2026年热交换工测试题及答案

2026年热交换工测试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在相同雷诺数下，下列哪种流道布置的管内强制对流换热系数最大？A.圆管层流B.圆管湍流C.方管层流D.方管湍流2.对数平均温差ΔT_m在逆流热交换器中总是：A.大于并流B.小于并流C.等于并流D.与并流无关3.根据NTU法，当热容量比C_r=0时，效能ε与NTU的关系为：A.ε=1–e^(–NTU)B.ε=NTU/(1+NTU)C.ε=1D.ε=NTU4.翅片效率η_f的物理意义是：A.翅片实际传热量与理想最大传热量之比B.翅片材料导热系数与流体导热系数之比C.翅片表面积与基管外表面积之比D.翅片根部温度与流体温度之比5.在壳程加装折流板的主要目的是：A.降低压降B.提高壳程传热系数C.减小温差应力D.防止振动6.对水—水板式换热器，若板片波纹角度由30°增至60°，则：A.传热系数下降，压降下降B.传热系数下降，压降上升C.传热系数上升，压降上升D.传热系数上升，压降下降7.当量直径D_e用于非圆管计算时，其定义为：A.4×流通截面积/润湿周长B.流通截面积/润湿周长C.润湿周长/4D.水力半径的2倍8.在污垢系数R_f未知时，工程上常采用：A.忽略污垢B.按清洁表面计算再乘1.2倍C.按经验值附加10%面积D.按最大可能污垢热阻估算9.对同一台1-2型壳管式换热器，若热流体进口温度不变而流量减半，则：A.ε一定增大B.ε一定减小C.ε不变D.无法判断10.热交换器热力设计完成后，进行强度校核时首要校核的部位是：A.管板与壳体连接处B.换热管轴向应力C.壳程进出口接管D.膨胀节二、填空题（每题2分，共20分）11.普朗特数Pr=________，表征动量扩散与热量扩散能力的相对大小。12.对圆管湍流强制对流，Dittus-Boelter公式中Nu与Re的________次方成正比。13.在逆流换热器中，当两流体热容量相等时，ΔT_m=________。14.翅片总效率η_o的表达式为η_o=1–(A_f/A)(1–η_f)，其中A_f表示________面积。15.壳程横流速度计算时，最小流通面积出现在________之间的间隙。16.板式换热器密封垫片材料EPDM最高连续使用温度约为________℃。17.对水平管外冷凝，若管排数增加，则平均冷凝传热系数将________。18.热交换器停机后，为防止应力腐蚀，应首先________侧排放。19.在相同传热任务下，采用小管径可________单位体积传热面积。20.根据TEMA标准，C型壳体表示________式壳体结构。三、判断题（每题2分，共20分，正确打“√”，错误打“×”）21.当量直径越大，非圆管内摩擦系数一定越小。22.对同一换热器，若冷流体侧结垢，则热流体出口温度一定升高。23.NTU法可以避免迭代计算，因此比LMTD法更精确。24.在壳程加装纵向隔板可降低短路流，提高传热系数。25.板式换热器板片越厚，承压能力越高，但传热系数下降。26.对饱和蒸汽冷凝，若壁面过热度为零，则传热系数趋于无穷大。27.热交换器振动破坏最常见的原因是卡门涡街。28.当热容量比C_r→∞时，逆流与并流效能ε趋于相等。29.对气体—气体换热，通常选用翅片管以弥补低传热系数。30.热交换器热力设计裕量一般取10%~20%传热面积。四、简答题（每题5分，共20分）31.简述逆流与并流布置在相同进口温度条件下对换热器效能的影响机理。32.说明壳程折流板缺口高度25%与45%对传热与压降的差异化影响。33.列举三种常见强化管内单相换热的被动式技术并给出其强化机理要点。34.说明热交换器热力校核计算与尺寸设计计算在已知条件与目标上的区别。五、讨论题（每题5分，共20分）35.某海水淡化装置采用钛合金板式换热器，运行三年后发现传热系数下降12%，试从材料、流体、运行三方面综合讨论可能原因及对策。36.在碳中和背景下，城市污水源热泵系统需将原板式换热器更换为壳管式，请从传热、压降、维护、生命周期碳排放四维度讨论其利弊。37.对超临界CO₂布雷顿循环回热器，运行压力高达20MPa，温度550℃，讨论选用印刷电路板式换热器（PCHE）的可行性与潜在风险。38.某石化厂常减压装置换热器频繁发生应力腐蚀开裂，请结合流路布置、温度梯度、材料选择、制造残余应力讨论综合防控策略。答案与解析一、单项选择题1.B2.A3.A4.A5.B6.C7.A8.D9.A10.A二、填空题11.ν/α或μc_p/λ12.0.813.(ΔT_1–ΔT_2)/ln(ΔT_1/ΔT_2)14.翅片表15.折流板与壳体内壁16.15017.降低18.高温高压19.增大20.可拆三、判断题21×22√23×24√25√26×27√28√29√30√四、简答题（每题约200字示例）31.逆流布置使冷热流体沿程温差分布更均匀，平均驱动力大于并流；且逆流可让冷流体出口温度超过热流体出口温度，获得更高效能；并流则因温差沿程迅速减小，最大效能受限。32.缺口25%提高壳程横流速度，传热系数高但压降大；45%缺口降低流速，压降显著减小，却使短路流增加，传热系数下降；工程上需权衡泵功与传热需求。33.1.内螺纹管：旋流减薄边界层，二次流增强混合；2.插入扭带：产生旋转流与二次环流，提高湍动度；3.微肋管：肋面增大面积并促进湍流，肋顶扰流抑制层流底层。34.校核计算已知结构尺寸与工况，求出口温度、传热量或裕量；设计计算则已知热负荷与允许压降，求所需面积、结构尺寸；前者验证，后者创成，变量与迭代逻辑相反。五、讨论题（每题约200字示例）35.材料：钛表面钝化膜破损导致点蚀；流体：海水浓缩倍率升高，Mg²⁺、Ca²⁺沉积；运行：温度峰值超设计，生物黏泥附着。对策：定期反冲洗、电化学保护、降低浓缩倍率、采用更低角度波纹板。36.传热：壳管式可耐高压，但CO₂侧传热系数低，需加翅片；压降：壳程易短路，需折流板优化；维护：壳管可机械清洗，适合污水；生命周期：壳管钢材碳排放高，但寿命长，综合碳排需做LCA比较。37.PCHE扩散焊耐高温高压，通道水力直径小，传热系数极高；风险：CO₂高温氧化与渗碳导致焊缝脆化；通道堵塞后