单选题
在稳定变温传热中,流体的流向选择()时传热平均温度差
A
并流
B
逆流
C
错流
D
折流
答案解析
正确答案:B
解析:
在稳定变温传热过程中,冷热流体的相对流向直接影响传热平均温度差($\Delta t_m$)。我们可以通过分析不同流向下的温度分布特点来理解为何逆流通常能提供最大的平均温差。
**1. 并流(Parallel Flow)**
在并流操作中,冷热流体从同一端进入换热器,沿同一方向流动。
- **特点**:高温流体入口处温差最大,随着流动进行,两流体温度逐渐接近,出口处温差最小。
- **结果**:由于出口端温差显著减小,导致整个换热过程中的对数平均温度差较小。此外,并流时冷流体的出口温度永远低于热流体的出口温度,限制了热量回收的极限。
**2. 逆流(Counter-current Flow)**
在逆流操作中,冷热流体从相反的两端进入换热器,沿相反方向流动。
- **特点**:热流体的高温端对应冷流体的低温端(入口对入口),热流体的低温端对应冷流体的高温端(出口对出口)。
- **结果**:在整个换热面上,温差的分布相对均匀,不会出现像并流那样出口端温差急剧减小的情况。因此,在相同的进出口温度条件下,**逆流的对数平均温度差最大**。
- **优势**:较大的平均温差意味着在传递相同热量时,所需的传热面积更小;或者在相同传热面积下,能传递更多的热量。同时,逆流允许冷流体的出口温度高于热流体的出口温度,热能利用更充分。
**3. 错流(Cross Flow)与折流(Mixed/Complex Flow)**
- **错流**:两流体垂直交叉流动,其平均温差介于并流和逆流之间。
- **折流**:通常指壳程流体多次折返,属于混合流动形式,其校正系数 $\phi$ 小于 1,即其有效平均温差小于纯逆流时的温差。
**结论推导:**
根据传热学原理,在冷热流体的进口和出口温度分别相同的情况下,各种流动方式的平均温度差大小关系通常为:
$$ \Delta t_{m, \text{逆流}} > \Delta t_{m, \text{错流/折流}} > \Delta t_{m, \text{并流}} $$
因此,为了获得最大的传热平均温度差,应选择**逆流**。
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
逆流时传热平均温差大
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化工总控工理论题库
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