換熱器原理與設計答案剖析

1、GDOU-B-11-302班級： 姓名： 學號： 試題共 4 頁 加白紙3 張 密 封 線廣東海洋大學 2013年清考試題換熱器原理與設計課程試題課程號：1420017考試A卷閉卷考查B卷考試題 號一二三四五六七八九十總分閱卷教師各題分數(shù)實得分數(shù)一填空題（10分。每空1分）1相比較沉浸式換熱器和噴淋式換熱器，沉浸式換熱器傳熱系數(shù)較低。2對于套管式換熱器和管殼式換熱器來說， 套管式換熱器 金屬耗量多，體積大，占地面積大，多用于傳熱面積不大的換熱器。3在采用先逆流后順流<1-2>型熱效方式熱交換器時，要特別注意溫度交叉問題，避免的方法是 增加管外程數(shù) 和兩臺單殼程換熱器串聯(lián)。4在流程的

2、選擇上，腐蝕性流體宜走 管程，流量小或粘度大的流體宜走殼程，因折流檔板的作用可使在低雷諾數(shù)(Re100)下即可達到湍流。5采用短管換熱，由于有入口效應，邊界層變薄，換熱得到強化。6. 相對于螺旋槽管和光管，螺旋槽管的換熱系數(shù)高.7. 根據(jù)冷凝傳熱的原理，層流時，相對于橫管和豎管，橫管 傳熱系數(shù)較高。8.減小管子的支撐跨距能增加管子固有頻率，在弓形折流板缺口處不排管，將 減小 管子的支撐跨距9. 熱交換器單位體積中所含的傳熱面積的大小大于等于700m2/m3，為緊湊式換熱器。10. 在廷克流動模型中ABCDE5股流體中，真正橫向流過管束的流路為B股流體,設置旁路擋板可以改善C股流體對傳熱的不利影

3、響。二選擇題（20分。每空2分）1.管外橫向沖刷換熱所遵循側(cè)傳熱準則數(shù)為 (C )A. 努賽爾準則數(shù)B.普朗特準則數(shù)C. 柯爾本傳熱因子D. 格拉肖夫數(shù)2.以下哪種翅片為三維翅片管( C )A. 鋸齒形翅片B.百葉窗翅片C. C管翅片D. 縮放管3.以下?lián)Q熱器中的比表面積最小( A )A大管徑換熱器B小管徑換熱器C微通道換熱器D. 板式換熱器4. 對于板式換熱器，如何減小換熱器的阻力(C )A增加流程數(shù)B采用串聯(lián)方式C減小流程數(shù)D. 減小流道數(shù)。5.對于板翅式換熱器，下列哪種說法是正確的( C )A翅片高度越高，翅片效率越高B翅片厚度越小，翅片效率越高C可用于多種流體換熱。D. 換熱面積沒有得

4、到有效增加。6.對于場協(xié)同理論，當速度梯度和溫度梯度夾角為( A )，強化傳熱效果最好。A0度B45度 C.90度 D. 120度7. 對于大溫差加熱流體 (A )A對于液體，粘度減小B對于氣體，粘度減小C對于液體，傳熱系數(shù)減小D. 對于氣體，傳熱系數(shù)增大8. 對于下列管殼式換熱器，哪種換熱器不能進行溫差應力補償( B )A浮頭式換熱器 B固定管板式換熱器CU型管換熱器 D. 填料函式換熱器。9. 對于下列管束排列方式，換熱系數(shù)最大的排列方式為( A )A正三角形排列B轉(zhuǎn)置三角形排列C正方形排列D. 轉(zhuǎn)正正方形排列。10. 換熱器內(nèi)流體溫度高于1000時，應采用以下何種換熱器(A )A輻射式換

5、熱器 B強制對流式換熱器C自然對流式換熱器D. 復合式換熱器。三名詞解釋(15分，每題5分)1.布管限定圓(5分)熱交換器的管束外緣受殼體內(nèi)徑的限制，因此在設計時要將管束外緣置于布管限定圓之內(nèi)，布管限定圓直徑Dl大小為浮頭式：固定板或U型管式2.卡路里溫度(5分)對于油類或其他高粘度流體，對于加熱或冷卻過程中粘度發(fā)生很大變化，若采用流體進出口溫度的算術(shù)平均溫度作為定性溫度，往往會使換熱系數(shù)的數(shù)值有很大誤差，雖然可以分段計算，但是工作量較大，工業(yè)上常采用卡路里溫度作為定性溫度。熱流體的平均溫度冷流體的平均溫度殼側(cè)流體被管側(cè)的水冷卻時 Fc=0.3殼側(cè)流體被管程的水蒸氣加熱時 Fc=0.55殼側(cè)和

6、管側(cè)均為油時 Fc=0.45粘度在10-3Pas以下的低粘性液體 Fc=0.53.熱混合(5分)為了使換熱器更好地滿足傳熱和壓力降的要求，傳熱流體流經(jīng)混合板流道就相當于其單獨流過這兩種傾角的板片各自組成的流道后再混合，所以此種組合而成的板式熱交換器在性能上體現(xiàn)了一種“熱混合”采用方法：每兩種波紋傾角不同的人字形板片相疊組裝成一臺板式熱交換器各自分段采用波紋傾角不同的人字形板片組裝成一臺板式熱交換器將流道數(shù)分段組裝，進一步實現(xiàn)熱混合四簡答題(30分，每題10分)1. 請說出序號3、6、7、10、18各代表什么零件，起什么作用？(10分)3-設備接管法蘭，與換熱器殼程外流路管路連接；6-拉桿，安裝

7、與固定折流板；7-膨脹節(jié)，補償管子與殼體熱應力不同；10-放氣嘴，用來釋放不凝結(jié)性氣體,18-折流板-使殼程流體折返流動，提高傳熱系數(shù)。支撐管束，防止彎曲2. 分析下列換熱器型號(10分)(1) (5分)浮頭式換熱器：前端管箱為封頭管箱，殼體型式為單殼程，后端為鉤圈式浮頭，公稱直徑800mm，管程壓力為1.6Mpa,殼程壓力為1.6Mpa，公稱換熱面積54m2,管長為6m，管外徑為25mm，4管程，級管束，普通級冷拔鋼管。(2) (5分)換熱面積為80m2, 碳鋼不可拆螺旋板式換熱器，其兩螺旋通道的距離分別為14mm和18mm，螺旋板的板的板寬為1000mm，公稱壓力為1.6MPa,公稱直徑為

8、1600mm.堵死型3. 舉例說明5種換熱器，并說明兩種流體的傳熱方式？說明兩種流體的傳熱機理？1）蒸發(fā)器：間壁式，蒸發(fā)相變導熱對流2）冷凝器：間壁式，冷凝相變導熱對流3）鍋爐：間壁式，輻射導熱對流4）涼水塔：混合式，接觸傳熱傳質(zhì)5）空氣預熱器：蓄熱式，對流蓄熱，蓄熱對流五計算題（25分）1. 某換熱器用100的飽和水蒸汽加熱冷水。單臺使用時，冷水的進口溫度為10，出口溫度為30。若保持水流量不變，將此種換熱器五臺串聯(lián)使用，水的出口溫度變?yōu)槎嗌?？總換熱量提高多少倍？（15分）解：根據(jù)題意，將換熱器增加為5臺串聯(lián)使用，將使得傳熱面積增大為原來的5倍，相比較水蒸氣換熱為相變換熱的流體，水為熱容值小的流體，因此因此根據(jù)效能數(shù)和單元數(shù)的關系可得：現(xiàn)將傳熱面積增大為原來的5倍，單元數(shù)增大為原來的5倍，由于效能數(shù)為水的出口溫度為根據(jù)熱平衡式，對于冷水，熱容值不變，溫差增大的倍數(shù)為換熱量增加的倍數(shù)：2. 在一傳熱面積為16m2的逆流式套管換熱器中，用油加熱冷水，油的流量為3kg/s，進口溫度為110，水的流量為1 kg/s,進口溫度為35，油和水的平均比熱為2 kJ/kg和4.18 kJ