单选题
1246、冷、热流体在换热器中进行无相变逆流传热,换热器用久后形成污垢层,在同样的操作条件下,与无垢层相比,结垢后的换热器的K( )。
A
变大
B
变小
C
不变
D
不确定
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
总传热系数 $K$ 是衡量换热器传热性能的重要指标。在间壁式换热器中,热量从热流体传递到冷流体的过程主要包括三个串联的步骤:热流体对流传热、通过固体壁面(及污垢层)的导热、冷流体对流传热。
根据串联热阻叠加原理,总热阻 $R_{total}$ 等于各分热阻之和。对于平壁或薄管壁,总传热系数 $K$ 与总热阻的关系可以近似表示为:
$$ \frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_1} + \frac{\delta_w}{\lambda_w} + R_{f1} + R_{f2} + \frac{1}{\alpha_2} $$
其中:
- $\frac{1}{\alpha_1}$ 和 $\frac{1}{\alpha_2}$ 分别为两侧流体的对流传热热阻;
- $\frac{\delta_w}{\lambda_w}$ 为管壁的导热热阻;
- $R_{f1}$ 和 $R_{f2}$ 为两侧污垢层的热阻。
当换热器使用一段时间后形成污垢层时,相当于在原有的传热路径上增加了额外的导热热阻(即 $R_f > 0$)。由于污垢层的导热系数通常很小,即使很薄的污垢层也会产生较大的热阻。
在操作条件不变的情况下,流体的对流传热系数 $\alpha$ 和管壁热阻基本保持不变。因此,随着污垢热阻 $R_f$ 的增加,总热阻 $\frac{1}{K}$ 必然增大。因为总传热系数 $K$ 与总热阻成反比,所以总热阻增大导致总传热系数 $K$ **变小**。
这也意味着换热器的传热效率下降,若要维持相同的换热量,需要更大的传热面积或更大的平均温差。
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
结垢后K值变小记牢
题目纠错
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