对在蒸汽-空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中()在工程上是可行的:A. 提高空气流速; B. 提高蒸汽流速; C. 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度; D. 在蒸汽一侧管壁上加装翅片,增加冷凝面积并及时导走冷凝液 E.

本题考查间壁换热过程中强化传热的方法及在工程上的可行性。解题思路是根据蒸汽 - 空气间壁换热的特点，分析每个选项对传热过程的影响以及在工程实际中的可操作性。

选项A

在蒸汽 - 空气间壁换热中，空气侧的对流传热系数通常远小于蒸汽侧的对流传热系数，空气侧为传热过程的控制环节。根据对流传热系数的经验公式，提高空气流速可以显著增大空气侧的对流传热系数。以管内强制对流为例，当空气在圆管内流动时，对流传热系数$\alpha$与雷诺数$Re$、普朗特数$Pr$等有关，其经验关联式为$\alpha = CRe^{m}Pr^{n}\frac{\lambda}{d}$（其中$C$、$m$、$n$为与流动状态等有关的常数，$\lambda$为流体的导热系数，$d$为管径）。当空气流速提高时，雷诺数$Re=\frac{du\rho}{\mu}$（$u$为流速，$\rho$为流体密度，$\mu$为流体动力黏度）增大，从而使对流传热系数$\alpha$增大，进而强化了整个传热过程。而且在工程上，提高空气流速可以通过风机等设备实现，技术上可行且成本相对较低，所以选项A可行。

选项B

蒸汽侧的对流传热系数本身就比较大，不是传热过程的控制环节。提高蒸汽流速虽然也能在一定程度上提高蒸汽侧的对流传热系数，但由于其原本传热系数就较大，提高的效果相对不明显，而且提高蒸汽流速需要增加蒸汽的输送功率等，会增加工程成本，所以从强化传热的效率和经济性综合考虑，该方案不是工程上强化传热的首选，选项B不可行。

选项C

采用过热蒸汽以提高蒸汽温度，虽然可以增大冷热流体的温差$\Delta T$，根据传热速率方程$Q = KA\Delta T$（$Q$为传热速率，$K$为总传热系数，$A$为传热面积），在一定程度上能提高传热速率。但过热蒸汽的冷凝潜热较小，与饱和蒸汽相比，其传热能力会有所下降，并且使用过热蒸汽需要更高的蒸汽压力和温度，对设备的要求更高，增加了设备成本和运行风险，所以该方案在工程上不是强化传热的有效且可行的方法，选项C不可行。

选项D

在蒸汽一侧管壁上加装翅片，由于蒸汽侧本身传热系数较大，加装翅片对提高传热系数的作用不显著。而空气侧传热系数小，是传热的控制环节，应该在空气侧加装翅片来强化传热，所以选项D不可行。