说明强化传热的途径
化工原理简答题
二：问答题（36分）1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？2、 何谓气缚现象？如何防止？3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问：（1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？（2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？（3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？6、单效减压蒸发操作有何优点？二：问答题1、g u d l h 2..21111λ=。
122d d =，122241..41u d V u ==π， 12222../64λμρλ==u d 。
1222221612..h g u d l h ==λ。
2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。
离心泵启动前应灌满液体。
3、沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。
沉降可分为重力沉降和离心沉降。
颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。
1、 传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数K 接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管内，饱和蒸汽走管外。
（蒸汽散热快）。
2、 因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。
3、 可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少蒸发器的热损失。
试题二二：问答题（30分）1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？3、采用多级压缩的优点有哪些？4、列管式换热器为何要进行热补偿？5、单层圆筒壁的内、外半径分别为1r 和2r ，壁表面温度分别为'T 和't ，若't 〈'T ，试写出圆筒任意半径r 处的温度表达式？二：问答题1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当2000 e R ，为层流，当4000 e R 为湍流。
强化传热技术
强化传热技术研究进展1概述由于生产和科学技术发展的需要，强化传热技术从上世纪80年代以来获得了广泛的重视和发展。
首先，随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。
世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。
设计和制造各类高性能换热设备是经济地开发和利用能源的最重要手段，这对于动力、冶金、石油、化工、制冷及食品等工业部门有着极为重要的意义。
其次，随着航空、航天及核聚变等高顶尖技术的发展，各种设备的运行时的温度也不断升高为了保证各设备有足够长的工作寿命及在高温下安全运行，必须可靠经济的解决高温设备的冷却问题。
最后，随着计算机的迅速发展，密集布置的大功率电子元件在电子设备中的释能密度日益增加。
电子元件的有效冷却，是电子设备性能和工作寿命的必要保证。
正是基于以上原因促使人们对强化换热进行了极为广泛的研究和探讨，力图从理论上解释各种强化传热技术的机理，从大量的实验资料中总结其规律性，以便在工业上加以推广应用，并发现新的更为经济实用的强化传热技术，因此近40年来在世界各国强化传热技术如雨后春笋般不断涌现出来。
20世纪80年代以来，我国经济发展迅速而能源生产的发展相对要滞后得多。
面对改革开放带来的经济高速发展态势，能源供应难以满足迅速增长的需求，节能成为关系到能否可持续发展的重大问题，近年来我国也在节能领域取得了显著的成绩。
1980年到2000年中国经济年平均增长9.7% 而能源消耗的年增长仅为4.6% 节能降耗年平均达5%。
“九五”期间我国每万元国内生产总值GDP能耗1990年价由1995年的3.97吨标准煤下降到2000年的2.77 吨标准煤累计节约和少用能源达4.1亿吨标准煤；主要耗能产品单位能耗均有不同程度下降。
按“九五”期间直接节能量计算节约的能源价值约660亿元；节约和少用能源相当于减排二氧化硫820万吨二氧化碳计1.8亿吨。
当前中国在能源利用效率、能耗等方面与世界先进国家相比还存在较大差距，能源节约还有很大的潜力。
传热题库
传热试题一、填空题1．传热的基本方式有：、和。
2．间壁式换热器的传热过程包括、、。
3．沸腾传热可分为三个区域，它们是、和。
正常操作应维持在区内操作。
4．常见的蒸气冷疑方式为膜状冷凝和。
5．用100o C饱和水蒸气冷凝放热去加热空气，空气的温度由20o C升温到55o C，此时换热管壁面温度接近于o C，传热系数K接近于一侧的对流换热系数，若想要有效的增加K值，则需增加一侧的流体湍流程度。
6．有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1，第二种为λ2，λ1比λ2大得多，若作为换热器材料，应选用____ _____种；当作为保温材料时，应选用种。
6．固定管板式列管换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走程。
7．当设计一台用饱和蒸气加热空气的列管式换热器时，宜在管内流动。
8．水在列管换热器的管程内流动，其，当流速增大一倍，管径不变，则= ；若将管径减小一倍，则。
9.黑体由323℃升温至623℃，其辐射能力增大倍。
10．在某列管式换热器内，要求热流体=150℃，=100℃，冷流体=50℃，=90℃，则并流时Δ =，逆流时Δ =。
11．对于某些热敏性物料的加热而言，为避免出口温度过高而影响产品质量，冷热流体采用操作更合适。
12．某流体在圆形管内作强制湍流流动时，其给热系数为1000W×m-2×K-1，若将流速增加50%，此时的给热系数为W×m-2×K-1。
13．金属的导热系数随温度升高而，随纯度增加而；气体的导热系数随温度升高而。
非金属固体的导热系数随温度升高而。
14．加大气体加热器中的空气流量，可以使作为热源的水蒸气冷凝量增加，此时的传热速率提高主要是传热速率方程式中的增大了。
15．列管换热器设计时，流体流动通道选择原则有：有腐蚀性和易结垢的流体宜走程；粘度大或流量较小的流体宜走程；当两流体温差较大时，给热系数大的宜走程。
16．根据换热器换热方法的不同，工业换热方法分为：(1) 式换热；(2) 式换热；(3) 式换热等。
传热
传 热
参考教材：《化工原理》金德仁编
主要内容：
第一节 传热基本概念
第二节 传热的类型及计算
第三节 换热器
重点内容：
•热量传递的三种基本方式
•传热基本方程、热负荷的计算
•传热温度差的计算 •常用换热器的结构及特点；使用与管理
•提高传热速率的途径
第一节
一、传热
基本概念
1.传热：热量的传递，由温度差引起。
1.列管式换热器的基本形式
（1）固定管板式—结构简单；但壳程检修和清 洗困难，易受损。 （2）U型管式换热器—高温高压下采用，但清 洗困难。
（3）浮头式换热器 管板一端不与壳体相连，可自由沿管长方向 浮动。当壳体与管束因温度差而引起热膨胀时， 管束连同浮头能在壳体内沿轴向自由伸缩，可 完全消除热应力。 特点：可完全消除热应力，便于清洗和检 修； 结构复杂，金属耗量较多，造价较高。 浮头——有一端管板不与外壳固定连接，该端 称为浮头。
• 矿物油—机油、汽缸油，加热均匀，不需加压， 来源广。
• 烟道气：加热温度超过500℃时采用。 • 电加热
冷却剂：
• 水
• 空气
3.传热温度差的计算
（1）恒温传热—冷热流体的温度都不变
生产实例：换热器一侧为液体沸腾， t不变；另一侧为饱和蒸汽冷凝，T不变。 则：△tm=T-t
（2）变温传热
• 一侧恒温，一侧变温
△tm=φ△t · m逆 △t
注意：1.一侧恒温，一侧变温时， 并流和逆 流的平均温度差相等。 2.两侧都变温时，尽管两流体的进出 口温度分别相同，但逆流时的平均温度差比 并流时的大。
例:某热交换器厂对一台新型换热器进行性能 测试。用冷水与热水进行热交换，热水的比热为 4.19kJ/kg℃
化工原理实验课后思考题答案与习题
实验一流体流动阻力的测定1.进展测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进展测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，假设关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2.如何检验系统内的空气已被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前假设真空表和压力表的读数均为零，说明系统内的空气已排干净；假设开机后真空表和压力表的读数为零，那么说明，系统内的空气没排干净。
3.在 U 形压差计上装设“平衡阀〞有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以到达调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。
平衡阀在投运时是翻开的，正常运行时是关闭的。
4.U 行压差计的零位应如何校正？答：翻开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U 行压差计进展零点校验。
5.为什么本实验数据须在对数坐标纸上进展标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值X围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6.本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用 U 形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U 形管压差计构造简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由的压差 ~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
7.是否要关闭流程尾部的流量调节答：不能关闭流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的；这个在水力计算速查表中也有反映出的。
化工原理简答题
化工原理简答题化工原理简答题1.为什么一般情况下，逆流总是优于并流？并流适用于哪些情况？逆流推动力 t m 大，载热体用量少；热敏物料加热，控制壁温以免过高。
2.间壁式传热过程的三个步骤热流体给热于管壁内侧，热量自管壁内侧传导至管壁外侧，管壁外侧给热于冷流体。
3.强制对流和自然对流有何不同？流体在外力（泵，风机或其他势能差）作用下产生的宏观流动；在传热过程中因流体冷热部分密度不同而引起的流动。
4.冷、热流体在列管换热器中流动通道的选择原则是什么？（1 ）不洁净和易结垢的液体宜在管程（2 ）腐蚀性流体宜在管程（3 ）压强高的流体宜在管内（ 4 ）饱和蒸汽宜走壳程（5 ）被冷却的流体宜走壳程（6 ）若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程（7 ）流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜5.离心泵的扬程和升扬高度有何不同？离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度△Z，而且还要用于静压头的增量△P/ g 和动压头的增量△u2/2g 及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。
1/8化工原理简答题6.离心泵的压头受哪些因素影响？与流量，转速，叶片形状及直径大小有关.7.后弯叶片有什么优点？有什么缺点？优点：后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高。
缺点：产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。
8.何谓“气缚”现象？产生此现象的原因是什么？如何防止气缚？因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象;原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体 ;灌泵，排气，防止吸入管路和轴封漏气。
9.影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些？离心泵的特性曲线指He~qv ，η~qv，Pa~qv 。
影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。
强化传热技术及一些典型的应用
３ 应 用场合
不同的强化传 热技 术有不 同的应用场合 ： 对流换热按其发
生的原因可分为 自然对 流换热和强制对流换热 。 在这两种对流
换热 过程 中， 就流体 的运动状态又可 区分为层流换热及湍流换 热， 这取决 于流体 的雷诺数 ， 流道集 合形状 和固体 的壁面状况 。
从流道几
化 问题。 导热是依靠物体 中的质量 （ 分子 ， 原子 ， 自由电子 ） 或 运 动来传递能量 。 固体内部不 同温度层之间的传 热就是一种典 型 的导热过程 ， 固体之间接触存在着接触 热阻 ， 但 降低 了能量 的 传递 ， 在高热流场合下 ， 为了尽快导 出热量 必须设 法降低接触
热阻 ， 一般可采用以下方法 ：
度 的强化作用。 中在各类通道 中强制对流（ 其 包括层流及湍流 ） 换热 的强化研究得最多 ， 因而也是最成熟的和在工业上应用的
１２ 辐射换热 的强化 ． 辐射换热普遍存在于 自然界和许多生产过程 中 ， 只要物体 温度高于绝对零度 ， 它就能依 靠电磁波 向外发 射能 量 ， 以物 所
４ 强化传 热 的应用 举例
４１表面增强型蒸发管 ．
采用双侧强化 管型 ， 内侧 有 内螺纹槽 ， 管 管外侧是一种 利 用机械加工的双重 凹陷多孔结构 ， 管型的机构其总传热 系数 随
着流速 的增大 而增 大 ， 当管 内水流速为 ０３ １ ｍ ｓ时， ．～ ． ／ ３ 主翅 和
【 作者 简介 】 董科利（９１ ， 陕西西 １８一）男， 安人， 研究生， 方向： 化工。 硕士 研究 生物
体之 间总是存在着辐射换热 ， 在物体之 间温度差 别不是很大的 情 况下 ， 辐射换热 可以忽 略 ， 但在 高温设 备 中辐射却是换 热的 主要方式。 而影响辐射换热的因素主要有 ： 表面粗糙度、 固体微
化工原理实验思考题答案
实验一 流体流动阻力测定1.在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？答：是的。
理由是：由离心泵特性曲线可知，流量为零时，轴功率最小，电机负荷最小，起到保护电机的作用。
2.如何检测管路中的空气已经被排除干净？答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。
关闭出口阀后，翻开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。
3.以水做介质所测得的λ关系能否适用于其它流体？如何应用？答：〔1〕适用其他种类的牛顿型流体。
理由：从)/(Re,d ελΦ=可以看出，阻力系数及流体具体流动形态无关，只及管径、粗糙度等有关。
〔2〕那是一组接近平行的曲线，鉴于本身并不十分准确，建议选取中间段曲线，不宜用两边端数据。
及流速、黏度和管径一次相关，黏度可查表。
4.在不同设备上〔包括不同管径〕，不同水温下测定的λ数据能否关联在同一条曲线上？答：只要/d ε一样，λ的数据点就能关联在一条直线上。
5.如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？答：没有影响.静压是流体内局部子运动造成的.表现的形式是流体的位能.是上液面和下液面的垂直高度差.只要静压一定.高度差就一定.如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响。
实验二离心泵特性曲线测定1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？答：由离心泵特性曲线可知，流量为零时，轴功率最小，电机负荷最小，起到保护电机的作用。
2.启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？答：〔1〕离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转却不排水；〔2〕泵不启动可能是电路问题或泵本身已经损坏，即使电机的三相电接反，仍可启动。
3.为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其他方法调节流量？答：〔1〕调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，从而起到调节流量的作用；〔2〕这种方法的优点时方便、快捷，流量可以连续变化；缺点是当阀门关小时，会增大流动阻力，多消耗能量，不经济；〔3〕还可以改变泵的转速、减小叶轮直径或用双泵并联操作。
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说明强化传热的途径
强化传热是指在物体内部或物体之间传递热量的过程中，通过各种方式增加传热效率的方法。
在工程领域和日常生活中，强化传热的途径有很多，下面将从不同的角度进行阐述。
一、改善传热界面
传热界面是热量传递的关键，改善传热界面的状况可以有效提高传热效率。
首先，保持传热界面的干净整洁，避免污垢、氧化物等物质的存在，以减少传热阻力。
其次，增加传热界面的接触面积，可以通过增加物体之间的接触面积或增加传热介质的表面积来实现。
例如，在换热器中采用鳍片或增加管道的螺旋纹等方式，都可以有效地增加传热界面的面积，提高传热效率。
二、增加传热介质的流动性
流体的流动可以有效地增强传热效果。
当流体在物体表面流动时，会带走表面的热量，从而加快热量传递的速度。
因此，在工程中常常采用强制对流的方式来增加传热效率。
例如，在散热器中通过风扇的吹拂使空气流动，或者在换热器中通过泵等设备将流体强行输送，都可以加速热量的传递。
三、提高传热介质的导热性能
传热介质的导热性能决定了热量传递的速度和效率。
一般来说，导
热性能较好的物质具有较高的热导率和热传导系数。
因此，在工程中常常使用导热性能较好的材料来增强传热效率。
例如，在电子产品中使用铜或铝作为散热器材料，因为它们具有较高的热导率，可以快速将热量传递到周围环境中。
四、利用相变过程
相变过程是一种非常有效的传热方式。
当物质发生相变时，会释放或吸收大量的潜热，从而实现热量传递。
利用相变过程可以实现高效的传热。
例如，在蒸发器中，液体吸收热量变为蒸气的过程中会释放大量的潜热，从而实现热量的传递。
利用这种原理，可以设计出高效的换热器和蒸发器，提高传热效率。
五、利用辐射传热
辐射传热是指通过电磁辐射的方式传递热量。
较高温度物体会向周围发射红外辐射，辐射能够穿过真空和空气，直接照射到其他物体上，使其温度升高。
利用辐射传热可以实现非接触式的热量传递，适用于高温环境和特殊情况下的传热需求。
例如，在太阳能集热器中，利用反射器和吸热体的结构，可以将太阳辐射能够高效地转化为热能。
强化传热是提高传热效率的重要途径。
通过改善传热界面、增加传热介质的流动性、提高传热介质的导热性能、利用相变过程和辐射
传热等方式，可以有效地提高传热效率，满足不同领域和应用中的传热需求。
这些方法在工程实践中得到广泛应用，为我们的生活和工作提供了更加舒适和高效的热环境。