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《传热学期末复习试题库》含参考答案要点

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( )

(1)逆流 (2)顺流 (3)叉排 (4)顺排

18.

换热器管内为被加热水;管外为烟气,水侧结垢后管壁温度将会如何

改变?或烟侧积灰后,管壁温度又将如何改变? ( ) (1)增大,增大 (2)减小,减小

(3)增大,减小 (4)减小,增大

19.

已知敷设在圆管外的保温材料的导热系数为0.08 W/(),管外环境介

2

质的传热系数为8W/(m.K),其临界热绝缘直径为:

(1)0.02m (2)200m (3)0.005m (4)50m

20.

已知一传热设备,新投入时传热系数为78W/(m.K),使用一年后其

2

2

传热系数为55W/(m.K),则其污垢热阻:

2

(1)0.018(m)/W (2)0.005(m)/W (3)0.0128(m)/W (4)0.003(m)/W

21.

2

22

下列哪个是传热单元数?

??tmin(1)ε (2) (3) (4) ?tmax ?tmaxln?tmin22.

下列哪个不是增强传热的有效措施?

(1)波纹管 (2)逆流 (3)板翅式换热器 (4)在对流传热系数较大侧安装肋片

23.

试计算逆流时的对数平均温差,已知热流体由300℃冷却到150℃,

而冷流体由50℃加热到100℃。

(1)124 ℃ (2)134 ℃ (3)144℃ (4)154℃

19.热流体和冷流体交替地流过同一流道的换热器称为 。

(1)热管换热器 (2) 间壁式换热器 (3)回热式换热器 (4)混合式换热器

四、简答题

1. 试举出

3个隔热保温的措施,并用传热学理论阐明其原理?

(提示:可以从导热、对流、辐射等角度举出许多隔热保温的例子.例如采用遮热板,可以显著削弱表面之间的辐射换热,从传热学原理上看,遮热板的使用成倍地增加了系统中辐射的

表面热阻和空间热阻,使系统黑度减小,辐射换热量大大减少;又如采用夹层结构并抽真空,可以削弱对流换热和导热,从传热角度看,夹层结构可以使强迫对流或大空间自然对流成为有限空间自然对流,使对流换热系数大大减小,抽真空,则杜绝了空气的自然对流,同时也防止了通过空气的导热;再如表面包上高反射率材料或表面镀银,则可以减小辐射表面的吸收比和发射率(黑度),增大辐射换热的表面热阻,使辐射换热削弱,等等。)

2. 解释为什么许多高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结

构。

(提示:从削弱导热、对流、辐射换热的途径方面来阐述。高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构,从导热角度看,空气的导热系数远远小于固体材料,因此采用多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数,阻碍了导热的进行;从对流换热角度看,多孔性材料和多层隔热屏阻隔了空气的大空间流动,使之成为尺度十分有限的微小空间。使空气的自然

对流换热难以开展,有效地阻碍了对流换热的进行;从辐射换热角度分析,蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于使用了多层遮热板,可以成倍地阻碍辐射换热的进行,若再在隔热屏表面镀上高反射率材料,则效果更为显著。)

3. 什么叫换热器的顺流布置和逆流布置?这两种布置方式有何特点?设计

时如何选用?

(提示:从顺、逆流布置的特点上加以论述。冷、热流体平行流动且方向相同称为顺流,换热器顺流布置具有平均温差较小、所需换热面积大、具有较低的壁温、冷流体出口温度低于热流体出口温度的特点。冷、热流体平行流动但方向相反称为逆流,换热器逆流布置具有平均温差大、所需换热面积小、具有较高壁温、冷流体出口温度可以高于热流体的出口温度的特点。设计中,一般较多选用逆流布置,使换热器更为经济、有效,但同时也要考虑冷、热流体流道布置上的可行性,如果希望得到较高的壁面温度,则可选用逆流布置,反之,如果不希望换热器壁面温度太高,则可以选择顺流布置,或者顺、逆流混合布置方式。)

4. 试解释并比较换热器计算的平均温差法和ε—法?

(提示:从平均温压法和ε—法的原理、特点上加以阐述。两种方式都可以用于换热器的设计计算和校核计算,平均温差法是利用平均温差来进行换热器的计算,而ε—法是利用换热器效能ε与传热单元数来进行换热器计算。平均温压法要计算对数平均温压,而ε—法则要计算热容量比、传热单元数或换热器效能。设计计算时,用平均温差法比用ε—法方便,而在校核计算时,用ε—法比用平均温差方便。)

5. 请说明在换热设备中,水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响,

如何防止。

(提示:从传热系数或传热热阻角度分析。在换热设备中,水垢、灰垢的存在将使系统中导热热阻大大增加,减小了传热系数,使换热性能恶化,同时还使换热面易于发生腐蚀,并减小了流体的流通截面,较厚的污垢将使流动阻力也增大。此外,热流体侧壁面结垢,会使壁面温度降低,使换热效率下降·,而冷流体侧壁面结垢,会导致壁温升高,对于换热管道,甚至造成爆管事故。防止结垢的手段有定期排污、清洗、清灰,加强水处理,保证水质,采用除尘、吹灰设备等。)

传热过程及换热器部分

1、对壳管式换热器来说,两种流体在下列情况下,何种走管内,何种走管外?

(1)清洁与不清洁的;(2)腐蚀性大与小的;(3)温度高与低的;(4)压力大与小的;(5)流量大与小的;(6)粘度大与小的。

答:(1)不清洁流体应在管内,因为壳侧清洗比较困难,而管内可定期折开端盖清洗;(2)腐蚀性大的流体走管内,因为更换管束的代价比更换壳体要低,且如将腐蚀性强的流体置于壳侧,被腐蚀的不仅是壳体,还有管子;(3)温度低的流体置于壳侧,这样可以减小换热器散热损失;(4)压力大的流体置于管内,因为管侧耐压高,且低压流体置于壳侧时有利于减小阻力损;(5)

流量大的流体放在管外,横向冲刷管束可使表面传热系数增加;(6)粘度大的流体放在管外,可使管外侧表面传热系数增加。

2、为强化一台冷油器的传热,有人用提高冷却水流速的办法,但发现效果并不显著c试分析原因。

答:冷油器中由于油的粘度较大,对流换热表面传热系数较小,占整个传热过程中热阻的主要部分,而冷却水的对流换热热阻较小,不占主导地位,因而用提高水速的方法,只能减小不占主导地位的水侧热阻,故效果不显著。 3、有一台钢管换热器,热水在管内流动,空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出,为提高冷却效果,采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。

答:该换热器管内为水的对流换热,管外为空气的对流换热,主要热阻在管外空气侧,因而在管外加装肋片可强化传热。注意到钢的导热系数虽然小于铜的,但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻,因而无需将钢管换成铜管。

4、为了简化工程计算,将实际的复合换热突出一个主要矛盾来反映,将其次要因素加以适当考虑或忽略掉,试简述多孔建筑材料导热、房屋外墙内表面的总换热系数、锅炉炉膛高温烟气与水冷壁之间的换热等三种具体情况的主次矛盾。

答:⑴通过多孔建筑物材料的导热,孔隙内虽有对流和辐射,但导热是主要的,所以热量传递按导热过程进行计算,孔隙中的对流和辐射的因素在导热系数中加以考虑。⑵房屋外墙内表面的总换热系数是考虑了对流和辐射两因素的

《传热学期末复习试题库》含参考答案要点

()(1)逆流(2)顺流(3)叉排(4)顺排18.换热器管内为被加热水;管外为烟气,水侧结垢后管壁温度将会如何改变?或烟侧积灰后,管壁温度又将如何改变?()(1)增大,增大(2)减小,减小(3)增大,减小(4)减小,增大19
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