热交换器原理与设计期末复习重点

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） 500 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

2、学年第二学期考题 名词解释 ） 传热有效度（ ）：实际传热量 Q与最大可能传热量 Qmax之比2 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。 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

3、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）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

4、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

5、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

6、 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 （）: 翅片管外表面积与光管内表面积之比（ 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： PcPv P1Pg（文字 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 2即近乎等温流动时，被认为是工作正常 热管工作原理

7、：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t 提高传热系数

8、 K计算题部分 ：1.已知 t 1=300， t 1=210， t 2=100， t 2 =200。试计算 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；（ 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） t max=t 1-t 2=210-100=110t min=t 1-t 2=300-200=100 由课本图 1.14 查得 =0.92t m=104.9 0.92=96.5 3) 由课本图 1.8 查得 =0.85t m=104.9 0.85=89.2 4) 由课本图 1.11 查得 =0

9、.97t m=104.9 0.97=101.8 5) t max =t 1-t 2=300-100=200 t min =t 1-t 2=210-200=10 2.1-2 型管壳式换热器，用30的水来冷却 120 的热油(c0=2100J/(kg K)，冷却水流量为 1.2kg/s ，油流量为 2kg/s ， 设总传热系数 K=275W/(m2 K), 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 cp=4200J/(kg K)，热油的热容量 W1=M1c0=2 2100=4200W/K,冷水的热容量W2=M2cp=1.24200=5040W/K因而 W1=Wm

10、in， W2=Wmax则,传热有效度 代入数据，得 =0.539 又因为 , 所以解得 t 1=71.5【或利用实际传热量 Q=Wmin(t 1-t 2)=W1(t 1-t 1) ，代入数据，解得 t 1=71.5 】热平衡关系 W1(t 1-t 1)=W2(t 2 -t 2), 即4200 (120-71.5)=5040 (t 2-30), 解得 t 2=70.3 所以水的出口温度为 70.3 ，油的出口温度为 71.5 3. 一台逆流式水 -水换热器， t 1=87.5 ,流量为每小时 9000kg， t 2=32，流量为每小时 13500kg，总传热系数 K=1740W(/ m2 K)，

11、 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 cp=4200J/( kg ?K)热水热容量冷水热容量因而 W1=Wmin， W2=Wmax或利用实际传热量 Q= Wmin(t 1-t 2)=W1(t 1-t 1) ，代入数据，解得 t 1=64.7 】所以热水的出口温度为 64.7 4. 温度为 99的热水进入一个逆流型的热交换器， 将 4的冷水 加热到 32，热水流量为 9360kg/h ，冷水流量为 4680kg/h ，传 热系数为 830W/(m2?)，试计算该热交换器的传热面积和传热 有效度。水的比热为 cp=4186J/ (kg?)。解法一：8W1=Wmax，W2=Wmin，Rc=Wmin/Wmax=4680/9360=0.5 ，NTU=KF/Wmin F=NTUWmin/K=解法二：由热平衡方程 W1(t 1-t 1)=W2(t 2-t 2) ，代入数据，解得 t 1 =85逆流型换热器的对数平均温差为【或者用算术平均温差 t m= ( t max+ t min) 】 传热量 Q=W2t 2=5441.8 (32-4)=152370.4W5. 在一台 1-2 型壳式换热器中， 管内冷却水从 16升