換熱器原理與設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)題重點(diǎn)

1、第一章1.填空：1 .按傳遞熱量的方式，換熱器可以分為間壁式，混合式，蓄熱式2 .對(duì)于沉浸式換熱器，傳熱系數(shù)低體積木，金屬耗量人3 .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,噴淋式換熱器冷卻水過(guò)少時(shí),冷卻器下部不能被潤(rùn)濕.4 .在沉浸式換熱器、噴淋式換熱器和套管式換熱器中，套管式換熱器中適用于高溫高壓流體的傳熱。5 .換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容主要包括熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算流動(dòng)阻力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算6 .按溫度狀況來(lái)分，穩(wěn)定工況的和非穩(wěn)定工況的換熱器7 .對(duì)于套管式換熱器和管殼式換熱器來(lái)說(shuō)，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。2.簡(jiǎn)答:1.說(shuō)出以下任意五個(gè)

2、換熱器，并說(shuō)明換熱器兩側(cè)的工質(zhì)及換熱方式4.空氣預(yù)熱器*;5.引風(fēng)機(jī);答：如上圖，熱力發(fā)電廠各設(shè)備名稱如下：1.鍋爐（蒸發(fā)器）*;2.過(guò)熱器*;3.省煤器*6.煙囪；7.送風(fēng)機(jī)；8.油箱9.油泵10.油加熱器*;11.氣輪機(jī)；12.冷凝器*;13.循環(huán)水冷卻培*14.循環(huán)水泵；15.凝結(jié)水泵；16.低壓加熱器*;17.除氧（加熱）器*;18.給水泵19.高壓加熱器柱!凡有者均為換熱器,JI->>a"一<11一a-a-_r_l_rj.=hnAFW-j.r一,:,.名稱；型.苴.傳熱例現(xiàn)!i!ar,.ti»1r.i-'jrr錨爐（蒸發(fā)器）!間壁式輻射一

3、導(dǎo)熱-兩相傳熱wB-燈-a過(guò)熱器I向磁式I摘射+對(duì)流-導(dǎo)熱一對(duì)流._._占_n-MmIBrMVWT-="省烽器!同壁式!對(duì)流（犒射外額少）1號(hào)觸H時(shí)流_.-一空或預(yù)熱囂；間壁式或蓄熱式；對(duì)梅-導(dǎo)熱一對(duì)旅.-一,m.6.-''"ni'''油加熱睛，.制壁式I鞭結(jié)導(dǎo)熱-對(duì)流冷凝器間賽式凝靖-導(dǎo)熬一對(duì)流ra一-_pr»-s*-循環(huán)水冷卻塔直接接觸苴I接觸傳箱，傳質(zhì).,».-/mq-*4-,低選加熱器！間整式.凝結(jié)-導(dǎo)熱對(duì)流1.-»r“-,-除氧（加熱）器直接接觸式接觸傳羯榜質(zhì)-L_-1-L高壓加熟等H壁式，.-

4、一導(dǎo)一對(duì)流熱力發(fā)電廠中換熱器的形式與傳熱機(jī)理2 .比較沉浸式換熱器、噴淋式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)答：沉浸式換熱器缺點(diǎn)：自然對(duì)流，傳熱系數(shù)低，體積大，金屬耗量大。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蝕性流體噴淋式換熱器：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和檢修。換熱系數(shù)和傳熱系數(shù)比沉浸式換熱器要大，可以用來(lái)冷卻腐蝕性流體缺點(diǎn)：冷卻水過(guò)少時(shí)，冷卻器下部不能被潤(rùn)濕，金屬耗量大，但比沉浸式要小套管式換熱器：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于高溫高壓流體的傳熱。特別是小流量流體的傳熱，改變套管的根數(shù)，可以方便增減熱負(fù)荷。方便清除污垢，適用于易生污垢的流體。缺點(diǎn)：流動(dòng)阻力大，金屬耗量多，體積

5、大，占地面積大，多用于傳熱面積不大的換熱器。管殼式換熱器：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，選材范圍廣，處理能力大，還可以適應(yīng)高溫高壓的流體。可靠性程度高缺點(diǎn)：與新型高效換熱器相比，其傳熱系數(shù)低，殼程由于橫向沖刷，振動(dòng)和噪音大3 .舉例說(shuō)明5種換熱器，并說(shuō)明兩種流體的傳熱方式？說(shuō)明兩種流體的傳熱機(jī)理？1）蒸發(fā)器：間壁式，蒸發(fā)相變一導(dǎo)熱一對(duì)流2）冷凝器：間壁式，冷凝相變一導(dǎo)熱一對(duì)流3）鍋爐：間壁式，輻射一導(dǎo)熱一對(duì)流4）涼水塔：混合式，接觸傳熱傳質(zhì)5）空氣預(yù)熱器：蓄熱式，對(duì)流一蓄熱，蓄熱一對(duì)流第一章1.填空:1.傳熱的三種基本方式是導(dǎo)熱、對(duì)流、和輻射。1.1. 種流體熱交換的基本方式是直接接觸式、間壁式、

6、和蓄熱式。(1) .采用短管換熱，由于有入口效應(yīng)，邊界層變薄，換熱得到強(qiáng)心(2) .采用螺旋管或者彎管。由于拐彎處截面上二次環(huán)流的產(chǎn)生，邊界層遭到破壞，因而換熱得到強(qiáng)化,需要引入大于1修正系數(shù)。(3) .通常對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，溫度升高，其黏度增大、對(duì)于液體來(lái)說(shuō),溫度升高，其黏度減小(4) .熱計(jì)算的兩種基本方程式是傳熱方程式和熱平衡式。(5) .對(duì)于傳熱溫差，采用順流和逆流傳熱方式中，順流傳熱平均溫差小、逆流時(shí)傳熱平均溫差大。(6) .當(dāng)流體比熱變化較大時(shí)、平均溫差常常要進(jìn)行分段計(jì)算。(7) .在采用先逆流后順流1-2型熱效方式熱交換器時(shí)，要特別注意溫度交叉問(wèn)題，避免的方法是增加管外程數(shù)和兩臺(tái)單殼

7、程換熱器串聯(lián)工作。(8) .冷凝傳熱的原理，層流時(shí)，相對(duì)于橫管和豎管，橫管傳熱系數(shù)較高。(9) .對(duì)于單相流體間傳熱溫差，算術(shù)平均溫差值大于對(duì)數(shù)平均溫差(10) .管內(nèi)流體的換熱所遵守的基本準(zhǔn)則為努賽爾準(zhǔn)則數(shù)、其大小與雷諾數(shù)、普蘭特?cái)?shù)和格拉肖夫數(shù)有關(guān)(11) .設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常對(duì)傳熱面積進(jìn)行判定,校核計(jì)算時(shí)，通常對(duì)傳熱量進(jìn)行判定2.簡(jiǎn)答（或名詞解釋）：1 .什么是效能數(shù)？什么是單元數(shù)？（要用公式表示）答：實(shí)際情況的傳熱量q總是小于可能的最大傳熱量qmax,我彳門將q/qmax定義為換熱器的效能，并用名表示，即=q_Whthth_Wctc-tcqmaxWminth-'tcWminth-&

8、#39;tc換熱器效能公式中的KA依賴于換熱器的設(shè)計(jì)，Wmin則依賴于換熱器的運(yùn)行條件，因此，KA/Wmin在一定程度上表征了換熱器綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，習(xí)慣上將這個(gè)比值（無(wú)量綱數(shù)）定義為傳熱單元數(shù)NTU2 .熱交換器計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較？對(duì)于設(shè)計(jì)性熱計(jì)算，采用平均溫差法可以通過(guò)里的大小判定所擬定的流動(dòng)方式與逆流之間的差距，有利于流動(dòng)方式的選擇。而在校核性傳熱計(jì)算時(shí)，兩種方法都要試算。在某些情況下，K是已知數(shù)值或可套用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，采用傳熱單元書法更加方便假設(shè)的出口溫度對(duì)傳熱量Q的影響不是直接的，而是通過(guò)定性溫度，影響總傳熱系數(shù)，從而影響NTU,并最終影響Q值。而平均溫差法的假設(shè)溫度直接用于計(jì)算Q值

9、，顯然&NTU法對(duì)假設(shè)溫度沒(méi)有平均溫差法敏感，這是該方法的優(yōu)勢(shì)。3、傳熱的基本方式有哪幾種？答：分為三種，熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流和輻射熱傳導(dǎo)熱量從物體內(nèi)部溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分或者傳遞到與之相接觸的溫度較低的另一物體的過(guò)程稱為熱傳導(dǎo)，簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。熱對(duì)流流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞，稱為熱對(duì)流，對(duì)流只能發(fā)生在流體中。熱輻射輻射是一種通過(guò)電磁波傳遞能量的過(guò)程。物體由于熱的原因而發(fā)出輻射能的過(guò)程，稱為熱輻射。4、流體換熱的基本方式有哪些？答：主要分為三種：直接接觸式傳熱，蓄熱式換熱和間壁式換熱。直接接觸式傳熱直接接觸式傳熱的特點(diǎn)是冷、熱兩流體在換熱器中以直接混合的方式進(jìn)行熱量交換

10、，也稱混合式換熱。蓄熱式換熱蓄熱式換熱器是由熱容量較大的蓄熱室構(gòu)成。室中充填耐火磚作為填料，當(dāng)冷、熱流體交替的通過(guò)同一室時(shí)，就可以通過(guò)蓄熱室的填料將熱流體的熱量傳遞給冷流體，達(dá)到兩流體換熱的目的。間壁式換熱間壁式換熱的特點(diǎn)是冷、熱流體被一固體隔開(kāi)，分別在壁的兩側(cè)流動(dòng)，不相混合，通過(guò)固體壁進(jìn)行熱量傳遞。5、流體傳熱的基本準(zhǔn)則方程式為努賽爾準(zhǔn)則，與哪些無(wú)因次方程有關(guān)？答：根據(jù)量綱分析努賽爾準(zhǔn)則數(shù)與雷諾數(shù)、普蘭特?cái)?shù)和格拉肖夫數(shù)有關(guān)即：Nu=kReaPrhGri努塞爾雷諾普蘭特格拉斯霍夫6,當(dāng)換熱管分別為短管時(shí)和螺旋管時(shí)，換熱系數(shù)增加還是減少，為什么？答：對(duì)于短管。入口效應(yīng)，邊界層變薄，換熱得到強(qiáng)化。

11、換熱系數(shù)增加。對(duì)于螺旋管或者彎管。由于拐彎處截面上二次環(huán)流的產(chǎn)生，邊界層遭到破壞，因而換熱得到強(qiáng)化，需要引入修正系數(shù)，換熱系數(shù)增加。7、當(dāng)出現(xiàn)大溫差加熱流體時(shí)，分別對(duì)于氣體和液體，換熱系數(shù)增加還是減少，為什么？答：當(dāng)流體與壁面之間的溫差出現(xiàn)大溫差時(shí)，一般對(duì)氣體超過(guò)50C,對(duì)水超過(guò)30C,對(duì)油超過(guò)10C超過(guò)上述溫差時(shí)，氣體被加熱粘度增大，換熱能力減?。灰后w加熱時(shí)，液體粘度減小，換熱能力增大。8、什么是對(duì)數(shù)平均溫差，算術(shù)平均溫差和積分平均溫差，它們之間的聯(lián)系和區(qū)別是什么？由于計(jì)算結(jié)果表達(dá)式中包含了對(duì)數(shù)項(xiàng)，我們稱之為對(duì)數(shù)平均溫差，例如我們將順流和逆流情況下對(duì)數(shù)平均溫差寫成如下統(tǒng)一形式-t_tmaxt

12、min,：lm一ln-maxtmin平均溫差的另一種更為簡(jiǎn)單的形式是算術(shù)平均溫差，即:tmaxmin積分平均溫差的形式按比熱不同分段（：tm）intQ“i按溫度等分段可得（Dint=算術(shù)平均溫差相當(dāng)于溫度呈直線變化的情況，因此，總是大于相同進(jìn)出口溫度下的對(duì)數(shù)平均溫差，當(dāng)Atmax/&minM2時(shí)，兩者的差別小于4%；當(dāng)&max/&minW1.7時(shí)，兩者的差別小于2.3%。當(dāng)流體的比熱隨溫度變化不大時(shí)，采用對(duì)數(shù)平均溫差。當(dāng)流體的比熱隨溫度變化較大時(shí)(大于2-3倍時(shí))，采用對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算，誤差較大，這時(shí)應(yīng)該采用積分平均溫差。9、采用平均溫差法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟？平均溫差法

13、用作設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)步驟如下：(1)假定傳熱系數(shù)，求得初始傳熱面積(2)初步布置換熱面(實(shí)際傳熱面積)，計(jì)算出相應(yīng)的傳熱系數(shù)。(3)根據(jù)給定條件，由熱平衡式求出進(jìn)、出口溫度中的那個(gè)待定的溫度。(約束)(4)由冷、熱流體的4個(gè)進(jìn)、出口溫度確定平均溫差？tm,計(jì)算時(shí)要注意保持修正系數(shù)里具有合適的數(shù)值。(5)由傳熱方程求出所需要的換熱面積A(與原傳熱面積比較)，并核算換熱面兩側(cè)有流體的流動(dòng)阻力。(6)如流動(dòng)阻力過(guò)大，改變方案重新設(shè)計(jì)。1 .采用效能單元數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟？(1)先假定一個(gè)流體的出口溫度，按熱平衡式計(jì)算另一個(gè)出口溫度(2)根據(jù)4個(gè)進(jìn)出口溫度求得平均溫差?tm(3)根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)，算出相

14、應(yīng)工作條件下的總傳熱系數(shù)k(或已知)(4)已知kA,按傳熱方程式計(jì)算在假設(shè)出口溫度下的？tm,得到Q(5)根據(jù)4個(gè)進(jìn)出口溫度，用熱平衡式計(jì)算另一個(gè)Q,這個(gè)值和上面的Q,都是在假設(shè)出口溫度下得到的，因此，都不是真實(shí)的換熱量(6)比較兩個(gè)Q值，滿足精度要求，則結(jié)束，否則，重新假定出口溫度，重復(fù)(1)-(6),直至滿足精度要求。2 .對(duì)于冷凝換熱，臥式和立式換熱器選型選型及原因說(shuō)明膜狀冷凝2O233"g九i"t垂直管丁=1.13水平管1/4二二0.725一般來(lái)說(shuō)，由于管子的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于管子的直徑，即L>>d,因而，水平管的凝結(jié)換熱系數(shù)大于垂直管的凝結(jié)換熱系數(shù)。3 .采用

15、積分平均溫差適用的條件?當(dāng)流體的比熱隨溫度變化較大時(shí)(大于2-3倍時(shí))，采用對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算，誤差較大，這時(shí)應(yīng)該采用積分平均溫差。積分平均溫差的出發(fā)點(diǎn):雖然流體的比熱在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)是個(gè)變量，但是若把溫度范圍分成若干個(gè)小段，每個(gè)小段內(nèi)的溫度變化小，就可將流體的比熱當(dāng)作常數(shù)來(lái)處理。3.計(jì)算題1.有一蒸汽加熱空氣的熱交換器，它將流量為5kg/s的空氣從10c加熱到60C,空氣與蒸汽逆流，其比熱為1.02KJ/(kgC),加熱蒸汽系壓力為P=0.3Mpa,溫度為150c的過(guò)熱蒸汽，在熱交換器中被冷卻為該壓力下90c的過(guò)冷水，試求其平均溫差。(附：飽和壓力為0.3MP,飽和蒸汽始為2725.5KJ

16、/kg,飽和水始為561.4KJ/kg.150c時(shí)，水的飽和溫度為133C,過(guò)熱蒸汽始為2768KJ/kg,90時(shí),過(guò)冷水的始為377KJ/kg)解：由于蒸汽的冷卻存在著相變，因此在整個(gè)換熱過(guò)程中，蒸汽的比熱不同，在整個(gè)換熱過(guò)程中的平均溫差應(yīng)該分段計(jì)算再求其平均值。將整個(gè)換熱過(guò)程分為三段：過(guò)熱蒸汽冷卻為飽和蒸汽所放出的熱量Q1,相變過(guò)程的換熱量Q2,從飽和水冷卻到過(guò)冷水所放出的熱量Q3Q=M2c2(t2-t2)=5>1.0250=255KJ/S；根據(jù)熱平衡蒸汽耗量Mi=Q/(i1-i；j=255/(2768-377)=0.1066kg/s因?yàn)樵跓峤粨Q器換熱過(guò)程中存在著兩個(gè)冷卻過(guò)程和一個(gè)冷

17、凝過(guò)程，因而將之分為三段計(jì)算。Qi=M1(i1-i)=0.1066(2768-2725.5)=4.531KJ/sQ2=M1(i-i尸0.1066(2725.5-561.4)=230.693KJ/sQ3=M1(i-ii)=0.1066(561.4-377)=19.657KJ/s因?yàn)镼3=M2c2(tb-t2),可得tb=19.567/(5僅02)+10=13.837C因?yàn)镼2+Q3=M2C2(ta-t2),可得ta=250.47/(5僅02)+10=59Ct1=(150-60)-(133-59)/ln(150-60)/(133-59)=81.7Ct2=(133-13.837)-(133-59)/

18、ln(133-13.837)/(133-59)=94.725Ct3=(90-10)-(133-13.837)/ln(90-10)/(133-13.837)=98.212C總的平均溫差為：tm=Q/(Q1/4t1+Q2/At2+Q3/At3)=255/(4.531/81.7+230.693/94.725+19.657/98.212)C=94.8C沿?fù)Q熱器流程溫度示意圖如下：2.在一傳熱面積為15.8m2,逆流套管式換熱器中，用油加熱冷水，油的流量為2.85kg/s,進(jìn)口溫度為110C,水的流量為0.667kg/s,進(jìn)口溫度為35C,油和水的平均比熱分別為1.9KJ/kg?C和4.18KJ/kg?

19、C,換熱器的總傳熱系數(shù)為320W/m2?C,求水的出口溫度？解：Wi=2.85X1900=5415W/CW2=0.667X4180=2788W/C因此冷水為最小熱容值流體口WminRc=Wmax27880.5255415單元數(shù)為NTU=-KFWmin32015.8,°二1.82788效能數(shù)為1-exp-NTU(1-Rc)1-Rcexp-NTU(1-Rc)=0.74二t2-t2t1"t2=0.74所以:£=0.74x(110-35)+35=90.523、一換熱器用100c的水蒸汽將一定流量的油從20c加熱到80Co現(xiàn)將油的流量增大一倍，其它條件不變，問(wèn)油的出口溫度變

20、為多少？注:NTU=1-e解：根據(jù)題意，相比較水蒸氣換熱為相變換熱的流體，油為熱容值小的流體愀田t；）（t；-tC）（80-20）第_075Wminth-tc-th-tc-（100-20）C-.因此根據(jù)效能數(shù)和單元數(shù)的關(guān)系-NTU可得:-NTUe=0.25因此可得解得現(xiàn)將油的流量增大一倍，其它條件不變，單元數(shù)減小為原來(lái)的0.5倍,e-NTU=0.250.5=0.5（t；-tQ_（tC-20）th-tc（100-20）Ctc=60Cc4.某換熱器用100c的飽和水蒸汽加熱冷水。單臺(tái)使用時(shí)，冷水的進(jìn)口溫度為10C,出口溫度為30Co若保持水流量不變，將此種換熱器五臺(tái)串聯(lián)使用，水的出口溫度變?yōu)槎嗌伲?/p>

21、總換熱量提高多少倍？解：根據(jù)題意，將換熱器增加為5臺(tái)串聯(lián)使用，將使得傳熱面積增大為原來(lái)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Wc(t；-tC)(t；-tC)(30-10)口Cn9900=0.22Wninth-tcth-tc(100-10)C因此根據(jù)效能數(shù)和單元數(shù)的關(guān)系NTU=1-e可得：-NTU=0.78現(xiàn)將傳熱面積增大為原來(lái)的5倍，單元數(shù)增大為原來(lái)的5倍,由于e-NTU=0.785=0.29效能數(shù)為ZjtcJ0）七.9th-tc（100-10）C水的出口溫度為tc=73.9C根據(jù)熱平衡式，對(duì)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):（73.9-10）C

22、（30-10）C=3.1955.一用13c水冷卻從分儲(chǔ)器得到的80c的飽和苯蒸氣。水流量為5kg/s,苯汽化潛熱為395kJ/kg,比熱為1.758kJ/kgTC,傳熱系數(shù)為1140W/m2?C。試求使1kg/s苯蒸氣凝結(jié)并過(guò)冷卻到47c所需的傳熱面積(1)順流；(2)逆流。解：根據(jù)題意(1)順流時(shí)由于有相變傳熱，因此比熱不同，需要分段計(jì)算平均傳熱溫差1)在苯相變冷凝段：根據(jù)熱平衡式，苯的放熱量：Q1n=M1r=1395=395kJ/s在相變段，水吸收熱為QlnQ1n=M2c2(tm-12)=54.1868(tm-13C)=395kJ/s可得tm=31.87'C2平均溫差為mln(80

23、-13)C-(80-31.87)C1n(80-13)(80-31.87)=57.04C2)在苯冷卻段Qlq=M1G(t：-匕)=11.758(80C-47C)=58.014kJ/s在苯冷卻段，水吸收熱為QlqQlq=M2c2(t；-t；)=54.1868(t；-31.87C)=58.014kJ/s可得：t2=34.64C平均溫差為=26.31C(80-31.87)C-(47-34.64)C.(80-31.87)In(47-34.64)總的平均溫差為39558.014Qln%39558.014C二261C57.0426.31根據(jù)傳熱方程式:Q=KAV?？傻冒薗A-KVtm39558.014114

24、01049.6m2=8.01m2沿?fù)Q熱器流程溫度示意圖如下:逆流時(shí)由于有相變傳熱，因此比熱不同，需要分段計(jì)算平均傳熱溫差。1）在苯冷卻段Qq=M1cl（t；-1"）=11.758（80C-47C）=58.014kJ/s在苯冷卻段，水吸收熱為QlqQlq=M2c2(tm-12)=54.1868(t；-13C)=58.014kJ/s可得：t；=15.77C平均溫差為mlq(80-15.77)C-(47-13)CIn(80-15.77)(47-13)47.52C2）在苯相變冷凝段：根據(jù)熱平衡式，苯的放熱量：Q1n=M1r=1395=395kJ/s在相變段，水吸收熱為QlnQ1n=M2c2(

25、t；-t；)=54.1868(t；-15.77C)=395kJ/sJ-可得：t2=34.63C平均溫差為mln=54.25C(80-15.77)C-(80-34.63)C,(80-15.77)ln(80-34.63)總的平均溫差為tmQQln.QlqVtmlnVtmlq39558.01439558.01%54.2547.52C=53.29C根據(jù)傳熱方程式:Q=KAV&可得的39558.014m2=7.457m2KVtm11401053.29沿?fù)Q熱器流程溫度示意圖如下:2第二章1.填空：1 .根據(jù)管殼式換熱器類型和標(biāo)準(zhǔn)按其結(jié)構(gòu)的不同一般可分為：固定管板式換熱貴、U型管式換熱器、浮頭式換熱

26、器、和填料函式換熱器等。2 .對(duì)于固定管板式換熱器和U型管式換熱器，固定管板式換熱器適于管程走易于結(jié)垢的流體3相對(duì)于各種類型的管殼式換熱器固定管板式換熱器不適于管程和殼程流體溫差較大的場(chǎng)合。1 .相對(duì)于各種類型的管殼式換熱器，填料函式換熱器不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度受填料的物性限制。2 .管子在管板的固定，通常采用脹管法和焊接法3 .在管殼式換熱器中，管子的排列方式常有等邊三角形排列（正六角形排列）法、同心圓排列法和正方形排列法排列法。4 .如果需要增強(qiáng)換熱常采用等邊三角形排列（正六角形排列）法、,為了便于清洗污垢，多采用正方形排列。同心圓排列法使得管板的劃線、制造和

27、裝配比較困難。5 .為了增加單位體積的換熱面積，常采用小直徑的換熱管6 .為了提高殼程流體的流速和湍流強(qiáng)度，強(qiáng)化流體的傳熱，在管外空間常裝設(shè)縱向隔板和折流板。7 .折流板的安裝和固定通過(guò)拉桿和定距管8 .殼程換熱公式Jo=jHjcjljbjsjr,其中jb表示管束旁通影響的校正因子，jl表示折流板泄漏影響的校正因子。jc表示折流板缺口的校正因子9 .管殼式換熱器理想殼程管束阻力包括理想錯(cuò)流段阻力？Pbk和理想缺口段阻力？P嫗。10 .管殼式換熱器的實(shí)際阻力要考慮考慮折流板泄漏造成的影響Rl,旁路所造成的影響Rb,和講出口段折流板間距不同對(duì)阻力影響Rs11 .在廷克流動(dòng)模型中ABCDE5股流體中

28、，真正橫向流過(guò)管束的流路為B股流體,D股流體折流板與殼體內(nèi)壁存在間隙而形成的漏流,設(shè)置旁路擋板可以改善C流路對(duì)傳熱的不利影響12 .若兩流體溫差較大，宜使傳熱系數(shù)大的流體走殼程，使管壁和殼壁溫差減小。13 .在流程的選擇上，不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管錢管內(nèi)清洗方便。被冷卻的流體宜走殼程,便于散熱，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)(Re>100)下即可達(dá)到湍流。14 .采用小管徑換熱器，單位體積傳熱面積增大、結(jié)構(gòu)緊湊、金屬耗量減少、傳熱系數(shù)提高15 .流體誘發(fā)振動(dòng)的原因是渦流脫落、湍流抖振和流體彈性旋轉(zhuǎn)16 .減小管子的支撐跨距能增加管子固有

29、頻率、在弓形折流板缺口處不排管，將減小管子的支撐跨距17 .蒸發(fā)器的三種溫降分別為物理化學(xué)溫降？,靜壓溫降？和流動(dòng)阻力溫降18 .管殼式換熱器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循GB151標(biāo)準(zhǔn)禾口GB150標(biāo)準(zhǔn)19 .為了提高換熱效果，對(duì)于輻射式換熱器，應(yīng)增大流通截面積，對(duì)于對(duì)流式換熱器，應(yīng)減小流通截面積。2.名詞解釋：1 .卡路里溫度對(duì)于油類或其他高粘度流體，對(duì)于加熱或冷卻過(guò)程中粘度發(fā)生很大變化，若采用流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均溫度作為定性溫度，往往會(huì)使換熱系數(shù)的數(shù)值有很大誤差，雖然可以分段計(jì)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。+"'"tm1Fc(t1-匕)熱流體的

30、平均溫度'",'、冷流體的平均溫度%2乂Fc(t2-t2)殼側(cè)流體被管側(cè)的水冷卻時(shí)Fc=0.3殼側(cè)流體被管程的水蒸氣加熱時(shí)Fc=0.55殼側(cè)和管側(cè)均為油時(shí)Fc=0.45粘度在10-3Pa?s以下的低粘性液體Fc=0.52 .布管限定圓熱交換器的管束外緣受殼體內(nèi)徑的限制，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要將管束外緣置于布管限定圓之內(nèi)，布管限定圓直徑Di大小為浮頭式：Dl=Di2(bih)固定板或U型管式dl=Di-2b33.簡(jiǎn)答：.試分析廷克流動(dòng)模型各個(gè)流路及其意義答：(1)流路A,由于管子與折流板上的管孔間存在間隙，而折流板前后又存在壓差所造成的泄漏，它隨著外管壁的結(jié)垢而減少。流路B,這

31、是真正橫向流過(guò)管束的流路，它是對(duì)傳熱和阻力影響最大的一項(xiàng)。(3)流路C,管束最外層管子與殼體間存在間隙而產(chǎn)生的旁路，此旁路流量可達(dá)相當(dāng)大的數(shù)值。設(shè)置旁路擋板，可改善此流路對(duì)傳熱的不利影響。(4)流路D,由于折流板和殼體內(nèi)壁間存在一定間隙所形成的漏流，它不但對(duì)傳熱不利，而且會(huì)使溫度發(fā)生相當(dāng)大的畸變，特別在層流流動(dòng)時(shí)，此流路可達(dá)相當(dāng)大的數(shù)值。(5)流路E,對(duì)于多管程，因?yàn)榘仓梅殖谈舭?，而使殼程形成了不為管子所占?jù)的通道，若用來(lái)形成多管程的隔板設(shè)置在主橫向流的方向上，他將會(huì)造成一股(或多股)旁路。此時(shí)，若在旁通走廊中設(shè)置一定量的擋管，可以得到一定的改善。.說(shuō)明下列換熱器的型號(hào)BEM600-2.0/1

32、.5-250-5/19-4I固定管板式換熱器：前端管箱為封頭管箱，殼體型式為單殼程，后端管箱為封頭管箱，公稱直徑600mm管程壓力為2.0Mpa,殼程壓力為1.5Mpa,公稱換熱面積250吊管長(zhǎng)為5m管外徑為19mm4管程，I級(jí)管束，較高級(jí)冷拔鋼管。BEM800-20-254-Cu-41.019固定管板式換熱器：前端管箱為封頭管箱，殼體型式為單殼程，后端管箱為封頭管箱，公稱直徑800mm管程壓力為2.0Mpa,殼程壓力為1.0Mpa,公稱換熱面積254nl管長(zhǎng)為6m管外徑為19mm4管程，銅管。BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2IU型管式換熱器：前端管箱為封頭管箱，中間殼體為U型

33、管式，后端為U型管束。公稱直徑500mm,管程壓力為4.0Mpa,殼程壓力為1.6Mpa,公稱換熱面積75m2,管長(zhǎng)為6m,管外徑為19mm,2管程I級(jí)管束，較高級(jí)冷拔鋼管。6AES500-1.6-54-425平蓋管箱，公稱直徑500mm,管程和殼程的設(shè)計(jì)壓力均為1.6MPa,公稱換熱面積為54m2,碳素鋼較高級(jí)冷拔換熱管外徑25mm,管長(zhǎng)6m,4管程，單殼程的浮頭式熱交換器。I級(jí)管束，較高級(jí)冷拔鋼管。.找出下列圖中，換熱器的名稱及各零部件名稱和及作用1)固定管板式換熱器.折流板-使殼程流體折返流動(dòng)，提高傳熱系數(shù)。支撐管束，防止彎曲.膨脹節(jié)-補(bǔ)償管殼式式換熱器的溫差應(yīng)力.放氣嘴-釋放不凝結(jié)氣體

34、2)浮頭式換熱器3.管程隔板-增大管程流體的流速.縱向隔板-提高殼程流體的流速和湍流強(qiáng)度，強(qiáng)化流體的傳熱，在管外空間常裝設(shè)縱向隔板.浮頭-補(bǔ)償管殼式式換熱器的溫差應(yīng)力3)U形管式換熱器000000000000 .U形管-使流體通過(guò)及換熱111111111111 .縱向隔板-提高殼程流體的流速和湍流強(qiáng)度，強(qiáng)化流體的傳熱，在管外空間常裝設(shè)縱向隔板222222222222 .管程隔板-增大管程流體的流速4)請(qǐng)說(shuō)出序號(hào)2、6、7、8、18各代表什么零件，起什么作用?2-管程接管法蘭，與換熱器管程外流路官路連接；6-拉桿，安裝與固定折流板；7-膨脹節(jié)，補(bǔ)償管子與殼體熱應(yīng)力不同；8-殼體，用來(lái)封裝殼程流體

35、，并承受殼程流體壓力，18-折流板-使殼程流體折返流動(dòng)，提高傳熱系數(shù)。支撐管束，防止彎曲第三章第一節(jié)：1.填空：.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.通常采用二次表面來(lái)增加傳熱表面積.或把管狀的換熱器改為板狀丟畫，.螺旋板式熱交換器的構(gòu)造包括螺旋型傳熱板、隔板、頭蓋和連接管.螺旋板式換熱器的螺旋板一側(cè)表面上有定距柱，它的作用主要是保持流道的間距、加強(qiáng)湍流、和增加螺旋板剛度。.在m型螺旋板式熱交換器中：一側(cè)流體螺旋流動(dòng)，流體由周邊轉(zhuǎn)到中心，然后再轉(zhuǎn)到另一周邊流出。另一側(cè)流體只作（），適用于有相變流體換熱.簡(jiǎn)答1）說(shuō)明下列換熱器的型號(hào)1.014BLC1.6-

36、80-G160018換熱面積為80m2,碳鋼不可拆螺旋板式換熱器，具兩螺旋通道的舉例分別為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1600mm.貫通型3.計(jì)算:（1）.設(shè)螺旋板的板厚為4mm兩通道寬b1和b2為10mn口20mm內(nèi)側(cè)有效圈數(shù)為3,di為100mm以di為基準(zhǔn)半圓直徑繞出的螺旋板作為內(nèi)側(cè)板時(shí)，d2為基準(zhǔn)半圓直徑繞出的螺旋板作為外側(cè)板時(shí)試作圖繪制螺旋體，并計(jì)算中心隔板寬B,基準(zhǔn)半圓直徑d2,內(nèi)側(cè)螺旋板總長(zhǎng)度Li,外側(cè)螺旋辦總長(zhǎng)度Lo,螺旋板最大外徑D等參數(shù)解：(1)B=d1-b1+8=100-10+4=94mm因?yàn)锽=d1-b1+8=d

37、2-b2+8，可推導(dǎo)d2=d1-b1+b2=110mm,c=b+b2+2S=10+20+8=38t1=10+4=14,t2=20+4=24因?yàn)閚e=n=3,以d1為基準(zhǔn)半圓直徑繞出的，所以Li=n/2n(d1+2b1+4S+d2)+2(n2-n)c=n/23M(100+20+16+11。+2“9-3)父38=二/21194=1876mmLo=n/2n(d1+2b2+4S+d2)+(d2+S)+2n2c=二/23(100+40+16+110)+(110+4)+2938=二/21596=2507mmD=d2+2nc+2s=110+2338+24=346mm分別以t/2,t2/2,為內(nèi)側(cè)螺旋板和外側(cè)螺旋板的圓心，畫出螺旋板換熱器示意圖如下圖所示第二節(jié).填空：1板式換熱器按構(gòu)造可以劃分為可拆卸、全焊式和串焊式.可拆卸板式換熱