换热器原理与设计解答题

1.按传热过程分类,换热器有几类?各自的特点是什么?

(1)直接接触式换热器，也叫混合式换热器

(2)周期流动式换热器，也称蓄热式换热器，借助于由固体制成的蓄热体交替地与热流体和冷流体接触。

优点：① ~③ P2

主要缺点：①②P2

(3)间壁式换热器，也称表面式换热器，冷热流体被一个固体壁面隔开，互不接触，热量通过固体壁面传递。应用最多

(4)液体耦合间接式换热器：

系统由两台间壁式换热器组成，通过某种传热介质(如水或液态金属)的循环耦合在一起。主要优点：①② P4

2. 换热器常用哪些材料制造?

金属材料换热器：碳钢、不锈钢、铝、铜、镍及其合金等

非金属材料换热器：石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷换热器等。

稀有金属换热器可解决高温、强腐蚀等换热问题，但材料价格昂贵使应用范围受到限制。钛应用较，钽、锆等应用较少。

3.对腐蚀性介质,可选用什么材料换热器?

非金属材料换热器：石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷换热器等

4.管壳式换热器特点，常用类型？

优点：管壳式换热器具有易于制造、成本较低、清洗方便、适应性强、处理量大、工作可靠以及选材范围广等特点,且能适用于高温高压的工况。缺点：存在壳程流动死区、壳程压力损失较大、容易结垢以及容易发生管束诱导振动等

5.间壁式换热器的特点,常用有哪些类型?

P2 – P3

6.对两种流体参与换热的间壁式换热器,其基本流动式有哪几种?说明流动形式对换热器

热力工作性能的影响.

(1)顺流式或称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同一方向流动.

(2)逆流式，两种流体也是平行流动，但它们的流动方向相反。

(3)叉流式或称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉.

(4)混流式，两种流体在流动过程中既有顺流部分，又有逆流部分。当冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种流体流向的总趋势，将其看成逆流或顺流.

顺流和逆流可以看作是两个极端情况。在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小。

7.间壁式换热器的总传热热阻由几项组成?从热阻的角度考虑,理论上如何强化间壁式换

热器的传热?

P11①～④ ;平壁:增加A、采用导热系数高的材料、减小平壁厚度;圆管:增加圆管壁长度、采用导热系数高的材料、

1.理论提高K值的途径(加大传热系数)

(1)提高传热面两侧的换热系数；(2)避免或减轻污垢积聚；(3)选用导热性能良好的材

料作传热壁面并尽量减薄其厚度。

(2) 加大平均温差:尽量采取近于逆流的传热方式; 提高热流体温度或降低冷流体温度

(3) 采用高效能传热面

8.用对数平均温差法,效率-传热单元数法进行传热计算.

9.温度变化对流体物性参数的影响,如何修正.

?

10.已知冷、热流体进口温度分别为t1、t2,出口温度分别为t’1,t’2,画出顺流、逆流换

热时冷热流体温度的变化曲线,写出顺流、逆流的对数平均温差计算公式,并比较对数平均温差法和效能=传热单元数法.

11.简述翅片效率的物理意义,并说明翅高、翅片导热系数、翅片厚度和对流传热系数对翅

片效率的影响.

翅片效率为实际传热热流量与理想状况下最大传热热流量之比，即ηf=Φ/Φt。

?

12.试述翅片效率和表面效率的关系和区别.

有效传热面积与总传热面积之比称为表面效率η0 ，η0=Aef/A; 表面效率η0取决于翅片和基壁的结构参数及翅片效率。翅片效率与流体对翅片表面的传热系数、翅片形状、翅片材料的导热系数有关。翅片效率为实际传热热流量与理想状况下最大传热热流量之比，即ηf=Φ/Φt。

13.对两流体换热器,为什么要进行与温度有关的物性影响修正?对气体和液体,进行修正时

考虑因素有何不同?

P35

14.板翅式换热器的作用、结构形式、特点和应用,高度和厚度的确定.\

(1).板翅式换热器的主要优点是：

传热能力强；结构紧凑；轻巧牢固；工作适应性广。

(2).板翅式换热器的主要缺点是：

结构复杂，造价高；流道小、易阻塞；要求介质对所采用的金属无腐蚀性。

(3).构造

基本元件由隔板、翅片及封条等组成。相邻两隔板之间放置翅片和封条，组成一个夹层，构成通道。由一定数量的通道按一定方式排列在一起的组件，即是板束。将单个或多个板束根据流体的不同流动形式叠置起来钎焊成整体，便组成芯体。芯体配以必要的封头、接管和支承就组成了板翅式换热器

15.简述如何计算板翅式换热器的压力损失,定性说明各部分压力损失形成的原因.(P60)

(1).进口压力损失

流体由截面1-1流入截面a-a时的压力损失由两部分组成：①由于面积收缩，流体的动能增加引起的压力损失，压力变化可逆，即当截面由小变大时，可使压力增加。②由于突缩段不可逆自由膨胀引起的压力降低。

通常密度作常数，流体动能增加量为：式(3-45)

进口压力损失：式(3-46)

应用连续方程、质量流速和比体积，经化简得：式(3-48)

(2).出口压力回升

流体由截面b-b到截面2-2的出口压力回升，分成两部分：①由于流动截面积变化引起的压力升高，不考虑摩擦；②由于突扩段不可逆自由膨胀和动量变化引起的压力损失。式(3-49)、(3-50)

16.板翅式换热器导流片的作用

导流片的作用：汇集或分配流体，便于封头布置和均布流入通道的流体，其结构与多孔型翅片相同，仅尺寸稍大而已。

17.简述板式换热器的基本构造.板式换热器板片形状、特点和应用.

(1)板式换热器的基本构造：

板式换热器的整体结构包括板片组合体和框架结构两部分。固定压紧板、活动压紧板、导杆、螺柱、螺母及前支杆可统称为板式换热器的框架；众多的板片、垫片可称为板束。

板片一般由0.6～0.8mm的金属板压制成波纹状，波纹板片上贴有密封垫圈。板片按设计的数量和顺序安放在固定压紧板和活动压紧板之间，然后用压紧螺柱和螺母压紧，上、下导杆起着定位和导向作用。

垫片作用：密封，流体在板间流动的导向作用。

(2) 板片形状：人字形板-----人字形板的断面形状常为三角形，人字形之间夹角通常为120?。组装时，每相邻两板片是相互倒置的，从而形成网状触点，并使通道中流体形成网状流。流体从板片一端的一个角孔流入，可从另一端同一侧的角孔流出(称为单边流)，或另一端另一侧的角孔流出(称为对角流)，如图3-45(b)。特点，应用

水平平直波纹板----为一种断面形状为等腰三角形的水平平直波纹板。还有有褶的三角形波纹和阶梯形波纹

混合β人字板(热混合板)---- 有大人字角(H板片)和小人字角(L板片)两种，将H板片和L板片相间组装或分段组装，称M板片

18.板式换热器的最高工作温度、最高工作压力受那些因素的影响?

板式换热器最高使用温度取决于密封圈的耐热性能，最大使用压力取决于密封圈的材质和断面形状; 板式换热器使用的最大压力取决于板面结构、材质、厚度、密封系统及压紧装置的强度。

19.如何定义管壳式换热器的管程、壳程?是画出1-2、2-4型换热器的示意图,并表明冷热

流体的流向.假设冷流体走管程,冷热流体按顺序流或逆流流动.

(1)管程、壳程：管内通道部分统称管程，管外面与壳体内表面之间的通道部分统称为

壳程。在管内流动的流体从管子的一端流到另一端称为一个管程；在管外流动的流体从壳体的一端流到另一端称为一个壳程

（a）二壳程四管程；

（b）三壳程六管程

20.管壳式换热器横向折流板有何作用?

折流板或支承板（为横向挡板）的作用：可以提高管外流体的流速，并可使流体充分流经管面，改善流体对管子的冲刷角度，从而提高壳侧的换热系数，同时还可以起支承管束的作用。

21.间断型翅片管式换热器强化传热原理.

P117

22.翅片管式换热器翅片的常用形式、特点.

(1).平翅片：主要通过增大换热面积来达到强化传热的效果，平翅片结构简单，易于加工，应用最早和最广泛的翅片结构。

(2)．间断型翅片

在平翅片表面开孔、开槽，使其表面结构改变的翅片称为间断型翅片。如条缝形翅片、槽形翅片、百叶窗形翅片、穿孔形翅片等。

(3)．波纹翅片:

(4)．齿形螺旋翅片

先将带材进行间隙局部切割，绕制时被切割部分自然分开，形成齿轮形状。

加强了气流的扰动并破坏了边界层的发展。

(5)．椭圆管翅片

椭圆形管束的流动阻力要比相应圆管管束的小，表面传热系数增大。

23.蓄热式换热器有几种类型,各自蓄热体由什么构成?

蓄热式换热器分为移动床型和周期变换型两大类。前者蓄热体由流动的固体颗粒构成，后者多由耐火材料、金属板、网等构成。

24.电厂中常用的冷却塔是何形式?如何实现空气的流动?他的结构主要包括哪几部分以及

各部分的作用

发电厂多采用逆流式自然通风冷却塔。利用塔内外空气的密度差所造成的通风抽力来实现塔内空气的流动。

淋水装置

作用：使进入冷却塔的热水尽可能地形成细小的水滴或薄的水膜以增加与空气的接触面积和接触时间，以利于水和空气的热、质交换，是冷却塔的重要组成部分。组成淋水装置的元件叫填料。

根据水在淋水装置中的形态，分为点滴式、薄膜式和点滴薄膜式淋水装置三类。

配水系统

作用：把热水均匀地分布于整个淋水装置的表面上，以充分发挥淋水装置的作用，保证达到预期的冷却效果。同时要求配水系统的动力消耗尽量少，维护管理和水量调节方便和具有较小的通风阻力。配水系统分为管式、槽式和池式三种。

通风筒

自然通风冷却塔一般10～150m，有的达150m以上。机械通风冷却塔的风筒一般在10m 左右，包括风机的进风口和上部的扩散筒。

收水器

空气流过淋水装置和配水系统后，携带许多细小的水滴，在空气排出冷却塔之前通常用收水器回收部分水滴，以减少冷却水的损失。

空气分配装置

作用：保证空气沿冷却塔断面上均匀分配。空气分配装置的主要部分是进风口，有时装有导风板。

25.空调系统中常用的冷却塔是何形式?他的结构主要包括哪几部分以及各部分的作用

?

26.蒸发器的作用是什么?按供液方式的不同，蒸发器可分为哪几类？简述各自的特点和应

用的场合。

作用:蒸发器是一种吸热设备,吸收被冷却物体或空间所散发的热量,达到制冷的目的.

P131

27.满液式蒸发器与非满液式蒸发器有几种型式？各有何缺点？各适应于何种场合？

P131

28.比较干式壳管式蒸发器和卧式壳管冷凝器的结构和流动方式。

干式壳管式蒸发器实际卜就是管内蒸发的卧式壳管式蒸发器。它的结构与卧式壳管式蒸发器很相似，但工作过程却完全不一样。在卧式壳管式蒸发器中，制冷剂的液体在管内蒸发，而液体载冷剂(水或盐水)在管外被冷却。为了增加管外载冷剂的流动速度，在壳体内横跨管簇装设折流板。折流板多做成圆缺形，而且缺口是上下相间装配。干式壳管式蒸发器属非满液式蒸发器，制冷剂在管侧蒸发，载冷剂在壳侧被冷却，壳侧一般装有折流板。

29.制冷系统中，循环的制冷剂含有润滑油对管内沸腾换热有何影响？

制冷剂含有润滑油质量分数一般为0.2％～10％

对能与润滑油互溶的R12和R22，对流表面传热系数增大；对制冷剂和矿物油不互溶的氨(R717)，使换热明显恶化，对流表面传热系数下降约30％。

30.试解释干式冷却和析湿冷却，析湿系数和接触系数。

等湿(干式)冷却：冷表面的温度高于进口空气的露点温度，空气中含有的水蒸气不会凝结，空气在含湿量不变的情况下得到冷却。空冷器空气侧的换热属于无相变换热。

析湿冷却：如果冷表面的温度低于进口空气的露点温度，空气中的水蒸气就会凝结而从空气中析出，在冷表面形成水膜，此时空气的温度和含湿量同时下降。夏天空气流经表面式空冷器的蒸发器时，一般都是析湿冷却过程。空气流经蒸发器时状态的变化用h-d图来表示空气冷却器的总热交换热流量与显热交换热流量之比称为析湿系数.

实际情况下的换热热流量Φ与理想情况下的换热热流量Φmax之比值被称为接触系数(或称表面冷却效率).

31.蒸发器表面结霜时对换热有何影响，为什么？

P148

31冷却液体型干式壳管式蒸发器中载冷剂侧流动阻力由哪几项组成？各项阻力如何计算？

(1)管外载冷剂侧流动阻力

管外流体阻力由流经进、出口管接头的阻力、流经折流板缺口的阻力、与管平行流动的阻力和横掠管束的阻力等四部分组成。

(2)管内制冷剂侧流动阻力

制冷剂在管内流动时，阻力由沿程阻力和局部阻力两部分组成

P158

32冷凝器的作用是什么？按冷却剂的种类，冷凝器可分为哪几类？

作用:P170

冷凝器按冷却介质和冷却方式，可以分为水冷式、空气冷却式(或称风冷式)和蒸发式三种类型

33常用水冷式冷凝器有几种型式？各有什么特点？主要用于何种场合？

水冷式冷凝器

冷却水可用天然水、自来水或经冷却水塔冷却后的循环水。耗水量不大的小型装置可使用自来水，大、中型装置可使用循环水。目前制冷装置中大多采用水冷式冷凝器。

1.卧式壳管式冷凝器

冷凝器的管程数一般为偶数，冷却水的进、出口就可以设在同一个端盖上，而且冷却水从下面流进，上面流出。

卧式壳管式氨冷凝器通常采用φ25～φ38的无缝钢管，

氟利昂冷凝器可用无缝钢管(一般φ25以上)，也可用滚压翅片铜管。

优点：；缺点：

应用：广泛用于大、中、小型氨或氟利昂制冷装置中。

2.立式壳管式冷凝器

应用：只用于大、中型氨制冷装置。

导流管嘴作用：使冷却水均匀地分配到每根钢管。

立式壳管式冷凝器管一般用φ50的无缝钢管。

优点：；缺点：

3．套管式冷凝器

结构：由两种不同管径的管子制成，将单根或多根小直径管套在大直径的管内，然后绕成蛇形管式或螺旋形。图5-3为具有三根小管的套管式冷凝器。

优点：；缺点：。

应用：广泛用于小于25 kW的小型空调器机组中；用于氟利昂机组时，内管常用滚压翅片铜管

34风冷式冷凝器的特点？应用场合?蒸发式冷凝器的特点？应用场合？

空气冷却式冷凝器,又称风冷式冷凝器，只适用于冷凝压力较低的制冷剂。优点：不需要冷却水，特别适用于缺水地区或供水困难的地方。多用于小型氟利昂制冷装置中，多为蛇形管式，制冷剂蒸气在管内冷凝，空气在管外流过。

根据空气流动的方式，又分为：

(1).自然对流空气冷却式冷凝器

依靠空气受热后产生的自然对流，将制冷剂冷凝放出的热量带走。

自然对流空气冷却式冷凝器，传热系数很小，为5～10 W/(m2?K)，不需要风机，能耗小，噪声低。主要用于家用冰箱和微型制冷装置。

(2)．强迫对流空气冷却式冷凝器

制冷剂蒸气由上部分配集管进入蛇形管，冷凝后的液体沿管子向下流动而汇集在集液管中。空气在轴流风机作用下，从管外流过。空冷式冷凝器空气侧的表面传热系数较小，一般为35~81 W/(m2 K)。

蒸发式冷凝器

制冷剂蒸气在管内冷凝，冷凝时放出的热量同时被水和空气带走.蒸发式冷凝器基本上是利用水的汽化潜热，带走制冷剂蒸气冷凝过程放出的冷凝热量。冷却水的用量要比水冷式冷凝器少得多。特别适用于缺水区，气候干燥地区更为有效。蒸发式冷凝器通常装在屋顶上，不占地面和厂房面积。

35简述吸液芯热管的工作原理、组成。其工作循环有几个工作过程组成？沿壳体轴心可分为几个工作段？

工作原理：

热量是由饱和蒸气传递的，所以热管一般近乎等温；热管是利用工质的相变进行热量传递，比任何金属的传热能力都要大得多。普通热管由管壳、起毛细管作用的多孔结构物——吸液芯以及传递热能的工质所构成，吸液芯牢固地贴附在管壳内壁上，并被工质所浸透。热管自身形成一个高真空封闭系统。

沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。

36按冷凝器回流方式，热管可分为几类？各自的工作原理。

2.按冷凝液的回流方式，应用最广的两种热管为

①普通热管：冷凝液靠吸液芯的毛细力作用返回蒸发端；

②重力辅助热管：冷凝液靠重力作用返回蒸发端，传热有单向性。

还有旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管及渗透热管等多种形式。

37在热管设计时，对热管的管壳有哪些基本的要求？

P212

38从热源经过热管直到冷源的整个传热体系包括几个传热过程？利用热阻的概念，说明哪些过程的热阻是主要的，哪些过程的热阻可以忽略？

P218

换热器原理与设计(答案)

广东海洋大学 2013年清考试题 《换热器原理与设计》课程试题 课程号： 1420017 √ 考试 □ A 卷 □ 闭卷 □ 考查 □ B 卷 √ 考试 一．填空题（10分。每空1分） 1．相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数 较低。 2．对于套管式换热器和管壳式换热器来说， 套管式换热器 金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 3．在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是 增加管外程数 和两台单壳程换热器串联。 4．在流程的选择上，腐蚀性流体宜走 管程，流量小或粘度大的流体宜走壳程，因折流档板的作用可使在低雷诺数(Re ＞100)下即可达到湍流。 5．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 6. 相对于螺旋槽管和光管，螺旋槽管的换热系数高. 7. 根据冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管 传热系数较高。 8.减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率，在弓形折流板缺口处不排管，将 减小 管子的支撑跨距 9. 热交换器单位体积中所含的传热面积的大小大于等于700m 2/m 3，为紧凑式换热器。 10. 在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，真正横向流过管束的流路为B 股流体,设置旁路挡板可以改善C 股流体对传热的不利 GDOU-B-11-302 班级： 姓 名： 学号： 试题共 4 页 加白纸3 张 密 封 线

影响。

二．选择题（20分。每空2分） 1.管外横向冲刷换热所遵循侧传热准则数为(C ) A. 努赛尔准则数 B. 普朗特准则数 C. 柯尔本传热因子 D. 格拉肖夫数 2.以下哪种翅片为三维翅片管( C ) A. 锯齿形翅片 B. 百叶窗翅片 C. C管翅片 D. 缩放管 3.以下换热器中的比表面积最小( A ) A．大管径换热器B．小管径换热器 C．微通道换热器 D. 板式换热器 4. 对于板式换热器，如何减小换热器的阻力(C ) A．增加流程数B．采用串联方式 C．减小流程数 D. 减小流道数。 5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( 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．可用于多种流体换热。 D. 换热面积没有得到有效增加。 6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。 A．0度B．45度 C.90度 D. 120度 7. 对于大温差加热流体(A ) A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小 C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器 C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。 9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列 C．正方形排列 D. 转正正方形排列。 10. 换热器内流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )

热交换器温度控制系统课程设计报告书

热交换器温度控制系统 一．控制系统组成 由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。 图1换热器出口温度控制系统流程图 控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。 二、设计控制系统选取方案 根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。

换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。多级离心泵的转速由便频器来控制。 换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。 图2换热器的温度控制系统工艺流程图 引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多，简要概括起来主要有： （1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。 （2 ）冷流体的流量和温度的扰动。冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速

化工原理设计：列管式换热器设计

化工原理课程设计 设计题目：列管式换热器的设计班级：09化工 设计者：陈跃 学号：20907051006 设计时间：2012年5月20 指导老师：崔秀云

目录 概述 1.1.换热器设计任务书 .................................................................... - 7 - 1.2换热器的结构形式 .................................................................. - 10 - 2.蛇管式换热器 ........................................................................... - 11 - 3.套管式换热器 ........................................................................... - 11 - 1.3换热器材质的选择 .................................................................. - 11 - 1.4管板式换热器的优点 .............................................................. - 13 - 1.5列管式换热器的结构 .............................................................. - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理............................................ - 16 - 1.7确定设计方案.......................................................................... - 17 - 2.1设计参数................................................................................. - 18 - 2.2计算总传热系数...................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸.......................................................................... - 19 - 2.4换热器核算 ............................................................................. - 21 - 2.4.1．换热器内流体的流动阻力 (21) 2.4.2.热流量核算 (22)

换热器原理与设计复习重点

绪论： 1.填空： 1．按传递热量的方式，换热器可以分为间壁式, 混合式, 蓄热式 2. 对于沉浸式换热器，传热系数低，体积大，金属耗量大。 3. 相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数较低，喷淋式换热器冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿. 4.在沉浸式换热器、喷淋式换热器和套管式换热器中，套管式换热器中适用于高温高压流体的传热。 5.换热器设计计算内容主要包括热计算、结构计算流动阻力计算和强度计算 6.按温度状况来分，稳定工况的和非稳定工况的换热器 7.对于套管式换热器和管壳式换热器来说，套管式换热器金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 2.简答： 1.说出以下任意五个 换热器，并说明换热器 两侧的工质及换热方 式 答：如上图，热力发电 厂各设备名称如下： 1．锅炉(蒸发器) *； 2．过热器*；3．省煤 器* 4．空气预热器*；5．引风机；6．烟囱；7．送风机；8．油箱9．油泵 1 0．油加热器*；11．气轮机；12．冷凝器*；13．循环水冷却培* 14．循环水泵；15．凝结水泵；16．低压加热器*；17．除氧(加热)器*；18．给水泵19．高压加热器· 柱!凡有·者均为换热器

2．比较沉浸式换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和管壳式换热器的优缺点 ⑴沉浸式换热器 缺点：自然对流，传热系数低，体积大，金属耗量大。 优点： 结构简单，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蚀性流体 ⑵喷淋式换热器：优 点：结构简单，易于制造和检修。换热系数和传热系数比沉浸式换热器要大，可以用来冷却腐蚀性流体；缺点：冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿，金属耗量大，但比沉浸式要小 ⑶套管式换热器：优点：结构简单，适用于高温高压流体的传热。特别是小流量流体的传热，改变套管的根数，可以方便增减热负荷。方便清除污垢，适用于易生污垢的流体；缺点：流动阻力大，金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 ⑷管壳式换热器：优点：结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还可以适应高温高压的流体。可靠性程度高；缺点：与新型高效换热器相比，其传热系数低，壳程由于横向冲刷，振动和噪音大 第一章 1.填空： 1．传热的三种基本方式是_导热__、____对流__、和 辐射_。 2..两种流体热交换的基本方式是___直接接触式___、_间壁式_、和___蓄热式_。 3．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 4．采用螺旋管或者弯管。由于拐弯处截面上二次环流的产生，边界层遭到破坏，因而换热得到强化，需要引入大于1修正系数。 5．通常对于气体来说，温度升高，其黏度增大，对于液体来说，温度升高，其黏度减小 6．热计算的两种基本方程式是_传热方程式__和热平衡式_。 7．对于传热温差，采用顺流和逆流传热方式中，顺流 传热平均温差小，逆流时传热平均温差大。 8.当流体比热变化较大时，平均温差常常要进行分段计算。 9.在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是增加管外程数和两台单壳程换热器串联工作。 10. 冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管传热系数较高。 2.简答（或名词解释）： 1. 什么是效能数？什么是单元数？（要用公式表示） 答：实际情况的传热量q 总是小于可能的最大传热量qmax ，我们将q/qmax 定义为换热器的效能，并用 ? 表示，即 换热器效能公式中的 KA 依赖于换热器的设计， W min 则依赖于 换热器的运行条件，因此， KA/W min 在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数NTU 2. 热交换器计算方法的优缺点比较？ 1）对于设计性热计算，采用平均温差法可以通过Ψ的大小判定所拟定的流动方式与逆流之间的差距， 有利于流动方式的选择；2）而在校核性传热计算时，两种方法都要试算。在某些情况下，K 是已知数值或可套用经验数据时，采用传热单元书法更加方便；3）假设的出口温度对传热量Q 的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响NTU ，并最终影响 Q 值。而平均温差法的假设温度直接用于计算Q 值，显然?-NTU 法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。 ()()()()max min min h h h c c c h c h c W t t W t t q q W t t W t t ε''''''--≡==''''--

换热器原理及设计大纲.pdf

《换热器原理及设计》教学大纲 Principles and Design of Heat Exchanger 一、课程类别和教学目的 课程类别：专业课 课程教学目标：通过该门课程的学习，使学生了解各种常用热交换器（也称换热器）的工作原理，掌握以满足流动和传热为条件的热交换器的设计方法，了解热交换器的实验研究方法、强化技术和性能评价，为以后的学习、创新和科学研究打下扎实的理论和实践基础。 二、课程教学内容 （一）绪论 介绍热交换器的重要性、分类及其在工业中的应用，换热器设计计算的内容。 （二）热交换器计算的基本原理 介绍传热方程式、热平衡方程式的应用；讲授流体比热或传热系数变化时的平均温差的 计算方法、传热有效度、热交换器计算方法的比较、流体流动计算方法的比较。 （三）管壳式热交换器 介绍管壳式热交换器的类型、标准与结构；讲授管壳式热交换器的结构计算、传热计算和流动阻力计算、管壳式热交换器的设计程序、管壳式冷凝器与蒸发器的工作特点。 （四）高效间壁式热交换器 介绍螺旋板式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器、热管热交 换器、蒸发（冷却）器、微尺度热交换器的结构、工作原理及其设计计算。 （五）混合式热交换器 讲授冷水塔的热力计算、通风阻力计算与设计计算，汽-水喷射式热交换器的相关计算、水-水喷射式热交换器的相关计算；介绍混合式热交换器的分类。 （六）蓄热式热交换器 介绍回转型蓄热式热交换器和阀门切换型蓄热式热交换器的构造和工作原理；讲授蓄热式热交换器的计算、蓄热式热交换器与间壁式热交换器中气流及材料的温度变化比较。 （七）热交换器的试验与研究 介绍传热系数的测定方法、阻力特性实验的测定方法；讲授增强传热的基本途径、热交换器的结垢类型与腐蚀方法、热交换器的优化设计与性能评价方法。 三、课程教学基本要求 （一）绪论

换热器原理与设计(答案)

海洋大学 2013年清考试题 《换热器原理与设计》课程试题 课程号： 1420017 √ 考试 □ A 卷 □ 闭卷 □ 考查 □ B 卷 √ 考试 一．填空题（10分。每空1分） 1．相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数 较低。 2．对于套管式换热器和管壳式换热器来说， 套管式换热器 金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 3．在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是 增加管外程数 和两台单壳程换热器串联。 4．在流程的选择上，腐蚀性流体宜走 管程，流量小或粘度大的流体宜走壳程，因折流档板的作用可使在低雷诺数(Re ＞100)下即可达到湍流。 5．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 6. 相对于螺旋槽管和光管，螺旋槽管的换热系数高. 7. 根据冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管 传热系数较高。 8.减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率，在弓形折流板缺口处不排管，将 减小 管子的支撑跨距 9. 热交换器单位体积中所含的传热面积的大小大于等于700m 2/m 3，为紧凑式换热器。 10. 在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，真正横向流过管束的流路为B 股流体,设置旁路挡板可以改善C 股流体对传热的不利影 GDOU-B-11-302 班级： 姓 名： 学号： 试题共 4 页 加白纸3 张 密 封 线

响。

二．选择题（20分。每空2分） 1.管外横向冲刷换热所遵循侧传热准则数为 (C ) A. 努赛尔准则数 B. 普朗特准则数 C. 柯尔本传热因子 D. 格拉肖夫数 2.以下哪种翅片为三维翅片管( C ) A. 锯齿形翅片 B. 百叶窗翅片 C. C管翅片 D. 缩放管 3.以下换热器中的比表面积最小( A ) A．大管径换热器B．小管径换热器 C．微通道换热器 D. 板式换热器 4. 对于板式换热器，如何减小换热器的阻力(C ) A．增加流程数B．采用串联方式 C．减小流程数 D. 减小流道数。 5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( 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．可用于多种流体换热。 D. 换热面积没有得到有效增加。 6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。 A．0度B．45度 C.90度 D. 120度 7. 对于大温差加热流体 (A ) A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小 C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大 8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器 C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。 9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列 C．正方形排列 D. 转正正方形排列。 10. 换热器流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )

热交换器原理与设计题库考点整理史美中

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）50％ 0 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学年第二学期考题[名词解释]) ?传热有效度（ε）：实际传热量Q与最大可能传热量Q max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: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 U——U 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]) ?管壳式热交换器的基本构造：⑴管板⑵分程隔板⑶纵向隔板、折流板、支持板⑷挡板和旁路挡板⑸防冲板 ?产生流动阻力的原因：①流体具有黏性，流动时存在着摩擦，是产生流动阻力的根源；②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-

热交换器设计说明书

结构设计 管箱设计 参照标准GB151-2014 壳体内径DN=450mm，材料为Q235,许用应力[δ]=125Mpa,壳体厚度δ=8mm，采用卷制。 接管 管程接管：Ф159×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。 壳程接管：Ф219×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。 管板 固定管板材料为Q235 Pg=1.6Mpa，厚度b=40mm。 具体尺寸(:mm) DN D D1 D2 D3 D4 D5 d2 450 565 530 500 447 487 450 18 螺栓规格数量 b f b P s P t M16 24 30 40 0.6 1.0

折流板 选取弓形折流板，上下缺口，材料Q235，缺口高度h=112.5mm，板间距l s =237.5mm, 进出口板间距L s,i =l s,o =260mm，厚度δ=6mm，外径D b=446.5mm，折流板数目9，经 计算换热与结构均符合要求。 拉杆 材料为Q235，选用Ф=16的拉杆4根，具体位置及装配方式见装配图，一端与管板采用螺纹连接，另一端用螺母固定在折流板上。 封头 选用材料为16Mn的椭圆形标准封头，取壁厚8mm。 H=137 h=25 D i =450 分程隔板 选用材料Q235，厚度为8mm,宽450mm，长489mm，一端为和封头形状相同的圆冠，另一端为平面，分程隔板焊于管箱内。 支座(JB-T4712.1-2007） DN450 120包角焊制，单筋，带垫板 L 1 b 1 δ 1 δ 2 b 3 δ 3 弧长 b 4 δ 4 e L 2 420 120 8 8 96 8 540 200 6 48 290

换热器原理与设计期末复习题重点·

第一章1.填空： 1．按传递热量的方式，换热器可以分为间壁式, 混合式, 蓄热式 2. 对于沉浸式换热器，传热系数低，体积大，金属耗量大。 3. 相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数较低，喷淋式换热器冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿. 4.在沉浸式换热器、喷淋式换热器和套管式换热器中，套管式换热器中适用于高温高压流体的传热。 5.换热器设计计算内容主要包括热计算、结构计算流动阻力计算和强度计算 6.按温度状况来分，稳定工况的和非稳定工况的换热器 7.对于套管式换热器和管壳式换热器来说，套管式换热器金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 2.简答： 1.说出以下任意五个换热器，并说明换热器两侧的工质及换热方式 答：如上图，热力发电厂各设备名称如下： 1．锅炉(蒸发器) *； 2．过热器*； 3．省煤器* 4．空气预热器*； 5．引风机； 6．烟囱； 7．送风机； 8．油箱 9．油泵 1 0．油加热器*； 11．气轮机； 12．冷凝器*； 13．循环水冷却培* 14．循环水泵； 15．凝结水泵；16．低压加热器*； 17．除氧(加热)器*；18．给水泵 19．高压加热器· 柱!凡有·者均为换热器 2．比较沉浸式换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和管壳式换热器的优缺点 答：⑴沉浸式换热器 缺点：自然对流，传热系数低，体积大，金属耗量大。 优点：结构简单，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蚀性流体 ⑵喷淋式换热器： 优点：结构简单，易于制造和检修。换热系数和传热系数比沉浸式换热器要大，可以

用来冷却腐蚀性流体 缺点：冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿，金属耗量大，但比沉浸式要小 ⑶套管式换热器： 优点：结构简单，适用于高温高压流体的传热。特别是小流量流体的传热，改变套管的根数，可以方便增减热负荷。方便清除污垢，适用于易生污垢的流体。 缺点：流动阻力大，金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 ⑷管壳式换热器： 优点：结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还可以适应高温高压的流体。 可靠性程度高 缺点：与新型高效换热器相比，其传热系数低，壳程由于横向冲刷，振动和噪音大 3.举例说明5种换热器，并说明两种流体的传热方式？说明两种流体的传热机理？ 1）蒸发器：间壁式，蒸发相变—导热—对流 2）冷凝器：间壁式，冷凝相变—导热—对流 3）锅炉：间壁式，辐射—导热—对流 4）凉水塔：混合式，接触传热传质 5）空气预热器：蓄热式，对流—蓄热，蓄热—对流 第一章 1.填空： 1．传热的三种基本方式是_导热__、____对流__、和辐射_。 2..两种流体热交换的基本方式是___直接接触式___、_间壁式_、和___蓄热式_。 3．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 4．采用螺旋管或者弯管。由于拐弯处截面上二次环流的产生，边界层遭到破坏，因而换热得到强化，需要引入大于1修正系数。 5．通常对于气体来说，温度升高，其黏度增大，对于液体来说，温度升高，其黏度减小6．热计算的两种基本方程式是_传热方程式__和热平衡式_。 7．对于传热温差，采用顺流和逆流传热方式中，顺流传热平均温差小，逆流时传热平均温差大。 8.当流体比热变化较大时，平均温差常常要进行分段计算。 9.在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方

换热器计算思考题及参考答案

换热器思考题 1. 什么叫顺流？什么叫逆流（P3）？ 2.热交换器设计计算的主要内容有那些（P6）？ 换热器设计计算包括以下四个方面的内容：热负荷计算、结构计算、流动阻力计算、强度计算。 热负荷计算：根据具体条件，如换热器类型、流体出口温度、流体压力降、流体物性、流体相变情况，计算出传热系数及所需换热面积 结构计算：根据换热器传热面积，计算热交换器主要部件的尺寸，如对管壳式换热器，确定其直径、长度、传热管的根数、壳体直径，隔板数及位置等。 流动阻力计算：确定流体压降是否在限定的范围内，如果超出允许的数值，必须更改换热器的某些尺寸或流体流速，目的为选择泵或风机提供依据。 强度计算：确定换热器各部件，尤其是受压部件(如壳体)的压力大小，检查其强度是否在允许的范围内。对高温高压换热器更应重视。尽量采用标准件和标准材料。 3. 传热基本公式中各量的物理意义是什么（P7）？ 4. 流体在热交换器内流动，以平行流为例分析其温度变化特征（P9）？

5. 热交换器中流体在有横向混合、无横向混合、一次错流时的简化表示（P20）？ 一次交叉流，两种流体各自不混合 一次交叉流，一种流体混合、另一种流体不混合 一次交叉流，两种流体均不混合 6. 在换热器热计算中, 平均温差法和传热单元法各有什么特点（P25、26）? 什么是温度交叉，它有什么危害，如何避免（P38、76）？ 7．管壳式换热器的主要部件分类与代号（P42）？ 8．管壳式换热器中的折流板的作用是什么，折流板的间距过大或过小有什么不利之处（P49～50）？ 换热器安装折流挡板是为了提高壳程对流传热系数，为了获得良好的效果，折流挡板的尺寸和间距必须适当。对常用的圆缺形挡板，弓形切口过大或过小，都会产生流动“死区”，均不利于传热。一般弓形缺口高度与壳体内径之比为0.15～0.45，常采用0.20和0.25两种。 挡板的间距过大，就不能保证流体垂直流过管束，使流速减小，管外对流传热系数下降；间距过小不便于检修，流动阻力也大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍，我国系列标准中采用的挡板间距为：固定管板式有150，300和600mm三种；浮头式有150，200， 300，480和600mm五种。 a.切除过少 b.切除适当 c.切除过多 9管壳式换热器中管程与壳程中流体的速度有什么差异（P292）？ 管壳式换热器中管程流体的速度大于壳程中流体的速度。 10．板式换热器与管壳式换热器的比较，板式换热器有什么优点（P125～127）？ ? 1）传热系数高：由于平板式换热器中板面有波纹或沟槽，可在低雷诺数（Re=200

热交换器的选型和设计指南(20210201124748)

热交换器的选型和设计指南 1概述 (2) 2换热器的分类及结构特点。 (2) 3换热器的类型选择 (3) 4无相变物流换热器的选择 (12) 5冷凝器的选择 (14) 6蒸发器的选择 (15) 7换热器的合理压力降 (18) 8工艺条件中温度的选用 (19) 9管壳式换热器接管位置的选取 (19) 10结构参数的选取 (20) 11管壳式换热器的设计要点 (23) 12空冷器的设计要点 (31) 13空冷器设计基础数据 (34)

1概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法2换热器的分类及结构特点。 表2- 1换热器的结构分类

3换热器的类型选择 换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型，是很重要的。换热器选型时需要考虑的 因素是多方面的，主要有： 1）热负荷及流量大小 2）流体的性质 3）温度、压力及允许压降的范围 4）对清洗、维修的要求 5）设备结构、材料、尺寸、重量 6）价格、使用安全性和寿命 在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、 安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的，通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况，我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管，以实现降低成本的目的。因此，应综合考虑工艺条件和机械设计的要求，正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言，在设计换热器时，对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视，必要时，还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比，从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 3.1管壳式换热器 管壳式换热器的应用范围很广，适应性很强，其允许压力可以从高真空到41.5MPa,温度可以从-100 °C以下到1100 °C高温。此外，它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方

热交换器原理与设计

绪论 1. 2.热交换器的分类： 1）按照材料来分：金属的，陶瓷的，塑料的，是摸的，玻璃的等等 2）按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。3）按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式，逆流式，错流式，混流式 4）按照传送热量的方法来分：间壁式，混合式，蓄热式 恒在壁的他侧流动，两种流体不直接接触，热量通过壁面而进行传递。 过时，把热量储蓄于壁内，壁的温度逐渐升高；而当冷流体流过时，壁面放出热量，壁的温度逐渐降低，如此反复进行，以达到热交换的目的。 第一章 1.Mc1℃是所需的热量，用W表示。两种流体在热交换器内的温度变化与他们的热容量成反比；即热容量越大，流体温度变化越小。 2.W—对应单位温度变化产生的流动流体的能量存储速率。 4.顺流和逆流情况下平均温差的区别：在顺流时，不论W1、W2值的大小如何，总有μ＞０，因而在热流体从进口到出口的方向上，两流体间的温差△t总是不断降低；而对于逆流，沿着热流体进口到出口方向上，当W1＜W2时，μ＞０，△t不断降低，当W1＞W2时，μ＜０，△t不断升高。 5.P（定义式P12） 物理意义：流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升比，所以只能小于1。 6.R—冷流体的热容量与热流体的热容量之比。（定义式P12） 7.从φ值的大小可看出某种流动方式在给定工况下接近逆流的程度。除非处于降低壁温的目的，否则最好使φ＞0.9，若φ＜0.75就认为不合理。 （P22 例1.1） 8.所谓Qmax是指一个面积为无穷大且其流体流量和进口温度与实际热交换器的流量和进口温度相同的逆流型热交换器所能达到的传热量的极限值。 9.实际传热量Q与最大可能传热量Qmaxε表示，即ε=Q/Qmax。意义：以温度形式反映出热、冷流体可用热量被利用的程度。 10.根据ε的定义，它是一个无因次参数，一般小于1。其实用性在与：若已知ε及t1′、t2′时，就可很容易地由Q=εW min(t1′-t2′)确定热交换器的实际传热量。 11.带翅片的管束，在管外侧流过的气体被限制在肋片之间形成各自独立的通道，在垂直于 流动方向上（横向）不能自由运动，也就不可能自身进行混合，

换热器原理与设计解答题

2.按传热过程分类,换热器有几类各自的特点是什么 (1)直接接触式换热器，也叫混合式换热器 (2)周期流动式换热器，也称蓄热式换热器，借助于由固体制成的蓄热体交替地与热流体和冷流体接触。 优点：① ~③ P2 主要缺点：①②P2 (3)间壁式换热器，也称表面式换热器，冷热流体被一个固体壁面隔开，互不接触，热量通过固体壁面传递。应用最多 (4)液体耦合间接式换热器： 系统由两台间壁式换热器组成，通过某种传热介质(如水或液态金属)的循环耦合在一起。 & 主要优点：①② P4 2. 换热器常用哪些材料制造 金属材料换热器：碳钢、不锈钢、铝、铜、镍及其合金等 非金属材料换热器：石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷换热器等。 稀有金属换热器可解决高温、强腐蚀等换热问题，但材料价格昂贵使应用范围受到限制。钛应用较，钽、锆等应用较少。 3.对腐蚀性介质,可选用什么材料换热器 $ 非金属材料换热器：石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷换热器等 4.管壳式换热器特点，常用类型 优点：管壳式换热器具有易于制造、成本较低、清洗方便、适应性强、处理量大、工作可靠以及选材范围广等特点,且能适用于高温高压的工况。缺点：存在壳程流动死区、壳程压力损失较大、容易结垢以及容易发生管束诱导振动等 5.间壁式换热器的特点,常用有哪些类型 P2 – P3 【 6.对两种流体参与换热的间壁式换热器,其基本流动式有哪几种说明流动形式对换热器热 力工作性能的影响. (1)顺流式或称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同一方向流动. (2)逆流式，两种流体也是平行流动，但它们的流动方向相反。 (3)叉流式或称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉. (4)混流式，两种流体在流动过程中既有顺流部分，又有逆流部分。当冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种流体流向的总趋势，将其看成逆流或顺流. 顺流和逆流可以看作是两个极端情况。在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小。

热交换器设计计算

热交换器设计计算 一、基本参数 管板与管箱法兰、壳程圆筒纸之间的连接方式为e 型 热交换器公称直径DN600，即D i =600mm 换热管规格φ38?2，L 0=3000mm 换热管根数n=92 管箱法兰采用整体非标法兰 管箱法兰/壳体法兰外直径D f =760mm 螺柱孔中心圆直径D b =715mm 壳体法兰密封面尺寸D 4=653mm 二、受压元件材料及数据 以下数据查自GB —2011； 管板、法兰材料：16Mn 锻件 NB/T 47008—2010 管板设计温度取 10℃ 查表9，在设计温度100℃下管板材料的许用应力： =t r σ][178Mpa （δ≤100mm ） 查表，在设计温度100℃壳体/管箱法兰/管板材料的弹性模量： Mpa 197000E E E p f f ===’ ’’ 壳程圆筒材料：Q345R GB 713 壳程圆筒的设计温度为壳程设计温度 查表2，在设计温度100℃下壳程圆筒材料的许用应力： =t c σ][189Mpa （3mm ＜δ≤16mm ） 查表，在设计温度10℃下壳程圆筒材料的弹性模量Mpa 197000E s = 查表在金属温度20℃~80℃范围内，壳程圆筒材料平均线膨胀系数： ℃）（α??=mm /mm 10137.15-s 管程圆筒材料：Q345R GB 713 管程圆筒的设计温度为壳程设计温度 按GB/T 151—2014 中规定，管箱圆筒材料弹性模量，当管箱法兰采用长颈对焊法兰时，取管箱法兰的材料弹性模量，即Mpa 197000E h = 换热管材料：20号碳素钢管 GB 9948 换热管设计温度取100℃ 查表6，在设计温度100℃下换热管材料的许用应力Mpa 147σ][t t =（δ≤16mm ） 查表，设计温度100℃下换热管材料的屈服强度Mpa 220R t eL =（δ≤16mm ） 查表，设计温度100℃下换热管材料的弹性模量Mpa 197000E t =

热交换器原理与设计样题

南京工程学院试卷（1） 1、在以多流程等复杂方式流动的热交换器中，通常先按（ 后乘以考虑因其流动方式不同而引入的修正系数来确定其对数平均温差。 a.纯叉流；b.纯顺流；c.纯逆流。 3、采用空气预热器回收烟气中余热，采用热管式换热器，管子上加翅片，翅片应该（ ） a.（氐而厚 b.高而薄 c 低而薄 二、问答题（本题4小题,每题8分，共32分） 1、对两种流体参与换热的间壁式换热器，其基本流动式有哪几种？说明流动形式对换热器热 力工作性能的影响?（ 8分） 课程所属部门: 考试方式: 开卷 20 /20 学年 第2学期 共5页第1页 能源与动力学院 课程名称：热交换器原理与设计 使用班级: 热能与动力工程（核电站集控运行） 题号 一一一 -二 二 -三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 、选择题（本题3题,每题3分,共9 分） ）算出对数平均温差，然 2、下图所示的换热器，是（ ）型管壳式换热器。 主管领导批准: 命 题人：张翠珍 教研室主任审核: 本题 得分 a. 2-1 b. 1-2 c 2-2 本题 得分

南京工程学院试卷共5页第2页 2、试述平均温差法（LMTD法）和效能一传热单元数法（&-NTU法）在换热器传热计算中各自的特点？（8分） 3、简述吸液芯热管的工作过程。（8分）

南京工程学院试卷 共5页 第3页 4、对管壳式换热器来说，两种流体在下列情况下，何种走管内，何种走管外？ ⑴清洁与不清洁的；（2）腐蚀性大与小的；⑶温度高与低的；（4）压力大与小的； （5）流 量大与小的；（6）粘度大与小的。 （8分） 1 名 ■ 1 1 i 1 i i i i i 姓 i 号 i i i i i ■ 1 i i i 学 ■级 1 i i i i i i 班 i I 1 i i i i 三、思考题（本题2小题,每题15分，共30 分） 1、在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情况 下加保温层反而会强化其传热然而加肋片反而会削弱其传热？ （ 15分） 2、热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时 间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系 数影响较大？为什么？（ 15分）

热交换器设计

热交换器设计 在采用一体化布置的高温气冷堆中，为了使预应力混凝土压力容器体积不致过大，蒸汽发生器应尽量紧凑，严格限制受热面空间布置，并要求其具有较高的功率密度。因此，一体化布置的高温气冷反应堆主要选用直流型多头螺旋管式蒸汽发生器。 本文从实际工程设计出发，对多头螺旋管式蒸汽发生器的设计进行了研究，提出了多头螺旋管束受热面结构的设计方法，推荐了螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式。根据所提出设计方法和螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式对260MW蒸汽发生器进行了设计计算。 由于螺旋管具有占地面积小、传热系数大、结构紧凑、易于清洗、污垢热阻小等优点，不仅在核反应堆，而且在直流锅炉、急冷锅炉、各种石油化工设备中的换热器，热交换器都有相当广泛的应用。因此本文得到的结果不仅适用于高温气冷反应堆的蒸汽发生器，而且适用于各种工业设备中的螺旋管式换热器和螺旋管式热交换器。 - I -

- II - 主要符号表 英 文 字 母 pf c 液体比热，W /kg ℃； D 螺旋直径，m ； c D 中心柱直径，m ； d D 套筒直径，m ； d 管子外径，m ； i d 管子内径，m ； aeff n i F F F ,, 所示的修正系数，无因次； G 质量流速，kg/sm 2； H 管束高度，m ； h 螺旋管导程，m ； mac h 对流放热系数，W/m 2℃； mic h 核沸腾放热系数，W/m 2℃； f K 液体的导热系数，W/m ℃； L 螺旋管长度，m ； M 头数，个； Nu 努塞尔特数，无因次； g Nu 汽相努塞尔特数，无因次； n 轴向方向管子排数，个； w g ,Pr 管壁温度确定的汽相pr 数，无因次； Pr 普朗特数，无因次； Re 雷诺数，无因次；

换热器基础学习知识原理与设计期末复习资料题重要资料·

第一章 1.填空： 1．按传递热量的方式，换热器可以分为间壁式, 混合式, 蓄热式 2. 对于沉浸式换热器，传热系数低，体积大，金属耗量大。 3. 相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数较低，喷淋式换热器冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿. 4.在沉浸式换热器、喷淋式换热器和套管式换热器中，套管式换热器中适用于高温高压流体的传热。 5.换热器设计计算内容主要包括热计算、结构计算流动阻力计算和强度计算 6.按温度状况来分，稳定工况的和非稳定工况的换热器 7.对于套管式换热器和管壳式换热器来说，套管式换热器金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 2.简答： 1.说出以下任意五个换热器，并说明换热器两侧的工质及换热方式 答：如上图，热力发电厂各设备名称如下： 1．锅炉(蒸发器) *；2．过热器*；3．省煤器* 4．空气预热器*；5．引风机；

6．烟囱；7．送风机；8．油箱9．油泵 1 0．油加热器*；11．气轮机；12．冷凝器*；13．循环水冷却培* 14．循环水泵；15．凝结水泵；16．低压加热器*；17．除氧(加热)器*；18．给水泵19．高压加热器·柱!凡有·者均为换热器 2．比较沉浸式换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和管壳式换热器的优缺点答：⑴沉浸式换热器 缺点：自然对流，传热系数低，体积大，金属耗量大。 优点：结构简单，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蚀性流体 ⑵喷淋式换热器： 优点：结构简单，易于制造和检修。换热系数和传热系数比沉浸式换热器要大，可以用来冷却腐蚀性流体 缺点：冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿，金属耗量大，但比沉浸式要小 ⑶套管式换热器： 优点：结构简单，适用于高温高压流体的传热。特别是小流量流体的传热，改变套管的根数，可以方便增减热负荷。方便清除污垢，适用于易生污垢的流体。 缺点：流动阻力大，金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 ⑷管壳式换热器： 优点：结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还可以适应高温高压的流体。可靠性程度高

热交换器设计

2、设计方案的选择 2．1换热器型式的选择 在乙醇精馏过程中塔顶一般采用的换热器为列管式换热器，故初步选定在此次设计中的换热器为列管式换热器。 列管式换热器的型式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。在乙醇精馏的过程中乙醇是在常压饱和温度下冷凝，进口温度为76℃，出口温度为45。冷却介质为水，入口温度为24℃，出口温度为36℃，两流体的温度差不是很大，再根据概述中各种类型的换热器的叙述，综合以上可以选用固定管板式换热器。 2．2流体流速的选择 流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。增大流速，可加大对流传热系数，减少污垢的形成，使总传热系数增大；但同时使流动阻力加大，动力消耗增多；选择高流速，使管子的数目减小，对一定换热面积，不得不采用较长的管子或增加程数，管子太长不利于清洗，单程变为多程使平均传热温差下降。因此，一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。表1至表3列出了常用的流速范围，可供设计时参考。选择流速时，应尽可能避免在层流下流动。 表1 管壳式换热器中常用的流速范围 流体的种类一般流体易结垢液体气体 流速，m/s 管程0.5 ~3.0 > 1.0 5.0 ~30 壳程0.2 ~1.5 > 0.5 3.0 ~15 表2 管壳式换热器中不同粘度液体的常用流速 液体粘度，mPa·s > 1500 1500 ~500 500 ~100 100 ~35 35 ~ 1 < 1 最大流速，m/s 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4 表3 管壳式换热器中易燃、易爆液体的安全允许速度 液体名称乙醚、二硫化碳、苯甲醇、乙醇、汽油丙酮 安全允许速度，m/s < 1 < 2 ~3 < 10 由于使用的冷却介质是井水，比较容易结垢，乙醇则不易结垢。水和乙醇的粘度都较小，参考以上三个表格数据可以初步选定管程流速为0.9m/s，壳程流速为7m/s。 2．3流体出口温度的确定 冷却介质水的入口温度24℃，出口温度为36℃，故，可以求得水的定性温度为：Tm=30℃ 热流体乙醇在饱和温度下冷凝，故可以确定入口温度和出口温度相同，故乙醇的定性温度Tm=60.5℃。