協(xié)會版注冊化工第四章傳熱過程綜述

4傳熱過程1概述1.1傳熱目的

①加熱、冷卻物料

②回收熱量或冷量設法促進傳熱

③保溫，減少熱量或冷量損失設法阻止傳熱傳熱還溶于其它單元操作如蒸發(fā)，精餾1.2傳熱機理①傳導—分子熱運動(自由電子遷移)接觸②對流—流體宏觀遷移引起載熱接觸③輻射—電磁波不接觸熱水瓶為什么能保溫？1.3冷熱流體接觸方式①蓄熱式②直接接觸式③間壁式

1.4化工常用載熱體加熱最常用水蒸汽

(鍋爐房)常用工業(yè)鍋爐p<0.8MPa(表)(175℃)

道生油、熔鹽、電加熱冷卻常用河水、井水、自來水鹽水、冷凍劑1.5基本概念①熱流量Q,

W(=J/s)

單位時間，熱流體通過整個傳熱面?zhèn)鬟f給冷流體的熱量。②熱流密度q,（W/m2）單位時間、單位面積所傳遞的熱量。顯然，熱流量③定態(tài)與非定態(tài)定態(tài)：非定態(tài)：從0~τ時刻累積傳熱量QT,2熱傳導2.1傅立葉定律熱流密度與溫度梯度成正比λ：W/m·℃λ量級：金屬10~102W/m·℃

絕熱材料10-2~10-1W/m·℃

液體10-1W/m·℃

氣體10-2W/m·℃λ金屬>λ液體>λ氣體2.2單層平壁導熱解決：①溫度分布

②熱流量條件：①定態(tài)

②一維(橫向?qū)岵挥?分析：①取控制體

②作熱量衡算：進=出+累積定態(tài)：累積=0，Q1=Q③結合特征方程解析解

λ=常數(shù)時積分溫度分布線性,或工程處理方法多層平壁導熱條件：定態(tài)一維串聯(lián)過程，速率一致結果：溫差按熱阻大小分配例1已知：兩層平壁λ1=1.4W/m·℃,δ1=100mm,λ2=0.14W/m·℃,δ2=200mm,t1=650℃,t3=50℃。求：兩壁接觸處的溫度t2。解：先定性分析，哪個斜率大熱流密度由得℃2.3圓筒壁導熱分析：①取控制體

②作熱量衡算定態(tài)：Q入=Q出即：Q=qA=q’A’一維傳熱：寫成通式：其中：2.4球殼導熱通式2.5多層壁傳熱含義：條件：無接觸熱阻接觸熱阻：因接觸界面不可能理想光滑而造成的額外熱阻影響因素：界面粗糙度，壓緊力，空隙中的氣壓計算上有困難，數(shù)據(jù)少，但概念很重要多層圓筒壁導熱思考題：溫度分布？例2在蒸汽管道外包兩層同樣厚度的保溫材料

λ1<λ2,應將哪層包在里面？解：,

兩種情況傳熱量不同，比較Q1與Q2，取小的。比較分母∵λ1<λ2,∴∵∴∵所以Q1<Q2,λ小的材料應包在里面2.6帶有生成熱的固體導熱固體中熱量生成速率e-----W/m3圓球一維定態(tài)導熱圓柱體一維定態(tài)導熱3對流給熱研究范圍：3.1過程分析熱流體向冷壁面?zhèn)鳠釋π》綁K作熱量衡算

q流動>q靜止3.2兩種對流形式自然對流與強制對流

1.自然對流:由于流體內(nèi)部溫度不同,引起密度不同而導致宏觀流動加熱面主體t↑,ρ↓熱流體上升

Δp=ΔρgL,Δρ=ρβΔt,

β膨脹系數(shù)

,u∝自然對流的冷源、熱源應放在恰當?shù)奈恢?．強制對流在外力或Δp作用下引起流動自然對流的冷源、熱源應放在恰當?shù)奈恢?.3對流給熱過程的數(shù)學描述1．牛頓冷卻定律其中：TW:壁溫；T:流體主體溫度；

α：傳熱膜系數(shù)W/m2℃工程處理方法—分離變量法①便于分解組合傳熱系數(shù)K②將總過程(K的確定)

分解成幾個子過程例如：在確定K的過程中,冷熱流體各有

10種情況,K有100種③為強化傳熱提供依據(jù)強化傳熱應從哪一側(cè)著手存在問題:①α中仍有ΔT影響②α仍要實驗解決2．α的影響因素①物性：ρ,μ,Cp,λ②設備因素(定性尺寸)：l③流動因素：強制對流：u

自然對流：βgΔt

α=f(ρ,μ,λ,l,u,βgΔt,Cp)基本量綱4個(M,L,T,θ)，變量8個，無量綱準數(shù)=8-4=4，即

Nu=f(Re,Pr,Gr)強制對流Nu=f(Re,Pr);自然對流Nu=f(Gr,Pr)物理意義：

—表征與純導熱相比,對流給熱系數(shù)增大的倍數(shù)

Gr—由u∝得表征自然對流的流動狀況

Pr—反映物性對給熱過程的影響3.定性溫度兩種：①膜溫較本質(zhì)，但使用不便②主體平均溫度使用方便4.定性尺寸管內(nèi)強制流動d管外自然對流水平放d

垂直放L如何實驗測定αdQ=qdA=α(tW-t)πddL=qmCpdt積分后得Q=αΔtmπdL=qmCp(t2-t1)通過測量tW1,tW2,t1,t2,qm就可以求得α3.4無相變對流α經(jīng)驗關聯(lián)式1.圓形直管內(nèi)強制湍流αNu=0.023Re0.8Prbb=0.4流體被加熱,b=0.3流體被冷卻或1)經(jīng)驗關聯(lián)式應用時要注意：①適用范圍:Re>104,0.7<Pr<160,μ<2μ水，

L/d>30~40②定性溫度：主體平均溫度或③特性尺寸:管徑d影響因素分析：

α∝∝而hf∝∝

空氣Pr=0.7b↑Prb↓

水Pr=7b↑Prb↑2)應用范圍的拓寬a.高粘度修正工程處理加熱,冷卻b．2000<Re<104過渡區(qū)

α過=fα湍校正系數(shù)

α過<α湍c．非圓形管

,3)列管式換熱器殼程傳熱膜系數(shù)加熱,冷卻正方形排列三角形排列

t—管中心距2．大容積自然對流α

Nu=A(GrPr)b應用注意：

①定性溫度：膜溫

②定性尺寸：垂直方向

③A,b值又與(GrPr)有關。自動?；瘏^(qū)—α與L大小無關討論題：①春天的溫度分布曲線？②加一保溫層后的溫度分布？討論題：①春天的溫度分布曲線？②加一保溫層后的溫度分布？通常α的大小順序：

W/m2℃α氣,自然對流5~10α氣,強制對流10~100α液,自然對流50~1000α液,強制對流500~104

α蒸汽冷凝103~3×104

α液體沸騰103~6×104例1用飽和水蒸氣加熱空氣,內(nèi)壁溫度tW=140℃,內(nèi)管內(nèi)徑60mm,流量qm=0.129kg/s。求：①傳熱面積A;②若空氣流量加倍,t2仍為原要求,則A’=?解：①在100℃下,查得μ=0.022mPas,Cp=1.01kJ/kg℃,λ=0.0321W/m℃

與0.7相差不多

=122W/m2℃

Δt1=60℃,Δt2=20℃,Δtm=36.4℃②當q’m=2qmA’=1.35m24.1冷凝給熱1.膜狀冷凝與滴狀冷凝α滴狀約為α膜狀的10倍工業(yè)上滴狀不能持久，安全起見，按α膜狀計2.垂直壁液膜層流的平均α冷凝

WM:單位寬度冷凝量熱衡算Q=WMBr=αLB(tS-tW)力平衡取,即實驗測定：C’,3.水平圓管外液膜層流的α冷凝：影響因素分析：①物性是蒸汽的還是凝液的②Δt對α有什么影響？r,μ,L的影響？應用注意：①Re<2000,Re的確定

,,垂直平壁Π=B,垂直圓管外Π=πd0水平圓管外Π=管長L②L指從0開始的高度α1,α可以套用公式計算而α2不能直接套用由衡算αAΔt=α1A1Δt+α2A2Δt得③定性溫度：④特性尺寸：垂直管外L

水平管外d0

水平管束外為nd0討論：①為什么蒸汽流速不計

Q=qm1r=qm2Cp2(t2-t1)通常r>>CpΔt,qm1<<qm2蒸汽入口安排在上部,是有利的②為什么不凝性氣體要排除膜附近pV降低,

有惰性氣體層蒸汽擴散通過,

熱阻變大③過熱蒸汽怎么計算如pV=101.3kPa,TV=120℃(TS=100℃)當TW>TS無相變對流當TW<TS冷凝,如TW=90℃,膜溫差仍為Δt=TS-TWr用r+Cp汽(TV-TS)代④管外冷凝,管子水平放還是垂直放好：當L/d>5.9時,α水平>α垂直管排斜放更好避免3.混合物冷凝1)多組分混合物全部冷凝；2)全部組分是可凝的，現(xiàn)部分冷凝，未凝組分可在凝液中部分溶解；3)從不凝性氣體中冷凝可凝組分，氣體不溶解于凝液中?；旌衔锢淠攸c：a)沿程露點是變化的；b)蒸汽冷卻至露點有顯熱傳遞，冷凝液也有顯熱傳遞，顯熱傳熱系數(shù)比相變傳熱系數(shù)小得多；c)蒸汽和液體組成沿程變化，物性變化；d)重組分須擴散通過較輕組分到達冷凝面?；旌衔锢淠齻鳠崮は禂?shù)1)和2)情況：按單組份關聯(lián)式計算，物性按平均組成算，再乘以0.65系數(shù)；3)情況：αcg—平均傳熱膜系數(shù)；αc—平均凝液組成和全部凝液負荷下，按單組分關聯(lián)式計算的傳熱膜系數(shù)；αg—平均氣體傳熱膜系數(shù)；Qg—氣體全部顯熱傳熱量；Qt—總傳熱量；4.2沸騰給熱沸騰按加熱面分類：大容積沸騰(池內(nèi)沸騰)

管內(nèi)沸騰(氣液兩相流動)管內(nèi)沸騰按主體溫度分：過冷沸騰：液體主體溫度<tS，汽化-冷凝飽和沸騰：液體主體溫度=tS1.大容積飽和沸騰過程特點：汽液兩相共存有利：氣泡攪動液體，液體沖刷表面不利：有可能氣泡連成氣膜,將液體與加熱面隔開2.沸騰條件①過熱度(t-tS)—氣泡存在之必須作力平衡分析

σ2πr=(pV-pl)πr2因pl=f(ts),pV=f(t)單調(diào)上升,氣泡存在pV>pl,t>ts液體溫度要大于液體壓強下的飽和溫度②汽化核心—氣泡生成之必須同一粗糙表面,過熱度越大,汽化核心數(shù)越多沸石的作用：提供汽化核心，防止暴沸2．沸騰曲線3．安全問題恒q設備，qcr特別重要如電加熱爐，噴油量一定的鍋爐4．沸騰過程的強化表面粗糙化，加入添加劑例1若傳熱溫差推動力增加一倍，試求下列條件下傳熱速率是原來的多少倍？①圓管內(nèi)強制湍流；②大容積自然對流；③大容積飽和核狀沸騰；④蒸汽膜狀冷凝(層流)解：①

α與Δt無關，②α∝

，③α∝Δt2.5，④α∝

，5熱輻射過程特點：①T>0K的物體都輻射，溫度越高越重要②無須傳遞介質(zhì)工業(yè)背景：①熱電偶測溫誤差TW<Tg時,有測溫誤差Tg對流→T,T輻射→TW,T<Tg采取什么措施？②管道熱損失管道外除了對流熱損失還有熱輻射損失,怎么計？5.1物體輻射能力和吸收能力

Q入=Q反+Q吸+Q透

1=r+a+d

吸收率反射率穿透率在工業(yè)上所遇溫度范圍內(nèi)，熱輻射波長在0.38~1000μm,大部分能量在0.76~20μm固體、液體d=0,r+a=1氣體r=0，a+d=1黑體—吸收率a=1的物體,

是一種理想化物體空腔近似于黑體黑體,白體,透體黑、白之分不據(jù)于顏色雪霜a=0.985近似黑體黑光金屬r=0.97近似白體玻璃對可見光是透體，而對紅外線近似于黑體1.黑體的輻射能力斯蒂芬-波爾茲曼定律

C0=5.67W/m2K4即Eb∝(絕對溫度)4，稱四次方定律。表明輻射傳熱對溫度十分敏感。2.實際物體輻射能力黑度ε影響因素：表面溫度，物體種類，表面狀況3.灰體實際物體：吸收率a與波長λ有關灰體—對各波長具有相同吸收率的理想物體

a(λ)=常數(shù)把實際物體視作灰體的需要與可能需要:a與λ無關,便于數(shù)學處理可能:工業(yè)上大多λ=0.76~20μm

工程材料在此區(qū)a變化不大當Ta=Tb時,無凈傳熱

E=εEb(1-a)Eb+E=Eb克希荷夫定律a=ε結論：在同一溫度下，灰體的吸收率等于黑度。善輻射者善吸收。注意：太陽輻射、氣體輻射5.2兩黑體間輻射1.角系數(shù)黑體1發(fā)射給黑體2占總發(fā)射量的分率由蘭貝特定律純幾何因素,與表面性質(zhì)無關。實際是一種覆蓋率同樣結論：2．兩黑體凈熱交換5.3兩灰體間輻射使用有效輻射概念將灰體理解為對投入輻射全部吸收而輻射能力等于有效輻射的“黑體”當系統(tǒng)只由兩灰體組成時得或系統(tǒng)黑度實用：①兩大近距離平板：相互全遮蓋了②小物體1被大物體2包圍而則簡化為例1在兩大近距離平板中間加一塊遮熱板，表面黑度均相同，則輻射傳熱為原來的多少？解：

例2熱電偶測溫穩(wěn)定時誤差如何減小誤差,可采取的措施：

①α↑,②ε1↓,③TW↑④加罩子

5.4輻射的主要影響因素1.絕對溫度四次方同樣溫差2.幾何位置3.表面黑度鍍銀、鋁等4.輻射表面的介質(zhì)輻射給熱系數(shù)氣體輻射在工業(yè)條件下，O2、N2、H2可視作透體既無輻射能力，又無吸收能力CO、CO2、SO2、CH4、H2O只能輻射和吸收一定波長范圍的能量，不能看作灰體

ag≠εg1.氣體輻射和吸收是個容積過程定義仍按表面算平均射線行程

εg=f(Tg,pgL),ag=φ(Tg,pgL)水蒸汽黑度氣體與黑體外殼的輻射6傳熱過程計算定態(tài)條件下，Q熱,放=Q冷,吸+Q損失Q損失不計時，qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1)過程特征方程假定條件：①定態(tài),Q損失不計②qm1Cp1,qm2Cp2,K沿傳熱面不變③冷、熱流體無相變化④軸向?qū)峥珊雎?.1傳熱速率和傳熱系數(shù)注意：推動力、系數(shù)、面積的配套以內(nèi)壁面為基準以外壁面為基準(較常用)只有平壁才有K1=K2注意：實際考慮污垢：6.2傳熱阻力控制問題新管子,或經(jīng)除垢后的管子,R1=R2=0,通常λ金屬大壁δ薄,如λ鋼=45W/m·K,取δ=1.5mmλ/δ=3×104W/m2·K,δ/λ≈0，則：①K比α1、α2中較小的一個α還?、诋敠?>>α2，則K≈α2

強化傳熱須從α小的一側(cè)入手③壁溫計算：∵δ/λ≈0，∴TW=tW結論：壁溫總是接近α值大的一邊流體溫度例1α值對K的影響無污垢時,

α1α2KK/K原

2050019.2α1加倍4050037.01.93α2加倍20100019.61.02例2壺底溫度為什么空壺時要燒壞？

T=1000℃,t=100℃tW(TW=tW)靠近哪個溫度(T、t)例3用蒸汽加熱冷物料,物料進口溫度為20℃,出口溫度為50℃,蒸汽溫度為140℃,物料一側(cè)給熱系數(shù)=1000W/m2℃,蒸汽一側(cè)=104W/m2℃。求：平均壁溫(金屬壁熱阻可忽略)。解法1：物料進口處壁溫tW1,出口處壁溫tW2,由得tW1=129.1℃,由得tW2=131.8℃,平均壁溫tW=130.5℃解法2：物料平均溫度為

℃由，得tW=130.5℃實際換熱中的酸露點問題6.3傳熱過程基本方程式對微元體作衡算結合過程特征方程積分：dA從0→A，d(T-t)從T2-t1→T1-t2逆流總熱量衡算：傳熱基本方程式主要影響因素：①K傳熱系數(shù)②A傳熱面積③Δtm對數(shù)平均推動力6.4T,t的沿程變化規(guī)律和操作線①冷熱流體均有相變化②一側(cè)有相變,一側(cè)無相變t~A曲線彎向的判別溫差大斜率大③兩側(cè)均無相變化操作線—表示同一截面T與t關系換熱器段熱量衡算的結果操作線是直線,斜率并流時,6.5保溫層的臨界半徑問題：保溫層是否無論λ大小都是增加熱阻的？平壁：δ越厚,熱阻越大圓管壁外：δ↑,d3↑,↑,↓可能出現(xiàn)Rmin

得λ小的材料包上去總是增加熱阻的λ大的材料包上去可能會減小熱阻,增加熱損失圓球壁外呢？有類似的問題例1某套管換熱器用水冷卻油，水流量qm2=4000kg/h，進口溫度t1=25℃，出口溫度t2=40℃，油進口溫度T1=110℃，出口溫度T2=75℃，逆流操作，傳熱面積A=5m3。求：傳熱系數(shù)K解：

Δt1=T1-t2=110-40=70℃Δt2=T2-t1=75-25=50℃℃強化傳熱的途徑①加大面積A②提高流速,增強湍動,提高α③提高溫差推動力Δtm例2熱水空冷例2熱水空冷

α2A2↑,KA↑關于Δtm思考：①Δt1=Δt2時,Δtm=？②當Δt1為有限值，Δt2→0時，Δtm→？③T1,T2,t1,t2一定時,是按并流方式操作的Δtm大還是逆流的Δtm大？當Δt1+Δt2=C時,兩者越接近,平均值越大④Δtm受小的一端溫差影響大些6.6換熱器的計算熱量衡算式傳熱基本方程式變量：Q,qm1,qm2,K,A,T1,T2,t1,t29個變量,3個等式,以熱物料冷卻為例設計型計算：已知：qm1,T1,T2,t1,選t2,K

求：qm2,Q,A操作型計算：①已知：A,qm1,qm2,T1,t1,K

求：T2,t2,②已知：A,qm1,T1,T2,t1,K

求：qm2,t2,(試差)極限問題討論：逆流時,A→∞,一定,T2=?,t2=?T2=t1?,t2=T1?qmCp為有限值,Q為有限值

Q=KAΔtm,只能Δtm→0當,t2max=T1當,T2min=t1當時呢？并流時,A→∞,一定,T2=?,t2=?Q=KAΔtm,只能Δtm→0T2=t2復雜流動時的Δtm,如：單殼程,雙管程工程上處理

Δtm=ψΔtm逆

ψ修正系數(shù)設計時ψ<0.8,可認為流型不合適傳熱單元法—有時便于問題分析傳熱單元數(shù)，熱容量流率比，熱效率，逆流時,0<ε<1

由定義可得輸出與輸入為線性順變關系設計計算中的選擇

----依據(jù)：技術上可行,經(jīng)濟上優(yōu)化1.評價換熱器好壞的主要指標：Δp,K2.冷卻水出口溫度選擇：

t2選大了,易結垢,Δtm小,A↑,設備費用大；

t2選小了,qm2用量大,操作費用大。經(jīng)濟上權衡定t2。一般Δtm≮10℃。3.t1的確定,如用河水,冬天t1低,夏天t1高,取哪個？4.選流向：逆流：Δtm大,qm2用量小,溫度范圍寬；并流：壁溫較均勻,出口溫度t2不會過高,適合于熱敏性物料、高粘性液體5.選流速：K和Δp的權衡.

例：單管程改雙管程,

管程、殼程都盡量達到湍流6.選結構：固定管板式—溫差較小時用;溫差<50℃溫差大時考慮熱脹冷縮:膨脹節(jié),浮頭式,U形管式7.選通道：易結垢的、腐蝕性的、高壓的流體走管程；蒸汽冷凝走殼程，流量小粘度大的走殼程通常,換熱器已有標準設計,定型產(chǎn)品成本低,只要適當選型即可考慮因素：(1)流體種類；液-液；氣-氣；氣-液(2)重量和尺寸；(3)投資和運行費用；(4)污垢及清潔。管殼式換熱器選型：已知：T1,T2,qm1,t1及介質(zhì)熱負荷：Q=qm1Cp1(T1-T2)

選t2,求按流體種類由K值大致范圍選K估選型號,算

Re>2000K計算，ΔP計算是否ΔP計算<ΔP允許是否結束系統(tǒng)優(yōu)化：(1)冷卻器冷卻水的最佳出口溫度t2C=CAA+CWτqmdC/dt2=0(2)廢熱的最經(jīng)濟回收量

C=CqQτ-CAAdC/dA=0(3)低壓蒸汽預熱的經(jīng)濟性物料需要從t1加熱到t2，低壓蒸汽預熱物料至t，可節(jié)省部分高壓蒸汽

C=C1Q1τ+CAA1+ChQhτ+CAAhdC/dt=06.7換熱器操作型問題設計時，主要變動A

操作時，主要變動K,Δtm1.操作調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)t1,qm2Cp2①qm2↑,t2

,T2

,K

,Q

。

可能性分析：

Q能力>Q衡算

Q能力<Q衡算

Q能力=Q衡算T2↓,t2↓，↑,Q=qm1Cp1(T1-T2)↑qm2調(diào)節(jié)的極限，qm2→∞，t2極限=t1②t1↓,t2

,T2

,Q

。

分析：Q=qm1Cp1(T1-T’2)Q=KAΔtm

不增加KA不變，Δtm應當增加，操作線應上移

t1↓,t2↓,T2↓,Q=qm1Cp1(T1-T’2)↑輸出與輸入為線性順變關系2.操作型計算①第一類：已知KA,T1,t1,。求：T2,t2逆流：并流：②第二類：已知：KA,T1,T2,qm1,t1

求：t2,qm2要試差才能解原因：計算式的非線性逆流：求出t2后例1原為單管程167kPa(表)T=130℃,t1=80℃,t2=100℃,管內(nèi)流動為湍流,為提高t2①改為雙管程,t2’=?②不改雙管程，要達到同樣t2’,提高T至多少？解：①改雙管程，流速加倍α蒸汽>>α有機液K≈α有機液∝u0.8,

得t2’=109.5℃②仍為單管程,K值不變得T’=153.6℃相當于426kPa(表)例2一逆流套管換熱器,熱空氣走管內(nèi),冷水走環(huán)隙，熱空氣一側(cè)傳熱阻力控制,冷、熱流體進出口溫度為t1=30℃,t2=45℃,T1=110℃,T2=80℃。求：當熱空氣流量qm1加倍時，T’2,t’2=?思路：先解舊工況的數(shù)群和的值，再用新工況的和求T’2,t’2。解：新工況：qm1’=2qm1K≈α1∝qm10.8因Δtm=T1-t2’=T2’

-t1Q’=qm2Cp2(t2’-t1)=K’A(T1-t2’),t2’=55.1℃

T2’=84.9℃

例3乙醇過冷冷凝已知：r汽化,Cp乙醇,qm1,K1,K2,A求：面積是否夠？解題方法：分兩段A計=A1+A26.8非定態(tài)傳熱已知：G(kg),qm(kg/s),Cp,t初,t終,T,K,A,假定管道及換熱器的滯留油量可忽略不計，槽內(nèi)油品溫度均勻。求：τ解：取dτ時段進行熱衡算,換熱器傳熱量等于槽內(nèi)油品升溫所需熱量傳熱章練習：一、填空1．在沿球壁的一維定態(tài)傳熱過程中，熱流量Q沿半徑增大方向

，熱流密度q沿該方向

，（增大，減少，不變）。2．在一維定態(tài)傳熱過程中，二層的熱阻分別為R1和R2，推動力為Δt1和Δt2，若R1<R2，則推動力Δt1

Δt2，(>,=,<),(Δt/R)1

(Δt/R)2

(Δt1+Δt2)/(R1+R2)。3．為對某管道保溫，現(xiàn)需將兩種導熱系數(shù)分別為λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1>λ2，δ1=δ2，則應該將導熱系數(shù)為

的材料包于內(nèi)層，更有利于保溫。解答：一、1．不變，減少。

2．<,=,=。

3．λ24.對流對傳熱的貢獻是

。5.對流給熱時，α∝Δta，q∝Δtb（Δt=t-tw），當流體在圓形直管內(nèi)強制高度湍流時，a=

，b=

；當蒸汽在管外冷凝(層流)時a=

，b=

；大容積飽和核狀沸騰時，a=

，b=

。6.水在列管換熱器的管程內(nèi)流動，其Re>104，當流量增加一倍，管徑不變，則α為原來的

倍；將管徑減小一半，流量不變，則α為原來的

倍；若流量、管徑不變，而將管程數(shù)增加一倍，則α為原來的

倍。（忽略物性變化）7．用飽和水蒸氣在套管換熱器內(nèi)加熱冷空氣，此時，管壁溫度接近于

的溫度。解答：一、4.流動流體的載熱使壁面處溫度梯度增加

5．0，1；-0.25，0.75；2.5，3.56．

20.8=1.74，21.8=3.48，20.8=1.747．蒸汽側(cè)8．蒸汽冷凝分

狀冷凝和

狀冷凝，工業(yè)設計時按

狀冷凝考慮；大容積飽和沸騰分

狀沸騰和

狀沸騰，操作應控制在

狀沸騰下進行。9．某無相變逆流傳熱過程，已知T1=60℃，t2=30℃，(qmCp)2/(qmCp)1=1，則Δtm=

。10．用飽和蒸汽加熱冷流體（冷流體無相變），若保持加熱蒸汽壓降和冷流體t1不變，而增加冷流體流量qm2，則t2

，Q

，K

，Δtm

。解答：一、8．滴，膜，膜；核，膜，核

9．Δtm=Δt1=Δt2=T1-t2=30℃10．Q=KAΔtm↓,↑,↑,↑11．冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器用久后形成垢層，在同樣的操作條件下，與無垢層時相比，結垢后換熱器的K

，Δtm

，t2

，Q

。（上升，不變，下降，不確定）。12．冷熱流體的進出口溫度t1，t2，T1，T2相同時，Δtm并

Δtm逆(>,=,<)。13.利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物料。要求熱流體的溫度T1、T2及流量qm1不變。今因冷卻水進口溫度t1增高，為保證完成生產(chǎn)任務，提高冷卻水的流量qm2，則K

，Δtm

，Q

。(上升，不變，下降，不確定)。解答：一、11．↓,↑,↓,↓12．≤13．Q=qm1Cp1(T1-T2)=KAΔtm↑,↓,不變二、作圖題：1．某換熱器原工況操作線如圖，試將新工況操作線定性畫在原圖中，并證明之。二、1.解：2．某逆流換熱器的(qmCp)2<(qmCp)1，試定性繪出兩種流體沿傳熱面的溫度分布曲線及操作線。2.3．試定性在同一圖中繪出兩個換熱器的操作線。3.三、找錯熱輻射中，(A)灰體是一種理想物體，(B)黑體也是一種特殊的灰體，(C)溫度相等時，黑體與灰體的輻射能力相同，(D)對太陽能的輻射，實際物體也可看作灰體。三、解：C,D

四、計算題1．進入某間壁式換熱器的冷、熱流體溫度為t1=50℃,T1=200℃,已知換熱器的總熱阻1/KA=0，試求下列條件下冷流體的出口溫度。

①并流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；

②逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；

③逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=0.5。四、1.解：①t2=T2=