有一台烟气-空气换热器如图所示。已知烟气进口温度t21=280℃，空气进口为...

问答题 有一台烟气-空气换热器如图所示。已知烟气进口温度t₂₁=280℃，空气进口为温度t₂=30℃，热管外径为40mm，壁厚1.5mm。蒸发段与冷凝段各长1m。管子采用叉排布置，s₁/d=2，s₂/d=1.5，在流动方向为20排，迎风方向为15排。气体在最窄流动截面上的流速均为10m/s。试确定t"₂。对换热表面上无结垢及有结垢（污垢热阻为R_A=0.0004m².k/w）的情形分别进行计算。热管换热器的两端各置于截面尺寸为1000mm×1200mm的方形通道内。烟、空气压力均可按1各物理大气压计算。

参考答案：

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1.问答题一尺寸为10mm×10mm、发热量为100W的大规模集成电路，其表面最高允许温度不能高于75度，环境温度为25度，试设计一能采用自然对流来冷却该电子元件的热管冷却器。

参考答案：

可采用下图冷却装置。

2.问答题已知：有仪铜-水热管，外径d_i=25mm，内径d₀=21mm；蒸发段长0.4m，外壁温度为t_e=200℃；冷凝段长0.4m，外壁温度为t_c=199.5℃，绝热段长0.5m。设蒸发与凝结得表面传热系数分别为h_e=5000W/(m².K)、h_c=6000W/(m².K)，蒸发段与冷凝段的管外表面传热系数均为90W/(m².K)。试计算该热管的内部热阻在传热过程总热阻中的比例。

参考答案：

如图：

3.问答题 一种同时冷却多个芯片模块的方法如附图所示。已知冷凝管内径d＝10mm，外径d₀=11mm，水平放置，进水温度为15℃，出水温度为45℃，芯片所产生的热量均通过尺寸为100mmX100mm的沸腾换热表面〔抛光的铜表面）散失掉，其散热率为10⁵w／m²。冷却剂温度t_s＝57℃，λ_i＝0.0535W／（m²·K），C_pi＝1100J／（kg·K），r=84400J／kg，ρ_i=1619kg/m³，ρ_v=13.5kg／m³，γ＝8.2×10^-3N／m，η_i=440kg×10^-6/（m·s），C_wi＝0.013。s＝1.7，Pr_i=9。管内冷却水的流动与换热已进入充分发展阶段。试确定:平均的冷凝管壁面温度；平均的沸腾表面温度；所需冷却水管的长度。冷凝管壁很薄．导热热阻可以不计。

参考答案：

4.问答题在一台氟里昂152a的蒸发器中．氟里昂152a在水平管束外沸腾，饱和温度为-30℃。为使蒸发器能安全有效地工作，规定其最大热流密度不得超过临界热流密度的一半，试确定此时单位管长上的最大制冷量。蒸发管外径为22mm。ρ_v=2.617kg/m³。

参考答案：

5.问答题在一个氟里昂134a的大容器沸腾试验台中，以直径为12mm、机械抛光的不锈钢管作为加热表面，其内为水蒸气凝结放热。在一次试验中，氟里昂134a的沸腾温度为30℃，加热表面温度为35℃。试确定此时氟里昂134a的沸腾换热状态及沸腾换热表面传热系数。若换热段长15cm，水蒸气压力为0.07375x10⁵Pa，问所需的水蒸气量力多少？ρ_v=37.76kg/m³。

参考答案：

设处于核态沸腾状态，利用Rohsenow公式，

6.问答题—根外径为25mm、外壁平均壁温为14℃的水平管道，穿过室温为30℃、相对湿度为80％的房间。在管壁外表面上水蒸气作膜状凝结，试估算管子每米长度上水蒸气的凝结量，并分析：与实际情况相比，这一估算值是偏高还是偏低？

参考答案：

相对湿度为80％，因而从凝结观点有20％的不凝结气体即空气。先按纯净蒸气凝结来计算。

7.问答题氟里昂152a是一种可能替代氟里昂12的绿色制冷剂．为了测定其相变换热性能进行了专门的凝结换热的试验研究。该冷凝器试验台系用两根布置在同一水平面内的黄铜管组成，管内用水冷却。为增加冷却水进出口温差以提高测定的准确性，水系统中两根黄铜管是串联的。冷却水由入口处的15℃升高到出口处的17℃。黄铜管的外径为20mm、管壁厚为2mm，长为1m，氟里昂152a的冷凝温度为30℃。试确定在该工况下的平均水速及管壁两侧按总面积计算的相对热阻的大小。

参考答案：

8.问答题 热虹吸管（又称重力热管）是一种封闭、竖直放置的容器，其沸腾段吸收的热量在其冷凝段放出，如附图所示。今用抛光的不锈钢制成一热虹吸管，d＝20mm、l_b=20mm，l_c=40mm，l_i=40mm。设1.013xl0⁵Pa压力下的饱和水在沸腾段沸腾．热流密度q是临界热流值的30％。

求冷凝液的质量流量（kg／s）

参考答案：

9.问答题 热虹吸管（又称重力热管）是一种封闭、竖直放置的容器，其沸腾段吸收的热量在其冷凝段放出，如附图所示。今用抛光的不锈钢制成一热虹吸管，d＝20mm、l_b=20mm，l_c=40mm，l_i=40mm。设1.013xl0⁵Pa压力下的饱和水在沸腾段沸腾．热流密度q是临界热流值的30％。

求凝结段的平均壁温t_wc

参考答案：

10.问答题 热虹吸管（又称重力热管）是一种封闭、竖直放置的容器，其沸腾段吸收的热量在其冷凝段放出，如附图所示。今用抛光的不锈钢制成一热虹吸管，d＝20mm、l_b=20mm，l_c=40mm，l_i=40mm。设1.013xl0⁵Pa压力下的饱和水在沸腾段沸腾．热流密度q是临界热流值的30％。

求沸腾段的平均壁温t_wb

参考答案：

设冷凝段液膜为层流，且按平壁公式计算，计算温度取为100℃，热虹吸管顶管绝热，