换热器复习资料

一、识图题

1、根据下图给出的热管结构图，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？沿壳体轴心可分为几个工作段？

答：工作原理: 外部热源的热量，通过蒸发段管壁和浸满工质的吸液芯吸热使液体工质的温度上升：液体温度上升，液面蒸发，直升达到饱和蒸汽压，此时热量以潜热的方式循环工作。蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。在压差的作用下，蒸汽通过蒸汽管道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。如此往返，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。热管由管壳、吸液芯和端盖三个部分组成。液体的蒸发;2、蒸汽的流动;3、蒸汽的凝结;4、凝结液的回流.沿轴向可将热管分为三段,即蒸发段、冷凝段和绝热段。

2、说明图中冷却塔指示部件名称，并简述其冷却传热机理。

用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置;其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置

2.1冷水塔工作原理及作用’

利用吹进来的风与由上而下的水形成对流，把热源排走，一部分水在对流中蒸发，带走相应的蒸发潜热。从而降低温度。作用是节约用水、循环用水的建筑物。

3、说明下图板式换热器指示部件名称，简述工作过程。

答：板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆

卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，

其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增

加换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上

的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或

并流通过每个板片进行热量的交换。

4、几种管式换热器比较。

答：1. 固定管板式换热器：管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵塞或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力。

(工作原理): 定管板换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

2. U形换热管：只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一根管板上管子可自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力

（工作原理）: U型管式换热器管程每根管子都弯成U形，管子的两端分别安装在同一固定管板的两侧，并用隔板将封头隔成两室，每根管子都可以自动收缩，与其它管子和外壳无关，即使壳体与管子间温差很大时也使用

3. 浮头换热器：管间与管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗大，且浮头端小盖在操作中无法检验，制造时对密封要求较高。适用于壳体与管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。

（工作原理）：浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，见下图。壳体和管束对热膨胀是自由的，故而两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。

4. 填料函式换热器：与浮头式换热器相类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。由于采用

填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可自由伸缩，壳壁与管壁不会产生热变形差，从而避免可热应力。其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出，管内、管间都能清洗，维修方便。

二、简答题

1、试述平均温差法与效能-单元法在换热器传热计算中各自的特点？答：（1）LMTD法和ε-NTU法都可用于换热器的设计计算和校核计算。这两种方法的设计计算繁简程度差不多。（2）采用LMTD法可以从求出的温差修正系数φΔt的大小看出所选用的流动形式接近逆流程度,有助于流动形式的选择,这是ε-NTU法所做不到的。对于校核计算,两法都要试算传热系数,但是由于LMTD法需反复进行对数计算故较ε-NTU法稍嫌麻烦些,校核计算时如果传热系数已知,则ε-NTU 法可直接求得结果,要比LMTD法简便得多。

2、比较干式壳管式蒸发器和满液式蒸发器，各自的优点是什么？答：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。

3、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?

答：采用水冷时，管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生在总热阻中所占的比例较大。而空气冷却时，气侧热阻较大，这时，水垢的产生对总热阻影响不大。故水垢产生对采用水冷的管道的传热系数影响较大。

4、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？

流体类型：(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。

答案：(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