广东海洋大学热能与动力工程换热器复习资料.doc

1在采用先逆流后顺流型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是增加管外程数和两台单壳程换热器串联工作。2. 冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管传热系数较高。3.折流板的安装和固定通过拉杆和定距管4.流体诱发振动的原因是涡流脱落，湍流抖振和流体弹性旋转5热混合：为了使换热器更好地满足传热和压力降的要求，传热流体流经混合板流道就相当于其单独流过这两种倾角的板片各自组成的流道后再混合，所以此种组合而成的板式热交换器在性能上体现了一种“热混合”采用方法：每两种波纹倾角不同的人字形板片相叠组装成一台板式热交换器各自分段采用波纹倾角不同的人字形板片组装成一台板式热交换器将流道数分段组装，进一步实现热混合6、流体传热的基本准则方程式为努赛尔准则，与哪些无因次方程有关？答：根据量纲分析努赛尔准则数与雷诺数、普兰特数和格拉肖夫数有关7积分平均温差的形式。按比热不同分段按温度等分段可得8热交换器计算方法的优缺点比较？对于设计性热计算，采用平均温差法可以通过的大小判定所拟定的流动方式与逆流之间的差距，有利于流动方式的选择。而在校核性传热计算时，两种方法都要试算。在某些情况下，K是已知数值或可套用经验数据时，采用传热单元书法更加方便假设的出口温度对传热量Q的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响NTU，并最终影响 Q值。而平均温差法的假设温度直接用于计算Q值，显然e-NTU法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势9、采用平均温差法进行设计计算的步骤？平均温差法用作设计计算时步骤如下：(1)假定传热系数，求得初始传热面积(2)初步布置换热面(实际传热面积)，计算出相应的传热系数。(3)根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度。(约束）(4)由冷、热流体的4个进、出口温度确定平均温差tm,计算时要注意保持修正系数具有合适的数值。(5)由传热方程求出所需要的换热面积A（与原传热面积比较)，并核算换热面两侧有流体的流动阻力。(6)如流动阻力过大，改变方案重新设计。10.采用效能单元数法进行设计计算的步骤？先假定一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度根据4个进出口温度求得平均温差tm根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k(或已知)已知kA，按传热方程式计算在假设出口温度下的tm,得到Q根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个Q ，这个值和上面的 Q，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量比较两个 Q 值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)-(6)，直至满足精度要求。11.对于冷凝换热，卧式和立式换热器选型选型及原因说明膜状冷凝垂直管水平管一般来说，由于管子的长度远大于管子的直径，即Ld,因而，水平管的凝结换热系数大于垂直管的凝结换热系数。12.采用积分平均温差适用的条件？当流体的比热随温度变化较大时（大于2-3倍时），采用对数平均温差计算，误差较大，这时应该采用积分平均温差。积分平均温差的出发点： 虽然流体的比热在整个温度变化范围内是个变量，但是若把温度范围分成若干个小段，每个小段内的温度变化小，就可将流体的比热当作常数来处理。1.有一蒸汽加热空气的热交换器，它将流量为5kg/s的空气从10加热到60，空气与蒸汽逆流，其比热为1.02KJ/(kg),加热蒸汽系压力为P=0.3Mpa,温度为150的过热蒸汽，在热交换器中被冷却为该压力下90的过冷水，试求其平均温差。（附：饱和压力为0.3MP,饱和蒸汽焓为2725.5KJ/kg，饱和水焓为561.4KJ/kg.150时，水的饱和温度为133，过热蒸汽焓为2768 KJ/kg，90时，过冷水的焓为377 KJ/kg）解：由于蒸汽的冷却存在着相变，因此在整个换热过程中，蒸汽的比热不同，在整个换热过程中的平均温差应该分段计算再求其平均值。将整个换热过程分为三段：过热蒸汽冷却为饱和蒸汽所放出的热量Q1，相变过程的换热量Q2，从饱和水冷却到过冷水所放出的热量Q3Q=M2C2(t-t)=51.0250255KJ/s；根据热平衡蒸汽耗量M1=Q/(i-i)=255/(2768-377) =0.1066kg/s因为在热交换器换热过程中存在着两个冷却过程和一个冷凝过程，因而将之分为三段计算。Q1= M1(i-i)=0.1066(2768-2725.5)=4.531 KJ/s Q2= M1(i-i”)=0.1066(2725.5-561.4)=230.693 KJ/sQ3= M1(i”-i)=0.1066(561.4-377)=19.657 KJ/s因为Q3M2C2(tb-t)，可得tb19.567/(51.02)+10=13.837因为Q2+ Q3M2C2(ta-t),可得ta250.47/(51.02)+10=59t1=(150-60)-(133-59)/ln(150-60)/(133-59)=81.7t2=(133-13.837)-(133-59) /ln(133-13.837)/(133-59) =94.725t3=(90-10)-(133-13.837)/ ln(90-10)/ (133-13.837) =98.212 总的平均温差为：tm=Q/(Q1/t1+ Q2/t2+ Q3/t3) =255/(4.531/81.7+230.693/94.725+19.657/98.212) =94.8沿换热器流程温度示意图如下：2.在一传热面积为15.8m2,逆流套管式换热器中，用油加热冷水，油的流量为2.85kg/s，进口温度为110,水的流量为0.667kg/s，进口温度为35,油和水的平均比热分别为1.9KJ/kg和4.18KJ/kg ,换热器的总传热系数为320W/m2,求水的出口温度？解：W1=2.85X1900=5415W/ W2=0.667X4180=2788W/ 因此冷水为最小热容值流体单元数为效能数为所以：3、一换热器用100的水蒸汽将一定流量的油从20加热到80。现将油的流量增大一倍，其它条件不变，问油的出口温度变为多少？注：解：根据题意，相比较水蒸气换热为相变换热的流体，油为热容值小的流体因此根据效能数和单元数的关系可得：现将油的流量增大一倍，其它条件不变，单元数减小为原来的0.5倍，因此可得解得4.某换热器用100的饱和水蒸汽加热冷水。单台使用时，冷水的进口温度为10，出口温度为30。若保持水流量不变，将此种换热器五台串联使用，水的出口温度变为多少？总换热量提高多少倍？ 解：根据题意，将换热器增加为5台串联使用，将使得传热面积增大为原来的5倍，相比较水蒸气换热为相变换热的流体，水为热容值小的流体，因此因此根据效能数和单元数的关系可得：现将传热面积增大为原来的5倍，单元数增大为原来的5倍，由于效能数为水的出口温度为根据热平衡式，对于冷水，热容值不变，温差增大的倍数为换热量增加的倍数： 5.一用13水冷却从分馏器得到的80的饱和苯蒸气。水流量为5kg/s，苯汽化潜热为395 kJ/kg，比热为1.758 kJ/kg，传热系数为1140 W/m2。试求使1 kg/s苯蒸气凝结并过冷却到47所需的传热面积(1)顺流；(2)逆流。解：根据题意顺流时由于有相变传热，因此比热不同，需要分段计算平均传热温差。1)在苯相变冷凝段：根据热平衡式，苯的放热量：在相变段，水吸收热为Qln可得：平均温差为2)在苯冷却段在苯冷却段，水吸收热为Qlq可得：平均温差为总的平均温差为根据传热方程式：可得沿换热器流程温度示意图如下：逆流时由于有相变传热，因此比热不同，需要分段计算平均传热温差。1)在苯冷却段在苯冷却段，水吸收热为Qlq可得：平均温差为2)在苯相变冷凝段：根据热平衡式，苯的放热量：在相变段，水吸收热为Qln可得：平均温差为总的平均温差为根据传热方程式：可得沿换热器流程温度示意图如下：(1). 设螺旋板的板厚为4mm，两通道宽b1和b2为10mm和20mm，内侧有效圈数为3， d1为100mm，以d1为基准半圆直径绕出的螺旋板作为内侧板时，d2为基准半圆直径绕出的螺旋板作为外侧板时试作图绘制螺旋体，并计算中心隔板宽B, 基准半圆直径d2, ,内侧螺旋板总长度Li,外侧螺旋办总长度 Lo， 螺旋板最大外径D等参数解：（1）B=d1-b1+=100-10+4=94mm因为B=d1-b1+= d2-b2+，可推导d2= d1-b1+ b2=110mm，c= b1+ b2+2=10+20+8=38t1=10+4=14,t2=20+4=24因为n=n=3，以d1为基准半圆直径绕出的，所以Li=/2n（d1+2b1+4+d2）+2（n-n）c =/23（