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

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

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_。

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。

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。

11.对于单相流体间传热温差，算术平均温差值大于对数平均温差

13．设计计算时，通常对传热面积进行判定，校核计算时，通常对传热量进行判定

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 ε 表示，即 ()()()()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

4、流体换热的基本方式有哪些？

答：主要分为三种：直接接触式传热，蓄热式换热和间壁式换热。 直接接触式传热

直接接触式传热的特点是冷、热两流体在换热器中以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。

蓄热式换热

蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到两流体换热的目的。

间壁式换热

间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。

3.计算题

1.有一蒸汽加热空气的热交换器，它将流量为5kg/s 的空气从10℃加热到60℃，空气与蒸汽逆流，其比热为1.02KJ/(kg ℃),加热蒸汽系压力为P=0.3Mpa,温度为150℃的过热蒸汽，在热交换器中被冷却为该压力下90℃的过冷水，试求其平均温差。（附：饱和压力为0.3MP,饱和蒸汽焓为2725.5KJ/kg ，饱和水焓为561.4KJ/kg.150℃时，水的饱和温度为133℃，过热蒸汽焓为2768 KJ/kg ，90时，过冷水的焓为377 KJ/kg ）

解：由于蒸汽的冷却存在着相变，因此在整个换热过程中，蒸汽的比热不同，在整个换热过程中的平均温差应该分段计算再求其平均值。

将整个换热过程分为三段：

过热蒸汽冷却为饱和蒸汽所放出的热量Q1，相变过程的换热量Q2，从饱和水冷却到过冷水所放出的热量Q3

Q=M2C2(t"

2-t'

2

)=5×1.02×50＝255KJ/s；

根据热平衡蒸汽耗量M1=Q/(i'

1-i"

1

)=255/(2768-377) =0.1066kg/s

因为在热交换器换热过程中存在着两个冷却过程和一个冷凝过程，因而将之分为三段计算。

Q1= M1(i'

1

-i’)=0.1066×(2768-2725.5)=4.531 KJ/s

Q2= M1(i’-i”)=0.1066×(2725.5-561.4)=230.693 KJ/s

Q3= M1(i”-i"

1

)=0.1066×(561.4-377)=19.657 KJ/s

因为Q3＝M2C2(t b-t'

2

)，可得t b＝19.567/(5×1.02)+10=13.837℃

因为Q2+ Q3＝M2C2(t a-t'

2

),可得t a＝250.47/(5×1.02)+10=59℃

△t1=[(150-60)-(133-59)]/ln[(150-60)/(133-59)]=81.7℃

△t2=[(133-13.837)-(133-59)] /ln[(133-13.837)/(133-59)]

=94.725℃

△t3=[(90-10)-(133-13.837)]/ ln[(90-10)/ (133-13.837)]

=98.212 ℃

总的平均温差为：△tm=Q/(Q1/△t1+ Q2/△t2+ Q3/△t3)

=255/(4.531/81.7+230.693/94.725+19.657/98.212) ℃

=94.8℃

沿换热器流程温度示意图如下：