第一章 绪论
1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）；
热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；
质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。
2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。
间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。
直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。
蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。
热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。
3、 解：顺流式又称并流式，其内冷 、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷 、热两种流体由同一端进入换热器。
逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷 、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。
叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。
顺流和逆流分析比较：
在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。
1 填空
流体的粘性、热传导性和_质量扩散性__通称为流体的分子传递性质。
当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的_质量扩散_；描述这三种分子传递性质的定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。
热质交换设备按照工作原理不同可分为_间壁式、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。
热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向，可分为___顺流__式、_逆流__式、__叉流___式和__混合_____式。工程计算中当管束曲折的次数超过___4___次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。
__温度差_是热量传递的推动力，而_浓度差_则是产生质交换的推动力。
质量传递有两种基本方式：分子扩散 和对流扩散，两者的共同作用称为__对流质交换__。相对静坐标的扩散通量称为 绝对扩散通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为
相对扩散通量。
在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中的组分A和组分B发生互扩散，其中组分A向组分B的质扩散通量mA与组分A的_浓度梯度成正比，其表达式为
；当混合物以某一质平均速度V移动时，该表达式的坐标应取___随整体移动的动坐标__。
有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是1.405×10-5
m2/s。
喷雾室是以实现 雾 和 空气 在直接接触条件下的热湿交换。
当表冷器的表面温度低于 空气的露点湿度 时，就会产生减湿冷却过程。
某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的 扩散 速度。
冷凝器的类型可以分为 水冷式 空气冷却式 ( 或称风冷式 ) 和蒸发式三 种类型.
南京工业大学 备课笔记
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第六章 换热设备 Heat Exchanger
6.1 概述 Introduction
6.1.1 换热设备的应用 Application
换热设备:使热量从热流体传递到冷流体的设备。
在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10—20%， 重量约占总重量的40%以上。
其损坏率在所有化工设备损坏的比例中所占比重约为27%。
应用：加热，冷却，余热回所，提高热能利用率，降低消耗，提高经济效益。
6．1．2 换热设备的分类及其特点 Classification and Characteristics
分类方式有几种。
按作用分：冷却器，加热器。
按传热面分：管式，板式，扩展面式。
6．1．2．1 按作用原理或传热方式分类
（1）直接接触式换热器：
利用冷，热流体直接接触，彼此混合进行换热的，
设备中设置填料和栅板，以增加接触面积。
优：传热效率高，结构简单，价格低。
适用：允许两种流体混合的场合。
（2）蓄热式换热器：
由固体构成一蓄热体，冷热流体交替与之接触，借此热量从热流体传递到冷流体。
适用：允许两种流体少量混合，气-气热交换。 南京工业大学 备课笔记
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（3）间壁式换热器
用固体壁将二种冷热流体隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。
（4）中间载热体式换热器
将二个间壁式换热器，通过一在其中循环的热载体连接起来。
如：热管式换热器。
6．1．2．2 间壁式换热器
工业生产中应用最为广泛，结构形式也相当多。
（1） 管式换热器 Tubular
通过管子壁面进行传热。
优：结构牢固，可靠，适应性强，易于制造，能承受较高压力和强度。
不足：换热效率、结构紧凑、金属消耗（单位传热面积）不如其他换热器。
[1]蛇管式换热器 Pipe coil
1 第三章 热交换器
一、 工艺及控制说明
本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。
工艺要求：流量为18441 kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849 kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。管程压力0.3MPa，壳程压力0.5MPa。
流程图详见图4-1。
图4-1 流程图画面
流程图画面“G1”中（图4-1）：阀门V4是高点排气阀。阀门V3和V7是低点排液阀。
P2A为冷却水泵。P2B为冷却水备用泵。阀门V5和V6分别为泵P2A和P2B的出口阀。P1A为磷酸钾溶液泵。P1B为磷酸钾溶液备用泵 。阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。
FIC-1 是磷酸钾溶液的流量定值控制。采用ＰＩＤ单回路调节。
TIC-1 是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。采用ＰＩＤ单回路调节。
检测及控制点正常工况值如下：
TI-1 壳程热流入口温度为65℃ TI-2 管程冷流入口温度为20℃
TI-3 管程冷流出口温度为30.8℃左右 TIC-1 壳程热流出口温度为32℃
FR-1 冷却水流量18441 kg/h FIC-1 磷酸钾流量8849 kg/h 2 报警限说明（H为报警上限， L为报警下限）：
TIC-1 >35.0℃ (H) TIC-1 <28.0℃ (L)
FIC-1 >9500 kg/h (H) FIC-1 <7000 kg/h (L)
图4-2 控制组画面
