll R_{冷水}$，所以水蒸气侧的温度降远小于冷水侧的温度降。
这就意味着管壁温度更接近于热阻小、温度降小的一侧，也就是饱和水蒸气的温度。

2. 分析总传热系数

总传热系数$K$的倒数$\frac{1}{K}$等于各分热阻之和，对于套管换热器，总热阻$\frac{1}{K}\approx\frac{1}{h_{水蒸气}}+\frac{1}{h_{冷水}}$（忽略管壁热阻等其他次要因素）。
因为$h_{水蒸气}\gg h_{冷水}$，所以$\frac{1}{h_{水蒸气}}\ll\frac{1}{h_{冷水}}$，那么$\frac{1}{K}\approx\frac{1}{h_{冷水}}$，由此可得$K\approx h_{冷水}$，即总传热系数接近冷水的对流给热系数。