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問(wèn)答題 用初溫為35℃的冷卻水來(lái)冷卻流量為1.82kg/s、初溫為150℃的熱油，要求把油冷卻到85℃，而冷卻水則加熱到80℃。有人提出了如附圖所示的兩種方案。這兩種方案都采用逆流式套管換熱器，如圖b所示方案中采用兩臺(tái)大小相等的較小換熱器來(lái)代替圖a中的一臺(tái)大的換熱器，水側(cè)為串聯(lián)，油側(cè)為并聯(lián)，油量均分。設(shè)油的平均比熱容為2.1kj/（kg·K），水的平均比熱容為4.2kj/（kg·K），大小換熱器的總傳熱系數(shù)均為850W/（m²·K），試確定哪一種方案所需的傳熱面積較小。

參考答案：

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1.問(wèn)答題 已知：直徑為r₁的導(dǎo)線（芯線）內(nèi)有電流流過(guò)，其外絕緣層半徑為r₂，由于電阻而引起的單位長(zhǎng)度上的發(fā)熱率θ是均勻的。
求證：
（1）芯線表面溫度要比環(huán)境溫度高；
（2）當(dāng)r₂的大小使得芯線表面溫度最低時(shí)，其中心溫度比環(huán)境溫度高，其中，λ為絕緣層的導(dǎo)熱系數(shù)，h為外表面復(fù)合換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，λ₀為芯線的導(dǎo)熱系數(shù)。

參考答案：

（1）芯線所發(fā)出的熱量通過(guò)絕緣層傳遞到周圍環(huán)境中去，單位長(zhǎng)度上的發(fā)熱量θ可以表示成為：

2.問(wèn)答題已知：在一次外層空間試驗(yàn)里，一個(gè)很小的儀器被投放到宇宙空間中，假設(shè)此儀器可以近似地看作直徑4cm的經(jīng)過(guò)表面處理的鋁球，初始溫度為30℃。球的溫度降低到40K時(shí)個(gè)儀器會(huì)失效。設(shè)宇宙空間可視為為OK的黑體，球的表面發(fā)射率取為0.96，鋁的物性可近似地取常溫下純鋁的值。求：估計(jì)該儀器能工作多長(zhǎng)時(shí)間而不失效。

參考答案：

3.問(wèn)答題已知：用直徑為13mm的不銹鋼管做水平管外的自然對(duì)流換熱試驗(yàn)。在不銹鋼管兩端通電加熱，電阻為4Ω/m。使鋼管表面溫度不超過(guò)300℃，（1）不銹鋼管置于20℃的靜止空氣中；（2）不銹鋼管置于高壓水中，水飽和溫度超過(guò)300℃。不銹鋼管表面發(fā)射率可按氧化后的鋼處理。求：上面兩種情況下不銹鋼管所能的允許的最大電流。

參考答案：

4.問(wèn)答題已知：用在圓管內(nèi)繞電陰絲的方法來(lái)進(jìn)行大空間內(nèi)水平圓管的自然對(duì)流換熱。在一次試驗(yàn)中測(cè)得：表面平均溫度的熱電勢(shì)E_w＝1.88mV，空氣溫度的熱電勢(shì)E_f＝0.96Mv，加熱功率P＝28W。管子外徑d=0.08m，長(zhǎng)l＝0.8m。管子外表面鍍鉻，發(fā)射率ζ=0.06。熱電勢(shì)E與溫度t的關(guān)系為{t}℃=0.1073+26.57{E}_mv-0.5828{E}²℃求：該次自然對(duì)流換熱試驗(yàn)中的對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、Nu數(shù)及GrPr數(shù)之值。

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5.問(wèn)答題 已知：120℃飽和水蒸氣在換熱器管子外表面凝結(jié)，以加熱戀管內(nèi)的冷水，傳熱戀系數(shù)k=1800W/（m²·k）。求：
（1）把流量為每小時(shí)2000kg水從20℃加熱到80℃所需的傳熱面積：
（2）如運(yùn)行后產(chǎn)生了0.0004m²·k/W的污垢熱阻（其計(jì)算面積與傳熱系數(shù)相同），這時(shí)的出口水溫是多少？（進(jìn)口水溫及流量保持不變。）

參考答案：