实验四 传热实验
实验四 传热实验0精选全文

可编辑修改精选全文完整版实验四 传热实验一 实验内容测定单壳程双管程列管式换热器的总传热系数二 实验目的1 了解影响传热系数的工程因素和强化传热操作的工程途径。
2 学会传热过程的调节方法。
三 实验基本原理工业上大量存在的传热过程(指间壁式传热过程)都是由固体内部的导热及冷热流体与固体表面间的给热组合而成。
传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。
热流密度q 是反应具体传热过程速率大小的特征量。
对q 的计算需引入壁面温度,而在实际计算时,壁温往往是未知的。
为实用方便,希望避开壁温,直接根据冷热流体的温度进行传热速率计算在间壁式换热器中,热量序贯的由热流体传给壁面左侧、再由壁面左侧传导至壁面右侧、最后由壁面右侧传给冷流体。
在定态条件下,忽略壁面内外面积的差异,则各环节的热流密度相等,即q =Q A =T−T W 1ɑh =T W −t w δɑh =t w −t 1ɑc ①由①式可以得到q =T−t1ɑh +δh +1ɑc =推动力阻力 ②由上式,串联过程的推动力和阻力具有加和性。
上式在工程上常写为Q=KA(T-t) ③式中K=11ɑh +δh +1ɑc ④式④为传热过程总热阻的倒数,称为传热系数,是换热器性能好坏的重要指标。
比较①和④两式可知,给热系数α同流体与壁面的温差相联系,而传热系数K 则同冷热体的温差相联系。
由于冷热流体的温差沿加热面是连续变化的,且此温度差与冷热流体的温度呈线性关系,故将③式中(T-t )的推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示,即Q=KA Δt m ⑤热量衡算方程式Q=q mc C pc (t 2-t 1)=q mh C ph (T 1-T 2) ⑥KA Δt m = q mc C pc (t 2-t 1) ⑦Δt m =(T 1−t 2)−(T 2−t 1)ln T 1−t 2T 2−t 1 ⑧ K=qmcCpc(t2−t1)A Δtm ⑨在换热器中,若热流体的流量q mh 或进口温度T 1发生变化,而要求出口温度T 2保持原来数值不变,可通过调节冷却介质流量来达到目的。
实验4传热(空气—蒸汽)综述资料

实验四:传热(空气—蒸汽)实验一、实验目的1.了解间壁式换热器的结构与操作原理;2.学习测定套管换热器总传热系数的方法;3.学习测定空气侧的对流传热系数;4.了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α,当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为:(4-1)对于强制湍流而言,Gr准数可以忽略,故(4-2)本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时,要对不同变量Re和Pr分别回归。
本实验可简化上式,即取n=0.4(流体被加热)。
这样,上式即变为单变量方程再两边取对数,即得到直线方程:(4-3)在双对数坐标中作图,找出直线斜率,即为方程的指数m。
在直线上任取一点的函数值代入方程中,则可得到系数A,即:(4-4)用图解法,根据实验点确定直线位置有一定的人为性。
而用最小二乘法回归,可以得到最佳关联结果。
应用微机,对多变量方程进行一次回归,就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联,首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为:实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度(冷空气进、出口温度的算术平均值)计算对应的Pr准数值。
同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律:(4-5)式中:α—传热膜系数,[W/m2·℃];Q—传热量,[W];A—总传热面积,[m2];△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差,[℃]。
传热量Q可由下式求得:(4-6)W—质量流量,[kg/h];Cp—流体定压比热,[J/kg·℃];t1、t2—流体进、出口温度,[℃];ρ—定性温度下流体密度,[kg/m3];V—流体体积流量,[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机:点击电源开关的绿色按钮,启动风机,风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀:启动风机后,调节进空气流量调节阀至微开,这时换热器的管程中就有空气流动了。
实验四传热系数测定实验

实验四 传热系数测定实验1.实验目的(1)观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象;(2)测定空气-水蒸汽在套管换热器中的总传热系数;(3)测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re 的关系。
2.基本原理在套管换热器中,环隙通以水蒸汽,内管管内通以空气,水蒸汽冷凝放热以加热空气,在传热过程达到稳定后,有如下热量衡算关系式(忽略热损失):()()mW i i m i i p t t S t S K t t C V Q -=∆=-=αρ12由此可得总传热系数mi P i t S t t C V K ∆-=)(12ρ空气在管内的对流传热系数(传热膜系数) m w i P i t t S t t C V )()(12--=ρα上式中 Q :传热速率,w ;V :空气体积流量(以进口状态计),m 3/s ; ρ: 空气密度(以进口状态计),kg/m 3; C P :空气平均比热,J/(kg ·℃);K i :以内管内表面积计的总传热系数,W/(m 2·℃); αi : 空气对内管内壁的对流传热系数,W/(m 2·℃); t 1、t 2 :空气进、出口温度,℃; S i :内管内壁传热面积,m 2;Δt m :水蒸气与空气间的对数平均温度差,℃;2121ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆ T :蒸汽温度(取进、出口温度相同),℃。
(t w -t )m :空气与内管内壁间的对数平均温度差,℃;22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- t w1、t w2 :内管内壁上进、出口温度,℃。
当内管材料导热性能很好,且管壁很薄时,可认为内管内外壁温度相同,即测得的外壁温度视为内壁温度。
流体在圆形直管内作强制湍流(流体流动的雷诺数Re >10000)时,对流传热系数αi与雷诺数Re 的关系可近似写成 ni A Re =α式中A 和n 为常数。
试验四传热试验

实验四 传热实验通过对以空气和水蒸气为介质的套管换热器实验研究,可以掌握传热系数K 、传热膜系数2α的测定方法,加深对其概念和影响因素的理解;学会用最小二乘法确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
通过对普通套管换热器和强化套管换热器的比较,了解工程上强化传热的措施。
一. 实验内容(任选一个)1.强化传热措施的探讨。
采用计算机数据在线采集系统,测定普通套管换热器和强化套管换热器的传热系数K ;用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
通过对普通套管换热器和强化套管换热器的实验结果比较,说明强化传热的原理并对强化传热的其它措施进行探讨。
2.测定不同流速下的普通套管换热器或强化套管换热器的传热膜系数2α,用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值,并对实验结果进行比较。
二.实验原理:对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热系数的准数关联式可以表示成:n m C Nu Pr Re = (1) 系数C 与指数m 和n 则需由实验加以确定。
对于气体,Pr 基本上不随温度而变,可视为一常数,因此,式(1)可简化为:m A Nu Re = (2) 式中: λαd Nu 2= μρdu =Re 通过实验测得不同流速下孔板流量计的压差,空气的进、出口温度和换热器的壁温(因为换热器内管为紫铜管,其导热系数很大,且管壁很薄,故认为内、外壁温度与壁面的平均温度近似相等),根据所测的数据,经过查物性数据和计算,可求出不同流量下的Nu 和Re ,然后用线性回归方法(最小二乘法)确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
三.实验装置与主要技术数据(一) 实验装置1.流程实验装置的流程如图1所示。
装置的主体是两根平行的套管换热器,内管为紫铜材质,外管为不锈钢管,两端用不锈钢法兰固定。
实验用的蒸汽发生器为电加热釜,加热电压可由固态调节器调节。
空气由旋涡气泵提供,使用旁路调节阀调节流量。
中南大学化工原理实验④对流传热

0.0549 0.0713 0.0781 0.0899 0.0958
同一双对数坐标系中绘制光滑管、波纹管的 Nu~Re 的关系图:
双对数坐标系中螺纹管的Nu-Re的关系图 2.5 y = 2.3116x - 8.4856 2
1.5
lgNu
1 0.5 0 4.4
4.45
4.5 lgRe
4.55
4.6
1.实验前的准备 (1)向电加热釜加水至液位计上端红线处。 (2)检查空气流量旁路调节阀是否全开。 (3)检查普通管支路各控制阀是否已打开,保证蒸汽和空气管路的畅通。 (4)接通电源总闸,设定加热电压,启动电热锅炉开关,开始加热。
2.实验开始 (1)当蒸汽压力稳定后,启动旋涡气泵并运行一段时间,保证实验开始时空气 入口温度 t1 (℃)稳定。 (2)调节空气流量旁路阀的开度或主阀开度,使孔板流量计的压差计读数为所 需的空气流量值。 (3)稳定 5-8 分钟左右读取压差计读数,读取空气入口、出口的温度值 t1 、 t 2 (温度测量可采用热电偶或温度计) 、空气压力值 p1、空气入、出口之间压力差 p2、 蒸汽温度值 t3 及压力值 p3,孔板流量计读数 p4。 (4)调节空气流量,重复(3)与(4)共测 6-10 组数据(注意:在空气入、 出口之间压力差 p2 最大值与最小值之间可分为 6-10 段) 。 (5)实验过程,要尽可能保证蒸汽温度或压力稳定,在蒸汽锅炉加热过程(蒸 汽温度或压力变化较大)不要记录数据。 3.实验结束 (1)关闭加热器开关。 (2)过 5 分钟后关闭鼓风机,并将旁路阀全开。 (3)切断总电源。
0.4984 0.6028 0.7682 0.8273 0.8746
0.0951 0.1231 0.1856 0.2052 0.2217
热传导与传热的实际应用实验

热传导与传热的实际应用实验热传导作为一种重要的热量传递方式,在现实生活中有着广泛的应用。
为了深入理解热传导的原理和应用,科学家们进行了大量的实际应用实验研究。
本文将探讨一些与热传导相关的实验,并总结其实际应用。
实验一:热传导实验装置为了观察和研究热量在不同材料中的传导情况,热传导实验装置被广泛使用。
这个实验装置通常由两个绝热材料组成,中间夹有一个待测材料。
通过在待测材料两端施加热量,我们可以测量到热量在不同材料中的传导速度和能力。
这个实验装置的设计和使用对于评估材料的热传导特性以及制定隔热材料的标准非常重要。
实验二:传热模型的建立为了更好地理解传热的过程和机制,科学家们通常会建立传热模型。
以传热到人体的热量传输为例,科学家们会根据人体组织的特性和传热特点建立相应的模型。
他们通过测量人体表面的温度分布以及周围环境的温度变化,进一步验证和完善模型。
这样的研究对于理解人体在不同环境中的热传导机制,以及制定相应的防寒保暖措施至关重要。
实验三:热传导的应用于建筑领域热传导的实际应用范围非常广泛,建筑领域是其中之一。
在建筑物的隔热设计中,科学家需要利用热传导特性来评估材料的隔热性能。
他们往往通过实际应用实验来研究不同材料的隔热性能,以及各种隔热结构的热传导情况。
通过这些实验,科学家们能够为建筑工程提供更加科学可靠的隔热设计方案,提高建筑物的能源利用效率。
实验四:传热的应用于能源领域传热在能源领域有着重要的应用。
例如,在太阳能领域,科学家们可以通过热传导特性来评估太阳能收集器的热性能,以提高太阳能的利用效率。
此外,在核能领域,热传导的研究也非常重要。
科学家们通过实际应用实验研究不同材料的导热特性,以应对核反应堆中的热量传导问题,确保核反应堆的安全稳定运行。
总结:通过以上实际应用实验的研究,我们发现热传导在各个领域都有着广泛的应用。
实验研究为我们深入理解热传导的原理提供了重要的依据,并为相关领域的技术发展和应用提供了参考。
实验四传热实验

实验四传热实验一、实验目的1.通过对空气一水蒸气简单套管换热器的实验研究,掌握对流传热系数勺的测左方法,加深对苴概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法,确左关联式严丹如中常数A、川的值。
2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气一水蒸气强化套管换热器的实验研究,测左其准数关联式NzBR 严中常数B、加的值和强化比Ni叫、了解强化传热的基本理论和基本方式。
二.实验内容与要求实验4-1实验4-2实脸内容与要求①测泄5~6个不同流速下简单套管换热器的对流传热系数血。
②对勺的实验数据进行线性回归,求关联式NxAR^P"中常数A. m 的值。
①测左5~6个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数%。
②对4的实验数据进行线性回归,求关联式Nu=BRe m中常数B、加的值。
③同一流量下,按实验一所得准数关联式求得Me, 计算传热强化比Nu/Nu0o三、实验原理实验4-1普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定1.对流传热系数%的测定对流传热系数勺可以根据牛顿冷却疋律,用实验来测泄。
因为所以传热管内的对流传热系数勺a热冷流体间的总传热系数K = Q /(△. xsj (W/m2• °C )(4-1)式中:勺一管内流体对流传热系数,W/(m2-°C):©—管内传热速率,W:S L管内换热面积,n*:△g—对数平均温差,°C。
对数平均温差由下式确立:(4-2) 式中:切,G—冷流体的入口、出口温度,0心一壁而平均温度,°C;因为换热器内管为紫铜管,英导热系数很大,且管壁很薄,故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等,用h来表示,由于管外使用蒸汽,近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积:Sj 二码厶(4-3)式中:山一内管管内径,m;乙一传热管测量段的实际长度,m。
由热量衡算式:Q 二(4-4)其中质量流量由下式求得:叱=匕空(4-5)3600式中:冷流体在套管内的平均体积流M. m5/h:cpi—冷流体的進压比热,kJ / (kg・°C):PL冷流体的密度,kg/m3o切和。
实验4传热(空气—蒸汽)

实验四:传热(空气—蒸汽)实验一、实验目的1.了解间壁式换热器的结构与操作原理;2.学习测定套管换热器总传热系数的方法;3.学习测定空气侧的对流传热系数;4.了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α,当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为:(4-1)对于强制湍流而言,Gr准数可以忽略,故(4-2)本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时,要对不同变量Re和Pr分别回归。
本实验可简化上式,即取n=0.4(流体被加热)。
这样,上式即变为单变量方程再两边取对数,即得到直线方程:(4-3)在双对数坐标中作图,找出直线斜率,即为方程的指数m。
在直线上任取一点的函数值代入方程中,则可得到系数A,即:(4-4)用图解法,根据实验点确定直线位置有一定的人为性。
而用最小二乘法回归,可以得到最佳关联结果。
应用微机,对多变量方程进行一次回归,就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联,首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为:实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度(冷空气进、出口温度的算术平均值)计算对应的Pr准数值。
同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律:(4-5)式中:α—传热膜系数,[W/m2·℃];Q—传热量,[W];A—总传热面积,[m2];△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差,[℃]。
传热量Q可由下式求得:(4-6)W—质量流量,[kg/h];Cp—流体定压比热,[J/kg·℃];t1、t2—流体进、出口温度,[℃];ρ—定性温度下流体密度,[kg/m3];V—流体体积流量,[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机:点击电源开关的绿色按钮,启动风机,风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀:启动风机后,调节进空气流量调节阀至微开,这时换热器的管程中就有空气流动了。
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实验四 气-汽对流传热实验
一、实验目的
⒈了解套管换热器的结构。
⒉通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究,掌握对流传热系数
的测定方
法,加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法,确定关联式Nu=ARe m
Pr 0.4
中常数A 、m 的值。
二、 实验原理
2.1 对流传热系数i α的测定
在该传热实验中,空气走内管,蒸气走外管。
对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律,用实验来测定
i
m i
i S t Q ⨯∆=
α (1) 式中:i α—管内流体对流传热系数,W/(m 2
·℃); Q i —管内传热速率,W ; S i —管内换热面积,m 2;
m t ∆—内壁面与流体间的温差,℃。
m t ∆由下式确定: 2
2
1t t t t w m +-
=∆ (2) 式中:t 1,t 2 —冷流体的入口、出口温度,℃;
t w —壁面平均温度,℃;
因为换热器内管为紫铜管,其导热系数很大,且管壁很薄,故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等,用t w 来表示。
管内换热面积: i i i L d S π= (3)
式中:d i —内管管内径,m ;
L i —传热管测量段的实际长度,m 。
由热量衡算式: )(12t t Cp W Q m m i
-= (4)
其中质量流量由下式求得: 3600
m
m m V W ρ=
(5)
式中:m V —冷流体在套管内的平均体积流量,m 3
/ h ; m Cp —冷流体的定压比热,kJ / (kg ·℃);
m ρ—冷流体的密度,kg /m 3。
m Cp 和m ρ可根据定性温度t m 查得,2
2
1t t t m +=
为冷流体进出口平均温度。
t 1,t 2, t w , m V 可采取一定的测量手段得到。
2.2 对流传热系数准数关联式的实验确定
流体在管内作强制湍流,被加热状态,准数关联式的形式为 n m
A Nu Pr Re =. (6)
其中: i i i d Nu λα=
, m m i m d u μρ=Re , m
m
m Cp λμ=P r
物性数据m λ、m Cp 、m ρ、m μ可根据定性温度t m 查得。
经过计算可知,对于管内被加热的空气,普兰特准数Pr 变化不大,可以认为是常数,则关联式的形式简化为: 4
.0Pr
Re m
A Nu = (7)
这样通过实验确定不同流量下的Re 与Nu ,然后用线性回归方法确定A 和m 的值。
2.3 实验的测量手段 ⑴ 空气流量的测量
空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。
该孔板流量计在20℃时标定的流量和压差的关系式为:
(8)
流量计在实际使用时往往不是20℃,此时需要对该读数进行校正:
20
2732731
20
1++=t V V t (9)
式中:P ∆—孔板流量计两端压差,KPa ; 20V —20℃时体积流量, m 3
/h ;
1t V —流量计处体积流量,也是空气入口体积流量,m 3/h ; 1t —流量计处温度,也是空气入口温度,℃。
由于换热器内温度的变化,传热管内的体积流量需进行校正: 1
1273273t t V V m
t m ++⨯
= (10)
648
.020)(909.13P V ∆⨯=
V—传热管内平均体积流量,m3/h;
m
t—传热管内平均温度,℃。
m
⑵温度的测量
空气进出口温度采用电偶温度计测得,由多路巡检表以数值形式显示(1—普通管空气进口温度;2—普通管空气出口温度;3—强化管空气进口温度;4—强化管空气出口温度;)。
壁温采用热电偶温度计测量,光滑管的壁温由显示表的上排数据读出,强化管的壁温由显示表的下排数据读出。
⑶电加热釜
是产生水蒸汽的装置,使用体积为7升,•内装有一支2.5kw的螺旋形电热器,当水温为30℃时,用(120—180)伏电压加热,约15分钟后水便沸腾,为了安全和长久使用,建议最高加热(使用)电压不超过200伏(由固态调压器调节)。
⑷气源(鼓风机)
又称旋涡气泵,XGB─2型,由无锡市仪表二厂生产,电机功率约0.75 KW(使用三相电源),在本实验装置上,产生的最大和最小空气流量基本满足要求,使用过程中,输出空气的温度呈上升趋势。
三、实验装置
3.1 设备主要技术数据见表1
表1 实验装置结构参数
3.2 实验流程如图2所示
图2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1-液位管;;2-储水罐;3-排水阀;4-蒸汽发生器;5-强化套管蒸汽进口阀;
6-普通套管蒸汽进口阀;7-普通套管换热器;8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器;9-普通套管蒸汽出口;10-强化套管蒸汽出口;11-普通套管空气进口阀;12-强化套管空气进口阀、13-孔板流量计;14-空气旁路调节阀;15-旋涡气泵加水口;
四、实验方法及步骤
⒈实验前的准备,检查工作。
⑴向储水罐中加水至液位计上端处。
⑵检查空气流量旁路调节阀是否全开。
⑶检查蒸气管支路各控制阀是否已打开。
保证蒸汽和空气管线的畅通。
⑷接通电源总闸,设定加热电压,启动电加热器开关,开始加热。
2. 实验开始.
⑴关闭通向强化套管的阀门5,打开通向简单套管的阀门6,当简单套管换热器的放空口9有水蒸气冒出时,可启动风机,此时要关闭阀门12,打开阀门11。
在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气冒出。
⑵启动风机后用放空阀14来调节流量,调好某一流量后稳定3-8分钟后,分别测量空气的流量,空气进、出口的温度及壁面温度。
然后,改变流量测量下组数据。
一般从小流量到最大流量之间,要测量5~6组数据。
⑶做完简单套管换热器的数据后,要进行强化管换热器实验。
先打开蒸汽支路阀5,全部打开空气旁路阀14,关闭蒸汽支路阀6,打开空气支路阀12,关闭空气支路阀11,进
行强化管传热实验。
实验方法同步骤⑵。
⒊实验结束后,依次关闭加热电源、风机和总电源。
一切复原。
五、实验注意事项
⒈检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。
特别是每个实验结束后,进行下一实验之前,如果发现水位过低,应及时补给水量。
⒉必须保证蒸汽上升管线的畅通。
即在给蒸汽加热釜电压之前,两蒸汽支路阀门之一必须全开。
在转换支路时,应先开启需要的支路阀,再关闭另一侧,且开启和关闭阀门必须缓慢,防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
⒊必须保证空气管线的畅通。
即在接通风机电源之前,两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。
在转换支路时,应先关闭风机电源,然后开启和关闭支路阀。
⒋调节流量后,应至少稳定3~8分钟后读取实验数据。
⒌实验中保持上升蒸汽量的稳定,不应改变加热电压,且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。
六、原始数据记录
表2:原始数据记录表
七、实验报告要求
1、将实验数据及数据结果整理列表。
2、准数关联式回归过程、结果与具体的回归方差分析,并以其中一组数据计算举例。
(在双对数坐标系中绘制Nu ~Re的关系图,求出准数关联式中的常数A和m。
)
3、将实验结果与经验公式相比较进行分析。
4、思考题
(1)、本实验中空气和蒸气的流向.对传热效果有什么影响?
(2)、在汽-气对流实验中,采用同一换热器,在流体流量及进口温度均不发生变化的时候,两种流体流动方式由逆流改为并流,总传热系数是否发生变化?为什么?
(3)、在汽-气对流实验中,测定的壁面温度是接近空气侧的温度,还是接近蒸汽侧的温度?为什么?
(4)、环隙间饱和蒸汽的压强发生变化.对管内空气传热膜系数的测越是否会发生影响? (5)、强化换热器传热的措施有哪些?。