热交换器原理与设计题库考点整理史美中
热交换器复习重点
热交换器复习重点1.套管式换热器的特点优点：结构简单，适用于高温高压流体，特别是小容量流体的传热。
如果工艺条件变动，只要改变套管的根数，就可以增减热负荷。
另外，只要做成内管可以抽出的套管，就可以清除污垢，所以它亦适用于易生污垢的流体。
缺点：流动阻力大，金属消耗量多，而且体积大，占地面积大，故多用于传热面积不大的换热器。
2.换热器的四大计算包括：热计算、结构计算、流动阻力计算、强度计算。
3.相变换热中顺流还是逆流的换热温差有无差别？于其中有一种流体在相变的情况下进行传热，它的温差沿传热面不变，因此无顺流、逆流之别。
4.顺流的平均温差和温度的分布特点：两种流体向着同一方向平行流动，热流体的温度沿传热面不断降低，冷流体的温度沿传热面不断升高。
5.温度交叉能否出现在逆流换热和顺流换热逆流能，顺流不能。
6.采用胀管法固定管子时换热器压力一般不能超过？压力低于。
7.分程隔板的作用为了将热交换器的管程分为若干流程。
8.高效间壁式换热器包括哪些类型螺旋板式、板式、翅片管式及热管热交换器。
9.板式换热器的关键部件和最易出现故障的部件关键部件：传热板片。
故障部件：垫圈。
10.回转式空气预热器的特点优点：结构紧凑，节省钢材，耐腐蚀性好和受热面受到磨损和腐蚀时不增加空气预热器的漏风量等。
缺点：漏风量较大，对密封结构要求较高。
11．换热器中热应力方法在热交换器中，除了压力产生的应力外，还会于壳体、管子所接触的流体温度不等，使壳体、管束的伸长受到约束，从而在轴向产生拉应力或压应力。
这种温差引起的力称为温差应力或热应力、温差轴向应力。
12.确定传热系数的方法有哪几类？各自适用场合？方法：选用经验数据于设计者根据经验或参考书籍选用工艺条件相仿、设备类型类体，高粘度流体和在层流区流动的流体，饱和蒸汽。
14.热交换器流体的选用速度和最佳速度的关系选用速度是要尽量避免流体呈湍流状态，以保证设备在较大的传热系数下进行热交换，为避免产生过大的压降，才不得不选用层流状态下的流速。
板式换热器设计及其选用
题目：板式换热器设计及其选用目录一、说明书 (2)二、设计方案 (3)三、初步选定 (4)（1）已知两流体的工艺参数（2）确定两流体的物性数据（3）计算热负荷和两流体的质量流速（4）计算两流体的平均传热温差（5）初选换热器型号四、验证 (6)（1）算两流体的流速u（2）算雷诺数Re（3）计算努塞尔特数Nu（4）求两流体的传热系数α（5）求污垢热阻R（6）求总传热系数K，并核算五、核算 (7)（1）压强降△P核算（2）换热器的换热量核算六、结论 (7)七、设计结果 (8)八、附录 (9)表1：板式换热器的污垢热阻图1：多程流程组合的对数平均温差修正系数九、参考文献 (9)一、说明书现有一块建筑用地，建筑面积为12500 m2，采用高温水在板式换热器中加热暖气循环水。
高温水进入板式换热器的温度为100℃，出口的温度为75℃；循环水进入板式换热器的温度为65℃，出口的温度为90℃。
供暖面积热强度为293 kJ／(m2·h)。
要求高温水和循环水经过板式换热器的压强降均不大于100 kPa。
请选择一台型号合适的板式换热器。
（假设板壁热阻和热损失可以忽略）已知的工艺参数：二、设计方案(1) 根据热量平衡的关系，求出未知的换热量和质量流量，同时算出两流体的平均温度差；(2) 参考有关资料、数据，设定总传热系数K，求出换热面积S，根据已知数据初选换热器的型号；(3) 运用有关关联式验证所选换热器是否符合设计要求；(4) 参考有关资料、数据，查出流体的污垢热阻；(5) 根据式求得流体的总传热系数，该值应不小于初设的总传热系数，否则改换其他型号的换热器，由（3）开始重新计算；(6) 如果大于初设值，则再进一步核算两流体的压强降和换热量，是否满足设计要求，否则改换其他型号的换热器，由（3）开始重新计算；(7) 当所选换热器均满足设计要求时，该换热器才是合适的。
三、初步选定（1）已知两流体的工艺参数高温水t1′= 100℃t1〞= 75℃△P1≤100 kPa循环水t2′= 65℃t2〞= 90℃△P2≤100 kPa（2）确定两流体的物性数据高温水的定性温度为：循环水的定性温度为：根据定性温度，分别查取两流体的有关物性数据：① 热的一侧（高温水）在87.5℃下的有关数据如下：密度ρ1 = 970.17 kg／m3定压比热容 cp1 = 4.196 kJ／(kg·℃)导热系数λ1 = 0.67425 W／(m·℃)流体运动黏度ν1 = 0.355×10-6 m2／s 普兰特数 Pr1 = 2.145② 冷的一侧（循环水)在77.5℃下的有关数据如下：密度ρ2 = 976.3 kg／m3定压比热容 cp2 = 4.18 kJ／(kg·℃)导热系数λ2 = 0.669 W／(m·℃)流体运动黏度ν2 = 0.4205×10-6 m2／s普兰特数 Pr2 = 2.465（3）计算热负荷和两流体的质量流速热负荷：高温水质量流速：循环水质量流速：（4）计算两流体的平均传热温差对数平均温度差：循环水的传热单元数：由<图1>查得，取：Ф = 0.942，则平均传热温差：（5）初选换热器型号根据两流体情况，假设K′=3100 W／(m2·℃)，故：传热面积：由换热器系列标准中初选BR0.3型板式换热器，有关工艺参数如下：换热面积 So = 35 m2流程组合单板换热面积 Ao = 0.368 m2单流道截面积Aε = 0.0013392 m2当量直径 de = 0.0072 m板片厚度δo = 0.0008 ( 材料为18.8不锈钢 )传热和压降计算关联式如下：若采用此换热器，则要求过程的总传热系数K≥3100 W／(m2·℃)。
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. 2-1b. 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 iI 1 i ii 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。
换热器计算.
一、冷凝器热力、结构计算1.1冷凝器的传热循环的确定根据冷库的实际工作工况：取蒸发温度015t C =-︒，过热度5r t C ∆=︒，即吸入温度110t C =-︒；过冷度 5K t C ∆=︒ ,冷凝器出口温度535k k t t t C =-∆=︒，则C t k 40=.查《 冷库制冷设计手册》第441页图6-7， R22在压缩过程指示功率82.0=i ηkg kJ h /4051= kg kJ h /4452= ()K kg kJ s s ⋅==/7672.121kg m v /06535.031= kg kJ h /4183= kg kJ h /2504=kg kJ h /2435= kg m v /108673.0335-⨯=kg kJ h h w t /4040544512=-=-= (3.1)kg kJ w w iti /8.4882.040===η 图1-1系统循环p-h 图lgp /MPakg kJ w h h i s /8.4538.4840512=+=+=再查R22的圧焓图得C t s 802= kg m v s /02.032=所需制冷剂流量为s kg h h Q q s k mo /3834.02438.4538152=-=-=1.2冷却水流量vs q 和平均传热温差m T ∆的确定1.2.1冷却水流量vs q 确定冷却水进、出口温度 C t ︒='322,236t C ''=︒ ，平均温度C t m ︒=34，由《传热学》563页的水的物性表可得:3994.3/kg m ρ=4174/()p c J kg K =⋅620.746610/m s ν-=⨯262.4810/()W m K λ-=⨯⋅则所需水量:()()s m t t c Q q p k vs /10879.4323641743.9941081333'2''2-⨯=-⨯⨯⨯=-=ρ 1.2.2平均传热温差m T ∆的确定由热平衡 ：2323()()mo s p vs q h h c q t t ρ''-=⨯- ，有2332()mo s p vs q h h t t c q ρ-''=-=()C3.3510879.4174.43.9944188.4533834.0363=⨯⨯⨯-⨯-- ()()C q c h h q t vs p mo 13.3210879.4174.43.9942432503834.032t 354'24=⨯⨯⨯-⨯+=-+=-ρ各段对数平均温差 （1）段： ()()()()C t t t t t t t t t k k m 05.5323513.3240ln323513.3240ln'254'2541=-----=-----=∆ （2）段：C t t t t t t t k k m 15.63.354013.3240ln13.323.35ln 34432=---=---=∆ （3）段：()()()()C t t t t t t t tt k s k s m 57.173.35403680ln 3.35403680ln3''223''223=-----=-----=∆ 整个过程的平均温差（积分平均温差）Ct h h t h h t h h h h t m s m m s m 83.657.174188.45315.625041805.52432502438.45333224315452=-+-+--=∆-+∆-+∆--=∆1.3 换热管的选型根据《小型制冷装置设计指导》第71页表3-4，选用3号滚轧低翅片管为传热图1-2冷凝器流体温度变化简图管, ∅16mm ×1.5mm ，因其增强系数相比较大，有利换热。
热交换器原理与设计期末复习重点1
热交换器原理与设计期末复习重点10绪论一、定义1、热交换器：在工程中，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。
2、换热过程：在炼油、化工生产以及绝大多数工艺过程中都有加热、冷却和冷凝过程。
3、注意：在热交换器中至少有两种流体参加换热。
一种流体温度较高，放出热量，另一种流体温度较低，吸收热量。
二、热交换器在工程中广泛应用1、锅炉设备中的：过热器、省煤器、空气预热器；2、电厂热力系统中的：凝汽器、除氧器、给水加热器、冷水塔等；3、制冷工业中：蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的蒸发器、冷凝器；4、冶金工业中高炉中的：热风炉，炼钢和轧钢生产工艺中的空气或煤气预热；5、制糖工业和造纸工业中的：糖液蒸发器和纸浆蒸发器。
三、衡量换热器的指标1、传热效率高（传热系数大）2、结构要紧凑（比表面积：传热面积与换热设备体积之比。
要大）3、要节省材料（比重量：单位体积消耗材料。
要小）4、压力降要小（流动阻力小）5、要求结构可靠、制造成本低、便于安装检修、使用周期长。
四、热交换器的分类1. 按照用途来分类（1）加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。
（2）预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。
（3）过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。
（4）蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。
（5）再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。
为蒸馏过程专用设备。
（6）冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。
（7）冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。
（8）再热器：用于电厂再热循环。
（9）回热器：用于冷凝液的过冷。
（10）省煤器：用于加热锅炉的给水。
2. 按照制造的材料分类（1）金属材料换热器由金属材料加工制成的换热器。
常用的材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。
因金属材料导热系数大，故此类换热器的传热效率高。
（2）非金属材料换热器有非金属材料制成的换热器。
柳州市被授予“全国可再生能源建筑应用城市示范”称号
改造后 每 台换热器 只 配置一 台疏水 器 。 （） ３改造 前汽 一水热 交换器 无水位 监 控装 置 ； 改造 后对汽 一水 热交换 器加 装 了水位监 控装 置 。 ５ 结语
也意 味着柳 州市 将获 得 中央财政 的补 助 。 信 不久 的 相 将来 ， 龙城 会有 更多 的“ 低碳 建筑 ”亮相 。
记者 从市 住建 委 了解 到 ， 再 生能源 建筑 应 用城 可 市示 范 是 国家 住 房和 城 乡 建 设 部和 财 政 部 为 落 实 国
务 院节 能减排 战 略部署 ， 快发 展 新能源 与 节能 环保 加 新兴产 业 ， 推动 可 再生 能源 在城 市建 筑领 域 大规模 应
用效率， 同时 由于 降低 了凝 结 水 的 回收 温度 ， 大 大 也 减 少 了“ 二次 闪蒸 ” 的形成 ， 减少 了热 量损 失 。 （） ２通过 实 际运 行 检验 ， 热交 换器加 装 液位监 控装 置对 于控 制 热交 换器 壳层 凝 结水液 位 ， 防止 发生 壳层 满水 是可 行 的。 （） 统 流程 改造 后 ， 过 实际 运行 ， 过 调 节一 ３系 经 通 级热 交 换 器凝 结 水 液 位 高度 来 控 制 热交 换 器 的 实 际 换热 面积来 调节 供暖运 行 参数是 可行 的 。 （） ４在系 统流程 改造 后 ， 水设 备 的减少 没有 造成 疏 疏 水不 及 时的现 象 出现 。
比较 图 １ 图 ５ 可 看 出 改造 前后 系 统 形式 有 几 与 ， 点 不 同： （） １二级 热交 换器 的流程 不 同： 改造 前 二级热 交换 器 壳层 介质 为采 暖水 ， 管层 介 质为 一级 换热 器蒸 汽凝 结水 ； 造后 二级 热 交换器 壳层 介质 为 一级换 热 器蒸 改 汽凝 结水 ， 管层 介质 为采暖 水 。
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-题库-考点整理-史美中(总6页)本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March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。
热交换器原理与设计—第0章__绪论
第0章 绪论
0.2 热交换器的分类 各种类型的管式换热器： 沉浸式换热器 用途：可用作液体的预 热器和蒸发器；也可作 气体和液体的冷却器和 冷凝器。 优点：构造简单，制作 维修方便，容易清洗。 特点：管外为自然对流 缺点：传热系数低，体 积大。可在槽内加装搅 拌装置强化换热。
第0章 绪论
0.2 热交换器的分类 各种类型的管式换热器： 喷淋式换热器 将冷却水直接喷淋到管 外表面，使管内热流体 冷却或冷凝。 优点：结构简单，易于 制造和检修，易清洗。 特点：换热系数较沉浸 式大，水与空气共同冷 却，传热效果较好。 缺点：当冷却水过分少 时，下部的管子几乎不 参与换热，金属消耗大
热交换器原理与设计
课程的考核方法与学习要求
考核方法：平时成绩 + 大作业，五级制 1. 平时成绩占40％； 2. 大作业占60％。 平时成绩评定标准： 1. 每旷课一次减一等； 2. 每迟到三次减一等； 3. 旷课四次（含）不及格。
教材： 史美中，王中铮. 热交换器原理与 设计(第二版). 南京：东南大学 出版社，1996
板式换热器
板式换热器
板式换热器
螺旋板式换热器
螺旋板式换热器
第0章 绪论
0.2 热交换器的分类 优点：结构简单，造价较低， 各种类型的管式换热器 选材范围广，处理能力大， 管壳式换热器 能适应高温高压要求。
管束、管程、分程隔板、壳程，纵向隔板、管板、折 流板、管箱、接管，封头(平盖、球形，椭圆)等。
第0章 绪论
0.3 换热器设计计算的内容 (1) 热计算 根据给出的工艺条件，如换热器的类型，流体的种 类，进出口温度，压力，求传热系数及传热面积。 (2) 结构计算 根据传热面积的大小计算换热器的主要部件的尺寸， 如管子的直径、长度、根数、壳体的直径，折流板 的尺寸和数目，分程隔板的数目和布置，接管尺寸 等。 (3) 流动阻力计算 包括管程和壳程的阻力，为选择泵和风机提供依据 或校核其是否超过允许的数值。 (4) 强度计算
换热器原理与设计期末复习题重点·
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。
壁温的计算
壁温的计算热交换器原理与设计----------史美中，王中铮，P87—P88选择热交换器的类型和管子材料以及考虑热膨胀的补偿均须知道壁温。
在一般情况下，壁温可通过下面的公式确定放热侧壁温m s w t r K t t ∆+-=)1(1,111α )1(1,11s r q t +-=α -------------------------------------------------------------------2-56 吸热侧壁温 m s w t r K t t ∆++=)1(2,222α)1(2,22s r q t ++=α--------------------------------------------------------------------2-57式中：1,s r 、2,s r -------分别为放热侧、吸热侧污垢热阻；q ------------------单位面积传热量。
且K 和α应为统一基准表面积算。
可见要在事先知道换热系数才能计算壁温，而在某些情况下（例如蒸汽凝结和自然对流换热）又要在已知壁温的条件下才能把换热系数计算出来。
于是工程上一般采用试算法和换热系数进行计算，即1、假定一侧壁温（例如1,w t ），2、求该侧换热系数（1α），3、由下式计算该侧单位面积传热量（1q ），)(1111w t t q -=α；4、根据壁面热阻用下式计算另一侧壁温（2,w t ），ww w r t t q 211-=； 5、计算出另一侧的换热系数2α；6、计算出另一侧的单位面积传热量（2q ），即)(2222t t q w -=α。
如果假定的壁温正确，则应由21q q =。
因此，当21q q ≠时，则应重新假定壁温，直至相等。
进行具体试算时，可注意以下几点;1、 在假定壁温时，假设值应接近于α值大的那种流体的温度，且两种流体的α值相差越大，就越接近。
2、 若有需要考虑污垢热住所起的作用时，以上步骤中尚应加入污垢热阻的因素。
第1章_热交换器基本原理【《热交换器原理与设计》课件】
逆流
1.2 平均温差
对顺、逆流的传热温差分析，作如下假设：
1. 冷热流体的质量流量和比热保持定值； 2. 传热系数是常数； 3. 热交换器没有热损失； 4. 沿流动方向的导热量可以忽略不计； 5. 同一种流体从进口到出口，不能既有相变又
有单相对流换热。
要计算整个换热的平均温差，首先需要知道 温差随换热面的变化，即 Δtx= f(Fx)，然后再沿 整个换热面积进行平均。
过冷
t1″ t2′
t1′ t2″
放热
过热 沸腾
t1′
部分冷凝
t1″
吸热
t2″
吸热
t1″ t2′
t2′
g ：一种流体有相变
h：可凝蒸气和非凝结性 气体混合物的冷凝
1.2.2 顺流、逆流下的平均温差
以顺流为例：已知冷热流体的进出口温度， 针对微元换热面dF一段的传热，温差为：
Δt=t1 – t2
→
dΔt=dt1 – dt2
Fx dΔt μk dF 0 Δt
dΔt μkdF Δt
Δtx ln μkFx Δt
Δtx
Δt
Δtx Δt e
μkFx
Δtx Δt e
Δt Δt e
"
μkFx
当 Fx = F 时，Δtx =Δt"
μkF
1 1 μ W1 W2
' 2
热容量：
W = M· C
(W/℃)
Q = W1 · Δt1 =W2 · Δt2
W1 Δt2 W2 Δt1
平行流：顺流和逆流
Hot fluid Cold fluid
Hot fluid Cold fluid
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。
热交换器原理与设计
绪论1.在工程中，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，称为热交换器。
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，蓄热式间壁式I：热流体和冷流体间有一固体表面，一种流体恒在壁的一侧流动，而另一种流体恒在壁的他侧流动，两种流体不直接接触，热量通过壁面而进行传递。
混合式!：这种热交换器内依靠热流体与冷流体的直接接触而进行传热。
蓄热式I：其中也有固体壁面，但两种流体并非同时而是轮流的和壁面接触，当热流体流过时，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.Mc称为热容量，它的数字代表流体的温度没改变1°C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一对应单位温度变化产生的流动流体的能量存储速率。
3.1平均温差指整个热交换器各处温差的平均值。
4.顺流和逆流情况下平均温差的区别：在顺流时，不论W］、W2值的大小如何，总有p >0, 因而在热流体从进口到出口的方向上，两流体间的温差At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，p >0，At不断降低，当W1>W2时，p V 0，At不断升高。
5.P—冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率，称为温度效率。
（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。
热交换器原理与设计史美中
热交换器原理与设计——史美中一、热交换器的定义及作用热交换器是一种用于传递热量的装置。
它通过将热能从一种介质传递到另一种介质，使得热量得以在不同介质之间永久传递，同时节省能量消耗。
在化工、制药、锅炉、建筑、食品、航天等众多领域都有广泛应用。
二、热交换器的种类和应用热交换器因其结构和原理的不同，可以分为多种类型。
最常见的几种热交换器包括：板式热交换器、管式热交换器、壳管式热交换器、螺旋翅片式热交换器和紫铜鳍片式热交换器等。
这些热交换器常常使用在不同的领域中。
例如，管式热交换器多用于制冷、空调、化工、石油、机械等领域；壳管式热交换器多用于钢铁、石油化工、航天等领域；板式热交换器则多用于食品、化工、制药等领域。
三、热交换器的原理热交换器的原理主要是根据其结构和媒介之间的热扩散作用来实现热传递的。
简单地说，热交换器就是利用两种不同的流体或气体，分别穿过热交换器内部的不同结构的导热片，以实现热能的传递。
四、热交换器的设计热交换器的设计分为三个步骤：（a）确定插入式热交换器的总体结构；（b）确定插入式热交换器中的导热片的形状和材料；（c）确定热交换器中的尺寸和材料。
对于热交换器的设计，要考虑材料的选择、尺寸的合适度、导热片的形状、数量以及水流量的选择等因素。
同时，还需要结合过流情况，确定热交换器的散热和传热设计，以保证热交换器的性能和稳定性。
五、热交换器的优点和缺点热交换器的优点主要有：（a）可以实现热能的长期传递，从而提高能量利用效率；（b）使用寿命较长，在一定程度上降低维护费用；（c）可以适用于多种不同的介质，广泛应用于各个领域中；（d）结构简单、体积小、重量轻，便于安装、维护和更换。
热交换器的缺点有：（a）材料有限，对于一些腐蚀性介质难以使用；（b）散热效果受到周围环境的影响；（c）使用时需要进行定期维护和保养。
六、热交换器的未来发展随着科学技术的不断进步和应用需求的扩大，热交换器的应用领域也不断扩大。
热交换器原理与设计复习考核重点（共5篇）
热交换器原理与设计复习考核重点（共5篇）第一篇：热交换器原理与设计复习考核重点第二章管壳式热交换器1、管壳式热交换器按其结构的不同一般可分为固定管板式、U形管式、浮头式和填料式四种类型。
管壳式热交换器，具有结构简单、造价较低、选材范围广、适用范围广、处理能力大、清洗方便等优点，还能适应高温高压的要求。
但传热效果较差、体积比较庞大，因此在某些场合需要使用在传热性能、体积等方面具有一定优点的其他型式热交换器。
（1）固定管板式热交换器：将管子两端固定在位于壳体两端的固定管板上，固称之为管板式热交换器。
结构比较简单，重量轻，在壳程数相同的条件下可排的管数多。
但是他的壳程不能检修和清洗，因此宜于流过不宜结垢和清洁的流体，当管束与壳体的温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开。
从而发生流体的泄漏。
为避免后患可在外壳上装设膨胀节，但它只能减小而不能完全消除由于温差引起的热应力。
这种方法不能照顾到管子的相对移动。
（2）U形管式热交换器:管束由U字形弯管组成。
管子两端固定在同一管板上，弯曲端不加固定，使每根管子具有自由伸缩的余地而不受其他管子及壳体的影响。
可将整个管束抽出清洗，但要清除内壁的污垢却比较困难，因为弯曲的管子需要一定的弯曲半径，因而在制造时需要不同曲率的模子弯管，且使管板的有效利用率降低。
此外，损坏的管子也难于调换，U形管中间部分空间对热交换器的工作有着不利的影响，从而使热的应用受到很大的限制。
（3）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接（为固定端），另一端的管板不与壳体固定连接而可相对于壳体滑动，这一端为浮头端。
管束的热膨胀不受壳体的约束，壳体与管束之间不会因差胀而产生热应力。
需要清洗和检修时，仅将整个固定端抽出即可进行。
它的缺点是：浮头盖与管板法兰连接有相当大的面积，结果使壳体直径增大，或壳程与管束之间形成了阻力较小的环形通道，部分流体将有此处旁通而不参与热交换过程。
热交换器原理与设计 史美中
热交换器原理与设计史美中简介热交换器（Heat Exchanger）是一种被广泛应用于工业领域的热传递设备。
它通过两个或多个流体之间的热交换，实现能量的转移。
热交换器的原理和设计对于提高能源效率、降低生产成本以及减少环境污染具有重要意义。
在本篇文档中，我们将探讨热交换器的原理和设计以及其在实际中的应用。
热交换器原理热交换器的基本原理热交换器的基本原理是利用两个或多个流体之间的热传导，实现能量的转移。
一般来说，热交换器由一个管束和一个壳体组成，流体在管束内部和壳体外部流动。
热交换器可以分为直接传热和间接传热两种类型。
直接传热是指两个流体直接接触并通过传热表面进行热传导。
这种方式适用于流体之间热传导速率较高的情况，如气体之间的传热。
间接传热是指通过一个热传导表面将热量从一个流体传递到另一个流体中。
这种方式适用于流体之间热传导速率较低的情况，如气体和液体之间的传热。
热交换器的工作原理热交换器的工作原理可分为对流传热和辐射传热两种方式。
对流传热是指流体与热交换器内部表面接触并通过对流的方式传热。
流体在热交换器中流动时，与热交换器内部表面发生热交换，使得热量从一个流体传递到另一个流体。
辐射传热是指通过电磁辐射的方式将热量从一个流体传递到另一个流体。
辐射传热主要由热交换器内部表面的热辐射和吸收来实现。
热交换器设计热交换器的设计考虑因素在热交换器的设计过程中，需要考虑以下因素：1.热传导的效率：热交换器设计的关键目标是实现尽可能高的热传导效率，以确保能量的有效转移。
2.流体的物性：流体的物性如粘度、比热容等对热传导效率产生重要影响，需要在设计过程中准确考虑。
3.热交换器的尺寸和形状：合理选择热交换器的尺寸和形状，以适应不同的场景和应用需求。
4.热交换器的材料选择：热交换器需要具备良好的耐腐蚀性和热传导性能，材料的选择对于热交换器的性能至关重要。
热交换器的设计步骤热交换器的设计通常包括以下步骤：1.确定热交换器的类型：根据实际应用需求和流体特性，选择适合的热交换器类型，如管壳式热交换器、板式热交换器等。
储气库采气露点装置的优化升级
储气库采气露点装置的优化升级摘要：采气露点装置是储气库重要生产设备，其中管壳式换热器是控制露点温度的重要设备之一。
每年在冬季采气时受双路管壳换热器热边、冷边偏流等因素影响，造成热边冻堵，露点温度很难控制，同时要消耗大量甲醇对热边进行化冻。
通过在换热器热边出口加装调节阀，冷边出口加装流量计和调节阀来实现露点装置的优化运行。
确保冬季采气平稳生产，同时消除甲醇消耗，节约能源。
关键词：露点装置；管壳换热器；热边；冷边；引言已建板中南板中北储气库，板808、828储气库和板南储气库集注站露点控制装置均选用了4具“U”型管式的管壳换热器，为两并两串布置。
在实际生产中双路管壳换热器运行，会出现热边与冷边偏流现象，造成热边冻堵，露点温度很难控制，严重时甚至会切换到单路管壳换热器运行，降低采气量。
驴驹河储气库现有采气露点装置一套，设计压力为13.5MPa，天然气日处理量为400万方。
采用成熟的J-T阀节流膨胀制冷+注乙二醇防冻工艺，年度采气量1.8亿方左右。
由于本次设计同样选用4具“U”型管式管壳换热器，为防止双路换热器运行过程中热边与冷边偏流，在建库初期分别在热边出口加装调节阀，冷边出口加装流量计和调节阀，实现精准把控天然气进出双路管壳换热器，从而消除热边冻堵风险和甲醇化冻消耗。
同时对我国其它储气库的露点装置控制和优化运行具有一定的借鉴作用。
一、工艺流程介绍驴驹河储气库建成投产于2022年9月23日，采用J-T阀节流膨胀制冷工艺进行天然气脱水处理。
通过节流降压控制适当的温度，从而获得水烃露点均满足外输要求的天然气。
但是在经过J-T阀节流制冷前，需要通过管壳式换热器进行对流换热来降低天然气的温度，使其达到露点温度要求。
图1为驴驹河储气库露点装置工艺原理流程示意图。
由井口采气树（河库1井）来气，经油嘴（PV-LJ1116）节流降压后分别进入计量分离器（V-LJ2101）、生产分离器（V-LJ2103）进行油气水三相分离和计量，被分离出来的油和水通过凝液外输管线输送至下游板一联合站；而气相直接进入下游管道过滤器（F-LJ2101）分离天然气中的固体杂质，之后再通过甘醇雾化器（W-LJ2101）使其与甲醇和贫乙二醇水溶液均匀混合达到脱水防冻的目的。
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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-
2014学年第二学期考题[简答])
壳程流过的流体：容积容量大（特别是常压下气体），刚性结构换热器中换热系数大的流体，高黏度流体，层流区流动的流体，饱和蒸汽
➢管子直径的选择：总的趋向是采用小直径管优点：传热增强，单位体积传热面大，传热面一定时，可使管子长度缩短缺点：流动阻力增加，管数增加，管子与管板连接处的泄露的可能性增大，易积垢。
➢选择流速要尽量使流体呈湍流状态
3 高效间壁式热交换器
➢紧凑性：指热交换器的单位体积中所包含的传热面积大小，单位m2/m3
➢板式热交换器主要部件及作用：
传热板片：①使流体在低速下发生强烈湍流，以强化传热；②提高板片刚度，能耐较高的压力。
密封垫片：防止流体的外漏和两流体之间内漏。
压紧装置：将垫片压紧，产生足够的密封力，使得热交换器在工作时不发生泄漏，通过旋紧螺栓来产生压紧力。
➢板式热交换器的型号表示法（P129）
➢板翅式热交换器的结构基本单元是：隔板、翅片、封条。
(2013-2014学年第二学期考题[填空])
➢翅片作用：扩大传热面积，使换热得以改善，承担主要的传
热任务，加强两隔板之间的作用。
➢翅片的型号表示法（P141）(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])
➢翅片选择基本原则：(2013-2014学年第二学期考题[简答]) 平直翅片：流体之间温差较大；流体中含有固体悬浮物；传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况。
锯齿形翅片：流体之间温差较小；流体的粘度较大；传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况；在空分设备中，可逆式热交换器。
多孔翅片：在空分设备中，冷凝蒸发器。
➢翅化比（β）:翅片管外表面积与光管内表面积之比（P165）(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])
➢热管正常工作的2个条件：①ΔP c≥ΔP v＋ΔP1＋ΔP g（文字表述：毛细压差应能克服蒸汽从加热段流向冷却段的阻力、冷凝液体从冷却段回流到加热段的阻力以及重力对液体流动的影响）
②热管工况：蒸发段的饱和温度仅稍高于冷凝段的饱和温
度，此温降小于1℃～2℃即近乎等温流动时，被认为是工作正常
➢热管工作原理：工作时，蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体蒸发，蒸汽流向冷凝段，在这里由于受到冷却使蒸汽凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发
段。
如此循环不已，热量由热管一端传至另一端。
➢热管工作特性：冷凝段，工作液在流动方向上因有蒸汽不断冷凝而增加；蒸发段，工作液在流动方向上因不断蒸发而减少；绝热段，工作液保持不变
➢热管工作极限：①黏性极限②声速极限③携带极限④毛细极限⑤沸腾极限
工作温度低时，最易出现黏性极限及声速极限，在高温下则应防止出现毛细极限及沸腾极限。
(2013-2014学年第二学期考题[填空])
6.3传热强化
➢增强传热的基本途径：①扩展传热面积F②加大传热温差Δt③提高传热系数K
计算题部分：
1.已知t1′=300℃，t1″=210℃，t2′=100℃，t2''=200℃。
试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。
（1）逆流布置；
（2）一次交叉，两种流体均不混合；
（3）1-2型管壳式，热流体在壳侧；
（4）2-4型管壳式，热流体在壳侧；
（5）顺列布置。
解：（1）Δt max=t1″-t2′=210-100=110℃
Δt min=t1′-t2″=300-200=100℃
（2）
由课本图1.14查得=0.92
Δt m=104.90.92=96.5℃
（3）由课本图1.8查得=0.85
Δt m=104.9×0.85=89.2℃
（4）由课本图1.11查得=0.97
Δt m=104.9×0.97=101.8℃
（5）Δt max =t1′-t2′=300-100=200℃
Δt min =t1″-t2″=210-200=10℃
2.1-2型管壳式换热器，用30℃的水来冷却120℃的热油（c0=2100J/（kg K）），冷却水流量为 1.2kg/s，油流量为2kg/s，设总传热系数K=275W/(m2K),传热面积A=20m2，试确定水与油各自的出口温度。
解：取水的定压质量比热c p=4200J/(kg K)，
热油的热容量 W1=M1c0=22100=4200W/K,
冷水的热容量 W2=M2c p=1.24200=5040W/K
因而 W1=W min，W2=W max
则,
,
传热有效度代入数据，得=0.539
又因为,所以解得 t1″=71.5℃【或利用实际传热量Q=εW min(t1′-t2′)=W1(t1′-t1″)，代入数据，解得t1″=71.5℃】
热平衡关系 W1(t1′-t1″)=W2(t2″-t2′),即
4200(120-71.5)=5040(t2″-30),解得t2″=70.3℃
所以水的出口温度为70.3℃，油的出口温度为71.5℃
3.一台逆流式水-水换热器，t1′=87.5℃,流量为每小时9000kg，t2′=32℃，流量为每小时13500kg，总传热系数K=1740W/（m2K），传热面积A=3.75m2，试确定热水的出口温
度。
解：取水的定压质量比热c p=4200J/( kg•K)
热水热容量
冷水热容量
因而W1=W min，W2=W max
【或利用实际传热量Q=εW min(t1′-t2′)=W1(t1′-t1″)，代入数据，解得t1″=64.7℃】
所以热水的出口温度为64.7℃。
4.温度为99℃的热水进入一个逆流型的热交换器，将4℃的冷水加热到32℃，热水流量为9360kg/h，冷水流量为4680kg/h，传热系数为830W/（m2•℃），试计算该热交换器的
传热面积和传热有效度。
水的比热为c p=4186J/（kg•℃）。
解法一：
W1=W max，W2=W min，
R c=W min/W max=4680/9360=0.5，
又
NTU=KF/W min F=NTUW min/K=
解法二：由热平衡方程W1(t1′-t1″)=W2(t2″-t2′)，代入数据，解得t1″=85℃
逆流型换热器的对数平均温差为
【或者用算术平均温差Δt m=(Δt max+Δt min)】
传热量Q=W2Δt2=5441.8(32-4)=152370.4W
又
5.在一台1-2型壳式换热器中，管内冷却水从16℃升高到35℃，管外空气从119℃下降到45℃，空气流量为19.6kg/min，换热器总传热系数K=84W/（m2•K），试计算所需的传热面积。
解：先按逆流算出对数平均温差为
故查图 1.8，,=0.952，故对数平均温差
空气平均温差，查表得空气的比热c p=1009J/(kg•K)
空气的换热量故需传热面积
11 / 11。