传热学第四版课后题答案第十章.docx

第十章1、所谓双侧强化管是指管内侧与管外例均为粥化换热表面得管子。设一双侧强化管用内径为a、外径为CIO的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，井说明管内、外表面传热系数的计算面积。答：由传热量:公式：=,I尸4%)IIhxmi,1.i2就九血网得以管内表面为基准得传热系数：I4n(44)4h/吊2hndinn管内表面传热系数得计算面枳为管外表面传热系数得才克面积为就“凡2、在圆管外敷设保温层与在阀管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么状况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会减弱其传热？答：在网管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般状况卜.保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到减弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻卜降，起到强化传热的作用“但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会减弱传热。3、重新探讨传热壁面为平壁时其次题中提出的问题。答：传热壁面为平壁时，保温总是起减弱传热的作用，加肋是否起强化传热的作用还是取决于肋化系数与肋面总效率的乘积是否人于I04、推导顺流或逆流换热器的对数,F均温差计算式时做了些什么假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？探讨对大多数间壁式换热器这些假设的适用情形。5、对于4(1)£24”27%心及心£=心必三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流淌方向的变更曲线，留意曲线的凹向与4”相对大小的关系。6、进行传热器设计时所以据的基本方程是哪些？有人认为传热单元数法不须要用到传热方程式，你同意吗？答：换热器设计所依据的基本方程有：F)=%0(GTC=八ZIn传热单元法将传热方程隐含在传热单元和效能之中C7、在传热单元数法中有否用到推导对数平均温差时所做的基本假设，试以顺流换热器效能的计算式推导过程为例予以说明。答：传热单元数法中也用到了推导平均温差时的基本假设，说明略o8、什么叫换热器的设计计算，什么叫校核计算？答：已知流体与换热参数，设计一个新的换热器的过程叫做设计计算，对已方的换热器，依据流体参数计算其换热属和流体出11参数的过程叫做校核计算。9、在进行换热器的校核计算时，无论采纳平均温差法还是采纳传热单元数法都须要假设种介质的出口温度，为什么此时运用传热单元数法较为便利？答：用传热单元数法计算过程中，出口温度对传热系数的影响是通过定性温度来体现的，远没有对平均温差的影响大，所以该法用F校核计算时简单得到收敛的计算结果。10、试用简明语言说明强化单相强制对流换热、核态沸脚与膜状凝聚的基本思想。答：无相变强制对流换热的强化思路是努力减薄边界层.强化流体的扰动与混合；核态沸腾换热的强化关健在于增加汽化核心数；膜状凝聚换热强化措施是使液膜减薄和顺当排出凝聚液。11、在推导换热器效能的计算公式时在哪些环节引入了推导对数平均温差时提出的四个假设？习题10-1,在气一气套管式换热器中，中心网管的内外表面都设置了肋片，试用下表所列符号导出管内流体与环形夹层中流体之间总传热系数的表达式。基管的导热系数为幺。解：由热fi公式，单位管长传热员:_!+!h,A,1.+hiAfi2就ri0A,+hnAf0n_.+-1.1,+-1-AA2成riA<1.式中，内侧肋面总效率%,=5AI外侧肋面总效率：1='co对外脚总面积而言的f然系数九则有：。1=太4"；1T<)(2)由(2)两式得：k=!4+4,OIh,A"2欣r1.hnw10-2、已知：一有环肋的肋片管、水蒸气再管内凝聚，表面传热系数为12200W(11f*K)空气横向拂过管外,按总外表面面积计算的表面传热系数为72.3W(m1.*K)肋片管基管外径为25.4mm,壁厚2mm,肋高15.8mm,肋厚0.318mm,肋片中心线间距为2.5mm基管与肋片均用铝做成，=169W(m*K)o求：当表面干净无垢时该肋片管的总传热系数。%A，AM%Ai,=mi0(s-)+211(r-r,')=3.141.625.4×(2.5-.381.)+23.14I6(I2.7-I5.8+O.3812)2-I2.721=169.1+4158.5=4327.6加A=欣"=3.1416x21.4X2.5=168.1，/参数：(力'产(勺产=0536Ir2=2.26由|也-15修得：,=0.78,zZ1)=''"人=0.789A故得：k=50.2W(n2*k)10-3、一卧式冷凝器采纳外径为25mm,壁厚1.5mm的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝侧的平均传热系数4=57O(W/("JK),管内水侧平均的表面传热系数4=4300W(,RK)°试计算下列两种状况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数(I)管子内外表面均是干净的管内为海水，流速大于1.ms,结水垢，平均温度小于500C,蒸汽州有油。解：I/%=1/5700=1.7543,10'/KW，X4=史=2.6431(*"JK八VIti4430020由参考文j表9一磨得：油£水%亏垢系颜6=0.0(M)1/KW蒸汽含油污垢系副力=().()(K)2>r-K/W黄铜的导热系姒F09W/，”K管子内外表面均是洁净时的导热系数22().9W/m2K1.74531.,+工弊In至+2.63XK)T2×1()920(2)管子内外表面结垢后(“专热系数,=1302.IWzzn2+0.(X)02+O.()(X)I×2200.92010-4、已知：一套管式换热器K2m,外壳内径为6cm,内管外直径为4m,摩3mm。内管中流过冷却水，平均温度为40C,流量为0.0016m7so14号涧滑油以平均温度70C流过环行空间，流所为0005r117sa冷却水系统处理的冷却塔水，管壁材料为黄铜。求：内外鞭面均干净与长时间运行结垢后的总传热系数值。解：水侧h1.的计算40'C时，=0.635IV/(w*ft),V=0.659×104inj2s,pr=4.31A=处=O785O.O342=9.0751(TwM=I.76而/54RC=必=90967流淌截面积vh=0.023-Re"*PrM=7144w(m2*)采纳式(5-54),d油能的计算A,=-(<-12)=1.57×IO3W2流淌的截面积：42'、=生=3185"i/SH=O.I439h,(zm«),v=34.3×1O'*m2/stPr=444A：Re=必=1857,=I864(RePr包严(土严VdIJ近似的取为40C,贝J:=880.71.24.41.(6Ag"Ms)叫=34.3×863.2×1Z(w*s)于是A=1.86x(史空)x(I857x444x妈严x(生理庄严=224.8卬/加U)0.022880.7×124.2利用此值量新确定管嘴温度，略去噬面热阻不计，则内侧热阻在总热阻中的比值为：P-=0.0356R1.+凡)/=+(7O-4O)×O.O356=41.1,M11=119.43x880.11重新计算得：1=225.6w(m2k)因而内外壁都干净时，0=218w(n1)油，水侧均结垢时，取q=O2,G=OOOO2A0=173w(m2k).则1.+¢0+(1.ft11.)d1.d210-5、已知：一种用于制冷剂凝聚换热的双侧强化管用直径为19、16.4mm的胚管加工而成，长1.Om。在一次试验中测得冷却水进出11温度分别为24.6C与29.2C,平均水速为091ms,按胚管尺寸计算的管内平均表面传热系数为1.82X10"W(m2*K),管外凝聚换热表面传热系数为1.25XIO4W(m2*K),管材为铜。求：按胚管外表面计算的总传热系数值。并分析管内水侧采纳强化表面后的强化效果。一1J-%+&1.n%解：44244,取/1.=400W(m*k),则有:k=：-r=6794.1卬/("*幻6.369×1.(3+3.495×10-*+8×10,若管内不强化，则按D-B公式计算时：0=27.2GV=O863X1.OU,=0.613w(nk).pr5.87.Re=17327NK=0.023×17327or×5.8704=114.8,ft.=4292.7X=2.699×1.O4i/H-内侧热阻变为4292716.4可见如不强化内侧热阻要加大5倍左右。平均温压计算10-6、已知：J旗流与逆流布置。求：分别按qmC>qm2C2与QmiCiVqm2Cz两种状况下,用温度分布曲线说明对数平均温差总是小于相应的算术平均温度.解：对顺流换热器，无论q11H5>q11i2C2或q11u5<q11i2C2,都只有如下一种图形,只是冷、热流体的曲线斜率不同。10-7.已知：逆流式套管换热器，qm1.c1=qm2c2,满意推导对数平均温型条件的前提。求：沿换热表面的局部热流密度的变更规律。解：此时不同的截面上冷热流的总温差保持为活数，由于传热系数K也为常数，因而该换热面已进入匀称热流密度的状态.10-8、已知：一加热器中用过热水蒸气来加热给水（电厂中把送到锅炉中去的水称为给水）。过热蒸汽在加热器中先被冷却到饱和温度，再凝聚成水（虽然温度不变，但是有相变热），最终被冷却成过冷水，冷热流体的总流向为逆流，热流体单相介质部分的qm>c1<qm2c2.求：画出冷、热流体的温度变更曲线。解：10-9,已知4=30OyT=21(尸C-2=1(X)(.1.=2(XrC,试计算下列流淌布置时换热器的对数平均温差:（I）逆流布置；（2） 一次交叉，两种流体均不混合；（3） 12型壳管式，热流体在壳侧;（4） 24型壳管式，热流体在壳侧;（5）顺流布置。解：t200-I(X)=0.53(X)-100R=解：1-2型,=1-I2=210-100=I1.O1.=t.-t'=300-200=100t1.-tr110-100CCCru=104.9oC1.n(1hr)In(IIOZ1.OO)300-210=0.9200-100由参考文研1的T7查得8=0.92Aj=(¼.9×0.92=96.5。C(3)由参考文i图9T5查得3=0.85w=104.9x0.85=89.2(4)由参考文刷”图9T6查得q=0.97A1.=IO4.9X0.97=101.8。C(5)r,=/,'-/=300-1.=200If=，-/=210-2=10=634CIna1,)1.n(2(K)10)10-10、已知：肯定的布置方式与冷、热流体肯定的进出口温度。求：热流体在管内侧与在壳侧的两种支配对数平均温更值有无型别？以上题中(3)(4)中情形为例，设热流体在管侧，重新计算其对数平均温差。从这一计弟中例可得出怎样的推断。杏图9-15甲=O.85m=104.9×0.85=89.2匕(2)2-4型