判断题
当换热器中冷热流体的进出口温度一定时,逆流的△tm一定大于错流或折流时的△tm。
A
正确
B
错误
答案解析
正确答案:A
解析:
### 解析
**结论:正确**
**详细推导与分析:**
1. **对数平均温差($\Delta t_m$)的定义与作用**
在换热器计算中,传热基本方程为 $Q = K A \Delta t_m$。其中 $\Delta t_m$ 是冷热流体之间的平均温差。在传热量 $Q$ 和总传热系数 $K$ 一定的情况下,$\Delta t_m$ 越大,所需的换热面积 $A$ 就越小,或者说换热效率越高。
2. **逆流与并流/错流/折流的比较前提**
题目设定的条件是“冷热流体的进出口温度一定”。这意味着:
* 热流体进口温度 $T_1$、出口温度 $T_2$ 固定。
* 冷流体进口温度 $t_1$、出口温度 $t_2$ 固定。
* 因此,两端的最大温差 $\Delta T_{max}$ 和最小温差 $\Delta T_{min}$ 的数值组合是固定的。
3. **为什么逆流的 $\Delta t_m$ 最大?**
* **逆流(Counter-current)**:冷热流体反向流动。在整个换热面上,冷热流体的温度分布使得局部温差相对均匀且保持在较高水平。其对数平均温差计算公式为:
$$ \Delta t_{m, counter} = \frac{(T_1 - t_2) - (T_2 - t_1)}{\ln \frac{T_1 - t_2}{T_2 - t_1}} $$
* **并流(Co-current)**:冷热流体同向流动。入口处温差最大,出口处温差最小,温差变化剧烈,导致整体平均温差较小。
* **错流(Cross-flow)和折流(Mixed flow)**:流体的流动方向既不是完全平行也不是完全相反,而是介于两者之间或存在混合。由于流体在流动过程中存在横向混合或流向改变,导致局部温差无法像逆流那样始终维持在较高的有效水平。
4. **修正系数 $\psi$ 的角度**
在工程计算中,对于非纯逆流或纯并流的复杂流动形式(如错流、折流),通常引入**温差修正系数** $\psi$(或称 $F$ 因子):
$$ \Delta t_m = \psi \cdot \Delta t_{m, counter} $$
* 对于纯逆流,$\psi = 1$。
* 对于并流、错流、折流等其他流动形式,由于流动混合效应导致传热推动力降低,**$\psi$ 恒小于 1**(即 $0 < \psi < 1$)。
5. **总结**
在冷热流体进出口温度相同的前提下,逆流布置能获得最大的对数平均温差。其他流动方式(错流、折流、并流)由于流动结构的限制,其有效平均温差均小于逆流时的对数平均温差。
因此,题干表述“逆流的 $\Delta t_m$ 一定大于错流或折流时的 $\Delta t_m$”是**正确**的。
相关知识点:
进出口温一定逆流△tm大
题目纠错
化工总控工理论题库
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