換熱器原理與設(shè)計(jì)答案剖析

1、GDOU-B-11-302班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 試題共 4 頁(yè) 加白紙3 張 密 封 線廣東海洋大學(xué) 2013年清考試題換熱器原理與設(shè)計(jì)課程試題課程號(hào)：1420017考試A卷閉卷考查B卷考試題 號(hào)一二三四五六七八九十總分閱卷教師各題分?jǐn)?shù)實(shí)得分?jǐn)?shù)一填空題（10分。每空1分）1相比較沉浸式換熱器和噴淋式換熱器，沉浸式換熱器傳熱系數(shù)較低。2對(duì)于套管式換熱器和管殼式換熱器來(lái)說(shuō)， 套管式換熱器 金屬耗量多，體積大，占地面積大，多用于傳熱面積不大的換熱器。3在采用先逆流后順流<1-2>型熱效方式熱交換器時(shí)，要特別注意溫度交叉問(wèn)題，避免的方法是 增加管外程數(shù) 和兩臺(tái)單殼程換熱器串聯(lián)。4在流程的

2、選擇上，腐蝕性流體宜走 管程，流量小或粘度大的流體宜走殼程，因折流檔板的作用可使在低雷諾數(shù)(Re100)下即可達(dá)到湍流。5采用短管換熱，由于有入口效應(yīng)，邊界層變薄，換熱得到強(qiáng)化。6. 相對(duì)于螺旋槽管和光管，螺旋槽管的換熱系數(shù)高.7. 根據(jù)冷凝傳熱的原理，層流時(shí)，相對(duì)于橫管和豎管，橫管 傳熱系數(shù)較高。8.減小管子的支撐跨距能增加管子固有頻率，在弓形折流板缺口處不排管，將 減小 管子的支撐跨距9. 熱交換器單位體積中所含的傳熱面積的大小大于等于700m2/m3，為緊湊式換熱器。10. 在廷克流動(dòng)模型中ABCDE5股流體中，真正橫向流過(guò)管束的流路為B股流體,設(shè)置旁路擋板可以改善C股流體對(duì)傳熱的不利影

3、響。二選擇題（20分。每空2分）1.管外橫向沖刷換熱所遵循側(cè)傳熱準(zhǔn)則數(shù)為 (C )A. 努賽爾準(zhǔn)則數(shù)B.普朗特準(zhǔn)則數(shù)C. 柯爾本傳熱因子D. 格拉肖夫數(shù)2.以下哪種翅片為三維翅片管( C )A. 鋸齒形翅片B.百葉窗翅片C. C管翅片D. 縮放管3.以下?lián)Q熱器中的比表面積最小( A )A大管徑換熱器B小管徑換熱器C微通道換熱器D. 板式換熱器4. 對(duì)于板式換熱器，如何減小換熱器的阻力(C )A增加流程數(shù)B采用串聯(lián)方式C減小流程數(shù)D. 減小流道數(shù)。5.對(duì)于板翅式換熱器，下列哪種說(shuō)法是正確的( 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可用于多種流體換熱。D. 換熱面積沒有得

4、到有效增加。6.對(duì)于場(chǎng)協(xié)同理論，當(dāng)速度梯度和溫度梯度夾角為( A )，強(qiáng)化傳熱效果最好。A0度B45度 C.90度 D. 120度7. 對(duì)于大溫差加熱流體 (A )A對(duì)于液體，粘度減小B對(duì)于氣體，粘度減小C對(duì)于液體，傳熱系數(shù)減小D. 對(duì)于氣體，傳熱系數(shù)增大8. 對(duì)于下列管殼式換熱器，哪種換熱器不能進(jìn)行溫差應(yīng)力補(bǔ)償( B )A浮頭式換熱器 B固定管板式換熱器CU型管換熱器 D. 填料函式換熱器。9. 對(duì)于下列管束排列方式，換熱系數(shù)最大的排列方式為( A )A正三角形排列B轉(zhuǎn)置三角形排列C正方形排列D. 轉(zhuǎn)正正方形排列。10. 換熱器內(nèi)流體溫度高于1000時(shí)，應(yīng)采用以下何種換熱器(A )A輻射式換

5、熱器 B強(qiáng)制對(duì)流式換熱器C自然對(duì)流式換熱器D. 復(fù)合式換熱器。三名詞解釋(15分，每題5分)1.布管限定圓(5分)熱交換器的管束外緣受殼體內(nèi)徑的限制，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要將管束外緣置于布管限定圓之內(nèi)，布管限定圓直徑Dl大小為浮頭式：固定板或U型管式2.卡路里溫度(5分)對(duì)于油類或其他高粘度流體，對(duì)于加熱或冷卻過(guò)程中粘度發(fā)生很大變化，若采用流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均溫度作為定性溫度，往往會(huì)使換熱系數(shù)的數(shù)值有很大誤差，雖然可以分段計(jì)算，但是工作量較大，工業(yè)上常采用卡路里溫度作為定性溫度。熱流體的平均溫度冷流體的平均溫度殼側(cè)流體被管側(cè)的水冷卻時(shí) Fc=0.3殼側(cè)流體被管程的水蒸氣加熱時(shí) Fc=0.55殼側(cè)和

6、管側(cè)均為油時(shí) Fc=0.45粘度在10-3Pas以下的低粘性液體 Fc=0.53.熱混合(5分)為了使換熱器更好地滿足傳熱和壓力降的要求，傳熱流體流經(jīng)混合板流道就相當(dāng)于其單獨(dú)流過(guò)這兩種傾角的板片各自組成的流道后再混合，所以此種組合而成的板式熱交換器在性能上體現(xiàn)了一種“熱混合”采用方法：每?jī)煞N波紋傾角不同的人字形板片相疊組裝成一臺(tái)板式熱交換器各自分段采用波紋傾角不同的人字形板片組裝成一臺(tái)板式熱交換器將流道數(shù)分段組裝，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)熱混合四簡(jiǎn)答題(30分，每題10分)1. 請(qǐng)說(shuō)出序號(hào)3、6、7、10、18各代表什么零件，起什么作用？(10分)3-設(shè)備接管法蘭，與換熱器殼程外流路管路連接；6-拉桿，安裝

7、與固定折流板；7-膨脹節(jié)，補(bǔ)償管子與殼體熱應(yīng)力不同；10-放氣嘴，用來(lái)釋放不凝結(jié)性氣體,18-折流板-使殼程流體折返流動(dòng)，提高傳熱系數(shù)。支撐管束，防止彎曲2. 分析下列換熱器型號(hào)(10分)(1) (5分)浮頭式換熱器：前端管箱為封頭管箱，殼體型式為單殼程，后端為鉤圈式浮頭，公稱直徑800mm，管程壓力為1.6Mpa,殼程壓力為1.6Mpa，公稱換熱面積54m2,管長(zhǎng)為6m，管外徑為25mm，4管程，級(jí)管束，普通級(jí)冷拔鋼管。(2) (5分)換熱面積為80m2, 碳鋼不可拆螺旋板式換熱器，其兩螺旋通道的距離分別為14mm和18mm，螺旋板的板的板寬為1000mm，公稱壓力為1.6MPa,公稱直徑為

8、1600mm.堵死型3. 舉例說(shuō)明5種換熱器，并說(shuō)明兩種流體的傳熱方式？說(shuō)明兩種流體的傳熱機(jī)理？1）蒸發(fā)器：間壁式，蒸發(fā)相變導(dǎo)熱對(duì)流2）冷凝器：間壁式，冷凝相變導(dǎo)熱對(duì)流3）鍋爐：間壁式，輻射導(dǎo)熱對(duì)流4）涼水塔：混合式，接觸傳熱傳質(zhì)5）空氣預(yù)熱器：蓄熱式，對(duì)流蓄熱，蓄熱對(duì)流五計(jì)算題（25分）1. 某換熱器用100的飽和水蒸汽加熱冷水。單臺(tái)使用時(shí)，冷水的進(jìn)口溫度為10，出口溫度為30。若保持水流量不變，將此種換熱器五臺(tái)串聯(lián)使用，水的出口溫度變?yōu)槎嗌?？總換熱量提高多少倍？（15分）解：根據(jù)題意，將換熱器增加為5臺(tái)串聯(lián)使用，將使得傳熱面積增大為原來(lái)的5倍，相比較水蒸氣換熱為相變換熱的流體，水為熱容值小的流體，因此因此根據(jù)效能數(shù)和單元數(shù)的關(guān)系可得：現(xiàn)將傳熱面積增大為原來(lái)的5倍，單元數(shù)增大為原來(lái)的5倍，由于效能數(shù)為水的出口溫度為根據(jù)熱平衡式，對(duì)于冷水，熱容值不變，溫差增大的倍數(shù)為換熱量增加的倍數(shù)：2. 在一傳熱面積為16m2的逆流式套管換熱器中，用油加熱冷水，油的流量為3kg/s，進(jìn)口溫度為110，水的流量為1 kg/s,進(jìn)口溫度為35，油和水的平均比熱為2 kJ/kg和4.18 kJ