2026年换热器设计特殊要求试题含答案

2026年换热器设计特殊要求试题含答案一、单选题（共10题，每题2分，合计20分）1.在设计某沿海地区的船舶用换热器时，应优先考虑哪种腐蚀防护措施以应对高盐雾环境？A.镍基合金材料B.阴极保护C.防腐涂层D.间歇性排水设计2.对于高温高压的石化装置用换热器，其管板设计时，通常采用哪种方法来防止应力腐蚀开裂？A.增加管板厚度B.采用多层焊结构C.表面硬化处理D.优化焊接顺序3.在设计某食品加工厂的板式换热器时，为避免结垢，应优先选择哪种流道设计？A.扩大流道尺寸B.螺旋流道C.直流道D.短流道4.对于低温液化天然气（LNG）换热器，为减少热损失，应优先采用哪种绝热材料？A.矿棉B.玻璃棉C.聚苯乙烯泡沫D.真空绝热板5.在设计某核电站用换热器时，为满足抗震要求，应优先采用哪种结构形式？A.筒体支撑结构B.悬臂梁式结构C.球形容器结构D.桁架结构6.对于某冶金厂的高温烟气换热器，为提高换热效率，应优先采用哪种翅片形式？A.光滑翅片B.齿形翅片C.齿缝翅片D.折流翅片7.在设计某制药厂用换热器时，为避免交叉污染，应优先采用哪种结构形式？A.逆流式B.并流式C.错流式D.循环式8.对于某电力厂的高温高压蒸汽换热器，为防止冲刷腐蚀，应优先采用哪种管材？A.304不锈钢B.Inconel625C.钛合金D.铜合金9.在设计某化工厂用换热器时，为减少泄漏风险，应优先采用哪种密封形式？A.橡胶垫片B.金属垫片C.活塞环密封D.雷诺密封10.对于某深冷装置用换热器，为减少压降，应优先采用哪种流道设计？A.扩大流道尺寸B.微孔板设计C.短流道D.拐角流道二、多选题（共5题，每题3分，合计15分）1.在设计某炼油厂用换热器时，为提高抗腐蚀性能，可采取哪些措施？A.采用双相不锈钢材料B.增加腐蚀裕量C.采用聚合物涂层D.优化流体流速E.增加排污口2.对于某低温设备用换热器，为减少热损失，可采取哪些措施？A.采用真空绝热B.增加绝热层厚度C.优化绝热材料D.减少表面辐射E.增加流体流速3.在设计某核电用换热器时，为满足安全要求，可采取哪些措施？A.采用厚壁结构B.增加安全阀C.优化焊接工艺D.采用无损检测E.增加冗余设计4.对于某食品加工厂用换热器，为避免微生物污染，可采取哪些措施？A.采用易清洗材料B.增加杀菌设计C.优化流体流速D.增加排污口E.采用无菌密封5.在设计某冶金厂用换热器时，为提高换热效率，可采取哪些措施？A.采用高效翅片B.优化流道设计C.增加换热面积D.采用多级换热E.增加流体流速三、判断题（共10题，每题1分，合计10分）1.换热器设计时，流体的流速越高，换热效率越高。（√）2.换热器设计时，管板厚度越大，抗应力腐蚀开裂性能越好。（×）3.换热器设计时，采用逆流式可以减少热损失。（×）4.换热器设计时，采用多层焊结构可以防止应力腐蚀开裂。（√）5.换热器设计时，采用聚合物涂层可以提高抗腐蚀性能。（√）6.换热器设计时，采用真空绝热可以减少热损失。（√）7.换热器设计时，采用厚壁结构可以提高抗腐蚀性能。（×）8.换热器设计时，采用易清洗材料可以避免微生物污染。（√）9.换热器设计时，采用高效翅片可以提高换热效率。（√）10.换热器设计时，采用多级换热可以提高换热效率。（√）四、简答题（共5题，每题5分，合计25分）1.简述在设计沿海地区用换热器时，应考虑哪些特殊要求？2.简述在设计高温高压石化装置用换热器时，应考虑哪些特殊要求？3.简述在设计低温液化天然气（LNG）换热器时，应考虑哪些特殊要求？4.简述在设计核电站用换热器时，应考虑哪些特殊要求？5.简述在设计冶金厂用高温烟气换热器时，应考虑哪些特殊要求？五、计算题（共3题，每题10分，合计30分）1.某沿海地区的船舶用换热器，设计工况如下：壳程流体温度为120°C，管程流体温度为60°C，壳程流体流速为1.5m/s，管程流体流速为0.8m/s。假设换热器面积为100m²，传热系数为500W/(m²·K)，试计算换热器的换热量（单位：kW）。2.某高温高压石化装置用换热器，设计工况如下：壳程流体温度为350°C，管程流体温度为250°C，壳程流体压力为10MPa，管程流体压力为8MPa。假设换热器管材为Inconel625，管板厚度为20mm，试计算管板的应力（单位：MPa）。3.某低温液化天然气（LNG）换热器，设计工况如下：壳程流体温度为-160°C，管程流体温度为-120°C，壳程流体流速为0.5m/s，管程流体流速为1.0m/s。假设换热器面积为200m²，传热系数为200W/(m²·K)，试计算换热器的换热量（单位：kW）。答案与解析一、单选题答案与解析1.C.防腐涂层-解析：沿海地区高盐雾环境腐蚀性强，防腐涂层能有效隔离腐蚀介质。2.D.优化焊接顺序-解析：高温高压环境易导致应力腐蚀开裂，优化焊接顺序可减少残余应力。3.B.螺旋流道-解析：螺旋流道能增强流体湍流，减少结垢风险。4.D.真空绝热板-解析：低温LNG换热器需极低热损失，真空绝热板效果最佳。5.A.筒体支撑结构-解析：核电站用换热器需高抗震性，筒体支撑结构稳定性好。6.C.齿缝翅片-解析：冶金厂高温烟气换热器需高效换热，齿缝翅片传热面积大。7.C.错流式-解析：制药厂用换热器需避免交叉污染，错流式接触时间短。8.B.Inconel625-解析：高温高压蒸汽易冲刷腐蚀，Inconel625抗腐蚀性强。9.B.金属垫片-解析：化工厂用换热器需高密封性，金属垫片可靠性高。10.B.微孔板设计-解析：深冷装置用换热器需低压降，微孔板设计阻力小。二、多选题答案与解析1.A.采用双相不锈钢材料，B.增加腐蚀裕量，D.优化流体流速-解析：双相不锈钢抗腐蚀性强，腐蚀裕量可弥补腐蚀损耗，优化流速可减少腐蚀。2.A.采用真空绝热，B.增加绝热层厚度，C.优化绝热材料-解析：真空绝热效果最佳，增加厚度可减少热损失，优化材料可提高性能。3.A.采用厚壁结构，C.优化焊接工艺，D.采用无损检测，E.增加冗余设计-解析：厚壁结构强度高，焊接工艺影响安全性，无损检测可发现缺陷，冗余设计提高可靠性。4.A.采用易清洗材料，B.增加杀菌设计，C.优化流体流速-解析：易清洗材料可减少污染，杀菌设计可杀灭微生物，优化流速可减少滞留。5.A.采用高效翅片，B.优化流道设计，C.增加换热面积，D.采用多级换热-解析：高效翅片传热强，优化流道可增强湍流，增加面积可提高效率，多级换热可分段升温。三、判断题答案与解析1.√-解析：流速越高，流体湍流越强，传热系数越高。2.×-解析：管板厚度过大会增加成本，优化设计更经济。3.×-解析：逆流式温差大，但热损失也大，需权衡。4.√-解析：多层焊可分散应力，减少应力集中。5.√-解析：聚合物涂层隔离腐蚀介质，效果显著。6.√-解析：真空绝热减少对流和辐射传热，效果显著。7.×-解析：厚壁结构增加材料成本，优化设计更经济。8.√-解析：易清洗材料可减少污染，保证卫生。9.√-解析：高效翅片增加换热面积，提高效率。10.√-解析：多级换热可分段升温，提高总效率。四、简答题答案与解析1.沿海地区用换热器设计特殊要求-解析：需考虑高盐雾腐蚀，采用防腐涂层或耐腐蚀材料（如双相不锈钢）；优化结构设计减少应力腐蚀；增加排污口，避免腐蚀产物积累。2.高温高压石化装置用换热器设计特殊要求-解析：需采用耐高温高压材料（如Inconel625）；优化焊接工艺，防止应力腐蚀；增加腐蚀裕量；优化流道设计，防止冲刷腐蚀。3.低温液化天然气（LNG）换热器设计特殊要求-解析：需采用真空绝热材料减少热损失；优化结构设计，防止材料脆化；增加流体流速，防止结霜；采用耐低温材料（如钛合金）。4.核电站用换热器设计特殊要求-解析：需采用厚壁结构提高承压能力；优化焊接工艺，防止缺陷；增加无损检测，确保安全性；采用冗余设计，提高可靠性。5.冶金厂用高温烟气换热器设计特殊要求-解析：需采用耐高温材料（如陶瓷管）；优化翅片设计提高换热效率；增加吹灰装置，防止结渣；优化结构设计，防止热应力破坏。五、计算题答案与解析1.换热量计算-解析：Q=k×A×ΔTm，其中ΔTm为对数平均温差，ΔTm=(120-60)/ln((120-60)/(120-60))=60°C，Q=500×100×60/3600=833.3kW。2.管板应力计算-解析：σ=(P×t)/(2×η)，其中P为压力差，t为管板厚度，η为焊缝系数，σ=(10-8)×