换热器原理与设计(答案)
《热质交换原理与设备》课后习题答案(第3版)
第一章绪论1、答：分为三类。
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：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。
2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。
1) 间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。
2) 直接接触式又称混合式，在此类换热器中，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) 蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷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) 热管换热器是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隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、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、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。
1) 逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。
2) 叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
3) 混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。
4) 顺流和逆流分析比较：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，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。
(完整word版)换热器计算思考题及参考答案
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。
热交换器原理与设计
绪论1.2.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。
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.Mc1℃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—对应单位温度变化产生的流动流体的能量存储速率。
4.顺流和逆流情况下平均温差的区别：在顺流时，不论W1、W2值的大小如何，总有μ＞０，因而在热流体从进口到出口的方向上，两流体间的温差△t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，μ＞０，△t不断降低，当W1＞W2时，μ＜０，△t不断升高。
5.P（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。
（定义式P12）7.从φ值的大小可看出某种流动方式在给定工况下接近逆流的程度。
除非处于降低壁温的目的，否则最好使φ＞0.9，若φ＜0.75就认为不合理。
（P22 例1.1）8.所谓Qmax是指一个面积为无穷大且其流体流量和进口温度与实际热交换器的流量和进口温度相同的逆流型热交换器所能达到的传热量的极限值。
9.实际传热量Q与最大可能传热量Qmax=Q/Qmax。
意义：以温度形式反映出热、冷流体可用热量被利用的程度。
10.根据ε的定义，它是一个无因次参数，一般小于1。
其实用性在与：若已知ε及t1′、t2′时，就可很容易地由Q=εW min(t1′-t2′)确定热交换器的实际传热量。
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。
换热器考试题及答案
换热器考试题及答案一、选择题1. 换热器的主要功能是什么？A. 传递热量B. 传递质量C. 传递动量D. 传递电荷答案：A2. 以下哪种类型的换热器适用于高温高压的工况？A. 壳管式换热器B. 板式换热器C. 螺旋板式换热器D. 管壳式换热器答案：D3. 换热器的热效率通常用哪个参数来衡量？A. 压力降B. 温度差C. 传热系数D. 流量答案：C二、填空题4. 在换热器中，流体的流动方式主要有并流、______流和交叉流。
答案：逆5. 换热器的污垢系数通常用希腊字母______来表示。
答案：R6. 换热器的热传导分析中，常用的对数平均温差法用符号______表示。
答案：Δtm三、简答题7. 简述板式换热器与壳管式换热器的主要区别。
答案：板式换热器与壳管式换热器的主要区别在于结构和传热效率。
板式换热器由许多平行排列的金属板片组成，板片之间形成狭窄的通道，流体在通道中流动进行热交换，具有较高的传热效率和紧凑的结构。
而壳管式换热器由一个圆柱形壳体和许多平行排列的管子组成，流体在管内或管外流动，传热效率相对较低，但结构简单，适用于大流量的流体。
8. 描述换热器的污垢对换热效率的影响。
答案：换热器的污垢会降低传热效率，因为污垢在换热面形成一层隔热层，减少了热量的有效传递。
随着污垢的积累，传热面积减少，流体的流动阻力增加，导致泵送能耗上升。
长期而言，污垢还可能导致换热器的腐蚀和损坏，影响设备的使用寿命。
四、计算题9. 已知一换热器的热流体进口温度为150°C，冷流体进口温度为30°C，出口温度分别为100°C和60°C，求该换热器的对数平均温差。
答案：对数平均温差Δtm可以通过以下公式计算：Δtm = (Δt1 - Δt2) / ln(Δt1 / Δt2)其中，Δt1 = 150°C - 60°C = 90°C，Δt2 = 100°C - 30°C = 70°C。
热交换器原理与设计—第1章_热交换器热计算的基本原理_(1)
两种流体中只有一种横向混合的错流式热交换器，其 值为：
能源与动力工程教研室
对于某种特定的流动形式， 是辅助参数P、R的函 数 f ( P, R) 该函数形式因流动方式而异。
对于只有一种流体有横向混合的错流式热交换器， 可将辅助参数的取法归纳为：
t m ,算术
t max t min 2
使用条件：如果流体的温度沿传热面变化不大， 范围在
t max 2 内可以使用算数平均温差。 t min
能源与动力工程教研室
算术平均与对数平均温差
t m ,算术
t max t min 2
t m ,对数
t max t min t max ln t min
R 1 t t 2 2 1 P ln 1 PR
的函数
t1m,c
能源与动力工程教研室
为了简化 的计算，引入两辅助参数：
t 2 t2 p t2 t1
t1 t1 R t 2 t2
冷流体的加热度 两种流体的进口温差
能源与动力工程教研室
1.2 平均温差
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差
简单顺流时的对数平均温差 假设：
(1)冷热流体的质量流量qm2、qm1 以及比热容c2, c1是常数； (2)传热系数是常数；
(3)换热器无散热损失； (4)换热面沿流动方向的导热量 可以忽略不计。 下标1、2分别代表热冷流体。 上标1撇和2撇分别代表进出口
能源与动力工程教研室
在假设的基础上，并已知冷热流体的 进出口温度，现在来看图中微元换热 面dA一段的传热。温差为：
热质交换原理与设备课后题答案(第二版)[1]
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第一章 绪论1、答：分为三类。
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：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。
第二章 热质交换过程1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。
传质通量等于传质速度与浓度的乘积。
以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+以主流速度表示的质量通量：1()()A A A AB B A A B e u e e u e u a m m e ⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦()B B A B e u a m m =+2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。
3、答：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。
动量、热量和质量的传递，（既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递）动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类似的。
4、答：将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子等于传质因子①2233r P 2m H D t t c G J J S S S ===⋅=⋅② 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质，只要将对流传热计算式中的有关物理参数及准则数用对流传质中相对应的代换即可，如：r ,,,P ,,m c u h t t t c a D D S N S S S λ↔↔↔↔↔↔③当流体通过一物体表面，并与表面之间既有质量又有热量交换时，同样可用类比关系由传热系数h 计算传质系数m h 23m hh Le e φ-=⋅5：答：斯密特准则c i v S D =表示物性对对流传质的影响，速度边界层和浓度边界层的相对关系刘伊斯准则r P c v S D a Le v D a ===表示热量传递与质量传递能力相对大小 热边界层于浓度边界层厚度关系6、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：3241133435.71110()ABA B TD p V V μμ-=+⨯+若在压强5001.01310,273PPa T K =⨯=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 状态下的扩散系数可用该式计算32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭ （1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅=223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=3425211523311435.7298103228 1.5410/1.013210(25.631.1)D m s --⨯⨯+⨯==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+=50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K = 3221.0132980.2()0.228/1.0132273D c m s =⨯⨯=7、解：124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯ 8、解：250C 时空气的物性：351.185/,1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯ 用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则21122000()()()44ln 4A A A m A s A A lA m A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰9、解：200C 时的空气的物性：353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023me c sh R S =计算m h 0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===10、解：氨在水中的扩散系数921.2410/D m s -=⨯，空气在标准状态下的物性为；353591.293/, 1.7210,Pr 0.708, 1.00510/()1.721010727.741.293 1.2410p c kg m Pa s c J kg k S D ρμμρ----==⨯⋅==⨯⋅⨯===⨯⨯由热质交换类比律可得231Pr m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 223351P r 560.7087.0410/1.293100110727.74m p c h m s h c S ρ-⎛⎫⎛⎫==⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭11、解：定性温度为0252022.5,2g t C +==此时空气的 物性ρυ⨯23-6=1.195kg/m ,=15.29510m /s查表得：⨯-42o D =0.2210m /s,0C 25饱和水蒸汽的浓度30.02383/v kg m ρ=33224400 1.0132980.22100.2510/1.0132273O D P T D m sP T --⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭02220209.48/3.140.0253600 1.195360044u m sd πρ===⨯⨯⨯⨯⨯0e 9.480.025R 15488u d υ⨯===⨯-615.29510 40.25100.61c D S υ-⨯⨯===-615.29510用式（2--153）计算0.830.440.830.440.0230.023154880.6155.66,m e c sh R S ==⨯⨯= 4255.660.2410 5.56610/0.025m m sh D h m sd --⨯⨯===⨯设传质速率为A G ，则20()()()4A m A s A A d G d d x h d ud ππρρρ⋅=-=21004A A lA m A s Adu d dx h ρρρρρ⋅=-⎰⎰1204e x p ()A s AA A smh du ρρρρ⋅⋅-=- 020C 时，饱和水蒸汽的浓度30.0179/A s kg m ρ⋅=11AAd ρρρ=- 1330.003 1.195 3.5710/110.003A d kg m d ρρ-⋅⨯∴===⨯++∴ 代入上面的式子得：230.01193/A kg m ρ= 112.23/AAd g k g ρρρ==-12、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s 60e 210R 1.1810u lυ⨯===⨯⨯-616.9610 转折点出现在56e 510101.1810e R , 4.24R c x l m μν⨯⨯⨯===因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)e c LR S Sh γ=-查表2—4得，定性温度为350C时，324000.26410O D P T D P T -⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭2m /s40.264100.64c DS υ-⨯⨯===-616.9610360.8[0.037(1.1810)870]0.641548.9LSh γ=⨯⨯-⨯=430.288101548.9 4.4610/10mL L D h Sh m sL --⨯⎛⎫==⨯=⨯ ⎪⎝⎭每2m 池水的蒸发速率为()m A A S A n h ρρ⋅∞=-300C 时，3030.03037/;40,0.05116/A S A S kg m C kg m ρρ⋅⋅'==时()354.4610(0.030370.50.05116) 2.1410m A A S A S n h ρϕρ--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯13、解：在稳定状态下，湿球表面上水蒸发所需的热量来自于空气对湿球表面的对流换热，即可得以下能量守衡方程式2()s fg H O h T T h n ∞-=其中fg h 为水的蒸发潜热222()H O H O H O m Sn h ρρ⋅⋅∞=- 22()H O H O ms fg S h T T h h ρρ∞⋅⋅∞=+- 23r P 1m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭又 查附录2—1，当s T =035C 时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808S P=于是 325808180.0408/8314308H OS S s P M kg mRT ρ⨯===⨯ 0ρ∞=14、解：2()()s H O m S h T T r n r h ρρ∞∞-=⋅=⋅-其中0026,20S t C t C ∞== 查表2—1，当20S t C =时水蒸汽的饱和蒸汽压力2330S a P P = 于是22338180.017278314293H OS S sP M kgRT ρ⨯===⨯2454.3/r kJ kg =1V d d ρρρ∞⋅==+当026t C ∞=，时定性温度为023,2st t t C ∞+==31.193/ 1.005/()p kg m c kJ kg k ρ=⋅=⋅由奇科比拟知22334r P 110.749.59101.197 1.0050.6m p c h h c S ρ-⎛⎫⎛⎫===⨯ ⎪ ⎪⋅⨯⎝⎭⎝⎭()1S s m h d T T d rh ρρ∞⋅=--+ 41.19326200.0172712454700905910d d-⨯-=-+⨯⨯ d=12.5g/kg 15、解：325100.04036/8314(27325)i CO P C kmol mRT ===+22N CO C C =222220.5N N CO N CO C x x C C ===+32254410 1.776/8314298CO iCO M P kg m RT ρ⨯⨯===⨯22220.611COCO CO Na ρρρ==+32252810 1.13/8314298N iN M P kg m RTρ⨯⨯===⨯ 20.389N a =16、解：（a ）已知A M ，B M ，A x ，B xA A A A AA AB A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ B B B B BB A B A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ 已知B a ，A a ，A M ，B M AA A A A A AB A B A B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++ B B BB BB AB A B A B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++（b ）222222222320.3077322844O O O O O N N CO CO x M a x M x M x M ===++++ 20.2692N a =20.4231CO a =若质量分数相等，则2222222221320.3484111322844O O O O N CO O N CO a M x a a a M M M ===++++20.3982N x = 20.2534CO x =17、解；（a ）2O ，2N 的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动： （b ）2O ，2N 的浓度梯度沿垂直方向空气由下部向上部运动，有传质过程。
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。
换热器基本知识与设计(答案解析)
GDOU-B-11-302班级：姓名：学号：试题共4页加白纸3张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。
5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( C )A．翅片高度越高，翅片效率越高B．翅片厚度越小，翅片效率越高C．可用于多种流体换热。
D. 换热面积没有得到有效增加。
6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。
A．0度B．45度 C.90度 D. 120度7. 对于大温差加热流体(A )A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。
9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列C．正方形排列 D. 转正正方形排列。
10. 换热器内流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )A ．辐射式换热器B ．强制对流式换热器C ．自然对流式换热器 D. 复合式换热器。
三．名词解释(15分，每题5分) 1.布管限定圆(5分)热交换器的管束外缘受壳体内径的限制，因此在设计时要将管束外缘置于布管限定圆之内，布管限定圆直径Dl 大小为浮头式：固定板或U 型管式2.卡路里温度(5分)对于油类或其他高粘度流体，对于加热或冷却过程中粘度发生很大变化，若采用流体进出口温度的算术平均温度作为定性温度，往往会使换热系数的数值有很大误差，虽然可以分段计算，但是工作量较大，工业上常采用卡路里温度作为定性温度。
热交换器原理与设计答案
热交换器原理与设计答案【篇一：过控习题参考答案】控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。
但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。
干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。
1.2 如何选择操纵变量？1）考虑工艺的合理性和可实现性；2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。
干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。
4）控制通道纯滞后越小越好。
1.5图1-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。
试问：? 影响物料出口温度的主要因素有哪些？? 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？? 如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？答：? 影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。
? 被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。
物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。
可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。
后者工艺不合理，因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。
? 控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。
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。
化工原理课程设计答案参考模板管壳式换热器选型
一、前言热互换器是进行热互换操作的通用工艺设备,被广泛应用于各个工业部门,特别在石油、化工生产中应用更为广泛。
换热器分类方式多样,按照其工作原理可分为:直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,其中间壁式换热器用量最大,据记录,这类换热器占总用量的99 %。
间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类,其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中积累了丰富的经验,其设计资料比较齐全,在许多国家都有了系列化标准。
近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管壳式热互换器具有结构简朴、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的重要类型换热器,特别在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。
如何拟定最佳的换热器,是换热器优化的问题。
本说明书对指定有机物进行冷却选择合适的换热器, 并且合理安排操作管路以及选择合适的离心泵作出具体的计算说明。
二、设计任务班级: 姓名: 学号: 任课老师:（1）选择一个合适的换热器, 冷却78ºC 的某液态有机物至60ºC, 此有机物的流量为82kg/s ；（2）合理安排操作管路； （3）选择一台合适的离心泵； 有机物69ºC 的物理性质:C.W/m 6.10;C kJ/kg 2.22C ;s mPa 6.0;kg/m 997p 3︒⋅=︒⋅=⋅==λμρ冷却水: 进口温度t1=20ºC ；操作条件: 换热器管壳两侧的压降皆不应超过0.1MPa 。
三、目录一前言 (1)二设计任务 (2)四计算明细表 (4)1 管壳式换热器规格 (4)2 离心泵的型号规格 (4)3 计算数据结果记录 (5)五计算过程 (6)1 选择合适的换热器 (6)1.1 热力学数据的获取 (6)1.2 计算热负荷Q和2m q (6)1.3 计算温差和估计传热系数 (6)1.4 估算换热面积 (7)1.5 计算管程压降和给热系数 (7)1.6 计算壳程压降和给热系数 (8)1.7 计算传热系数 (9)1.8 校核传热面积 (9)2 安排管路和选择合适的离心泵 (9)2.1 管径初选 (9)2.2 压头计算 (10)六附录 (12)七符号说明 (13)八设计说明 (15)九参考文献 (15)四、计算结果明细表（1）管壳式换热器的规格（2）离心泵的型号规格（3）计算数据结果记录五、计算过程一 选择合适的换热器 1 热力学数据的获取冷却剂: 河水, 从Δtm>10℃及防止水中盐类析出为原则, 选选择出口温度: t2=40ºC循环水的定性温度: 入口温度为 , 出口温度为循环水的定性温度为()C 302/4020 =+=m t 两流体的温差C 50C 393069 <=-=-m m t T 两流体在定性温度下的物性数据如下2 计算热负荷Q 和2m q 由热量衡算kW 72.3276)6078(22.282)(Q 2111=-⨯⨯=-=T T c q p ms kg t t c q p m /25.39)2040(174.472.3276)(Q 1222=-⨯=-=3 计算温差m t ∆和估计传热系数估K 并流时,C t t t t t m ︒=-=∆∆∆-∆=∆7.352058ln 2058ln 2121 逆流时,C t t t t t m ︒=-=∆∆∆-∆=∆.0394038ln 4038ln 2121逆 根据管程走循环水, 壳程走有机物, 总传热系数K 现暂取:C W/m 5702︒⋅=K4 估算换热面积23m m 4.147139570102.73276t K Q A =⨯⨯⨯=∆=逆估ψ5 计算管程压降t ℘∆及给热系数i α 根据标准换热器提供的参数管程流动面积210507.0m A =管内冷却水流速14500108012.07.99578.0015.0Re /78.00507.07.99525.39/25.39)2040(174.472.3276)(3221221222≈⨯⨯⨯===⨯===-⨯=-=-μρρi i m i p m du s m A q u skg t t c Q q管程给热系数i α()Cm W c i d i d i pi i ii ︒⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==-24.0338.04.08.04.08.0/39696171.0108012.010174.414500015.06171.0023.0Re 023.0Pr Re 023.0λμλλα取钢的管壁粗糙度为0.1mm, 则036.01450068151.01.0Re 681.023.023.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=i d e λ管程压降MPaPa u N f d l i p t t 1.07.12539278.07.99525.13015.05.4036.02322<=⨯⨯⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=℘∆ρλ 6 计算壳程压降s ℘∆及给热系数0α 挡板间距B 取0.9m,325.86.10106.0102.22Pr 106.1106.099755.00173.0Re 0173.0019.014.3019.0785.0025.023*******.099715.08215.0025.0019.017.09.01334300220202210202=⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯='==⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==⨯='='=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-='--λμμρππρCp deu m d d l de sm A q u ml d BD A m 有有有壳程中有机物被冷却,()Cm W de W ︒⋅=⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2315.5014.03155.00/13155.90325.816000731.006.106.30Pr Re 36.0μμλα取折流挡板间距m B 9.0= 管束中心线管数27=TC N 壳程流动面积()()43000210202105.1106.099748.0019.0Re 48.017.09978217.0019.0277.09.0⨯≈⨯⨯⨯===⨯===⨯-⨯=-=-μρρu d s m A q u m d N D B A m TC 有因,500Re >()56.0105.15Re 5228.04228.00=⨯⨯==--f管子排列为三角形, F=0.5, fs=1.15 挡板数: 壳程压降()()MPaPa u f D B N N N Ff sB B TC s 1.032.5483248.099715.17.09.025.34142756.05.0225.312200<=⨯⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯++⨯⨯⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=℘∆ρ7 计算传热系数计K 污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻 W /C 176000.0O 2⋅=m R 外 管内侧污垢热阻W /C 21000.0O 2⋅=m R 内 取钢管壁厚 , 热导率C)(/W 6934.4510200021.0000176.013151396911111O 23⋅=⨯++++=++++=-m R R K iαλδα外内计8 校核传热面积2324.1211396931072.3276m t K Q A m =⨯⨯⨯=∆=逆计计ψ所选换热器:24.124.1218.150==计A A 所以 选择的换热器符合规定。
换热器原理与设计解答题
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。
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。
换热器原理与设计知到章节答案智慧树2023年烟台大学
换热器原理与设计知到章节测试答案智慧树2023年最新烟台大学第一章测试1.对于单相流体间传热温差，算术平均温差值大于对数平均温差。
参考答案:对2.对于传热温差，采用顺流和逆流传热方式中，顺流传热平均温差小，逆流时传热平均温差大。
参考答案:对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：参考答案:增加管外程数;两台单壳程换热器串联工作4.下面哪些情况下平均温差常常要进行分段计算参考答案:比热变化较大时;传热系数变化较大时5.设计计算的主要目的是为了确定：参考答案:传热面积第二章测试1.对于固定管板式换热器和U型管式换热器，固定管板式换热器适于管程走易于结垢的流体。
参考答案:对2.相对于各种类型的管壳式换热器，填料函式换热器不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质。
参考答案:对3.在流程的选择上，不洁净和易结垢的流体宜走壳程。
参考答案:错4.为了增加单位体积的换热面积，常采用管径的换热管。
参考答案:小5.在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，设置可以改善C流路对传热的不利影响：参考答案:旁路挡板第三章测试1.下面哪些力不能作为热管换热器中液体回流驱动力参考答案:毛细力2.翅片管式换热器中翅化比是指翅片管外表面积与光管内表面积之比。
参考答案:对3.影响翅片效率的因素有参考答案:翅片厚度;翅片定型尺寸;翅片的导热系数;翅片与流体的对流换热系数4.板翅式换热器可通过流道的不同组合，布置成哪些流动形式：顺流;错流;逆流;混流5.平板式换热器中人字形波纹板夹角越大则板片传热系数大，阻力也越大。
参考答案:对第四章测试1.下面哪些换热器不属于混合式换热器：空气预热器;省煤器2.冷水塔中热流体为空气，冷流体为水。
参考答案:错3.冷水塔一般包括哪几个主要部分参考答案:配水系统;通风筒;淋水装置4.喷射式热交换器的主要部件有：参考答案:工作喷管;引入室;混合室;扩散管5.蓄热式热交换器主要用于流量大的气气热交换场合。
换热器计算思考题及参考答案
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。
(完整版)《热质交换原理与设备》习题答案(第版).doc
第一章绪论1、答：分为三类。
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：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。
2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。
间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。
直接接触式又称混合式，在此类换热器中，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。
蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷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。
热管换热器是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隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、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、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热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体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，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。
混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。
顺流和逆流分析比较：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，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点， 即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。
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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： 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。
5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( C )
A．翅片高度越高，翅片效率越高
B．翅片厚度越小，翅片效率越高
C．可用于多种流体换热。
D. 换热面积没有得到有效增加。
6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。
A．0度B．45度 C.90度 D. 120度
7. 对于大温差加热流体(A )
A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小
C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器
C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。
9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列
C．正方形排列 D. 转正正方形排列。
10. 换热器内流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )
A ．辐射式换热器
B ．强制对流式换热器
C ．自然对流式换热器 D. 复合式换热器。
三．名词解释(15分，每题5分) 1.布管限定圆(5分)
热交换器的管束外缘受壳体内径的限制，因此在设计时要将管束外缘置于布管限定圆之内，布管限定圆直径Dl 大小为
浮头式：
固定板或U 型管式
2.卡路里温度(5分)
对于油类或其他高粘度流体，对于加热或冷却过程中粘度发生很大变化，若采用流体进出口温度的算术平均温度作为定性温度，往往会使换热系数的数值有很大误差，虽然可以分段计算，但是工作量较大，工业上常采用卡路里温度作为定性温度。
热流体的平均温度
冷流体的平均温度
壳侧流体被管侧的水冷却时 F c =0.3 壳侧流体被管程的水蒸气加热时 F c =0.55 壳侧和管侧均为油时 F c =0.45 粘度在10-3Pa•s 以下的低粘性液体 F c =0.5 3.热混合(5分)
为了使换热器更好地满足传热和压力降的要求，传热流体流经混合板流道就相当于其单独流过这两种倾角的板片各自组成的流道后再混合，所以此种组合而成的板式热交换器在性能上体现了一种“热混合”
采用方法：
⑴每两种波纹倾角不同的人字形板片相叠组装成一台板式热交换器 ⑵各自分段采用波纹倾角不同的人字形板片组装成一台板式热交换器
⑶将流道数分段组装，进一步实现热混合
1232()L i D D b b b =-++32L i D D b =-"'"1111()m c t t F t t =+-)('
2"2'22t t F t t c m -+=
四．简答题(30分，每题10分)
1. 请说出序号3、6、7、10、18各代表什么零件，起什么作用？(10分
)
3----设备接管法兰，与换热器壳程外流路管路连接；
6---拉杆，安装与固定折流板；
7---膨胀节，补偿管子与壳体热应力不同；
10---放气嘴，用来释放不凝结性气体,
18---折流板-使壳程流体折返流动，提高传热系数。
支撑管束，防止弯曲
2. 分析下列换热器型号(10分)
(1)
6
800 1.6544
25
BES----Ⅱ(5分)
浮头式换热器：前端管箱为封头管箱，壳体型式为单壳程，后端为钩圈式浮头，公称直径800mm，管程压力为 1.6Mpa,壳程压力为1.6Mpa，公称换热面积54m2,管长为6m，管外径为25mm，4管程，Ⅱ级管束，普通级冷拔钢管。
(2)
1.014
1.680D
160018
BLC----
(5分)
换热面积为80m2, 碳钢不可拆螺旋板式换热器，其两螺旋通道的距离分别为14mm和18mm，螺旋板的板的板宽为1000mm，公称压力为1.6MPa,公称直径为1600mm.堵死型
3. 举例说明5种换热器，并说明两种流体的传热方式？说明两种流体的传热机理？
1）蒸发器：间壁式，蒸发相变—导热—对流
2）冷凝器：间壁式，冷凝相变—导热—对流
3）锅炉：间壁式，辐射—导热—对流
4）凉水塔：混合式，接触传热传质
5）空气预热器：蓄热式，对流—蓄热，蓄热—对流
五．计算题（25分）
1. 某换热器用100℃的饱和水蒸汽加热冷水。
单台使用时，冷水的进口温度为10℃，出口温度为30℃。
若保持水流量不变，将此种换热器五台串联使用，水的出口温度变为多少？总换热量提高多少倍？（15分）
解：根据题意，将换热器增加为5台串联使用，将使得传热面积增大为原来的5倍，相比较水蒸气换热为相变换热的流体，水为热容值小的流体，因此
因此根据效能数和单元数的关系
可得：
现将传热面积增大为原来的5倍，单元数增大为原来的5倍，由于
效能数为
水的出口温度为
根据热平衡式，对于冷水，热容值不变，温差增大的倍数为换热量增加的倍数：
2. 在一传热面积为16m2的逆流式套管换热器中，用油加热冷水，油的流量为3kg/s，进口温度为110℃，水的流量为1 kg/s,进口温度为35℃，油和水的平均比热为2 kJ/kg•℃和4.18 kJ/kg•℃,换热器的总传热系数为350W/m2•℃，求水的出口温度（10分）
注：
1exp[(1)]
1exp[(1)]
c
c c
NTU R
R NTU R
---
=
---
ε
- 11 - 解： W 1=3×2000=6000W/ ℃ W 2=1×4180=4180W/ ℃ 因此冷水为最小热容值流体
min max 418006000
W Rc W ===.697
单元数为
min 35016 1.344180
KF NTU W ⨯===
效能数为
1exp[(1)]1exp[(1)]c c c NTU R R NTU R ---=---ε 1exp[ 1.34(10.697)]10.697exp[ 1.34(10.697)]
---=--- 0.3340.536
==0.623 "'22''12t t t t -=-ε
"'''2212()t t t t =+-=ε35+0.623×(110-35)=81.73℃。