《最新换热器原理与设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新换热器原理与设计.pdf（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品文档 精品文档 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 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 阅卷教师 各题分数 实得分数 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 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
2、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
3、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 精品文档 精品文档 影响。热系数较低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 壳程换热器串联在流程的选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 数高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减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率在弓形精品文档 精品文档 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
4、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.
5、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 热系数较低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 壳程换热器串联在流程的选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 数高根据冷凝传热的原理层流时
6、相对于横管和竖管横管传热系数较高减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率在弓形精品文档 精品文档 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
7、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 Fc=0.3 壳侧流体被管程的水蒸气加热时 Fc=0.55 壳侧和管侧均为油时 Fc=0.45 粘度在 10-3 Pas 以下的低粘性液体 Fc=0.5 3.热混合(5 分)1 2 32()L iD D b b b 32L iD D b 1 1 1 1()m ct t F t t)(222 2t t F t tc m 热系数较低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 壳程换
8、热器串联在流程的选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 数高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减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率在弓形精品文档 精品文档 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：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 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 将流道数分段组装，进一步实现热混合 热系数较低对于套管式换热器和管壳式换
9、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 壳程换热器串联在流程的选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 数高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减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率在弓形精品文档 精品文档 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
10、数。支撑管束，防止弯曲 2.分析下列换热器型号(10 分)(1)6800 1.6 54 425BES(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，级管束，普通级冷拔钢管。(2)1.0 141.6 80 D1600 18BLC(5 分)热系数较低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 壳程换热器串联在流程的选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
11、可使在低雷诺数 数高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减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率在弓形精品文档 精品文档 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 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
12、热 对流 热系数较低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 壳程换热器串联在流程的选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 数高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减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率在弓形精品文档 精品文档 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
13、，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：热系数较低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 壳程换热器串联在流程的选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 数高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减小管子的支撑跨距能增加管子固有频
14、率在弓形精品文档 精品文档 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：1 exp(1)1 exp(1)cc cNTU RR NTU R 解：W1=3 2000=6000W/W2=1 4180=4180W/因此冷水为最小热容值流体 minmax418006000WRcW.697 单元数为 min350 161.344180KFNTUW 效能数为 1 exp(1)1 exp(1)cc cNTU RR NTU R 1 exp 1.34(1 0.697)1 0.697 exp 1.34(1 0.697)0.3340.536=0.623 2 2 1 2t tt t 2 2 1 2()t t t t 35+0.623(110-35)=81.73 热系数较低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 壳程换热器串联在流程的选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 数高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减小管子的支撑跨距能增加管子固有频率在弓形