单元练习：传热与蒸发(讲解版)

单元练习：传热与蒸发

一．填空题，选择题

1蒸汽冷凝分 滴状 状冷凝和 膜状 状冷凝，工业设计时按 膜状 状冷凝考虑；大容积饱和沸腾分 核状和膜状 沸腾，操作应控制在 核状 状沸腾下进行。（核状、膜状、滴状）

2在电气设备的表面涂上黑度很大的油漆是为了 增大辐射散热 ，若在表面镀以黑度很小的银、铝等，则可以 减小辐射传热 。黑度有关的问题 3单壳程无相变换热器冷、热流体的质量流量均一定，流动均处于高度湍流区，若只将单管程改为双管程，其余不变，则管程给热系数

i α值是原来的 1.74 倍；管程阻

力损失为原来的 8 倍。0.380.40.62

0.80.80.4i ft t p 0.4

0.2i P 0.023()()0.023(3)2

p p C C u du u l h f N d d d N μρλλραλμλμ==+∝⋅=，

4、下列准数中表示流体物性对对流传热的影响的是 C

A 、雷诺数；

B 、努塞尔数；

C 、普兰特数；

D 、格拉斯霍夫数

5、在列管式换热器中用蒸汽冷凝加热空气，欲提高传热速率采取 C 方法最合理。

A 、提高蒸汽速率；

B 、同时提高蒸汽和空气流率；

C 、提高空气的流速；

D 、过热蒸汽以提高蒸汽的温度 6、比较下列不同给热过程的

α值大小：水强制对流（u=3m/s ）1α、水蒸气冷凝2α、空气强制对流（u=3m/s ）3α，最大为 2α ，最小为 3α 。

7、某换热器用工业水冷却热油，若热油

112m q T T 、、不变，在夏季因水温1t 上升，增大冷却水2m q 以保持2t 不变，结果Q 不变 ，K 增大 ，m t ∆ 减

小 。

8、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，其原因是 产生污垢，污垢热阻较大不可忽略。 9、如图所示换热器，饱和蒸汽的

温度

T

=120℃，1t =40℃，2t

=80℃，

则对数平均温差

m t ∆为 57.7 ℃。

10、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是 （ A ）

A. 克希荷夫定律；

B. 普朗克定律；

C. 傅立叶定律；

D. 斯蒂芬-波尔兹曼定律

11、某单效蒸发器进料为1200kg/h ，进料溶液从2%浓缩到4%（质量%，下同）需蒸发的水量与从20% 浓

缩到40% 需蒸发的水量二者比较应为（ B ）

A. W 1 > W 2

B. W 1 = W 2

C. W 1 < W 2

D. 判据不足

二．简答题

1、各种与蒸汽冷凝有关的传热过程为什么要定期排放换热器中不凝性气体？

答：不凝性气体的积聚使可凝性蒸汽抵达液膜表面进行冷凝之前，必须以扩散方式穿过不凝性气体层，这相当于附加了一个额外热阻，使冷凝给热系数大为降低，对给热过程带来不利影响，因此要定期排放换热器中不凝性气体。

2、蒸发操作的节能措施有哪些？

答：多效蒸发、额外蒸汽引出使用、二次蒸汽再压缩、冷凝水热量的利用。

三．计算题

1、某换热器由120根φ25×1.5的管子组成，A=40m 2，壳程为135℃蒸汽，管程料液可由200

加热到100℃，现欲从20℃ 加热到115℃，仓库中有一换热器，由φ20×1.0

的管子140根组成，A=50m 2

，试计算说明此设备适用否？（蒸汽给热热阻、壁阻、垢阻均不计，忽略传热面积对传热系数K 的影响） 1、（18分）

解：流量相等，则

()22

2

22111

112

2222

1220.8

0.2

0.2

0.8

222111122

1

22211111112

111222

1200.022 1.28441400.0180.0221.28 1.27

0.018ln

ln

m P m m P u d n d u n d u n u d n K u d K u d t t q C t t K A t K A T t T t T t K A q C T t π

π

α

α⨯=⇒===⨯⎛⎫⎛⎫⎛⎫

===⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭

⎝⎭⎝⎭

--=∆=---=-原工况

即

同理，新工1

22222

1222111

2

2

112222ln

13520

ln

ln 1.7913511513520 1.19ln

ln 1351001.791 1.79

40471.19 1.27 1.19

5047m P T t K A q C T t T

t K A T

t T t K A T t K A A m K m m -='---'--=

=

=----=

⨯=⨯⨯=>况

两式相除

所需面积

现有面积为，适用

2、每小时15000kg 的某种水溶液在一个蒸汽加热的换热器内从20℃加热到50℃, 水溶液在直径为φ25mm ×2mm 的钢管内流动，流速为2.5m/s ，水溶液的平均比热为3.35kJ /

（kg ·℃），平均密度为1100kg/m 3

，粘度为2×10-3

Pa.s ，钢的导热系数λ为45W/（m.℃）。133℃的饱和蒸汽在管外冷凝，换热器的传热面积为5m 2，试求： （1）此换热器的传热系数K ； （2）若蒸汽冷凝的给热系数

汽α为11600 W/（m 2

.℃）污垢热阻忽略不计，水溶液的给热系数水α为多少？（忽略传热面积对传热系数K 的影响）

（3）因某种原因，水溶液的质量流量减少为10000kg/h ，现要保持水溶液的进出口温度不变，蒸汽温度应下降为多少度？（忽略管壁及蒸汽侧热阻）

2、解：（1）求K ：

m

Q K A t =

∆，Q = q m2Cp 2（t 2-t 1）=15000/3600×3.35×103×（50-20）=4.19×105 W

5

22112

5020 4.191097.1863/13320597.1ln ln

13350m t t t K W m T t T t --⨯∆=====⋅--⨯--，℃，

（2）求α水：

2111110.0021

972.7/8634511600

o W m C K δααλαα=++⇒=--⇒=⋅水水汽水， （3）Q ，

= q m2，

Cp 2（t 2-t 1）=10000/3600×3.35×103×（50-20）=2.79×105W

换热器面积不变

m

m t K Q

t K Q ∆='∆''，忽略管壁及蒸汽热阻，则K =α水