换热器计算思考题

换热器思考题1. 什么叫顺流？什么叫逆流（P3）？ 2.热交换器设计计算的主要内容有那些（P6）？3. 传热基本公式中各量的物理意义是什么（P7）？4. 流体在热交换器内流动，以平行流为例分析其温度变化特征（P9）？5. 热交换器中流体在有横向混合、无横向混合、一次错流时的简化表示（P20）？6. 在换热器热计算中, 平均温差法和传热单元法各有什么特点（P25、26）?什么是温度交叉，它有什么危害，如何避免（P38、76）？7管壳式换热器的主要部件分类与代号（P42）？8管壳式换热器中的折流板的作用是什么，折流板的间距过大或过小有什么不利之处（P4950）？9管壳式换热器中管程与壳程中流体的速度有什么差异（P292）？10板式换热器有什么优点（P125127）？11板翅式换热器的一次传热面、二次传热面、翅片效率、翅片壁面总效率（P146、147150）12比较干式壳管式蒸发器和满液式壳管式蒸发器，各自的优点是什么？13翅片管换热器中的翅片对传热与流体的影响有那些（P160163）？14热管换热器的工作原理有什么优点（P178179）？15热管换热器中的工质回流方式有那些（P180181）？16冷水塔的工作原理（P214216）？17 .举例说明如何强化换热器的换热效率。18. 举例说明制冷空调产品上强化传热采取的措施？19.强化传热系数的原则是什么?20.什么是有源强化换热(主动式强化换热)和无源强化换热(被动式强化换热)?21.怎样使用试验数据, 用威尔逊图解法求解传热过程分热阻?换热器计算思考题及参考答案 1、对于qm1c1qm2c2，qm1c1qm2c2，和qm1c1=qm2c2三种情况，画出顺流与逆流时，冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向和qmc的相对大小。解：逆流时：qm1c1qm2c2 qm1c1qm2c2 qm1c1=qm2c2qm1c1qm2c2 qm1c1qm2c2 qm1c1=qm2c2顺流时：2、对壳管式换热器来说，两种流体在下列情况下，何种走管内，何种走管外？ (1)清洁与不清洁的；(2)腐蚀性大与小的；(3)温度高与低的；(4)压力大与小的；(5)流量大与小的；(6)粘度大与小的。 答：(1)不清洁流体应在管内，因为壳侧清洗比较困难，而管内可定期折开端盖清洗；(2)腐蚀性大的流体走管内，因为更换管束的代价比更换壳体要低，且如将腐蚀性强的流体置于壳侧，被腐蚀的不仅是壳体，还有管子；(3)温度低的流体置于壳侧，这样可以减小换热器散热损失；(4)压力大的流体置于管内，因为管侧耐压高，且低压流体置于壳侧时有利于减小阻力损；(5)流量大的流体放在管外，横向冲刷管束可使表面传热系数增加；(6)粘度大的流体放在管外，可使管外侧表面传热系数增加。 3、为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不显著c试分析原因。 答：冷油器中由于油的粘度较大，对流换热表面传热系数较小，占整个传热过程中热阻的主要部分，而冷却水的对流换热热阻较小，不占主导地位，因而用提高水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，故效果不显著。 4、有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。 答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因而在管外加装肋片可强化传热。注意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。 4、为了简化工程计算，将实际的复合换热突出一个主要矛盾来反映，将其次要因素加以适当考虑或忽略掉，试简述多孔建筑材料导热、房屋外墙内表面的总换热系数、锅炉炉膛高温烟气与水冷壁之间的换热等三种具体情况的主次矛盾。 答：通过多孔建筑物材料的导热,孔隙内虽有对流和辐射,但导热是主要的,所以热量传递按导热过程进行计算,孔隙中的对流和辐射的因素在导热系数中加以考虑。房屋外墙内表面的总换热系数是考虑了对流和辐射两因素的复合,两者所起作用相当,因对流换热计算简便,将辐射的因素折算在对流换热系数中较方便些。锅炉炉膛高温烟气与水冷壁之间的换热,由于火焰温度高达1000以上,辐射换热量很大,而炉膛烟气流速很小,对流换热相对较小,所以一般忽略对流换热部分,而把火焰与水冷壁之间的换热按辐射换热计算。 5、试述平均温差法(LMTD法)和效能传热单元数法(-NTU法)在换热器传热计算中各自的特点? 答：LMTD法和-NTU法都可用于换热器的设计计算和校核计算。这两种方法的设计计算繁简程度差不多。但采用LMTD法可以从求出的温差修正系数t的大小看出所选用的流动形式接近逆流程度,有助于流动形式的选择,这是-NTU法所做不到的。对于校核计算,两法都要试算传热系数,但是由于LMTD法需反复进行对数计算故较-NTU法稍嫌麻烦些,校核计算时如果传热系数已知,则-NTU法可直接求得结果,要比LMTD法简便得多。 6、热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大?为什么? 答：采用水冷时，管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生在总热阻中所占的比例较大。而空气冷却时，气侧热组较大，这时，水垢的产生对总热阻影响不大。故水垢产生对采用水冷的管道的传热系数影响较大。1. 室内暖气片为什么只把外表面制成翅片状？（增大外表面的传热面积，加剧空气的湍动。因为外表面的对流传热热阻为控制热阻。）2. 保温瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？（首先，保温瓶胆设计成玻璃夹层结构。夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损失；其次，瓶胆夹层内两表面均镀有银、铝等低黑度涂层，大幅度降低了辐射散热量；第三，在使用保温瓶时，瓶盖选用导热系数很小的软木制作，而且在灌水时还要在瓶颈处留一段空气柱，因为空气的导热系数比水要小得多，从而有效地降低了瓶口处的热损失。）3. 空气在钢管内流动，管外用水蒸汽冷凝，请问钢管的壁温接近空气的温度还是水蒸汽的温度？假设管壁清洁，没有污垢。4. 房间内装有一空调，使空气温度稳定在20，问人在房间内，冬天感觉较冷还是夏天感觉较冷？为什么？ 冬天感觉较冷。因为人在房间里散失的热量包括两个方面：其一为人和空气的自然对流引起的热损失；其二为人和墙壁的辐射热损失。不管冬天还是夏天，自然对流引起的热损失基本不变，但辐射热损失会变化。设T2为墙壁温度，,显然，冬天T2较小，Q1-2就较大，总的热损失增大，人就感觉较冷。5. 冷水与热水通过间壁换热器换热,现冷水的流量增大,但保持其它进口条件不变,则传热平均推动力tm及传热速率Q的变化为_。 (A)tm增大、Q增大;(B)tm变化趋势不定、Q增大;(C)tm增大、Q不变;(D)tm下降、Q下降。 qm2, t1, T1、 qm1不变，tm及变化？分析：Q=qm1cp1(T1-T2)=qm2cp2(t1-t2)=KAtm CR=( qm1cp)1/( qm2cp)2,NTU=(KA)/( qm1cp)1 ， =(T1-T2)/(T1-t1),T2Q Q,Ktm不定。1. 冷热流体进行对流传热,冷流体一侧的对流传热系数1为100W/m2.k,热流体一侧的对流传热系数2等于1000W/m2.k,总传热系数K接近哪一侧的对流传热系数值,要提高K,应提高哪一侧的值?_。（A） 接近1，提高2； B.接近2，提高1；C. 接近1，提高1；D.接近2，提高2。2. 换热器中冷热流体一般为逆流流动,这主要是为了_。（A） 提高传热系数; B.减少冷却剂用量；C. 提高对数平均温度差； D.减小流动阻力。3. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为了强化传热，下列方案中最有效的是_。A. 提高空气流速 B. 在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。C. 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度 D.提高蒸汽流速4. 在设计列管式换热器中，设置折流挡板，用以提高_流体的传热膜系数，如该换热器用水蒸汽冷凝来加热原油，那么水蒸汽应在_流动。.管程 B. 壳程 .管程或壳程均可5. 已知钢质圆管（外半径为r1）外两层不等厚（b1b2）保温材料的温度分布曲线如图示，则层导热系数_层导热系数。.大于 . 小于 . 等于6. 在换热器设计的过程中欲增大一卧式冷凝器的传热面积,从有利于传热的角度出发