换热器原理与设计.docx

换热器原理与设计（答案）（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-GDOU-B-11-302广东海洋大学 2013年清考试题班级换热器原理与设计》课程试题姓名密!I题 号—二三四五、六七八九十总分阅卷教师各题分数实得分数课程号：1420017丁考试 DA卷 □闭卷□考查 DB卷 丁考试-・填空题(10分每空1分)i 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 1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i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 —试题共4「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 [传热系数较咼。

1 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[700m2/m3,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 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.翅片咼度越咼，翅片效率越咼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7. 对于大温差加热流体 (A )A■对于液体，粘度减小 C■对于液体，传热系数减小度 D. 120度B■对于气体，粘度减小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°C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（1 5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DI大小为浮头式：D = D — 2(b +b + b )L i 1 2 3固定板或U型管式 D = D - 2bLi32.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。

t = t' + F (t" -1')m 2 2 c 2 2t = t" + F (t' 一 t")m1 1 c 1 1F=cF=cF=cF=c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 壳侧流体被管程的水蒸气加热时 壳侧和管侧均为油时粘度在10-3Pa s以下的低粘性液体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 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 ⑶将流道数分段组装，进一步实现热混合 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）6⑴ BES800 -1.6 - 54 - 2_ - 411（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，壳程压力为，公称换 热面积54m2,管长为6m，管外径为25mm，4管程，11级管束，普通 级冷拔钢管。

BLC1.6 - 80-2：° -14 - D⑵ 16°0 18 （5 分）换热面积为 80m2, 碳钢不可拆螺旋板式换热器，其两螺旋通道的举 例分别为14mm和18mm，螺旋板的板的板宽为1000mm，公称压力为, 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°C的饱和水蒸汽加热冷水单台使用时，冷水 的进口温度为10C，出口温度为30C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W)_(30-询七) - (< <) - tioo-io)°c因此根据效能数和单元数的关系E=l-e^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e/ffV = 0.785=0.29效能数为“y听亠5«-＜） （100-10）^水的出口温度为r；=73_*re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：時52.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°C，水的流量为1 kg/s,进口 温度为35C，油和水的平均比热为2 kJ/kg・C和kJ/kg・C,换 热器的总传热系数为350W/m2・C，求水的出口温度（10分）1 - exp[—NTU (1— R )]£ 二 c1 — R exp[—NTU (1— R )]ccW=3X2000=6000W/ C1W=1X4180=4180W/C2因此冷水为最小热容值流体Rc =W minW41806000=0.697max单元数为NTUKFWmin350 x 164180=1.34效能数为1—exp[—NTU(1—R )]£ 二 c1 — R exp[—NTU (1— R )]cc1— exp[—1.34(1— 0.697)]-1 — 0.697exp[ —1.34(1— 0.697)]_ 0.334_0?536 =t" — t'£ = 2 2t' — t'12t" = t' +s (t' — t') = 35+ X(110-35)= C2 2 1 2。