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热交换器原理与设计题型：填空20 名词解释（包含换热器型号表示法）20 简答10 计算（4题）500 绪论 热交换器：将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。(2013-2014学年第二学期考题名词解释) 热交换器的分类：按照热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式 按照传热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式。(2013-2014学年第二学期考题填空)1 热交换器计算的基本原理（计算题） 热容量（WMc）：表示流体的温度每改变1时所需的热量 温度效率（P）：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率(2013-2014学年第二学期考题名词解释) 传热有效度（）：实际传热量Q与最大可能传热量Qmax之比2 管壳式热交换器 管程：流体从管内空间流过的流径。壳程：流体从管外空间流过的流径。 型换热器：壳程数为1，管程数为2 卧式和立式管壳式换热器型号表示法（P43）(2013-2014学年第二学期考题名词解释)记：前端管箱型式:A平盖管箱 B封头管箱壳体型式:E单程壳体 F具有纵向隔板的双程壳体 H双分流后盖结构型式:P填料函式浮头 S钩圈式浮头 UU形管束 管子在管板上的固定：胀管法和焊接法 管子在管板上的排列：等边三角形排列（或称正六边形排列）法、同心圆排列法、正方形排列法，其中等边三角形排列方式是最合理的排列方式。(2013-2014学年第二学期考题填空) 管壳式热交换器的基本构造：管板分程隔板纵向隔板、折流板、支持板挡板和旁路挡板防冲板 产生流动阻力的原因：流体具有黏性，流动时存在着摩擦，是产生流动阻力的根源；固定的管壁或其他形状的固体壁面，促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件。 热交换器中的流动阻力：摩擦阻力和局部阻力 管壳式热交换器的管程阻力：沿程阻力、回弯阻力、进出口连接管阻力 管程、壳程内流体的选择的基本原则：（P74）管程流过的流体：容积流量小，不清洁、易结垢，压力高，有腐蚀性，高温流体或在低温装置中的低温流体。(2013-2014学年第二学期考题简答)壳程流过的流体：容积容量大（特别是常压下气体），刚性结构换热器中换热系数大的流体，高黏度流体，层流区流动的流体，饱和蒸汽 管子直径的选择：总的趋向是采用小直径管 优点：传热增强，单位体积传热面大，传热面一定时，可使管子长度缩短缺点：流动阻力增加，管数增加，管子与管板连接处的泄露的可能性增大，易积垢。 选择流速要尽量使流体呈湍流状态3 高效间壁式热交换器 紧凑性：指热交换器的单位体积中所包含的传热面积大小，单位m2/m3 板式热交换器主要部件及作用：传热板片：使流体在低速下发生强烈湍流，以强化传热；提高板片刚度，能耐较高的压力。密封垫片：防止流体的外漏和两流体之间内漏。压紧装置：将垫片压紧，产生足够的密封力，使得热交换器在工作时不发生泄漏，通过旋紧螺栓来产生压紧力。 板式热交换器的型号表示法（P129） 板翅式热交换器的结构基本单元是：隔板、翅片、封条。(2013-2014学年第二学期考题填空) 翅片作用：扩大传热面积，使换热得以改善，承担主要的传热任务，加强两隔板之间的作用。 翅片的型号表示法（P141）(2013-2014学年第二学期考题名词解释) 翅片选择基本原则：(2013-2014学年第二学期考题简答)平直翅片：流体之间温差较大；流体中含有固体悬浮物；传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况。锯齿形翅片：流体之间温差较小；流体的粘度较大；传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况；在空分设备中，可逆式热交换器。多孔翅片：在空分设备中，冷凝蒸发器。 翅化比（）:翅片管外表面积与光管内表面积之比（P165）(2013-2014学年第二学期考题名词解释) 热管正常工作的2个条件：PcPvP1Pg（文字表述：毛细压差应能克服蒸汽从加热段流向冷却段的阻力、冷凝液体从冷却段回流到加热段的阻力以及重力对液体流动的影响）热管工况：蒸发段的饱和温度仅稍高于冷凝段的饱和温度，此温降小于12即近乎等温流动时，被认为是工作正常 热管工作原理：工作时，蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体蒸发，蒸汽流向冷凝段，在这里由于受到冷却使蒸汽凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量由热管一端传至另一端。 热管工作特性：冷凝段，工作液在流动方向上因有蒸汽不断冷凝而增加；蒸发段，工作液在流动方向上因不断蒸发而减少；绝热段，工作液保持不变 热管工作极限：黏性极限声速极限携带极限毛细极限沸腾极限工作温度低时，最易出现黏性极限及声速极限，在高温下则应防止出现毛细极限及沸腾极限。(2013-2014学年第二学期考题填空)6.3传热强化 增强传热的基本途径：扩展传热面积F加大传热温差t提高传热系数K计算题部分：1.已知t1=300，t1=210，t2=100，t2=200。试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。（1）逆流布置；（2）一次交叉，两种流体均不混合；（3）1-2型管壳式，热流体在壳侧；（4）2-4型管壳式，热流体在壳侧；（5）顺列布置。解：（1）tmax=t1-t2=210-100=110 tmin=t1-t2=300-200=100 tlm=tmax-tminlntmaxtmin=110-100ln110100=104.9 （2）P=t2-t2t1-t2=200-100300-100=0.5 R=t1-t1t2-t2=300-210200-100=0.9 由课本图1.14查得=0.92 tm=104.90.92=96.5（3）由课本图1.8查得=0.85 tm=104.90.85=89.2（4）由课本图1.11查得=0.97 tm=104.90.97=101.8（5）tmax =t1-t2=300-100=200 tmin =t1-t2=210-200=10 tlm=tmax-tminlntmaxtmin=200-10ln20010=63.42.1-2型管壳式换热器，用30的水来冷却120的热油（c0=2100J/（kgK），冷却水流量为1.2kg/s，油流量为2kg/s，设总传热系数K=275W/(m2K),传热面积A=20m2，试确定水与油各自的出口温度。解：取水的定压质量比热cp=4200J/(kgK)，热油的热容量 W1=M1c0=22100=4200W/K,冷水的热容量 W2=M2cp=1.24200=5040W/K因而 W1=Wmin，W2=Wmax则Rc=WminWmax=W1W2=42005040=0.83, NTU=KFWmin=KAW1=275204200=1.31,=NTU1+Rc2=1.311+0.832=1.7传热有效度=21+Rc+1+Rc21+e-(1-e-)代入数据，得=0.539又因为=t1-t1t1-t2,所以解得 t1=71.5【或利用实际传热量Q=Wmin(t1-t2)=W1(t1-t1)，代入数据，解得t1=71.5】热平衡关系 W1(t1-t1)=W2(t2-t2),即4200(120-71.5)=5040(t2-30),解得t2=70.3所以水的出口温度为70.3，油的出口温度为71.53.一台逆流式水-水换热器，t1=87.5,流量为每小时9000kg，t2=32，流量为每小时13500kg，总传热系数K=1740W/（m2K），传热面积A=3.75m2，试确定热水的出口温度。解：取水的定压质量比热cp=4200J/( kgK)热水热容量 W1=900036004200=10500W/K冷水热容量 W2=1350036004200=15750W/K因而W1=Wmin，W2=WmaxRc=WminWmax=W1W2=1050015750=0.67NTU=KFWmin=KAW1=17403.7510500=0.62=1-exp-NTU1-Rc1-Rcexp-NTU1-Rc=1-exp-0.621-0.671-0.67exp-0.621-0.67=0.41=t1-t1t1-t2=87.5-t187.5-32=0.41t1=64.7【或利用实际传热量Q=Wmin(t1-t2)=W1(t1-t1)，代入数据，解得t1=64.7】所以热水的出口温度为64.7。4.温度为99的热水进入一个逆流型的热交换器，将4的冷水加热到32，热水流量为9360kg/h，冷水流量为4680kg/h，传热系数为830W/（m2），试计算该热交换器的传热面积和传热有效度。水的比热为cp=4186J/（kg）。解法一：W1=M1cP=936036004186=10883.6W/W2=M2cp=468036004186=5441.8W/W1=Wmax，W2=Wmin，Rc=Wmin/Wmax=4680/9360=0.5，=t2-t2t1-t2=32-499-4=0.295又=1-exp-NTU1-Rc1-Rcexp-NTU1-RcNTU=0.38NTU=KF/WminF=NTUWmin/K=0.380.5468036004186830=2.49m2解法二：由热平衡方程W1(t1-t1)=W2(t2-t2)，代入数据，解得t1=85逆流型换热器的对数平均温差为tlm=t1-t2-t1-t2lnt1-t2t1-t2=tmax-tminlntmaxtmin=81-67ln8167=73.8【或者用算术平均温差tm=12(tmax+tmin)】传热量Q=W2t2=5441.8(32-4)=152370.4W又Q=FKtlmF=QKtlm=152370.483073.8=2.49m25.在一台1-2型壳式换热器中，管内冷却水从16升高到35，管外空气从119下降到45，空气流量为19.6kg/min，换热器总传热系数K=84W/（m2K），试计算所需的传热面积。解：先按逆流算出对数平均温差为tlm,c=84-29ln8429=51.72，P