单选题
1766、为了提高蒸发器的强度,可( )。
A
采用多效蒸发
B
加大加热蒸汽侧的对流传热系数
C
增加换热面积
D
提高沸腾的对流传热系数
答案解析
正确答案:D
解析:
**解析:**
本题考查的是提高蒸发器传热强度(即强化传热)的措施。我们需要从传热基本方程出发进行分析。
蒸发器的传热速率方程为:
$$ Q = K A \Delta t_m $$
其中:
* $Q$ 为传热速率;
* $K$ 为总传热系数;
* $A$ 为传热面积;
* $\Delta t_m$ 为有效温度差。
所谓“提高蒸发器的强度”,通常指的是提高单位传热面积的传热速率,即提高传热系数 $K$ 或增大有效温度差,而不是单纯增加设备尺寸(面积)。
**选项分析:**
* **A. 采用多效蒸发**:多效蒸发的主要目的是**节约能源**(提高加热蒸汽的经济性),通过利用前一次产生的二次蒸汽作为后一次的加热蒸汽来实现。虽然它提高了整体系统的热效率,但对于单个蒸发器而言,由于各效之间存在温度差损失,单效的传热温差反而可能减小,且其核心目的不是为了提高单个设备的传热强度。因此,该选项不符合题意。
* **B. 加大加热蒸汽侧的对流传热系数**:在蒸发器中,加热侧通常是饱和蒸汽冷凝。蒸汽冷凝的对流传热系数($\alpha_{蒸汽}$)通常非常大(一般在 $5000 \sim 15000 \, W/(m^2 \cdot K)$ 甚至更高)。相比之下,沸腾侧(溶液侧)的对流传热系数($\alpha_{沸腾}$)通常较小,是传热过程的控制步骤(瓶颈)。根据总传热系数公式 $\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_{蒸汽}} + \frac{1}{\alpha_{沸腾}} + R$,由于 $\alpha_{蒸汽}$ 已经很大,$\frac{1}{\alpha_{蒸汽}}$ 这一项很小,再进一步增大 $\alpha_{蒸汽}$ 对提高总传热系数 $K$ 的贡献微乎其微。因此,这不是提高传热强度的最有效途径。
* **C. 增加换热面积**:增加换热面积 $A$ 可以增加总的传热量 $Q$,但这属于增加设备规模,并没有提高“单位面积”的传热能力(即没有提高传热强度)。题目问的是提高“强度”,而非总量。因此,该选项不符合题意。
* **D. 提高沸腾的对流传热系数**:如前所述,蒸发器传热的阻力主要集中在沸腾侧(溶液侧)。沸腾侧的对流传热系数 $\alpha_{沸腾}$ 较小,是控制总传热系数 $K$ 的关键因素。通过改善流动状态(如采用强制循环)、防止结垢、加入表面活性剂或优化加热面结构等方法提高 $\alpha_{沸腾}$,可以显著降低总热阻,从而显著提高总传热系数 $K$,进而提高蒸发器的传热强度。这是强化蒸发器传热最直接、最有效的措施。
**结论:**
提高蒸发器传热强度的关键在于减小主要热阻,即提高沸腾侧(溶液侧)的对流传热系数。
故正确答案为 **D**。
相关知识点:
蒸发减压可降溶液沸点
题目纠错
化工总控工初级、中级、高级、技师、高级技师题库
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