公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-传热学-2.7凝结与沸腾换热

公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-传热学-2.7凝结与沸腾换热[单选题]1.小管径水平管束外表面蒸汽凝结过程中，上下层管束之间的凝结表面传热系数h的关系为()。[2014（江南博哥）年真题]A.h下排＞h上排B.h下排＜h上排C.h下排＝h上排D.不确定正确答案：B参考解析：在水平管束管外凝结换热的应用上，常有多根管组成的水平管管束，上一层管子的凝液流到下一层管子上，使得下一层管面的膜层增厚，传热效果降低，所以下一层的传热系数h比上一层的传热系数h小。[单选题]2.如果要增强蒸汽凝结换热，常见措施中较少采用的是()。[2018年真题]A.增加凝结面积B.促使形成珠状凝结C.清除不凝结气体D.改变凝结表面几何形状正确答案：D参考解析：增强凝结换热的措施的基本途径是减小凝结液膜的厚度和加速排除凝液，常见的具体措施有：①改变表面几何特征，如壁面上开槽、挂丝等；②及时排除不凝性气体，如合理地设计管束的排列和加设抽气装置；③加速排除凝液，如使用离心力等措施；④改进表面性质，如加涂层，使之形成珠状凝结。[单选题]3.表面进行膜状凝结换热的过程中，影响凝结换热作用最小的因素为()。[2011年真题]A.蒸汽的压力B.蒸汽的流速C.蒸汽的过热度D.蒸汽中的不凝性气体正确答案：A参考解析：影响膜状凝结换热的因素有：①蒸汽流速的大小及其和液膜的流向是否一致。②蒸汽中如含有微量不凝性气体，对换热作用影响很大，但蒸汽流速增加会使这种影响减弱。③表面粗糙度。Rec较低时，因粗糙使液膜增厚，传热性能降低；Rec较高时，传热性能增强。④蒸汽含油，如含润滑油，因形成油垢使传热性能降低。⑤蒸汽的过热度。综上所述，蒸汽压力对凝结换热作用影响最小，答案选择A项。[单选题]4.为了强化蒸汽在竖直壁面上的凝结传热，应采用以下哪个措施？()[2009年真题]A.在蒸汽中掺入少量的油B.在蒸汽中注入少量氮气C.设法增加液膜的厚度D.设法形成珠状凝结正确答案：D参考解析：增强凝结换热的措施基本途径是减薄凝液膜厚度和加速排液，具体措施有：①改变表面几何特征，如壁面上开槽、挂丝等；②及时排除不凝性气体，如合理地设计管束的排列和加设抽气装置；③加速排除凝液，如使用离心力等措施；④改进表面性质，如加涂层，使之形成珠状凝结。AB两项，油和氮气（不凝性气体）的导热系数均小于水的导热系数，因此在蒸汽中掺入少量的油或氮气减弱凝结传热；C项，增加液膜的厚度，热阻增大，减弱凝结传热；D项，珠状凝结与壁面的接触面积小于膜状凝结，比膜状凝结的传热性能好，因此设法形成珠状凝结能强化蒸汽在竖直壁面上的凝结传热。。[单选题]5.根据努塞尔特对凝结传热时的分析解，局部对流传热系数hx沿壁面方向x（从上到下）的变化规律为()。[2008年真题]A.hx∝x2B.hx∝x－1/4C.hx∝x1/4D.hx∝x－1/2正确答案：B参考解析：层流膜状凝结换热在一系列假设下，对竖壁层流凝液膜（Rec＜1800）运用动量及能量微分方程式进行理论求解，可得垂直壁层流膜状凝结平均表面传热系数的努谢尔特理论计算式为：式中，ρ为密度；λ为导热系数；γ为潜热量；μ为动力粘度；x为壁面长度；tw为壁面温度；ts为饱和温度。因此，由公式可得，hx∝x－1/4。[单选题]6.饱和蒸汽分别在形状、尺寸、温度都相同的A、B两个等温垂直壁面上凝结，其中A上面是珠状凝结，B板上是膜状凝结。若两个壁面上的凝结传热量分别为QA和QB，则()。[2007年真题]A.QA＝QBB.QA＞QBC.QA＜QBD.QA＝QB/2正确答案：B参考解析：珠状凝结的表面传热系数高于膜状凝结的传热系数，当A面和B面的换热面积相同且换热温差相同时，可得QA＞QB。[单选题]7.以下关于饱和蒸汽在竖直壁面上膜状凝结传热的描述中正确的是()。[2005年真题]A.局部凝结传热系数hx沿壁面方向x（从上到下）数值逐渐增加B.蒸汽中的不凝结气体会导致换热强度下降C.当液膜中的流动是湍流时，局部对流传热系数保持不变D.流体的黏度越高，对流传热系数越大正确答案：B参考解析：AC两项，层流流动时，沿壁面方向（从上到下），由于重力的作用使冷壁上液膜厚度增加，热阻增大，局部凝结传热系数hx减小；湍流流动时，液膜厚度随流速的增加而减薄，热阻减小，局部对流传热系数hx增大。B项，当蒸汽中混入导热系数较小的不凝结气体时或黏度较高的液体时，会使凝结换热热阻增大，导致换热强度下降。D项，流体黏度越大，对流传热系数越小，换热能力越差。[单选题]8.在沸腾换热过程中，产生的气泡不断脱离表面，形成强烈的对流换热，其中，产生的气泡能够存在并能继续长大的条件()。[2012年真题]A.只要满足Rmin≥2σTs/[γρv（tw－ts）]B.只要满足Pv－P1＞2σ/RC.只要壁面温度tw远大于流体饱和温度tsD.壁面与流体有过热度及壁面处有汽化核心正确答案：A参考解析：在沸腾换热过程中，产生的气泡所需条件包括：①液体的温度要大于它的饱和温度，即要有一定的过热度；②在凹缝中形成孕育气泡核的汽化核心；③当压力为大气压时，达到壁面上气泡核生成时最小半径为：Rmin≥2σTs/[γρv（tw－ts）]。该式说明了在一定的压力P和过热度条件下，初生的气泡核只有当它的半径大于该值时，才能继续长大。所以，为使气泡形成和长大，必须要有活化点和足够的过热度。[单选题]9.通过多种措施改善壁面及流体热力特性，可以增强泡态沸腾换热，下列措施中使用最少的措施是()。[2018年真题]A.表面粗糙处理B.采用螺纹表面C.加入其他相溶成分形成多组分溶液D.表面机械加工，形成微孔结构正确答案：C参考解析：强化泡态沸腾换热的措施很多，目前主要措施是改变沸腾表面，以利于气泡的生成。方法有两类：①用烧结、电离沉积等物理与化学的方法在换热表面造成一层多孔结构；②用机械加工方法使换热表面形成多孔结构。ABD三项都属于这类措施。[单选题]10.沿竖壁膜状凝结换热时，凝结的表面传热系数从壁上部至壁下部将会()。A.减小B.增大C.先减小后增大D.先增大后减小正确答案：C参考解析：沿竖壁膜状凝结换热时，凝液膜从上至下逐渐增厚，表面传热系数逐渐减小；但在液膜流动的Re数达到1600以后，液膜由层流变为紊流，表面传热系数又开始增大。[单选题]11.设流体温度、压力等相同，试比较以下几种状况的膜状凝结换热，最好的应是()。A.竖壁表面B.竖管表面C.水平管束表面D.水平单管外表面正确答案：D参考解析：蒸气进行膜状凝结时，热阻取决于通过液膜层的导热，因此尽量减薄液膜层是强化膜状凝结的基本手段。相同条件下，水平管外表面的凝液膜比竖壁和竖管薄；对于管束传热，由于凝结液的飞溅扰动会影响换热效果。综上所述，水平单管外表面凝结换热效果最好。[单选题]12.影响管外膜状凝结换热最主要的因素是()。A.蒸汽速度B.不凝性气体含量C.表面粗糙度D.蒸汽含油正确答案：B参考解析：影响管外膜状凝结换热的主要因素有：①蒸汽流速；②蒸汽中含不凝结气体；③表面粗糙度；④蒸汽中含油；⑤过热蒸汽等。其中，蒸汽的压力对凝结换热影响较小，蒸汽中的不凝性气体对凝结换热影响较大。[单选题]13.表面进行薄膜状凝结换热的过程中，影响凝结换热作用最小的因素为()。A.蒸汽的压力B.蒸汽的流速C.蒸汽的过热度D.蒸汽中的不凝性气体正确答案：A参考解析：影响膜状凝结的主要因素有蒸汽流速、不凝性气体、传热表面的结构、蒸汽的过热度、冷凝液过冷度。其中，蒸汽的压力对凝结换热影响较小，蒸汽中的不凝性气体对凝结换热影响较大。[单选题]14.当沸腾温差较小时，对于水小于4℃时，沸腾换热过程的特性属于()。A.自然对流换热B.稳定膜态沸腾C.核态沸腾D.过渡沸腾正确答案：A参考解析：沸腾换热过程分为四个阶段：①当壁面过热度Δt＜4℃时，属于自然对流换热；②壁面过热度Δt≥4℃后，进入核态沸腾期；③当壁面过热度增大到某一程度时，沸腾处于由核态沸腾向膜态沸腾转变的过渡区；④当过热度继续增加时，加热面上将产生稳定的汽膜，进入稳定膜态沸腾。[单选题]15.随着沸腾换热表面过热度（tw－ts）增加，气化核心逐渐增多，后增加的气化核心的大小比先形成的核心大小的()。A.大B.小C.相等D.不确定正确答案：B参考解析：汽化核心直径的公式为：R＝2γ/（pv－ps）。tw为汽泡内压力pv下的饱和温度，ts为液体压力Pa下的饱和温度，温度t与压力成正比，则根据公式可得，随着壁面过热度（tw－ts）的提高，压力差（pv－ps）也越来越大，气泡存在所需的半径越来越小。[单选题]16.水受迫对流换热、水自然对流换热、水沸腾换热、空气受迫对流换热、空气自然对流换热的表面传热系数分别为h1，h2，h3，h4，h5，它们的大小顺序是()。A.h1＞h2＞h3＞h4＞h5B.h3＞h1＞h4＞h2＞h5C.h3＞h1＞h2＞h4＞h5D.h1＞h3＞h2＞h4＞h5正确答案：C参考解析：空气自然对流：h1＝3～110W/（m2·K）；空气受迫对流：h2＝20～100W/（m2·K）；水自然对流：h3＝200～1000W/（m2·K）；水受迫对流：h4＝1000～15000W/（m2·K）；水沸腾换热：h5＝2500～2500000W/（m2·K）。因此，水受迫对流换热h1b>、水自然对流换热h2、水沸腾换热h3、空气受迫对流换热h<sub>4、空气自然对流换热h5b>的表面传热系数的大小顺序是：h3、h1、h2、h4、h5。[单选题]17.两垂直板，A宽为H，高为2H，B宽为2H，高为H，饱和蒸汽流过两块板，均为层流，流过两板的换热量关系为()。A.ϕA