热交换器考试殷浩解答.doc

绪论 热交换器按传送热量的方法分为：间壁式，混合式，蓄热式。 间壁式：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。其类型有：管式（沉浸式、喷淋式、套管式、管壳式）、板式、夹套式、扩展表面式、热管式 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。 按照流体流动方向分为：顺流式，逆流式，错流式，混流式。 顺流式：两种流体平行地向着同一方向流动。 逆流式：两种流体也是平行流动，但流动方向相反。 错流式：两种流体的流动方向互相垂直交叉。 混流式：既有顺流部分，又有逆流部分。 流程数：管外空间装设纵向隔板使流体在壳体内进行曲折流动的次数或管箱内装进分层隔板使流体在管层内流动的次数。 第一章 热计算类型：设计性热计算（平均温差法），校核性热计算（传热有效度法） 区别：设计性热计算目的在于决定热交换器的传热面积，同时计算时需要确定结构尺寸，往往与结构计算交叉进行。校核性热计算是针对现成的热交换器，目的在于确定流体的出口温度，并了解该热交换器在非设计工况下的性能变化,判断能否在非设计工况下完成换热任务。 热计算公式：传热方程式（确定传热面积），热平衡方程式（确定热负荷或流体流量）（公式） 热容量：乘积Mc，代表流体的温度每改变1℃所需要的热量，用W表示。 热损失系数ηL：对于实际上有散热的热交换器热损失QL，实际吸热量和放热量之比。 平均温差：算数平均温差（恒大于对数平均温差），对数平均温差，积分平均温差 顺、逆流时对数平均温差的计算公式是在什么假定条件下得到的？ 答：1。两种流体的质量流量和比热在整个传热面上保持定值；2。传热系数在整个传热面上不变；3。热交换器没有热损失； 4。沿管子的轴向导热可以忽略；5。同一种流体从进口到出口的流动过程中，不能既有相变又有单相对流换热。 其他流动方式平均温差（以流体进出口温度按照逆流算出对数平均温差，然后乘以一个修正系数ψ）ψ=f（P，R） ψ值反应某种流动方式在给定工况下接近逆流的程度。采用多壳程或多台串联的方式来代替，使ψ值增大。 温度效率P：代表冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率。（公式） R：冷流体的热容量与热流体的热容量之比。（公式） 非混合流：在热交换器中某种流体流动时被限制在各自形成的独立通道中，垂直流动方向上不能自由运动，也就不可能自身混合，称为非混合流。 热交换器的最大可能传热量Qmax：指一个面积为无穷大且其流量和进出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。A无穷大，逆流（公式） 传热有效度ε：实际传热量与最大可能传热量之比（公式） 传热单元数NTU：传热系数与传热面积的乘积与两种流体中的最小热容量的比值。（公式） 无因次数Rc：代表热交换器传热能力的大小。（最小热容量和最大热容量的比值）（公式） Rc=0时，即有相变传热时，顺流与逆流传热有效度相同。 ε=f（NTU，Rc） 查图或公式计算 顺流和逆流比较 1.在同样的传热单元数时，逆流的ε总是大于顺流，且随NTU的增大而增大；而顺流则相反，ε随NTU增大而趋于定值，ε达到一定值后，NTU的增大对ε没有贡献。2.在流体进、出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流则最小，其他的流动方式介于顺流和逆流之间。逆流时所需传热面最小或传热量最多。3.逆流式冷流体的出口温度可高于热流体的出口温度，而顺流时t2″总是低于t1″。所以，逆流时可以有较大的温度变化δt，可使流体消耗减小。但是片面追求高的温度变化会使得换热器两端的温差降低，平均温差降低，换热面积增加。4.从热工角度看，逆流比顺流有利，但流体的最高温度发生在换热器一端，一端壁温高。而且，逆流时传热面在整个长度方向上温度差别大，壁面温度不均匀。（5 当冷流体在最后加热阶段遇到高温要有化学变化危险时，不用逆流） 流动方式的选择原则（按照经济性、方便性、满足需求性，抓住主要矛盾） 1.在给定的温度状况下，保证获得较大的平均温差，以减小传热面积，减低金属或其他材料的消耗；2.使流体本身的温度变化值尽可能大，从而使流体的热量得到合理利用，减少流体的消耗量，并可节省泵或风机的投资与能量消耗；3.尽可能使传热面积的温度均匀，并在较低温度下工作，以便使用较便宜的材料制造换热器；应有最好的传热工况，以便获得较高的传热系数，减小传热面。 温度交叉：在热交换器中局部出现了热流体温度比冷流体温度低的情况，在温度分布曲线上表现为冷热流体的温度曲线出现了交叉。 出现可能：先逆后顺的1-2型热交换器。避免温度交叉的方法：增加管外程数或改为两台单壳程换热器串联，如两台1-2型，改为2-4型。 混流和错流时应注意的问题： 1.管内偶数程的简单混流，相同