热交换器原理与设计期末复习重点
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。
热交换器重点知识总结
1.什么叫热交换器？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.热交换器设计应该满足哪些基本要求？合理实现工艺要求。
热交换强度高，热损失小，在有利的平均温差下工作结构安全可靠。
有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构便于制造、安装、操作和维修。
经济上合理。
保证较低的流动阻力，以减少热交换器的动力消耗设备紧凑。
⒊如何能做好热交换器设计？与传热学的发展相互促进，不可分割多学科交叉：传热学、流体力学、工程力学、材料科学涉及设计方法、设备结构、测试技术、计算和优化技术等对设计者来说，扎实的理论知识+经验4.热交换器的类型有哪些？分类方法：按用途：预热器（加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器。
按制造材料：金属、陶瓷、塑料、石墨、玻璃等。
按温度状况：温度工况稳定、温度工况不稳定。
按冷热流体的流动方向：顺流式（并流式）、逆流式、错流式（叉流式）、混流式。
按传送热量的方法：间壁式、混合式、蓄热式5.热交换器的选型应考虑哪些因素？基本标准：流体类型、操作压力和温度、热负荷和费用等。
对于一定热负荷热交换器的选型考虑因素：热交换器材质；操作压力与温度、温度变化情况、温度推动力；流量；流动方式；性能参数—热效率和压降；结构性；流体种类和相态；维护、检测、清洗、拓展、维修的可能性；总的经济性；加工制造技术；其它的用途6.热交换器的设计计算包括哪些内容？热计算，结构计算，流动阻力计算，强度计算。
7.名词解释间壁式热交换器：两流体分别在一个固体壁面两侧流动，不直接接触，热量通过壁面进行传递。
混合式：或称直接接触式。
两种流体直接接触传热蓄热式：或称回热式。
两种流体分别分时轮流和壁面接触，热量借助蓄热壁面传递沉浸式热交换器结构：这种热交换器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。
优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。
缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
热交换器原理与设计总结(21)
热交换器的试验与研究
传热特性试验
阻力特性试验
强化传热 热交换器性能评价
对数平均温差，记为Δtm
t max t min t t t m tlm " t max t ln ln ' t min t
" '
对于对数温差，如果流体的温度沿传热面变 化不大Δtmax<2Δtmin时，可以用算术平均温差 0.5(Δtmax+ Δtmin)近似计算，误差在4％以内。 Δtmax<1.7Δtmin时,误差在2.3％以内.
1 同左； 2 根据热交换器的设计原 则，确定流动方式，求 出RC和ε，用相应的公 式或线图求出传热单元 数值NTU； 3 同左； 4 由F=WminNTU/K确定传 热面积F。
校核性热力计算的比较
平均温差法 1 假定一个出口温度，利用 热平衡方程求出另一个未 知温度； 2 由传热面的已知布置情况 计算相应的传热系数K； 3 根据四个进出口温度及流 体的流动方式，计算出平 均温差Δtm； ； 4 将F、K、△tm代入传热方 程，计算传热量Q； 5 根据热平衡方程核算流体 出口温度； 6将所求温度与假设值相比， 根据误差情况决定是否需 要重新假设。 传热单元数法
1 1 ) W1 W2
t t e t t
" 1 ' 1 " 2 ' 2
KF (
1 1 ) W1 W2
热平衡方程
t t W1 t t W2
" 2 ' 1 ' 2 " 1
1 e 1 Rc
NTU (1 Rc )
顺流条件下
1 e 1 Rc
热质交换原理与设备期末复习范围
热质交换原理与设备期末复习范围1.三种传递现象：动量、热量、质量的传递现象。
2.牛顿黏性定律：dudy切应力τ，表示单位时间内通过单位面积传递的动量，又称动量通量密度。
N/m2。
3.当流场中速度、温度、浓度分布不均时，它们动量交换、热量交换、质量交换的规律可以类比。
4.二元体系：两种组成构成混合流体，或称二元混合物。
5.绝对速度=主体流动速度+扩散速度6.分子传质又称分子扩散，简称为扩散，它是由分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或者其他势而产生。
7.分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。
8.流动越明显，分子扩散越微弱。
9.固体壁面与流体之间的对流传质速率可定义为：NA=hm(CA-CA∞)10.浓度边界层：可以认为质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层即称为浓度边界层。
11.三种边界层的主要的表现形式:表面摩擦、对流换热以及对流传质。
12.对流传质系数hm在大多数情况下，与扩散系数D呈线性关系。
流体的分子传递性质：流体的黏性、热传导性和质量扩散性通称为流体的分子传递性质。
13.在给定Re准则条件下，成立的首要条件：当流体a=D即流体的Pr=Sc或Le=1时，通常空气中的热湿交换就属此.对于气体混合物，通常可近似地认为L≈1。
14.通过大量被不同液体润湿的管壁和空气之间的质交换实验。
15.对流传质系数，亦称蒸发系数，表示以湿空气的含湿量差为驱动力的对流传质系数，为hmd=hmρA，M.（hm是整个平板上的平均值）传质速率的大小与方向影响了壁面上的温度梯度，即t’(0)的值，从而影响了壁面上的导热量。
16.烧蚀冷却：为了冷却表面，在表面上涂上一层材料，当温度升高时涂层材料就升华、融化或分解，这些化学过程吸收热量，而反应所产生的气体的质量从表面离去，从而有效的冷却壁面，这种冷却方法称为烧蚀冷却。
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。
热交换器原理与设计期末复习重点
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。
换热器_热交换器原理与技术_复习_总结
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.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⑴沉浸式换热器优点：结构简单，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蚀性流体缺点：自然对流，传热系数低，体积大，金属耗量大。
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。
⑷管壳式换热器：优点：结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还可以适应高温高压的流体。
可靠性程度高；缺点：与新型高效换热器相比，其传热系数低，壳程由于横向冲刷，振动和噪音大3.换热器设计计算的内容包括：热计算、结构计算、流动阻力计算、强度计算4.设计性热计算（决定传热面积）校核性热计算（确定流体出口温度）基本关系式均为：传热方程式（Q=KF Δt)和热平衡方程式(Q=M(h1-h2))热容量：W=MC （W/C)5.几个假定：①质量流量和比热在整个传热面保持定值②传热系数...不变③没有热损失④沿管轴向导热可以忽略⑤不能既有相变又有单相对流换热6.平均温差计算公式：Δtm=(Δt``-Δt`)/(lnΔt``/Δt1)7.温度效率 P==冷流体加热度/两流体进口温差R==热流体冷却度/冷流体加热度8.传热有效度ε=实际传热量Q/最大可能传热量Qmax (Qmax=Wmin(t1`-t2`))9.NTU=KF/Wmin10.管壳式换热器类型和标准按其结构的不同一般可分为：固定管板式换热器、U 型管式换热器、浮头式换热器、和填料函式换热器11.固定管板式具有结构简单、重量轻、造价低等优点;缺点就是由于热膨胀而引起管子拉弯12.U型管式不受膨胀的影响,结构较简单,重量轻,其缺点是不能机械清洗、管子不便拆换、单位容量及单位质量的传热量低13.浮头式管壳换热器,其浮头不与外壳相连,可自由伸缩,解决了热膨胀14.管子在管板的固定，通常采用胀管法和焊接法15.在管壳式换热器中，管子的排列方式常有等边三角形排列（正六角形排列）法、同心圆排列法和正方形排列法排列法。
换热器原理与设计期末复习题重点_
通触俾热、ftS
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热力发电厂中换热器的形式与传热机理
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，金届耗量大。
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10.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
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作焦的理-
ii
橘炉〈散发揣）
间解式1
辐射-寺熟-商相悔前
过炼泰
同堕式1
辗布斗对流-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热-财就
省煤器
同壁式
对成（辐辩分•（少尸导#H对旅
空气珂热落
间壁或或蓄热式
勘加熬器
M壁式
向峻式
摩环女冷却塔
优点：结构简单，制作、修理方便，容易活洗，可用丁有腐蚀性流体
⑵喷淋式换热器：
优点：结构简单，易丁制造和检修。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，金届耗量大，但比沉浸式要 小
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。
热质交换原理与设备期末复习总结
热质交换原理与设备1.三种传递现象的联系:当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。
牛顿黏性定律dy du -µτ=；热传导方式传递的热量通量密度dydt λ-q =；通过分子扩散传递的组分A 的质量通量密度dyD D A AB A ρ-j =；这些表达式说明动量交换、热量交换、质量交换的规律可以类比。
其可以用一个公式表示dy CFD Φ−=Φd '详见P7表1-1。
2.传质的理论基础：流体中各组分的浓度不均匀，物系中的某组分存在浓度梯度，将发生该组分由高浓度区向低浓度区的迁移过程，就会有质量传递或质交换发生。
传质过程又常和传热过程复合在一起，例如空调工程中的表冷器在冷却去湿工况下和在吸收式制冷装置的吸收器中发生的吸收过程等，均是既有热交换又有质交换的现象。
3.分子传质又称为分子扩散，简称扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或其他势而产生。
4.对流传质是具有一定浓度的混合物流体流过不同浓度的壁面时，或两个有限互溶的流体层发生运动时的质量传递。
分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。
在层流流动中，对流传质主要依靠层与层之间的分子扩散来实现的。
在湍流流体中，凭借流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象，称为紊流扩散。
5.斐克定律表达式)N (N x -N B A ++=A A A dzdC D 即组分的实际传质通量=分子扩散通量+主体流动通量（气体、固体、液体哪个扩散比较容易？）判断准则：①斐克型扩散：固体内部孔道的直径d 远大于流体分子运动自由程λ，λ100d ≥。
②克努森扩散：100d >λ。
③过渡区扩散：λ与d 相差不大。
6.扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
7.对流传质：固体壁面与流体之间的对流传质速率可定义为)C -(C A As ∞=m A h N8.（必考（必考））浓度边界层：质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层即称为浓度边界层。
换热器
的面积和传热有效度。 解：首先分别画出顺流、逆流布置的温度分布图
W1=Wmax，W2=Wmin Rc=Wmin/Wmax=4680/9360=0.5
( ) ε = t' − t" max = t2" − t2' = 32 − 4 = 0.295
t1' − t2'
t1' − t2' 99 − 4
ε = 1 − exp[−NTU (1− Rc )] ⇒ NTU = 0.38
其中：Rc=Wmin/Wmax
相变时，Wmax → ∞; Rc → 0
逆流
ε = 1− exp[−NTU (1− Rc )] 1 − Rc exp[−NTU (1− Rc )]
例题：2.2 温度为 99 °C 的热水进入一个逆流热交换器，将 4 °C 的冷水加热到 32 °C。热水
的流量为 9360kg/h，冷水流量为 4680kg/h，平均传热系数为 830W/(m2 •°C )，试计算热交换器
或更换。 缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热应力。 U 形管式换热器 构造：由 U 字形弯管组成管束，管子两端固定在同一管板上，弯曲端不加固定。 优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。 缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。 适用场合：管内流体清洁、不易结垢，高温、高压、耐腐蚀性。 浮头式换热器 构造：管板一端与壳体以法兰实行固定连接，另一端可相对于壳体滑动。 优点：管内和管间清洗方便，不会产生热应力。 缺点：结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在操作中无法检查。 适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易结垢的场合。 填料函式换热器 优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。 缺点：填料处易泄漏。 适用场合：4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料
热交换器原理与设计
热交换器原理与设计复习提纲题型：概念题，问答题，计算。
0.绪论1.热交换器的分类2.content of heat exchanger desing.(P6)1.热交换器热计算的基本原理1.1.1热计算基本方程式Q=KF△t ------Heat Transfer Equation1.1.2热平衡方程式 Heat balance equation Q=M1(I1’-I1”)=M2(I2”-I2’)1.2平均温差（图）对数平均温差△tm或LMTD表示，公式1.11 （for counter flow and parallel flow）(主要用这个)算术平均温差（看）△tm=ψ△tlm,c ψ----修正系数 correction factor ψ=f(P、R) P,R公式及物理意义1.3．1 传热有效度的定义1.3.2 LMTD及NTU 两种算法 P24-342.管壳式热交换器 shell-and-tube heat exchanger(计算较多)2.1.1 types(4种) and standards (国标GB151-1999，P43表示法)2.1.2管子在管板上的固定与排列Tube bundle type: bined1)管子在管板上的固定2)管子在管板上的排列 tube layoutTriangular layoutSquare layoutCircular layoutRotated square layout3)换热管中心距：管板上两根管子中心线的距离称为换热管中心距。
2.1.5 折流板 baffle-----一个重要的附件折流板的作用除了使流体横过管束流动外，还有支撑管束、防止管束振动弯曲的作用。
Baffle arrangement：水平，数值，转角Baffle types：segmental baffle（弓形）、disc-and-ring baflleBaffle fixing2.1.7 防冲板2.3 管壳式热交换器的传热计算2.3.1 传热系数的确定（确定管内面积还是管外面积）对光滑圆管，以外表面积为准时：以内表面积为准时：公式2.25，,2.26,do≈di,可用公式2.27：2.3.2 换热系数的计算了解贝尔法Nu=αl/λ Re=ωl/γ Pr=Cpμ/λP60 表格2．4.1 管程阻力计算（压力计算，参考流体力学）注意：入口，出口，转弯处2.5 管壳式热交换器的合理设计考虑的主要问题：1.流体在热交换器内流动空间的选择2.流体文都和终温的确定3.管子直径的选择4.流体流动速度的选择5.管壳式热交换器的热补偿问题6.管壳式热交换器的震动与噪声Attention：了解设计原则3.高效间壁式热交换器3.1 螺旋板式热交换器 spiral heat exchanger基本构造和工作原理 basic structure and principle3.2 板式热交换器板式效率的物理意义及影响板式效率的因素P129 型号表示法3.3.2 板翅式热交换器的设计计算注意翅片效率：ηf翅片避免总效率：η0传热量和传热系数计算 P150 公式 3.64；公式 3.65P154 板翅式热交换器设计步骤：（参照老师上课讲的内容）3.4 翅片管热交换器 tube-fin heatexchanger翅片管热交换器是一种带翅（亦称带肋）的热交换器3.5 热管热交换器 heat-pipe heat exchanger因为工作原理不同（蒸发，冷凝）所以要在第三章重点注意：5个极限，9个热阻，及工作原理P180 什么叫重力辅助热管4 混合式热交换器分类：冷水塔，气体洗涤塔，喷射式热交换器，混合式冷凝器Attention：重点冷水塔4.1 冷水塔 1.构造及部件功能2.分类：干式、湿式（效率低）为什么湿式效率低？？P213冷水塔的工作原理：P216 注意，水温决定于水和空气的传热冷水塔内水的降温主要是由于水的蒸发散热和气水之间的接触传热。
《热交换器原理与设计》复习解读
b 密封垫圈
密封作用，防止介质漏出（外漏）
在两板片间造成一定的间隙，形成介质的流道（内漏）
双道密封 信号孔（凹槽） 当介质从第一道密封泄露时，可以从信号 空泄出，及早发现和检修 信号孔还可以避免介质穿通，防止一种介 质漏到另一种介质中去
承受压力、温度，耐流体的侵蚀 良好的弹性，可重复使用
材料 天然橡胶、丁晴橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡 胶、三元乙丙橡胶、硅胶（80-150℃以下） 压缩石棉、石棉橡胶（260-300℃）
复
习
第一章
什么是热交换器 在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传 递给其他流体的设备。
分类简介： 按传递热量的方法来分：
间壁式：冷热流体间有一个固体壁面，两种流体 不直接接触，热量通过壁面进行传递。
又可分为管式换热器、板式换热器、夹 套式换热器
混合式：冷热流体直接接触进行传热。 蓄热式（回热式）：冷热流体轮流和壁面接触， 热流体放热，冷流体吸热。
2.壳程结构
壳体 折流板 折流杆
防短路结构 壳程分程
⑴壳体
①接管→焊在壳体上，供壳程流体进、出。 ②防冲挡板 作用:减小流体的不均匀分布和对管束的侵蚀和震动， 在壳程进口接管处设置防冲挡板.
③导流筒
作用:a.充分利用换热面积, 减小壳程进出口处死区 b.也起防冲作用 c.减少壳程进出口处压降(外导流结构) 条件: 当壳程进出口接管距管板较远，流体停滞区过大时， 应设置导流筒
在相同的流体进出口温度条件下，按逆流工作所需的传热 面积 Fcounter与按某种流动形式工作所需的传热面积 Fother 之比 值（传热系数相等的条件小），
温度修正系数 值的大小说明某种流动形式的换热器
即：
t m Fcounter t lm,c Fother
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 2 管壳式热交换器重点内容
2 管壳式热交换器2.1管壳式热交换器的类型、标准与结构2.11类型和标准按其结构的不同一般可分：固定管板式、U型管式、浮头式和填料函式四种类型。
(1) 固定管板式热交换器是将管子两端固定在位于壳体两端的固定管板上，由于管板与壳体固定在一起，所以称之为固定管板式热交换器。
优点：结构比较简单，重量轻，在壳程程数相同的条件下可排的管数多。
缺点：壳程不能检修和清洗，因此宜于流过不易结垢和清洁的流体，当管束与壳体的温差太大而产生不同热膨胀时，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。
膨胀节作用：只能减小不能完全消除由于温差而引起的热应力。
(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块管板上，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。
优点：①结构简单、省去一块管板和一个管箱，造价低。
②管束和管壳体分离，热膨胀时互不约束，需要清洗时可以将整个管束抽出，同时可消除热应力。
③管子两端固定在同一块管板上，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。
缺点：①清除管子内壁的污垢却比较困难。
②弯曲的管子需要一定的弯曲半径，降低了管板的有效利用③损坏的管子也难于调换，U形管管束的中心部分空间对热交换器的工作有不利的影响。
这些缺点，使其应用受限。
(3) 浮头式热交换器两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，这一端称为固定端。
另一端的管板不与壳体固定连接而可相对于壳体滑动，这一端被称为浮头端。
优点：①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。
②清洗、检修仅将整个管束从固定端抽出即可进行，总之比较简单。
③对于管子和壳体温差大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况，浮头式热交换器能很好适应。
外号：内浮头式热交换器缺点：①浮头与管板法兰连接有相当大的面积，使壳体直径增大，在管束与壳体之间形成了阻力较小的环形通道，部分流体将由此处旁通而不参加热交换过程。
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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℃错误!未找到引用源。
（2）错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
由课本图1.14查得错误!未找到引用源。
=0.92Δt m=104.9错误!未找到引用源。
0.92=96.5℃（3）由课本图1.8查得错误!未找到引用源。
=0.85Δt m=104.9×0.85=89.2℃（4）由课本图1.11查得错误!未找到引用源。
=0.97Δt m=104.9×0.97=101.8℃（5）Δt max =t1′-t2′=300-100=200℃Δt min =t1″-t2″=210-200=10℃错误!未找到引用源。
2.1-2型管壳式换热器，用30℃的水来冷却120℃的热油（c0=2100J/（kg错误!未找到引用源。
K）），冷却水流量为1.2kg/s，油流量为2kg/s，设总传热系数K=275W/(m2错误!未找到引用源。
K),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错误!未找到引用源。
K)，热油的热容量W1=M1c0=2错误!未找到引用源。
2100=4200W/K, 冷水的热容量W2=M2c p=1.2错误!未找到引用源。
4200=5040W/K 因而W1=W min，W2=W max则错误!未找到引用源。
,错误!未找到引用源。
,传热有效度错误!未找到引用源。
代入数据，得错误!未找到引用源。
=0.539又因为错误!未找到引用源。
,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错误!未找到引用源。
(120-71.5)=5040错误!未找到引用源。
(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/（m2错误!未找到引用源。
K），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)热水热容量错误!未找到引用源。
冷水热容量错误!未找到引用源。
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：错误!未找到引用源。
W1=W max，W2=W min，R c=W min/W max=4680/9360=0.5，又错误!未找到引用源。
NTU=KF/W min错误!未找到引用源。
F=NTUW min/K=错误!未找到引用源。
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=错误!未找到引用源。
(Δt max+Δt min)】传热量Q=W2Δt2=5441.8错误!未找到引用源。
(32-4)=152370.4W 又错误!未找到引用源。
5.在一台1-2型壳式换热器中，管冷却水从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错误!未找到引用源。
故查图1.8，,错误!未找到引用源。
=0.952，故对数平均温差空气平均温差错误!未找到引用源。
，查表得空气的比热c p=1009J/(kg•K)空气的换热量错误!未找到引用源。
故需传热面积错误!未找到引用源。
集美大学2011级学长致学弟学妹热力1112。