热交换器原理与设计期末复习重点资料解读

1、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）50%0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A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（W=Mc）：表示流体的温度每改变1°C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

2、（8）：实际传热量Q与最大可能传热量Q之比max2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。1-2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i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）

3、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

4、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

5、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（0）:翅片管外表面积与

6、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：PP+P+P（文字cv1g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1°C2°C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

7、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At提高传热系数K计算题部分：1.已知t，=300°C,t二210°C,t，=100°C,t''=200°C。试计算1122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

8、；(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)At=t-1，=210-100=110°Cmax12At=t，-t二300-200=100°Cmin12N*Atmax_Atmin110100dnioor(2)一200100300-1000.5°_切-"_300-210_八200-100-u由课本图1.14查得(p=0.92At=104.9xO.92=96.5°Cm(3) 由课本图1.8查得(p=0.85At=104.9X0.85=89.2Cm(4) 由课本图1.11查得(p=0.97At

9、=104.9X0.97=101.8Cm(5) At=tt，=300-100=200Cmax12At=t-1二210-200=10Cmin12Int/nax/maxAtmin2.1-2型管壳式换热器，用30C的水来冷却120C的热油(c=2100J/(kgK),冷却水流量为1.2kg/s,油流量为2kg/s,0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c=4200J/(kgK),p热油的热容量W二Mc=2x2100=4200W/K,110冷水的热容量W二MC=1.2x4200=5040W/K22p因而W=W，W=W1min2ma

10、x则匕=0.83_"min_"1_4200=040NTU=二1.31KF_KA_275x20W-W；-4200r=NTuJl+r=1.31xJi+0.8乎=1.7£=2传热有效度代入数据，得=0.539in又因为，所以解得t二71.5【或利用实际传热量Q=1£W(t,-tJ二W(t,-t)，代入数据，解得t二71.5°C】min121111热平衡关系W(t，-t)=w(t-1J,即卩1112224200x(120-71.5)=5040x(t-30),解得t二70.3C22所以水的出口温度为70.3C，油的出口温度为71.5C3.一台逆流式水-水

11、换热器，t=87.5C，流量为每小时9000kg，t=32C，流量为每小时13500kg，总传热系数K=1740W/(m2K),2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c=4200J/(kgK)p热水热容量"产將x4200=10500W/K冷水热容量=x4200=15750W/K12因而W=W，W=W1min2maxr_Wmin_W1_10500_NTU=KFKA1740x3.7510500二0.621-exp-NTU1-Rj_1-exp-0.62x(1-0.67)1-Rcexp-NTU(1-Rc)1-0.67xexp-0.62x(1-O.f=0.41

12、inatt87.5-t=87.5-32=0.41=>t1=64.7°C【或利用实际传热量Q=S-t2)=Wi(-tJ)，代入数据,解得t“=64.7°C】1所以热水的出口温度为64.7C。4.温度为99C的热水进入一个逆流型的热交换器，将4C的冷水加热到32C，热水流量为9360kg/h,冷水流量为4680kg/h,传热系数为830W/(m2C),试计算该热交换器的传热面积和传热有效度。水的比热为c=4186J/(kgC)。p解法一："i=M1c/J=9360X4186=10883.6WZ/°CW2=M2cp=x4186=5441.8WZ/

13、6;CW=W,W=W,1max2minR=W/W=4680/9360=0.5,cminmax"rf2-f232-4£=丁可一菊y=°295l-exp-NTU(l-R1-Rcexp-NTU1-Rc)NTU=0,38=2.49m20.38x0.5x1x4186NTU二KF/WF=NTUW/K二minmin解法二：由热平衡方程W（t，-t）=W（t-1J,代入数据，解111222得t=85°C1逆流型换热器的对数平均温差为ff何-小也-切In-±2)_"max_At讥讯max|'min)In81-67=73>8oCIn171【

14、或者用算术平均温差At=2（At+At）】mmaxmin传热量Q=WAt=5441.8x(32-4)=152370.4W22gFK%=F二低152370.4830x73.82.49m25.在一台1-2型壳式换热器中，管内冷却水从16C升髙到35C,管外空气从119C下降到45C，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"rti_11916=0'184lm,c49I"R聖7114458429_572弋P_上2_上23516丁=389故查图1.8,屮=0.952,故对数平均温差=屮

15、69;血疋=51.72x0.92=47.58°C,119+45_OOor空气平均温差，查表得空气的比热c=1009J/(kgpK)的换热19.660X1009x（L19-45）=24391"F_Q_24391故需传热面积一二6.1m2集美大学2011级学长致学弟学妹热力1112读书的好处1、行万里路，读万卷书。2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。3、读书破万卷，下笔如有神。4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。达尔文5、少壮不努力，老大徒悲伤。6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。颜真卿7、宝剑锋从磨砺岀，梅花香自苦寒来。8、读书要三到：心到、眼到、口到9、玉不琢、不成器，人不学、不知义