换热器原理及设计大纲.doc

换热器原理及设计教学大纲Principles and Design of Heat Exchanger一、课程类别和教学目的课程类别：专业课课程教学目标：通过该门课程的学习，使学生了解各种常用热交换器（也称换热器）的工作原理，掌握以满足流动和传热为条件的热交换器的设计方法，了解热交换器的实验研究方法、强化技术和性能评价，为以后的学习、创新和科学研究打下扎实的理论和实践基础。二、课程教学内容（一）绪论介绍热交换器的重要性、分类及其在工业中的应用，换热器设计计算的内容。（二）热交换器计算的基本原理介绍传热方程式、热平衡方程式的应用；讲授流体比热或传热系数变化时的平均温差的计算方法、传热有效度、热交换器计算方法的比较、流体流动计算方法的比较。（三）管壳式热交换器介绍管壳式热交换器的类型、标准与结构；讲授管壳式热交换器的结构计算、传热计算和流动阻力计算、管壳式热交换器的设计程序、管壳式冷凝器与蒸发器的工作特点。（四）高效间壁式热交换器介绍螺旋板式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器、热管热交换器、蒸发（冷却）器、微尺度热交换器的结构、工作原理及其设计计算。（五）混合式热交换器讲授冷水塔的热力计算、通风阻力计算与设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算、水-水喷射式热交换器的相关计算；介绍混合式热交换器的分类。（六）蓄热式热交换器介绍回转型蓄热式热交换器和阀门切换型蓄热式热交换器的构造和工作原理；讲授蓄热式热交换器的计算、蓄热式热交换器与间壁式热交换器中气流及材料的温度变化比较。（七）热交换器的试验与研究介绍传热系数的测定方法、阻力特性实验的测定方法；讲授增强传热的基本途径、热交换器的结垢类型与腐蚀方法、热交换器的优化设计与性能评价方法。三、课程教学基本要求（一） 绪论了解研究热交换器的重要性，热交换器设计计算的内容；掌握热交换器的分类及主要热交换器类型。重点是热交换器的分类及主要热交换器类型。（二）热交换器计算的基本原理掌握传热方程式、热平衡方程式的应用，流体比热或传热系数变化时的平均温差的计算方法，传热有效度的定义，顺流和逆流时的传热有效度计算，热交换器流体流动方式的选择；了解流体的温度分布，顺流和逆流情况下的平均温差，其他流动方式时的传热有效度。重点是传热方程式、热平衡方程式的应用，流体比热或传热系数变化时的平均温差的计算方法，传热有效度的定义，顺流和逆流时的传热有效度计算，热交换器流体流动方式的选择。（三）管壳式热交换器掌握管子在管板上的固定与排列的注意点和原则，管程流通截面积的计算，壳体直径的确定，壳程流通截面积的计算，进出口连接管直径的计算，传热系数的确定方法，管内外换热系数的计算方法，定性温度的取法，定型尺寸的取法，放热侧壁的计算方法，管程阻力计算方法，壳程阻力计算方法，流体在热交换器内流动空间的选择，流体温度和终温的确定，管子直径的选择，流体流动速度的选择，管壳式热交换器的设计程序；了解管壳式热交换器的类型、标准，管壳式结构的设计，管壳式热交换器的热补偿问题，管壳式热交换器的振动与噪声，管壳式冷凝器的工作特点，管壳式蒸发器的工作特点，高温高压管壳式热交换器，工业炉用高温热交换器，低温热交换器的工作特点。重点是管壳式换热器的结构计算、传热计算和流体阻力计算。（四）高效间壁式热交换器掌握螺旋板式热交换器的设计计算，板式热交换器流程组合及传热、压降计算，板式热交换器的热力计算程序设计，板翅式热交换器的设计计算，板翅式热交换器单元尺寸的确定和设计步骤，翅片管热交换器的传热计算与阻力计算，空冷器的设计，热管热交换器的传热计算公式，热管热交换器的流动阻力计算公式，热管热交换器的热管工作安全性校验方法，热管热交换器的热力设计步骤，蒸发冷却（冷凝）器中的温度分布、对流换热系数和传质分系数确定，蒸发冷却器传热面积的计算；了解螺旋板式热交换器基本构造和工作原理，板式热交换器构造和工作原理，板翅式热交换器构造和工作原理，翅片管热交换器构造和工作原理，翅片管的类型和选择，热管的组成与工作特性，蒸发冷却（冷凝）器的结构。重点是板式换热器、板翅式换热器的换热计算。（五）混合式热交换器掌握冷水塔的热力计算，冷水塔的通风阻力计算，冷水塔的设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算，水-水喷射式热交换器的相关计算；了解混合式热交换器的分类，冷水塔的类型和构造，冷水塔的工作原理，喷射式热交换器的分类，汽-水喷射式热交换器的分类，水-水喷射式热交换器的构造与工作原理，混合式冷凝器的作用，混合式冷凝器的分类。重点是冷水塔的热力计算，冷水塔的通风阻力计算，冷水塔的设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算，水-水喷射式热交换器的相关计算。（六）蓄热式热交换器了解回转型蓄热式热交换器和阀门切换型蓄热式热交换器的构造和工作原理，蓄热式热交换器与间壁式热交换器中气流及材料的温度变化比较；掌握蓄热式热交换器的传热系数计算，对流换流系数计算，传热面积计算，逆流时的蓄热式热交换器与间壁式热交换器的计算。重点是蓄热式热交换器的传热系数计算、对流换流系数计算、传热面积计算、逆流时的蓄热式热交换器与间壁式热交换器的计算。（七）热交换器的试验与研究掌握传热系数的测定方法，阻力特性试验的测定方法，增强传热的基本途径，增强传热的方法；了解热交换器的结垢类型与腐蚀方法，热交换器的优化设计，热交换器的性能评价方法。重点是传热系数的测定方法、阻力特性试验的测定方法、增强传热的基本途径、增强传热的方法。四、课程教学环节（一）课堂讲授（32学时）授课过程中穿插与本课程内容相关的外延内容。互动式教学，充分调动学生学习的积极性。引导学生在学习过程中与其他相关学科结合，拓展思维，将本专业的各科知识充分联系起来。（二）习题、讨论课（10学时）1.逆流和顺流平均温差的比较计算（2学时）；2.换热器热计算方法的比较讨论（2学时）；3.管壳式换热器的传热、阻力计算和讨论（2学时）；4.高效间壁式传热和流动阻力计算（2学时）；5.蓄热式与间壁式热交换器的比较（2学时）；（三）课外设计大作业本课程暂无此安排。（四）课外科技活动本课程暂无此安排（五）培养学生能力措施和要求通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力。通过实际工程的举例，使学生把所学知识与实际工作联系起来，主动的去思考解决问题的方法。要求学生从调研、查阅科技资料入手，利用所学知识，综合考虑解决实际问题，并鼓励学生创新性的构思，培养解决其实际问题的能力。 （六）考核总评成绩=平时成绩+课程考试成绩+实验成绩五、实验教学内容及其要求1.建议安排做6学时的实验。换热器综合实验4学时和气-气热管换热器实验2学时，了解换热器实验原理及系统，测试方法和实验的步骤，进行实验和数据处理，完成实验报告。2.学生实验成绩占课程学习成绩的10%。六、建议学时分配教学环节教学时数教学内容讲课实验习题课讨论课上机随堂考核小计（一）绪论22（二）热交换器计算的基本原理82212（三）管壳式热交换器8210（四）高效间壁式热交换器62210（五）混合式热交换器224（六）蓄热式热交换器4228（七）热交换器的试验与研究22总 计3266448七、课程考核方法与要求本课程为考试课。学生课程总评成绩由平时成绩（20%）、实验成绩（10%）和课程考试成绩（70%）三部分构成。平时成绩由出勤、作业和课堂表现组成。课程考试采取闭卷笔试。实验成绩不及格者，不允许参