换热器原理与设计复习重点..

1、绪论：1. 填空：1.按传递热量的方式，换热器可以分为间壁式,混合式，蓄热式5换热器设计计算内容主要包括热计算、结构计算流动阻力计算和强度计算6. 按温度状况来分，稳定工况的和非稳定工况的换热器3举例说明5种换热器，并说明两种流体的传热方式？说明两种流体的传热机理？1）蒸发器：间壁式，蒸发相变导热对流2）冷凝器：间壁式，冷凝相变导热对流3）锅炉：间壁式，辐射导热对流4）凉水塔：混合式，接触传热传质5）空气预热器：蓄热式，对流蓄热，蓄热对流第一章1填空:I. 传热的三种基本方式是导热_、对流、和辐射_。2.两种流体热交换的基本方式是直接接触式、间壁式.、和蓄热式5. 通常对于气体来说，温度升高，

2、其黏度增大，对于液体来说，温度升高，其黏度减小6. 热计算的两种基本方程式是传热方程式_和热平衡式_。7. 对于传热温差，采用顺流和逆流传热方式中，迦流传热平均温差小，逆流时传热平均温差大。9. 在采用先逆流后顺流1-2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。10. 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。II. 对于单相流体间传热温差，算术平均温差值大于对数平均温差13.设计计算时，通常对传热面积进行判定，校核计算时，通常对传热量进行判定2. 简答（或名词解释）：1. 什么是效能数？什么是单元数？（要用公式表示）答

3、：实际情况的传热量q总是小于可能的最大传热量qmax，我们将q/qmax定义为换热器的效能，并用8表示，即_qW（?-严）W（t-1r）qW（t1JW（t1Jmaxminhcminhc换热器效能公式中的KA依赖于换热器的设计，Wmin则依赖于换热器的运min行条件，因此，KA/Wmin在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯min上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数NTU4、流体换热的基本方式有哪些？答：主要分为三种：直接接触式传热，蓄热式换热和间壁式换热。直接接触式传热直接接触式传热的特点是冷、热两流体在换热器中以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。蓄热式换热蓄热式换热器是

4、由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到两流体换热的目的。间壁式换热间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。3. 计算题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°C加热到60°C,空气与蒸汽逆流，其比热为102K/（kg°C）,加热蒸汽系压力为PrOSMpa温度为150°C的过热蒸汽，在热交换器中被冷却为该压力下90°C的过冷水，试求其平均温差。（附：饱和压力为0.3MP,

5、饱和蒸汽焓为2725.5KJ/kg，饱和水焓为5614K/kg150°C时，水的饱和温度为133°C,过热蒸汽焓为2768KJ/kg,90时，过冷水的焓为377KJ/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;巴)=5x1.02x50=255KJ/s；根据热平衡蒸汽耗量M1=Q/(i'-i")=255/(2768-377)111=0.10

6、66kg/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。Q=M(i'-i')=0.1066x(2768-2725.5)=4.531KJ/s111Q2=M(i'-i”)=0.1066x(2725.5-561.4)=230.693KJ/sQ3=M(i”-i;)=0.1066x(561.4-377)=19.657KJ/s因为Q3=M2C2(tb-t2),可得tb=19.567/(5x1.02)+10=13.837°C因为Q2+Q3=M2C2(ta-t2)，可得ta=250.47/(5x1.02)+10=59Ct1=(150-60)

7、-(133-59)/ln(150-60)/(133-59)=81.7Ct2=(133-13.837)-(133-59)/ln(133-13.837)/(133-59)=94.725Ct3=(90-10)-(133-13.837)/ln(90-10)/(133-13.837)=98.212C总的平均温差为：tm=Q/(Q1/At1+Q2/At2+Q3/At3)=255/(4.531/81.7+230.693/94.725+19.657/98.212)C=94.8C沿换热器流程温度示意图如下：3、一换热器用100°C的水蒸汽将一定流量的油从20°C加热到80°C。现将

8、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？£=1e-NTU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W(t“(t“(8020)°Cc”£c产ccc0.75W(tt-1t)(ft)(10020)°Cminhchc因此根据效能数和单元数的关系£1eNTU可得：eNTU0.25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eNTU0.250.50.5可得(ttt)(t"20)°C门厂(tt-t)(10020)°Chc解得t"=60°Cc。4

9、某换热器用100°C的饱和水蒸汽加热冷水。单台使用时，冷水的进口温度为10°C，出口温度为30C。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W(t-1J(t-1J(30-10)°Cec7ccc0.22W(t'-t)(t'-t)(100-10)°Cminhchc因此根据效能数和单元数的关系e1-e-NTU可得：e-NTU0.78现将传热面积增大为原来的5倍，单元数增大

10、为原来的5倍由于e-NTU0.7850.29效能数为1-0.29(t-t)(t-10)°Cccc(t'-1')(100-10)°Chc水的出口温度为t"73.9°Cc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：(73.9-10)°C30-10)°C第二章1. 填空：1根据管壳式换热器类型和标准按其结构的不同一般可分为：固定管板式换热器、U型管式换热器、浮头式换热器、和填料函式换热器等。2对于固定管板式换热器和U型管式换热器,固定管板式换热器适于管程走易于结垢的流体3相对于各种类型的管壳式换热器

11、固定管板式换热器不适于管程和壳程流体温差较大的场合。4. 相对于各种类型的管壳式换热器，填料函式换热器不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。5. 管子在管板的固定，通常采用胀管法和焊接法6. 在管壳式换热器中，管子的排列方式常有等边三角形排列（正六角形排列）法、同心圆排列法和正方形排列法排列法。7如果需要增强换热常采用等边三角形排列（正六角形排列）法、,为了便于清洗污垢，多采用正方形排列。同心圆排列法使得管板的划线、制造和装配比较困难。8为了增加单位体积的换热面积，常采用小管径的换热管9为了提高壳程流体的流速和湍流强度，强化流体的传热，在管外空间常装设纵向隔板和

12、折流板。10.折流板的安装和固定通过拉杆和定距管14. 在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，真正横向流过管束的流路为B股流体,D股流体折流板与壳体内壁存在间隙而形成的漏流,设置旁路挡板可以改善C流路对传热的不利影响15. 若两流体温差较大，宜使传热系数大的流体走壳程，使管壁和壳壁温差减小。17. 采用小管径换热器，单位体积传热面积增大、结构紧凑、金属耗量减少、传热系数提高18. 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19. 减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率，在弓形折流板缺口处不排管，将减小管子的支撑跨距2. 名词解释：(2).布管限定圆热交换器的管束外缘受壳体内径的限制，因

13、此在设计时要将管束外缘置于布管限定圆之内，布管限定圆直径Dl大小为浮头式：D=D-2(b+b+b)Li123固定板或U型管式DL=D-2b3Li33. 简答：(1) .试分析廷克流动模型各个流路及其意义答：(1) 流路A,由于管子与折流板上的管孔间存在间隙，而折流板前后又存在压差所造成的泄漏，它随着外管壁的结垢而减少。(2) 流路B，这是真正横向流过管束的流路，它是对传热和阻力影响最大的一项。(3) 流路C，管束最外层管子与壳体间存在间隙而产生的旁路，此旁路流量可达相当大的数值。设置旁路挡板，可改善此流路对传热的不利影响。(4) 流路D,由于折流板和壳体内壁间存在一定间隙所形成的漏流，它不但对

14、传热不利，而且会使温度发生相当大的畸变，特别在层流流动时，此流路可达相当大的数值。(5) 流路E,对于多管程，因为安置分程隔板，而使壳程形成了不为管子所占据的通道，若用来形成多管程的隔板设置在主横向流的方向上，他将会造成一股(或多股)旁路。此时，若在旁通走廊中设置一定量的挡管，可以得到一定的改善。(3).找出下列图中，换热器的名称及各零部件名称和及作用1)固定管板式换热器1. 折流板-使壳程流体折返流动，提高传热系数。支撑管束，防止弯曲2. 膨胀节-补偿管壳式式换热器的温差应力3. 放气嘴-释放不凝结气体2)浮头式换热器1.管程隔板-增大管程流体的流速2. 纵向隔板-提高壳程流体的流速和湍流强

15、度，强化流体的传热，在管外空间常装设纵向隔板3. 浮头-补偿管壳式式换热器的温差应力3)U形管式换热器1.U形管-使流体通过及换热2.纵向隔板-提高壳程流体的流速和湍流强度，强化流体的传热，在管外空间常装设纵向隔板3.管程隔板-增大管程流体的流速4)请说出序号2、6、7、8、18各代表什么零件，起什么作用？2791210856/13261722乜61415242334212019182管程接管法兰，与换热器管程外流路官路连接；6- -拉杆，安装与固定折流板；7- -膨胀节，补偿管子与壳体热应力不同；8- -壳体，用来封装壳程流体，并承受壳程流体压力,18-折流板-使壳程流体折返流动，提高传热系

16、数。支撑管束，防止弯曲第三章第一节1. 填空：1. 热交换器单位体积中所含的传热面积的大小大于等于700m2/m3,为紧凑式换热器2. 通常采用二次表面来增加传热表面积，或把管状的换热器改为板状表面,3. 螺旋板式热交换器的构造包括螺旋型传热板、隔板、头盖和连接管4. 螺旋板式换热器的螺旋板一侧表面上有定距柱，它的作用主要是保持流道的间距、加强湍流、和增加螺旋板刚度。5. 在III型螺旋板式热交换器中：一侧流体螺旋流动，流体由周边转到中心，然后再转到另一周边流出。另一侧流体只作（轴向流动），适用于有相变流体换热第二节4).板式换热器的流程和通道配合为，其中甲流体为热流体，乙2x4流体为冷流体甲流体进乙流体出第三节1.填空：1. 板翅式换热器由隔板、翅片、封条基本单元