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Qmax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
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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：①ΔPc≥ΔPv＋ΔP1＋ΔPg（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；
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（4）2-4型管壳式，热流体在壳侧； （5）顺列布置。 解：（1）Δtmax=t1″-t2′=210-100=110℃ Δtmin=t1′-t2″=300-200=100℃
（2）
由课本图1.14查得=0.92
Δtm=104.90.92=96.5℃
（3）由课本图1.8查得=0.85 Δtm=104.9×0.85=89.2℃ （4）由课本图1.11查得=0.97 Δtm=104.9×0.97=101.8℃ （5）Δtmax =t1′-t2′=300-100=200℃ Δtmin =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/（kgK）），
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cp=4200J/(kgK)，
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