2014年强化传热习题--第一部分.doc

强化传热课程考试复习提纲 什么是有源强化换热（主动式强化换热）和无源强化换热（被动式强化换热）？ 答：按其强化方法是否需要动力源来划分，分为有源强化换热（主动式强化换热）和无源强化换热（被动式强化换热）。有源强化换热技术有电磁场作用、静电场法、机械方法等；无源强化换热, 射流冲击强化传热、有粗糙表面法（螺旋槽管、缩放管、旋流管、波纹管）。 请列举4种以上强化管内单相流体强制对流换热的新方法，并简要说明其强化传热机理？ 答：管内插入纽带、插入螺旋线圈、螺旋槽管和波纹管 对于纽带而言，在破坏流动边界层的同时，纽带使管内流体产生旋转并引起二次流，促进径向混合，使传热强化。螺旋线圈是使流体边界层得到扰动产生二次流，促进湍流核心流体与边界层内流体的混合。螺旋槽管也是引起流体旋转，使边界层厚度减薄并在边界层内产生扰动，从而使传热增强。波纹管使管内流体的边界层破坏，且在波纹管的弧形段进口处发生喷射效应，在出口发生节流效应，两效应的结果使壁内的流体产生无数小漩涡，加强了流体的湍流；同时，管内扰动现象使污垢和沉积物难以在管壁处形成。 请列举4种以上管束外对流换热的强化方法，并简要说明其强化传热机理？ 答：外翅片圆管：提高传热面积、提高传热系数。双弓形隔板中流体沿管束方向呈波浪式前进。大管孔整圆形折流板的孔板的“节流作用”使流体产生波动和二次流而加剧湍流，有效地提高传热效率。螺旋折流板是将传统的垂直弓形板换成螺旋状或近似于螺旋状的折流板，折流板与换热器壳体的横断面有一个倾斜角度，从而使流体在壳程沿螺旋通道流动。螺旋扭曲扁管的螺旋形流道使流体在沿扭曲管外壁纵向旋转流动的同时，产生了复杂的以旋转和周期性的物流分离与混合为主要特点的强扰动，减弱了壳程的传热边界层，从而较大程度上强化了壳程传热；流动阻力小，由于扭曲管的点对点接触，产生自支撑效果，从而扭曲管蒸发器不设折流板，因此自支撑干式蒸发器壳程流动阻力较小，不存在流动死区，不易结垢；不易结垢易清洗，壳体中无盲区，壳程和管程上的涡流降低了污垢的产生。即使产生污垢，螺旋扁管排列提供了螺旋形的清洗通道，只需用清洗液进行冲洗。 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： 高Re下，螺旋槽管的传热效果不如插入纽带。对于纽带而言，在破坏流动边界层的同时，纽带使管内流体产生旋转并引起二次流，促进径向混合，使传热强化。同时，扭带与管子壁面紧密接触，它们之间的接触热阻较小可以增大有效的换热表面面积。 螺纹槽管中有流体的轴向流动旋转运动以及流体受到螺纹凸出物周期性扰动的流动。流动的旋转以及近壁处流体的扰动使边界层厚度减薄，并在边界层内产生扰动，从而使传热增强，并通常能够起到管内外两边传热强化作用。 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。 太阳能集热器上都要安装透明的薄膜或者玻璃以达到减小热损失、提高太阳能利用率的目的，请分析原因。 答：薄膜或玻璃对太阳能的吸收具有强烈的选择性，大部分太阳辐射能穿过薄膜或玻璃进入有吸热面的空腔内，而吸热面发出的常温下的长波辐射同时也被阻隔在空腔内，从而阻止了辐射能向外界的散失；另一方面，覆盖的薄膜或玻璃能减少表面的对流散热损失。 冷凝式汽轮机发电机组的冷凝器真空度会影响出力（输出功率）大小？为什么？可采用什么手段提高真空度？ 答：冷凝器真空度愈高，单位质量的高压蒸汽的膨胀功也愈大，输出功率愈大。可通过排除系统中的不凝结气体、冷凝器采用强化传热管都可以提供系统真空度。 简述槽道表面强化凝结换热的原因。 答：① 利用液体的表面张力强化换热。凝结液在表面张力的作用下从槽顶流向槽底，在重力的作用下沿槽底流向管子下端。② 换热面积增加。 基于传热基本方程说明强化传热的主要途径，强化传热一般应遵循哪些总体原则？ 答：①传热基本方程 ： ②强化传热途径：增加冷热液体的平均温差Δtm ，采用逆流或接近于逆流的布置（受流体的温差限制）。◆扩大换热面积F ：采用小管径；紧凑型结构，如板式、板翅式等；采用扩展表面，如肋片、翅片等。◆提高传热系数K 根据对流换热的特点，采用不同的强化方法增加对流换热系数。 ③应用强化传热技术应遵循的原则 ：●首先应根据工程上的要求，确定强化传热的目的。如减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热量；减少换热器的阻力，以降低换热器的动力消耗等。 ● 根据各种强化方法的特点和工程要求，确定应采用哪一类的强化手段。 ●