换热器计算思考题及参考答案
(高等传热学)对流部分思考题参考答案

对流部分思考题参考答案热动硕士1501 吕凯文1、简述对流换热问题的各种求解方法。
答:对流换热问题的求解方法有:(1)分析法,PDE ,B.L.PDE ,B.L.IDE 等;(2)实验法,相似理论,量纲分析;(3)比拟法,雷诺比拟,切尔顿-柯尔朋比拟,Plant Analogy, 卡门比拟;(4)数值法,差分法,有限元法等。
第二种答案:答:①数学解析法:理论求解或数值求解描述对流换热过程的微分方程组,得到精确解或相似解;②模拟实验法:根据相似理论,将描述对流换热过程的微分方程组通过数学、物理简化成准数方程的形式,然后根据实验确定准数方程的具体关系。
2、能量方程的五种表达形式;边界层微分方程的特点和前提条件。
答:能量方程的五种表达形式: ①总能形式的能量方程:W dxdydz q q q dxdydz D De s r +++∙-∇=*)(τρ ②热力学能形式的能量方程:ηφτρ+∙∇-++∙-∇=V P q q q D De s r ③焓形式的能量方程:i=e+P/ρηφττρ++++∙-∇=D DP q q q D Di s r ④定压比热形式的能量方程:ηφτβτρ++++∙-∇=D DP T q q q D DT C s r p P T)(1∂∂-=ρρβ体胀系数 ⑤定容比热形式的能量方程:ηφτρρ+∙∇∂∂-++∙-∇=V T P T q q q D DT C s r v)( 边界层微分方程的特点:前提条件:①流体为不可压缩的牛顿流体,稳定流动;②常物性,无内热源;③忽略由黏性摩擦而产生的耗散热。
3、相似原理理论求解对流换热问题的原理、步骤及应用。
答:原理:凡是相似的物理现象,其物理量的场一定可以用一个统一的无量纲的场来表示;凡是彼此相似的现象,描写该现象的同名特征数——准数对应相等。
步骤:①写出所写研究对象的微分方程组;②根据相似原理,利用置换的方法,找出相似准数;③将所研究的问题用准数方程的形式表示出来;④用物理实验的方法,找出准数函数的具体函数关系;⑤将函数关系推广应用。
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第6章 换热器
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第六章换热器1.试从表6—2查出F—600—95—16—4型浮头管壳式换热器的壳程数、管长、B管子总数、每程管子数、管程流通面积、流体通过每一对折流板之间管束外的流通面积,折流板总数、折流板缺口拱高、缺口内管子根数及壳中心管排的管子根数(折流板间距:200mm)。
2.在下列各种列管换热器中,每小时将29.4t的有机溶剂从20℃加热至50℃,溶剂在管内流动。
热介质的进出口温度分别为110℃及60℃。
试求下面各种情况下的平均温差:(1)单壳程单管程,逆流流动;(2)单壳程四管程;(3)双壳程四管程。
3.在一流化床反应器内装有一根冷却水管以取走反应器内放出的反应热,使床层温度维持在85℃。
冷却水入口温度10℃,出口温度50℃:若由于反应器处理量加倍,需取走的热量翻番,试问:(1)如果将床层内的冷却水管长度增加一倍,而水流量、进口温度、床层温度与总传热系数均保持不变,是否能完成冷却任务?(2)管长加倍后,冷却水出口温度为多少?此时实际取走的热量为原来的多少倍?型四管程列管换热器中用饱和水表气预热某油品,蒸汽在壳程中冷4.在一FLB凝为同温度的饱和水;油品走管内,不发生相变化。
已知水蒸气:温度120℃,冷凝潜热2236kJ/kg,冷凝给热系数l0000W/(m2·℃)流量45t/h,入口温度42℃,出口温度82℃,平均温度下的比热2.2kJ/(kg·℃)运动粘度1.2×10-6m2/s,密度800kg/m3换热器:以管外表面积为基淮的传热面积65m2,管子总数120低管子规格为Ф25×2.5mm材料为钢,壳体没有保温,外壳表面积12m2,壳壁热阻可忽赂;=环境温度:15℃,换热器外壳至周围环境的对流辐射综合给热系数T 14.5W/(m2·℃)。
(1)试估计水蒸气的冷凝量;(2)试求开工初期(管子两侧无垢)管内油品的给热系数;(3)由于油品管网压降过大,拟将上述四管程换热器改为二管程(管子总根数不变),试求油品的出口温度(假定水蒸气温度、管外给热系数、油品流量与入口温度均不变,溶剂物性变化可忽略)。
(完整word版)换热器计算思考题及参考答案
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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)?流动型式示意图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。
不同换热器的操作及传热系数的测定思考题

1. 引言换热器作为化工设备中常见的一种,其操作和传热系数的测定对于实际生产具有重要意义。
换热器的种类繁多,不同的操作方式和结构特点对于传热性能有着直接影响。
本文将针对不同换热器的操作以及传热系数的测定进行深入探讨,旨在帮助读者更全面地理解换热器的工作原理及其实际应用价值。
2. 不同换热器的操作2.1 管壳式换热器管壳式换热器是常见的一种换热设备,其操作方式较为灵活多样。
在实际应用中,可以根据不同的介质流动情况和传热需求,采用单相流、多相流或者混合流的操作方式。
管壳式换热器还可以通过改变进出口介质的温度和流速来实现不同的传热效果,从而满足工艺生产的需要。
2.2 板式换热器板式换热器的操作相对简单,通常采用平行流或逆流的方式进行传热。
其特点是传热效率高、占地面积小,适用于要求高效率换热的场合。
在实际操作中,可以通过控制板片的数量和间距来调节传热效果,以满足不同工艺条件下的换热需求。
2.3 螺旋板式换热器螺旋板式换热器是一种结构复杂、传热效果良好的换热设备。
其操作方式多样,可以根据具体的介质性质和工艺要求来选择不同的传热方案。
螺旋板式换热器还可以通过调节螺旋板的角度和间距来改变流体的流动路径,从而实现更高效的传热效果。
3. 传热系数的测定3.1 热工学方法传热系数是反映换热器传热性能的重要参数,其测定方法多种多样。
其中,热工学方法是比较常用的一种,通过测量流体的温度、压力和流速等参数,结合换热器的结构特点和换热介质的性质,可以较为准确地计算出传热系数的数值。
3.2 实验方法除了热工学方法外,实验方法也是传热系数测定常用的手段之一。
在实际操作中,可以利用换热器试验台或者实验室设备,通过控制流体的温度、压力和流速等参数,结合换热器的结构特点和试验介质的性质,进行传热系数的实际测定。
4. 个人观点和理解通过对不同换热器的操作和传热系数测定方法的探讨,我对换热器的工作原理和实际应用有了更深入的理解。
在实际生产中,根据工艺条件和介质特性选择合适的换热器操作方式和传热系数测定方法,可以更好地发挥换热器的效果,提高生产效率和产品质量。
2020年传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
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作者:非成败作品编号:92032155GZ5702241547853215475102时间:2020.12.13第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt -沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;w t -固体表面温度;f t -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T-辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
热质交换原理与设备-思考题参考答案

思考题参考答案说明:1、参考答案仅为参考、错误在所难免,敬请同学们指正。
2、思考题为连之伟主编教材(第三版)中的思考题,章节、题号与之相对应。
3、未给出参考答案的思考题部分作为例题授课讲解,部分请同学们自行解答。
第1章绪论1、答:可分为三类:动量传递、热量(能量)传递和质量传递。
引起的原因分别为:动量传递:流场中的速度分布不均匀(或速度梯度的存在)热量传递:物系中温度分布不均匀(或存在温度的梯度)质量传递:物体的浓度分布不均匀(或浓度梯度的存在)2、答:热质交换设备按照工作原理可分为:间壁式(或表面式)、直接接触式(或混合式),蓄热式(或再生式、回热式)和热管式等四种类型。
特点:1)间壁式换热器:冷、热流体在各自的流道中连续流动完成热量交换,彼此不接触,不掺混。
2)直接接触式换热器:两种流体直接接触并且相互掺混,传递热量和质量后,在理论上变成同温同压的混合介质流出,传热传质效率高。
3)蓄热式换热器:借助由固体构件(填充物)组成的蓄热体传递热量,此类换热器中冷、热流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道,热流体先对其加热,使蓄热体壁温升高,把热量储存于固体蓄热体中,随即冷流体流过,吸收蓄热体通道壁放出的热量。
4)热管式换热器:以热管为换热元件的换热器,由若干热管组成的换热管束通过中间隔板置于壳体中,中间隔板与热管蒸发段,冷凝段及相应的壳体内腔分别形成热、冷流体通道,热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。
3、答:顺流式:又称并流式,冷、热两种流体平行地同方向流动,即两种流体由同一端进入换热器。
逆流式:两种流体也是平行流动,但流动方向相反,分别从相对的两端进入换热器,向着相反的方向流动,并由相对的两端离开换热器。
叉流式:又称错流式,两种流体的流动方向互相垂直交叉。
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,将冷、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。
换热器原理与设计答案
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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:√ 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。
.采用短管换热,由于有入口效应,边界层变薄,换热得到强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GDOU-B-11-302班级:姓名:学号:试题共 4 页 加白纸3 张流路为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。
换热器原理与设计课后题答案史美中国

换热器原理与设计课后题答案史美中国热交换器原理与设计热交换器: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1C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(e):实际传热量Q与最大可能传热量Q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一--封头管箱壳体型式:一一单程壳体F一一具有纵向隔板的双程壳体H一双分流后盖结构型式:P一一填料函式浮头S一一钩圈式浮头U一一U形管束一-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: (1)管板(2)分程隔板(3)纵向隔板、折流板、支持板(4)挡板和旁路挡板(5)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。
气气热管换热器性能测定实验思考题
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气气热管换热器性能测定实验思考题
对于气气热管换热器性能测定实验的思考题,我可以给您一些建议。
在进行实验之前,需要明确实验目的和参数,以便设计实验方案。
以下是一些可能的思考题:
1. 实验的目的是什么?是评估换热器的传热性能,还是比较不同换热器的性能差异?
2. 测量哪些参数是必要的?例如,传热系数、热阻、温度分布等。
3. 实验需要准备哪些设备和材料?比如,热源、冷却介质、温度传感器、流量计等。
4. 如何控制实验条件以获得可比较的结果?例如,控制进出口流量、入口温度、压力等。
5. 如何测量和记录实验数据?是否需要使用数据采集设备和软件?
6. 实验过程中需要注意哪些问题?如安全措施、环境干扰、实验误差等。
请注意,以上是一些建议性的思考题,具体实验方案应根据具体情况和实验目的进行调整。
在进行实验之前,请确保遵守实验室安全规定和相关法律法规。
列管换热器习题以及答案
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列管换热器习题以及答案列管换热器习题以及答案换热器是工业生产中常见的设备之一,用于将热量从一个介质传递到另一个介质。
而列管换热器是其中一种常见的换热器类型。
在学习和应用列管换热器时,我们经常会遇到一些习题,通过解答这些习题可以更好地理解和掌握列管换热器的原理和应用。
下面,我们将给出一些列管换热器的习题以及相应的答案,希望能对大家的学习有所帮助。
习题一:一个列管换热器的管程数为100,管程内的流体为水,管程外的流体为汽油。
水的进口温度为30℃,汽油的进口温度为120℃,水的出口温度为60℃,汽油的出口温度为80℃。
已知水的流量为10 kg/s,汽油的流量为8 kg/s,求列管换热器的传热面积。
解答一:根据传热方程,我们可以得到列管换热器的传热功率公式:Q = U × A × ΔTm其中,Q为传热功率,U为总传热系数,A为传热面积,ΔTm为平均对数温差。
首先,我们需要求解平均对数温差ΔTm。
根据平均对数温差公式:ΔTm = (ΔT1 - ΔT2)/ ln(ΔT1 / ΔT2)其中,ΔT1为水侧的温差,ΔT2为汽油侧的温差。
ΔT1 = (60 - 30) = 30℃ΔT2 = (120 - 80) = 40℃带入公式计算得到:ΔTm = (30 - 40) / ln(30 / 40) ≈ -9.33℃接下来,我们可以根据传热功率公式求解传热面积A:Q = U × A × ΔTm传热系数U是一个经验值,根据实际情况选择合适的数值。
假设U为400W/(m^2·℃),代入已知数据计算传热面积A:Q = 400 × A × (-9.33)已知Q = 10 × (60 - 30) × 1000 = 300,000 W带入公式计算得到:300,000 = 400 × A × (-9.33)A ≈ 80 m^2所以,该列管换热器的传热面积为80平方米。
热交换器课后题答案

4.某一错流式热交换器中(两流体各自均无横向混合的一次错流),以排出的热气体将2.5kg/s 的水从35℃加热到85℃,热气体的比热为1.09kJ/(kg ℃),进入热交换器的温度为200℃,离开时的温度为93℃,若该热交换器的传热系数为180W/(m 2℃),试求其传热面积和平均温度。
若水的流量减少一半,而气体的流量及两流体的进口温度保持不变,计算因水流量减少而导致换热量减小的百分比,假定传热系数不变。
解:(1)由题,2M =2.5 kg /s ,2t =35 '℃,2t =85 ''℃ ()p2c =4187 J /kg ⋅℃,()p1c =1090 J /kg ⋅℃,1t =200 '℃,1t =93 ''℃,()2K=180 W /m ⋅℃。
()()()()()()1212lm,1212200859335t ===83.27 20085ln ln 9335t t t t t t t t ''''''------∆-'''--'''-c ℃, 221285350.30320035t t P t t '''--===''--,112220093 2.148535t t R t t '''--==='''--,查图1.14得,ψ=0.92。
错流的平均温差为:,0.9283.2776.61 m lm c t t ∆=ψ⋅∆=⨯=℃。
不考虑散热损失,传热量()2222() 2.541878535523375 W p Q M c t t '''=-=⨯⨯-= 传热面积252337537.95 m 18076.61m Q F K t ===∆⨯。
化工原理换热习题答案

化工原理换热习题答案化工原理换热习题答案换热是化工过程中非常重要的一环,通过换热可以实现能量的传递和转化。
在实际的工程应用中,我们常常会遇到一些与换热相关的习题。
本文将为大家提供一些常见的换热习题答案,希望能够帮助读者更好地理解和应用换热原理。
一、传热方式的选择1. 问题描述:在某个化工过程中,需要将高温的流体A与低温的流体B进行换热。
根据实际的工艺要求,我们需要选择一种合适的传热方式。
请问,在以下几种传热方式中,应该选择哪一种?(1) 对流传热(2) 辐射传热(3) 导热传热答案解析:根据问题描述,我们需要将高温的流体A与低温的流体B进行换热。
在这种情况下,我们通常会选择对流传热。
对流传热是通过流体的运动来实现能量的传递,可以快速有效地完成换热过程。
辐射传热主要依靠物体表面的热辐射来传递能量,适用于高温物体的换热。
导热传热则是通过物体内部的热传导来实现能量的传递,适用于固体材料的换热。
在这个问题中,由于我们需要将两种流体进行换热,因此对流传热是最合适的选择。
二、换热器的热效率计算2. 问题描述:某个换热器的进口温度为150℃,出口温度为70℃,冷却介质的进口温度为20℃,出口温度为40℃。
请问该换热器的热效率是多少?答案解析:热效率是指换热器中传递的热量与输入的热量之比。
根据题目中的信息,我们可以计算出热量的传递量和输入量。
热量的传递量可以通过计算两种流体的热量差来获得,即:热量的传递量 = 热量的输入量 - 热量的输出量热量的输入量 = 进口流体A的热量 - 出口流体A的热量热量的输出量 = 进口流体B的热量 - 出口流体B的热量进口流体A的热量 = 流体A的质量流量× 流体A的比热容× (进口温度 - 出口温度)进口流体B的热量 = 流体B的质量流量× 流体B的比热容× (进口温度 - 出口温度)根据以上公式,我们可以计算出热量的传递量和输入量。
然后,将热量的传递量除以热量的输入量,即可得到换热器的热效率。
列管换热器习题以及答案

列管换热器习题以及答案《列管换热器习题以及答案》列管换热器是工业生产中常见的一种换热设备,它通过管壁传热的方式将热量从一个流体传递到另一个流体中。
在工程实践中,对列管换热器的设计和运行参数有着严格的要求,因此掌握相关的习题和答案对工程师和技术人员来说至关重要。
以下是一些关于列管换热器的习题以及答案,供大家参考:1. 一个列管换热器的管道内径为20mm,管壁厚度为2mm,管道长度为5m,流体流速为2m/s,流体温度为80°C,换热系数为500W/m2·K,求列管换热器的传热面积。
答案:传热面积A=π×d×L=3.14×0.02m×5m=0.314m22. 一个列管换热器的冷却流体进口温度为20°C,出口温度为60°C,热源流体进口温度为120°C,出口温度为80°C,求冷却流体和热源流体的热量交换量。
答案:热量交换量Q=mcΔT=mc(T2-T1),其中m为流体质量,c为比热容,ΔT 为温度差。
通过计算得到热量交换量。
3. 一个列管换热器的传热系数为800W/m2·K,传热面积为2m2,冷却流体的传热系数为1000W/m2·K,求冷却流体和热源流体的传热温差。
答案:传热温差ΔT=Q/(A×U),其中Q为热量交换量,A为传热面积,U为总传热系数。
通过计算得到传热温差。
以上是一些关于列管换热器的习题以及答案,通过这些习题的练习和答案的掌握,可以帮助工程师和技术人员更好地理解和应用列管换热器的设计和运行原理,提高工作效率和质量。
希望大家在工程实践中能够灵活运用所学知识,为工业生产的发展贡献自己的力量。
传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
![传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]](https://img.taocdn.com/s3/m/3fae94bcbb68a98270fefa0c.png)
第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt -沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;w t -固体表面温度;f t -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T-辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
换热器换热性能实验思考题答案分析影响热平衡误差大小的因素

换热器换热性能实验思考题答案分析影响热平衡误差大小的因素一、换热器的形式能使热流体向冷流体传递热量,满足工艺要求的装置称为换热器。
换热器的形式有很多,用途也很广泛。
诸如为高炉炼铁提供热风的热风炉,就是一座大型蓄热式陶土换热器;热电厂锅炉上的高温过热器是以辐射为主的高温换热器,而省煤器是以对流为主的交叉流换热器;冶金工厂安装在高温烟道中的热回收装置常用片状管式、波纹管式、插件式等型式换热器;制冷系统上的冷凝器、蒸发器属于有相变流体的换热器,这类换热器无所谓顺流或逆流;内燃机的冷却水箱属于交叉流间壁式换热器的一种。
二、几种主要的换热器1.列管式换热器列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。
它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。
列管式换热器可以采用普通碳钢、紫铜或不锈钢进行制作。
在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管道中流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;另-种流体由壳体的接管进入,从壳体上的另一接管处流出,这称为壳程。
列管式换热器有多种结构形式,常见的有固定管板式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器及U型管式换热器。
2.螺旋板式换热器螺旋板式换热器(SHE)结构简单而精密,它由两块或四块长金属薄板绕同一个中心卷制而成,板与板之间焊有定距柱,形成了两条或四条间距相同又各自完全独立的螺旋形流道。
螺旋板式换热器的流道呈同心状,同时具有一定数量的定距柱。
流体在雷诺数较低时,也可以产生湍流。
通过这种优化的流动方式,流体的热交换能力得到了提高,颗粒沉积的可能性下降。
由于流道的几何形状具有很大的灵活性,因此,螺旋板式换热器可以根据已有的条件和需求进行适当的调整。
同时,螺旋板式换热器具有比较长的单独流道,可以为许多不易处理的流体提供足够长的热交换距离,这样,流体可以在一个设备中进行完全处理,并且避免了由于流体的突然转向而产生的堵塞问题。
螺旋板式换热器采用单流道结构设计,因此采用化学方法对流道内部进行清洗具有很好的效果。
换热器原理与设计解答题
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换热器原理与设计解答题(总7页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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 P42. 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 – P36.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。
换热器知识试题及答案解析
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换热器知识试题及答案解析一、选择题(每题2分,共10分)1. 换热器的主要功能是什么?A. 热交换B. 压力调节C. 流量控制D. 温度测量答案:A2. 下列哪项不是换热器的类型?A. 管壳式换热器B. 板式换热器C. 离心式换热器D. 螺旋板式换热器答案:C3. 换热器的热效率与下列哪项无关?A. 流体的流速B. 流体的热容C. 流体的密度D. 流体的粘度答案:C4. 换热器中,热流体和冷流体的流动方式通常有哪几种?A. 并流B. 逆流C. 交叉流D. 所有上述答案:D5. 在设计换热器时,下列哪项不是需要考虑的因素?A. 流体的热传导性B. 流体的腐蚀性C. 流体的粘度D. 流体的比热容答案:C二、填空题(每题2分,共10分)1. 换热器的热效率可以通过增加______来提高。
答案:流体的流速2. 板式换热器的主要优点是______。
答案:体积小、重量轻3. 换热器的污垢系数会影响______。
答案:热交换效率4. 逆流换热器的热效率通常比______高。
答案:并流5. 换热器的热损失可以通过______来减少。
答案:增加绝热层三、简答题(每题5分,共20分)1. 请简述换热器的工作原理。
答案:换热器的工作原理是通过两种不同温度的流体在设备内进行热交换,使热量从高温流体传递到低温流体,从而达到加热或冷却的目的。
2. 什么是管壳式换热器?答案:管壳式换热器是一种常见的换热器类型,它由许多平行排列的管子组成,这些管子被固定在壳体内部,热流体和冷流体分别在管子内外流动,通过管壁进行热交换。
3. 换热器在工业应用中的重要性是什么?答案:换热器在工业应用中非常重要,它们用于加热、冷却、蒸发、冷凝等多种过程,是提高能源利用效率、节约能源成本的关键设备。
4. 为什么需要定期清洗和维护换热器?答案:定期清洗和维护换热器可以去除污垢和沉积物,防止腐蚀,保证热交换效率,延长设备使用寿命,并确保生产过程的连续性和安全性。
换热器答辩部分问题
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1.换热器热力计算的目的答:①决定换热器流程形式②根据换热面积来选择标准型号换热器2.换热器水力设计概述(压降)答:包括管程压降和壳程压降管程压降包括进出口管处压降,回弯压降,沿程压降壳程压降包括进出管管口压降,折流板压降,管束压降3.换热系数由哪几部分影响答:由管程换热系数,壳程换热系数,冷却水污垢热阻,热流体污垢热阻影响追问:公式中h1,h2,r1,r2分别代表什么答:h1:壳程导热系数h2:管程换热系数r1:热流体污垢热阻r2:冷却水污垢热阻4.换热系数与导热系数区别?答:换热系数是三种传热方式同温差之间的对应关系的总称。
换热系数等于换热量除以温差,除以面积导热系数等于导热量除以温差,除以面积换热量=导热量+传热量+辐射热量+热耗散总体来说物体换热系数小于等于导热系数5.当量直径含义答:把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径。
数值上等于4倍有效面积除以湿周。
追问:水利直径与当量直径的区别答:水力半径=截面面积/湿周长度。
水力直径=4*水力半径=4*截面面积/湿周长度。
水力直径是非圆形截面管道等效成圆形截面管道的一个几何尺寸,用于计算雷诺数,判断管道内流体是层流还是湍流状态。
当量直径是指,在压力损失相等的前提下,非圆形截面管道与圆形截面管道的一个等效直径。
通常是靠实验总结出的经验公式获得。
对于圆管,水力直径和当量直径都等于截面直径。
但对于其他截面形状,这二者是相差很大的。
6.逆流平均温差表达式答:ʌt=(t大—t小)/ln(t大/t小)=[(热水进口温度—冷却水出口温度)—(热水出口温度—冷却水入口温度)]除以ln [(热水出口温度—冷却水出口温度)/(热水出口温度—冷却水入口温度)追问:为什么要采用温度修正系数答:设计的换热器不是纯粹的顺流或者逆流,既有逆流又有顺流。
它的本质是混合流,所以不能用逆流温差代表实际温差。
而顺流温差小于逆流温差,在此换热器中逆流占主导地位,所以温度修正系数略小于1,大概在0.8到0.9之间。
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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左右)下即达到湍流。
而且板片厚度又小,故传热系数大。
例如水对水的传热系数可达1500~4700W/(m2.℃)。
•2)结构紧凑:一般板间距为4~6mm,单位体积设备可提供的传热面为250~1000m2/m3(列管式换热器只有40~150 m2/m3)。
平板式换热器的金属消耗量可减少一半以上。
•3)具有可拆结构:可根据需要,用调节板片数目的方法增减传热面积。
操作灵活性大,检修、清洗也都比较方便。
•平板式换热器的主要缺点是允许的操作压强和温度都比较低。
通常操作压强低于1.5Mpa,最高不超过2.0Mpa,压强过高容易泄露。
操作温度受垫片材料的耐热性限制,一般不超过250℃。
另外由于两板的间距仅几毫米,流通面积较小,流速又不大,处理量较小。
11.板翅式换热器的一次传热面、二次传热面、翅片效率、翅片壁面总效率(P146、147~150)•板翅式换热器的结构形式很多,但是基本结构元件相同,即在两块平行的薄金属板之间,加入波纹状或其它形状的金属翅片,将两侧面封死,即成为一个换热基本元件。
将各基本元件进行不同的叠积和适当的排列,并用钎焊固定,即可。
•板翅式换热器的优点是:结构高度紧密、轻巧、单位体积设备所提供的传热面一般能达到2500 m2/m3,最高可达4300 m2/m3。
通常用铝合金制造,故重量轻,在相同的传热面下,其重量约为列管式的十分之一。
由于翅片促进了流体的湍动并破坏了热边界层的发展,故其传热系数较高;另外铝合金不仅导热系数高,而且在零度以下操作时,其延性和抗拉强度都很高,适用于低温和超低温的场合,故操作范围广,可在200℃至绝对零度范围内使用。
同时因翅片对隔板有支撑作用,板翅式换热器允许操作压强也比较高,可达5MPa。
•这种换热器的缺点是设备流道很小,易堵塞,且清洗和检修困难,故所处理的物料应较洁净或预先净制;另外由于隔板的翅片均由薄铝板制称成,故要求介质对铝不腐蚀。
•翅片作用:1、传热,有二次传热面之称;• 2、强化单元结构。
•翅片形式主要有:平直翅片、波纹翅片、锯齿翅片、多孔翅片、条片翅片、钉状翅片。
•12.比较干式壳管式蒸发器和满液式壳管式蒸发器,各自的优点是什么?干式壳管式蒸发器:换热管(管程)内走制冷剂,管外(壳程)为走水,换热形式为液体和气液混合物换热。
体积大,这限制了机组制冷制热能力不能太大。
干式蒸发器主要用于中小型机组(≤1500KW)。
不能拆开清洗,只能用化学腐蚀方法清洗。
满液式壳管式蒸发器:换热管(管程)内走水,管外(壳程)为液态制冷剂,换热形式以液体和液体换热为主。
体积小。
因此单个换热器可以交换的热量更多。
在大型螺杆式和离心式机组中均采用满液式(单机容量可达4000KW)。
清洗只需将两端水箱和椭圆封头固定螺栓松开,即可方便进行清洗。
满液式蒸发器具有更高的传热效率,大大缩小了传热温差,使机组的效率提高了15%左右,大幅度降低了运行费用。
13.翅片管换热器中的翅片对传热与流体的影响有那些(P160~163)?•翅片管换热器是在管的表面加装翅片制成,翅片与管表面的连接应紧密无间,否则连接处的接触热阻很大,影响传热效果。
常用的连接方法有热套、镶钳、张力缠绕和焊接等方法。
此外,翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等方法制造。
•当两种流体的对流传热系数相差较大时,在传热系数较小的一侧加翅片可以强化传热。
例如用水蒸气加热空气,该过程的主要热阻是空气侧对流传热热阻。
在空气侧加装翅片,可以起到强化换热器传热的效果。
•14.热管换热器的工作原理有什么优点(P178~179)?•热管是60年代中期发展起来堵塞一种新型传热元件。
它是由一根抽除不凝性气体的密封金属管内充以一定量的某种工作液体而成。
工作液体在热端吸收热量而沸腾汽化,产生的蒸汽流至冷端冷凝放出潜热,冷凝液回至热端,再次沸腾汽化。
如此反复循环,热量不断从热端传至冷端。
冷凝液的回流可以通过不同的方法(如毛细管作用、重力、离心力)来实现,目前应用最广的方法是奖具有毛细结构的吸液芯装在管的内壁,利用毛细管的作用是冷凝液由冷端回流至热端。
采用不同的工作液体(氨、水、汞等)。
热管可以在很宽的温度范围内使用。
•热管的传热特点是热管中的热量传递通过沸腾汽化、蒸汽流动和蒸汽冷凝三步进行,由于沸腾和冷凝的对流传热强度都很大,两端管表面比管截面大很多,而蒸汽流动阻力损失又较小,因此热管两端温差可以很小,即能在很小的温差下传递很大的热流量。
与热管截面相同的金属壁面的导热能力比较,热管的导热能力可达最良好的金属导热体的103~104倍。
因此它特别适用于低温差传热以及某些等温性要求较高的场合。
•热管热交换器优点如下:•1、传热效率高,特别对气-气换热时,由于冷热两侧流体都可以在管外流动,两侧可加翅片,强化传热。
•2、压力损失小•3、结构紧凑•4维护费用少•15.热管换热器中的工质回流方式有那些(P180~181)?热管工质的工作循环的四个工作过程:1、液体的蒸发;2、蒸汽的流动;3、蒸汽的凝结;4、凝结液的回流。
按液体回流物理力,热管可分为如下三种类型• 1、吸液芯热管:主要由毛细抽吸力(表面张力)回流工作液。
主要用于宇航中。
•2、两相闭式热虹吸管或重力吸管:依靠重力回流工作液。
•3、旋转吸管:依靠离心力回流工作液。
蒸发式冷凝器•蒸发式冷凝器的换热主要是靠冷却水在空气中蒸发吸收气化潜热而进行的。
按空气流动方式可分为吸入式和压送式。
•蒸发式冷凝器工作时,制冷剂蒸汽从上部进入蛇形管组,在管内凝结放热并从下部出液管流入贮液器。
而冷却水由循环水泵送到喷水器,从蛇形盘管组的正上方向盘管组的表面喷淋,通过管壁吸收管内冷凝热量而蒸发。
设在箱体侧面或顶部的风机强迫空气自下而上掠过盘管,促进水的蒸发并带走蒸发的水分。
16.冷水塔的工作原理(P214~216)?17 .举例说明如何强化换热器的换热效率。
18. 举例说明制冷空调产品上强化传热采取的措施?19.强化传热系数的原则是什么?20.什么是有源强化换热(主动式强化换热)和无源强化换热(被动式强化换热)?21.怎样使用试验数据, 用威尔逊图解法求解传热过程分热阻?换热器计算思考题及参考答案1、对于q m1c1≥q m2c2,q m1c1<q m2c2,和q m1c1=q m2c2三种情况,画出顺流与逆流时,冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线,注意曲线的凹向和q m c 的相对大小。
解:逆流时:顺流时:2、对壳管式换热器来说,两种流体在下列情况下,何种走管内,何种走管外?(1)清洁与不清洁的;(2)腐蚀性大与小的;(3)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。
答:(1)不清洁流体应在管内,因为壳侧清洗比较困难,而管内可定期折开端盖清洗;(2)腐蚀性大的流体走管内,因为更换管束的代价比更换壳体要低,且如将腐蚀性强的流体置于壳侧,被腐蚀的不仅是壳体,还有管子;(3)温度低的流体置于壳侧,这样可以减小换热器散热损失;(4)压力大的流体置于管内,因为管侧耐压高,且低压流体置于壳侧时有利于减小阻力损;(5)流量大的流体放在管外,横向冲刷管束可使表面传热系数增加;(6)粘度大的流体放在管外,可使管外侧表面传热系数增加。
3、为强化一台冷油器的传热,有人用提高冷却水流速的办法,但发现效果并不显著c 试分析原因。
答:冷油器中由于油的粘度较大,对流换热表面传热系数较小,占整个传热过程中热阻的主要部分,而冷却水的对流换热热阻较小,不占主导地位,因而用提高水速的方法,只能减小不占主导地位的水侧热阻,故效果不显著。
4、有一台钢管换热器,热水在管内流动,空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。
有人提出,为提高冷却效果,采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。
请你评价这一方案的合理性。
答:该换热器管内为水的对流换热,管外为空气的对流换热,主要热阻在管外空气侧,因而在管外加装肋片可强化传热。
注意到钢的导热系数虽然小于铜的,但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻,因而无需将钢管换成铜管。
4、为了简化工程计算,将实际的复合换热突出一个主要矛盾来反映,将其次要因素加以适当考虑或忽略掉,试简述多孔建筑材料导热、房屋外墙内表面的总换热系数、锅炉炉膛高温烟气与水冷壁之间的换热等三种具体情况的主次矛盾。