热交换器原理与设计期末复习要点..

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=）：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、;）：实际传热量Q与最大可能传热量之比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。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：前端管箱型式一一平盖管箱B封头管箱壳体型式单程壳体F具有纵向隔板的双程壳体H双分流后盖结构型式一一填料函式浮头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）管壳式热交换器

3、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系数大的流体，

4、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：专热增强,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m23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。板式热交换器的型号表示法

5、（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（B）:翅片管外表面积与光管内表面积之比

6、（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：AA+AP+A（文字表述:1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，工作液在流动方向上因有蒸汽不断冷凝

7、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；（3）1-2型管壳式,

8、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）A=210-100=110°C12A=300200=100°C12In110-100=104.9°C(2)200-100二n£300-100'上1一5300-210200-100二0.9由课本图1.14查得屮二0.92A1Q4.0.92=96.5(3) 由课本图1.8查得屮=0.85A104.9X0.85=89.2°C(4) 由课本图1.11查得屮=0.97A1Q4.9X0.97=101.8C(5) A=300-100=200C12A二210-200=10C12

9、200-10In=63.4QC2.1-2型管壳式换热器，用30C的水来冷却120C的热油(c=21000(-),冷却水流量为1.2,油流量为2,设总传热系数275(m2-K),传热面积20m2，试确定水与油各自的出口温度。解：取水的定压质量比热4200(),热油的热容量Wc=2X2100=4200,110冷水的热容量w1.2況4200=504022因而W,W12%minwi4200兀=5040KA0.83275x2042001.31二NTU、1+疋二1.31X+0.832=1,7£传热有效度211心1J+山r加7J代入数据，得上=0.539方一£1£=7又因为5匚

10、，所以解得t二71.5【或利用实际传热量£1(t)(t，),代入数据，解得t二71.5°C】121111热平衡关系w(t)(t)，即1112224200x(120-71.5)=5040況(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. 台逆流式水-水换热器，t，=87.5C，流量为每小时9000,t，12=32C，流量为每小时13500,总传热系数1740(mK)，传热面积3.75m2，试确定热水的出口温度。解：取水的定压质量比热4200(K)9000热水热容量x4200=10S00W/K冷水热容量13500x4200=1575

11、03600cheng因而W,W"I1210500=Q67max比050-NTU=%加巧10500KFKA1740X3,751-exp-NTU(1-/?J_1-Rcexp-NTU(1-/?J1-exp-0.62x(1-0.67)=0.62=04*11-0.67xexp-0.62X(1-0.67)'t-it!87-5t£=r二石二0.41=t1二64.7Vj-_4.o/.b-JZh-耳【或利用实际传热量£(t，)(t，)，代入数据，解得t121111=64.7°C】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4

12、C的冷水加热到32C，热水流量为9360,冷水流量为4680,传热系数为830(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4186(C)。9360W.=Mi"二x4186=10883,61V/V丄36004680=Myc=x41刖=544L8W/匸2>3600W,W,124680/9360=0.5,7l232-4*厂厂莎丁讣L1-l-exp-NTU（l-ftJ又""一帖门川-心）厂JVTU=0.384680°-38X°-5XX41862二2.49m=830解法二：由热平衡方程W（t）（t），代入数据，解得t二8511112221逆流型换热器的对数平均温差为&tmax-Atmin81-67石二73.8InInIn67【或者用算术平均温差A2（AA）传热量At=5441.8乂（32-4）=152370.4W22152370.4830x73.822.49m5. 在一台1-2型壳式换热器中，管内冷却水从161升髙到351,管外空气从1191下降到451，空气流量为19.6，换热器总传热系数84(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=51,7