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。

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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

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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

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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。

8.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

9.用对数平均温差法,效率-传热单元数法进行传热计算.

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10.温度变化对流体物性参数的影响,如何修正.

11.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.

12.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f=/t。

13.]

14.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0 ，0=Aef/A; 表面效率0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f=/t。

15.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

16.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：

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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

17.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)

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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)

18.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。

19.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：

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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～0.8mm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

20.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。