单选题
翅片管换热器的翅片应安装在
A
α 小的一侧
B
α 大的一侧
C
管内
D
管外
答案解析
正确答案:A
解析:
**解析:**
翅片管换热器是通过在基管表面增加翅片来增大传热面积,从而强化传热效果的装置。其设计核心原则是**针对热阻较大(即对流换热系数 $\alpha$ 较小)的一侧进行强化**。
1. **传热原理分析**:
在间壁式换热器中,总传热系数 $K$ 受两侧流体对流换热系数 $\alpha_1$、$\alpha_2$ 以及壁面导热热阻的影响。根据串联热阻叠加原理,总热阻主要由热阻最大(即 $\alpha$ 最小)的那一侧决定。
$$ \frac{1}{K} \approx \frac{1}{\alpha_{small}} + \frac{1}{\alpha_{large}} + R_{wall} $$
如果 $\alpha_{small} \ll \alpha_{large}$,则 $\frac{1}{K} \approx \frac{1}{\alpha_{small}}$。此时,提高 $\alpha_{small}$ 一侧的传热能力对提升整体传热效果最显著。
2. **翅片的作用**:
加装翅片的主要目的是**增大传热面积 $A$**。根据牛顿冷却公式 $Q = \alpha A \Delta T$,在 $\alpha$ 较小的一侧增加面积 $A$,可以显著降低该侧的对流换热热阻($R = \frac{1}{\alpha A}$),从而有效提高总传热系数 $K$。
3. **选项分析**:
* **A. $\alpha$ 小的一侧**:正确。因为这一侧热阻大,是传热的瓶颈,通过增加翅片面积可以最有效地补偿低换热系数的不足,显著强化传热。例如,空气侧的 $\alpha$ 远小于水或蒸汽侧,因此翅片通常加在空气侧。
* **B. $\alpha$ 大的一侧**:错误。在 $\alpha$ 已经很大的一侧增加面积,对降低总热阻的贡献微乎其微,且增加了材料和成本,经济性和技术性均不佳。
* **C. 管内 / D. 管外**:错误。翅片安装在管内还是管外,取决于哪一侧流体的 $\alpha$ 更小,而不是固定位置。例如,如果管内是空气,管外是水,翅片应装在管内;反之则装在管外。因此不能一概而论。
**结论:**
为了最有效地强化传热,翅片应安装在对流换热系数 $\alpha$ **小**的一侧。
故正确答案为 **A**。
相关知识点:
翅片装α小侧
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