熱交換器原理與設(shè)計期末復習重點

1、熱交換器原理與設(shè)計題型：填空 20 名詞解釋（包含換熱器型號表示法） 20簡答 10 計算（ 4題） 500 緒論熱交換器 ：將某種流體的熱量以一定的傳熱方式傳遞給他種 流體的設(shè)備。 （2013-2014 學年第二學期考題 名詞解釋 ） 熱交換器的分類：按照熱流體與冷流體的流動方向分為：順 流式、逆流式、錯流式、混流式按照傳熱量的方法來分： 間壁式、混合式、蓄熱式 。（2013-2014 學年第二學期考題 填空 ）1 熱交換器計算的基本原理（計算題）熱容量（ W Mc）：表示流體的溫度每改變 1時所需的熱量 溫度效率 （ P）：冷流體的實際吸熱量與最大可能的吸熱量的 比率（2013-2014

2、學年第二學期考題 名詞解釋 ） 傳熱有效度（ ）：實際傳熱量 Q與最大可能傳熱量 Qmax之比2 管殼式熱交換器 管程：流體從管內(nèi)空間流過的流徑。殼程：流體從管外空間 流過的流徑。 型換熱器：殼程數(shù)為 1，管程數(shù)為 2臥式和立式 管殼式換熱器型號表示法 （P43） （2013-2014 學 年第二學期考題 名詞解釋 ）記：前端管箱型式 :A 平蓋管箱 B封頭管箱殼體型式:E 單程殼體 F 具有縱向隔板的雙程殼體 H雙分流后蓋結(jié)構(gòu)型式 : P填料函式浮頭 S 鉤圈式浮頭 UU形 管束管子在管板上的固定：脹管法和焊接法管子在管板上的排列 ：等邊三角形排列 （或稱正六邊形排列） 法、同心圓排列法、正

3、方形排列法，其中等邊三角形排列方 式是最合理的排列方式。 （2013-2014 學年第二學期考題 填 空）管殼式熱交換器的基本構(gòu)造： 管板分程隔板縱向隔板、 折流板、支持板擋板和旁路擋板防沖板 產(chǎn)生流動阻力的原因：流體具有黏性，流動時存在著摩擦， 是產(chǎn)生流動阻力的根源；固定的管壁或其他形狀的固體壁 面，促使流動的流體內(nèi)部發(fā)生相對運動，為流動阻力的產(chǎn)生 提供了條件。熱交換器中的流動阻力：摩擦阻力和局部阻力 管殼式熱交換器的管程阻力：沿程阻力、回彎阻力、進出口 連接管阻力管程、殼程內(nèi)流體的選擇的基本原則： （ P74） 管程流過的流體 ：容積流量小，不清潔、易結(jié)垢，壓力高， 有腐蝕性，高溫流體或在

4、低溫裝置中的低溫流體。 （2013-2014 學年第二學期考題 簡答 ）殼程流過的流體：容積容量大（特別是常壓下氣體） ，剛性結(jié) 構(gòu)換熱器中換熱系數(shù)大的流體，高黏度流體，層流區(qū)流動的 流體，飽和蒸汽管子直徑的選擇： 總的趨向是采用小直徑管 優(yōu)點：傳熱增強， 單位體積傳熱面大，傳熱面一定時，可使管子長度縮短 缺點：流動阻力增加，管數(shù)增加，管子與管板連接處的泄露 的可能性增大，易積垢。選擇流速要盡量使流體呈湍流狀態(tài)3 高效間壁式熱交換器 緊湊性：指熱交換器的單位體積中所包含的傳熱面積大小， 單位 m2/m3板式熱交換器主要部件及作用： 傳熱板片：使流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱； 提高板片剛

5、度，能耐較高的壓力。 密封墊片：防止流體的外漏和兩流體之間內(nèi)漏。 壓緊裝置：將墊片壓緊，產(chǎn)生足夠的密封力，使得熱交換器 在工作時不發(fā)生泄漏，通過旋緊螺栓來產(chǎn)生壓緊力。 板式熱交換器的型號表示法（ P129） 板翅式熱交換器的結(jié)構(gòu)基本單元 是：隔板、翅片、封條。 （2013-2014 學年第二學期考題 填空 ） 翅片作用：擴大傳熱面積，使換熱得以改善，承擔主要的傳 熱任務(wù)，加強兩隔板之間的作用翅片的型號表示法 （P141）（2013-2014 學年第二學期考題 名 詞解釋 ）翅片選擇基本原則 ：（2013-2014 學年第二學期考題 簡答 ） 平直翅片：流體之間溫差較大；流體中含有固體懸浮物；傳

6、 熱過程中有相變的冷凝、蒸發(fā)等情況。鋸齒形翅片：流體之間溫差較小；流體的粘度較大；傳熱過 程中有相變的冷凝、蒸發(fā)等情況；在空分設(shè)備中，可逆式熱 交換器。多孔翅片：在空分設(shè)備中，冷凝蒸發(fā)器。翅化比 （）: 翅片管外表面積與光管內(nèi)表面積之比（ P165） （2013-2014 學年第二學期考題 名詞解釋 ） 熱管正常工作的 2 個條件： PcPv P1Pg（文字 表述：毛細壓差應(yīng)能克服蒸汽從加熱段流向冷卻段的阻力、 冷凝液體從冷卻段回流到加熱段的阻力以及重力對液體流動 的影響）熱管工況： 蒸發(fā)段的飽和溫度僅稍高于冷凝段的飽和溫度， 此溫降小于 1 2即近乎等溫流動時，被認為是工作正常 熱管工作原理

7、：工作時，蒸發(fā)段因受熱而使其毛細材料中的 工作液體蒸發(fā)，蒸汽流向冷凝段，在這里由于受到冷卻使蒸 汽凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā) 段。如此循環(huán)不已，熱量由熱管一端傳至另一端。 熱管工作特性：冷凝段，工作液在流動方向上因有蒸汽不斷 冷凝而增加；蒸發(fā)段，工作液在流動方向上因不斷蒸發(fā)而減 少；絕熱段，工作液保持不變熱管工作極限 ：黏性極限聲速極限攜帶極限毛細極 限沸騰極限工作溫度低時，最易出現(xiàn)黏性極限及聲速極限，在高溫下則 應(yīng)防止出現(xiàn)毛細極限及沸騰極限。 （2013-2014 學年第二學期 考題 填空）6.3 傳熱強化增強傳熱的基本途徑：擴展傳熱面積F加大傳熱溫差t 提高傳熱系數(shù)

8、 K計算題部分 ：1.已知 t 1=300， t 1=210， t 2=100， t 2 =200。試計算 下列流動布置時換熱器的對數(shù)平均溫差。（1）逆流布置；（2）一次交叉，兩種流體均不混合；（ 3） 1-2 型管殼式，熱流體在殼側(cè)；（ 4） 2-4 型管殼式，熱流體在殼側(cè)；（5）順列布置。解：（1） t max=t 1-t 2=210-100=110t min=t 1-t 2=300-200=100 由課本圖 1.14 查得 =0.92t m=104.9 0.92=96.5 3) 由課本圖 1.8 查得 =0.85t m=104.9 0.85=89.2 4) 由課本圖 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 型管殼式換熱器，用30的水來冷卻 120 的熱油(c0=2100J/(kg K)，冷卻水流量為 1.2kg/s ，油流量為 2kg/s ， 設(shè)總傳熱系數(shù) K=275W/(m2 K), 傳熱面積 A=20m2，試確定水與油各 自的出口溫度。解：取水的定壓質(zhì)量比熱 cp=4200J/(kg K)，熱油的熱容量 W1=M1c0=2 2100=4200W/K,冷水的熱容量W2=M2cp=1.24200=5040W/K因而 W1=Wm

10、in， W2=Wmax則,傳熱有效度 代入數(shù)據(jù)，得 =0.539 又因為 , 所以解得 t 1=71.5【或利用實際傳熱量 Q=Wmin(t 1-t 2)=W1(t 1-t 1) ，代入數(shù)據(jù)，解得 t 1=71.5 】熱平衡關(guān)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 所以水的出口溫度為 70.3 ，油的出口溫度為 71.5 3. 一臺逆流式水 -水換熱器， t 1=87.5 ,流量為每小時 9000kg， t 2=32，流量為每小時 13500kg，總傳熱系數(shù) K=1740W(/ m2 K)，

11、 傳熱面積 A=3.75m2，試確定熱水的出口溫度。解：取水的定壓質(zhì)量比熱 cp=4200J/( kg ?K)熱水熱容量冷水熱容量因而 W1=Wmin， W2=Wmax或利用實際傳熱量 Q= Wmin(t 1-t 2)=W1(t 1-t 1) ，代入數(shù)據(jù)，解得 t 1=64.7 】所以熱水的出口溫度為 64.7 4. 溫度為 99的熱水進入一個逆流型的熱交換器， 將 4的冷水 加熱到 32，熱水流量為 9360kg/h ，冷水流量為 4680kg/h ，傳 熱系數(shù)為 830W/(m2?)，試計算該熱交換器的傳熱面積和傳熱 有效度。水的比熱為 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：由熱平衡方程 W1(t 1-t 1)=W2(t 2-t 2) ，代入數(shù)據(jù)，解得 t 1 =85逆流型換熱器的對數(shù)平均溫差為【或者用算術(shù)平均溫差 t m= ( t max+ t min) 】 傳熱量 Q=W2t 2=5441.8 (32-4)=152370.4W5. 在一臺 1-2 型殼式換熱器中， 管內(nèi)冷卻水從 16升