强化传热考查提纲

作用，加强了流体的混合脉动和湍流，使介质内横向温度梯度减小，加大了流道表面和介质内的温度梯度，加 强了介质内的能量交换，增强了换热效果。
9. 列举至少一种强化大容器沸腾换热的方法，分析其强化换热的原理及效果。 答：将金属表面粗糙化。原理及效果：提供更多汽化核心，使气泡运动加剧，给热过程得以强化。
10. 列举至少一种强化管内对流沸腾换热的方法，分析其强化换热的原理及效果。 答：在管内对流沸腾系统中引入固体颗粒。原理及效果：固体颗粒在液体中呈流态化，从而形成气液固三相对 流沸腾过程，固体颗粒穿透气泡使气泡破碎，强化了流体内部的对流换热，并提供更多的气化核心，强化沸腾 换热。
18. 采用强化换热技术的换热器进行工作效应评价有哪些评价原则？ 答： 1. 在换热功率、工质流量和压力损失相同的情况下，比较采用强化传热技术的换热器与普通换热器的换 热面积和体积； 2. 在换热器体积、工质流量和压力损失相同的情况下，比较采用强化传热技术的换热器与普通换热器的 换热功率； 3. 在换热器体积、换热功率和工质流量相同的情况下，比较采用强化传热技术的换热器与普通换热器的 压力损失；
析其效果。并根据自己所学的知识，提出改进建议。 答：冷凝器、蒸发器、制冷剂-载冷剂换热器、回热器。。。（略）
17. 平行板肋换热面通常用于什么流体环境，为什么? 答：通常用于低Re数的气态流体环境，即Re=500~1500，亦即处于层流状态。因为强化传热要首先减小热阻最 大的环节的热阻，而通常气体层流状态下的对流换热热Leabharlann Baidu最大。
20. 定性分析流体纵向冲刷横纹槽管管束时，随着管束间流动Re数的变化，其强化换热效果的差别及原因。 答： 1. 在层流流动时，横纹槽中充满静止流体，因此横纹槽管的存在并不影响管束的传热和阻力； 2. 当Re数增加时，管束中不少地区都呈现紊流流动，同时在一部分管子周界上面，速度开始增大，因此，在 管壁凸出部分处，会出现流体周期性脱离现象，形成漩涡，漩涡扰动了近壁面的流体，使管束的阻力和换 热系数增大； 3. 当Re数继续增大时，管壁上层流底层的厚度减薄，同时在横纹槽中形成稳定的漩涡。随着Re数的增大，这 些漩涡的能量增大且逐渐扩大到整个管子周界上和管束空间，因此，换热系数随Re数增大而增大； 4. 当Re数进一步增大时，管束中速度分布曲线变得更为平坦，此时，管束中总的紊流会更强一些，但在近壁 区的紊流强度近乎不变，因此换热强度也不再增大，管束的Nu数就保持为一常数。但此时由于整个流体的 紊流强度增大，所以流动阻力仍继续随Re数增大而增大。
19. 为强化一台油冷器的传热，有人用提高冷却水流速的方法，但发现效果并不显著，试分析原因。 答：强化传热的基本原则：首先设法减小其中最大的局部热阻，这样强化传热的效果才明显，从而有效地增强 传热。 此人的强化传热方法并没有实施在热阻最大的环节。通常水-固体-油与的传热过程中，热阻较大的应该是油侧 的对流换热热阻，所以应该在油侧强化传热而不是水侧。
4. 高Re数时，采用管内插入扭带和采用螺纹槽管强化换热哪个综合效果更好？分析原因并指出各自的优缺点。 答： 管内插入纽带强化换热效果更好。在较低的Re下，两者传热效果和阻力系数都相近在；高Re下，螺旋槽管 的传热效果不如插入纽带。 插入纽带能使流体被迫在管内做螺旋运动，但是需消耗大量钢板，高Re时采用插入纽带的强化传热效果将 减小，而且纽带将管子分成两部分不流于脏流体流动； 螺旋槽管制造、安装简单，但是高Re下传热效果不如插入纽带的方法。
13. 列举至少一种强化管内或管外凝结换热的方法，分析其强化换热的原理及效果。 答：将凝结表面制作成为超疏水表面的方法。由于超疏水表面不易形成水膜，凝结状态表现为珠状凝结，水珠 与超疏水凝结表面的接触较很大（大于150°），很容易从表面脱落，换热系数得到很大提高。
14. 简述热管的工作原理并列举一种强化其换热的方法。 答：典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成一定的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的 吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段）。其 工作原理为：管内吸液芯中的液体受热汽化；汽化了的饱和蒸汽向冷端流动；饱和蒸汽在冷端冷凝放出热导； 冷凝液体在吸液芯毛细力作用下回到热端继续吸热汽化。 计算机主板上主要发热器件（CPU和GPU）焊接上热管的热端，热管的另一端使用风扇强制对流散热。
2. 定性比较当流动分别处于层流、过渡流（包括弱湍流）、旺盛湍流三种流动状态时，采用管壁人工粗糙度方法 强化单相对流换热的效果，并分析换热效果不同的原因。 答： 层流流动时，壁面粗糙度在一定状况下可以极大地强化传热，但是粗糙度过大或过小都不能起到强化传热 的作用。因为粗糙度过大，流动阻力增大，粗糙度过小壁面附近不能形成漩涡； 采用增加壁面粗糙度以强化传热的技术，在过渡区流动状态下比在湍流流动状态下能取得更好的效果，这 是因为湍流流动时主要热阻在于过渡区而不在于层流底层。
15. 工程设备中采用强化换热技术时应综合考虑哪些因素？ 答： 1. 审核实验数据的适用性； 2. 考虑制造工艺和成本等； 3. 考虑运行时间的影响、结污垢和腐蚀的影响以及运行的可靠性； 4. 考虑安全性及对环境的影响； 5. 进行技术经济比较；
16. 结合自己专业（能源或制冷），说明在锅炉设备或制冷工程中至少三种设备通常采用的强化换热的技术并分
5. 简述湍流时采用环状凸出物强化管内换热的机理，并说明凸出物的哪些几何参数会影响其强化换热效果。 答： 破换边界层，增大换热表面积。相对节距、相对高度和凸出物形状。
6. 定性分析叉列板肋管束和叉列圆肋片管束（都大于四排，横向冲刷）平均换热效果的差别。 答： 叉列圆肋管束换热效果要好，但是流动阻力也大。 圆肋上形成的层流边界层在叉列管束处被破坏，并在其后形成旋涡，这一过程反复进行，能极大的强化传 热，比板肋增加换热面积的效果好。
12. 分析水平圆管内对流沸腾换热两相流动的流动结构及换热工况。 答：水平圆管内沸腾换热两相流动的流型大致可分为七种：细泡状流、塞状流、弹状流、分层流、波状分层流、 环状流和弥散流。 当流速较低时，由于重力和浮力的作用，会引起明显的相分布不对称性。如波状分层流中，流体受热导致 流道顶部会发生间断性再湿和干涸，此时局部换热较差。如果入口速度较高，则重力效应会相对减弱，相分布 对称性得到改善，有利于均匀换热。
11. 分析垂直圆管内对流沸腾换热两相流动的流动结构及换热工况。 答：过冷流动沸腾的特点是：由于壁面边界层的热阻效应，当通道主流区内的液体还处于过冷状态时，边界层 内的温度己略高于当地饱和温度，壁面上开始有液体汽化形成汽泡；脱离壁面后的汽泡在向管道中央运动的过 程中又被过冷的液体重新冷凝，该阶段内的两相流流型一般为弥散泡状流或泡状流。一般认为，过冷沸腾区内 的汽泡处于当地饱和温度，而液体处于过冷状态，即汽液两相处于热力学不平衡状态。而饱和沸腾区则不同， 该阶段内的汽液两相均处于当地饱和温度，即处于热力学平衡状态，该区内形成的汽泡不会再被液体冷凝，因 而空泡份额的增长速度比过冷沸腾阶段快得多，通道内沿流动方向会依次出现泡状流、弹状流、搅拌流及环状 流等多种不同的两相流结构形式。 流动通道内同时存在过冷沸腾及饱和沸腾两种沸腾模式，液体在过冷阶段的沸腾传热特征对换热系统的整体性 能也有着十分显著的影响。
7. 什么是间壁式换热器？试列举出不少于三种间壁式换热器。 间壁式换热器：是两种或多种流体在其内进行传热而不相相互掺混的换热器。 管壳式换热器、套管式换热器、板式换热器、列管式换热器。
8. 简述纳米流体强化换热原理。 答： 纳米流体中的纳米颗粒在流体内无规则运动，从而增加了悬浮液纳米颗粒、流体以及流道管壁碰撞和相互
3. 定性说明管内流动处于旺盛湍流情况下时，Pr数对管内层流底层、过渡区及核心湍流区热阻相对大小的影响并 分析原因。 答： Pr增加，层流底层区域的热阻增大，而过渡区和核心湍流区热阻减小，大Pr数时，热阻几乎全部集中在层 流底层。Pr增大，流体速度边界层厚度与热边界层厚度之比越来越大，热扩散能力越弱。
考查提纲
1. 简述导热、单相对流换热、相变换热（沸腾和凝结）及辐射换热进行强化换热的基本原则。
答： 导热强化原则：减少导热热阻（提高导热系数）、减少接触热阻（增大实际接触面积）； 单相对流换热强化原则：减少层流底层厚度，增加紊流强度； 相变换热强化原则：增多气化核心和提高气泡脱离频率、加速凝结液体脱落； 辐射换热强化原则：增大换热表面黑度、增大角系数。