第三部分-传热概念题示例与分析.doc

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1、第三部分传热概念题示例与分析一、思考题3-1有人说：“算术平均温差是近似的，对数平均温差才是准确的。”这种说法对吗？答：不对。算术平均温差当然是近似的。对数平均温差似乎比前者更接近实际，但并非完全准确。因为在其推导过程中已经做了几点假设：（1）各点的K值一致；（2）冷、热流体的比热容C、C皆取平均温度下的平均值，且看作是不变的常委数；（3）没有热损失等。由于K、C、C都是取的平均值，当然经这样的推导而得到的对数平均温差也是近似的。所以通常规定当时，可用算术平均温差代替对数平均温差，即。这完全可以满足工程计算的要求。

2、如果片面地认为只有对数平均温差可靠，舍简求繁，不仅没有必要，也没有道理。3-2保温瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？答：首先，保温瓶瓶胆设计成玻璃夹层结构。夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损失。其次，瓶胆夹层内两表面均镀有银、铝等低黑度涂层，增加了辐射传热热阻大幅度降低了辐射散热量。举例说，如夹层内壁温度为98C，外壁温度为28C，黑度为0.95的玻璃表面镀上黑度为0.02的银层后,其辐射散热量可由原来的550降至6.15。第三，在使用保温瓶时，瓶盖选用导热系数很小的软木制作，而且在灌水时还要

3、在瓶颈处留出一段空气的导热系数比水在小得多，从而有效地降低了瓶口的导热热损失。α3-3计算蒸气在水平管外冷凝的凯恩（Kern）公式为：0.725()。试定性说明各种因素对冷凝给热系数α的影响。答：应当指出，冷凝给热的热阻是凝液造成的，因此式中各物性常数都是凝液的物性，而非蒸气的物性。当大时，液膜导热性能良好，α自然就大；大，液膜容易从壁面上往下滑，同样使α增大，潜热r大，α也大。相反，若蒸气温度和壁温之间的温差大，则意味着单位时间内凝液量增多，凝液膜增厚，这反而不利于传热，因此α会变小；当粘度增大时，因流动阻力增大

4、，液膜增厚，α必然减小；至于水平管的直径d大了，会使管子下部液膜加厚，同样不利于传热，α也要变小。将上面定性分析结果与凯恩公式对照后可以发现：二者是完全一致的．3-4换热器的热负荷与传热速率有何不同？答：冷、热流体在单位时间内在换器中所交换的热量，称为换热器的热负荷．它是针对换热任务的需要提出的，是生产上要求换热器应具有的换热能力，热负荷可根据生产中物流量、进出口温度及状态变化求出。而传热速率则是指换热器本身在一定操作条件下所具有的传递热量的能力，是换热器本身的特性，二者是不相同的。容易混淆的是，实际生产中设计或标

5、定换热器时，常把传热速率与热负荷视为相等，一般都是通过热负荷的计算，求得换热器应具有的传热速率，再依据传热基本方程求出所需换热器的传热面积，尽管二者在数值上常视为相等，但就其本质讲，含义是完全不同的。3-5试分析总传热速率方程与牛顿冷却定律、傅立叶定律之间的关系。答:总传热速率方程Q=KΑ又称传热基本方程，它着眼于冷热流体通过间壁的传热，即包括对流—导热—对流这样一个联合传热过程。其中K称为总传热系数。总热阻等于两个对流传热阻加上平壁导热热阻，即。设冷、热流体的平均温度分别为T与t，冷、热壁面的温度分别为和。总的传

6、热推动力即为冷、热流体的平均温差，即。（1）若仅考虑流体和壁面间的对流传热，例如热流体和热壁面间的对流传热，即忽略导热热阻和另一侧的对流热阻以及温差的变化。则K=总传热速率方程变为Α(T若仅考虑冷流体和冷壁面间的对流传热，总传热速率方程则变为此乃牛顿冷却定律：（2）若仅考虑壁面的导热则总传热速率方程变为此即傅立叶定律.由此可见,牛顿冷却定律、傅立叶定理不过是总传热率方程的特殊形式.换言之,总传热速率方程包括了对流、导热这两种基本传热形式。3-6何谓换热器的控制热阻?答:换热器的总热阻1/K主要取决于冷、热流体的对流

7、传热热阻，当然也和管壁的热阻及污垢热阻有关，即，若忽略管壁及污垢热阻，则有如果和相接近，也就是两种流体的传热阻力差不多时，在谋求强化传热过程中，一般要考虑把、都增大。但往往有这种情况，两者的值相差很大，例如>>,则。这时K即总传热系数K值接近对流传热系数小的一侧流体的值，在本例条件下总热阻完全被管外的对流传热热阻所控制。1/被称为控制热阻。控制热阻的概念对强化传热研究是非常重要的。它可以使我们在寻求强化的过程中紧紧抓住主要矛盾，提醒我们为了增大换热器的总传热系数，减少热阻，关键在于增大控制热阻一侧的。3-7用火炉烧

8、开水，壶底的温度是接近火焰的温度还是接近水的温度？答：为了抓住问题的实质，暂不考虑壶底金属材料的热阻和污垢热阻，即将壶底内、外表面的温度统一用tw来表示。设ti、to分别代表水和火焰的温度。由牛顿冷却定律：由于水的对流传热系数远大于空气的对流传热系数,即>>,由上式可知：即火焰和壶底的温度差远大于壶底和水的温度差。也就是说的数值很小，。由此可以得出结论，壶底