换热器基础学习知识原理与设计期末复习资料题重要资料·

一、换热器的基础设计知识1.1 换热器的分类1．按作用原理和实现传热的方式分类(1)混合式换热器；(2)蓄热式换热器；（3）间壁式换热器其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、填料函式、U型管式(2)板式：板翅式、平板式、螺旋板式(3)管式：空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2．按换热器服务类型分类：(1)交换器(Exchanger): 在两侧流体间传递热量。

(2)冷却器(Chiller)：用制冷剂冷却流体。

制冷剂有氨(Ammonia)、乙烯、丙烯、冷却水(Chilledwater)或盐水(brine)。

(3)冷凝器(Condenser)：在此单元中，制程蒸汽被全部或部分的转化成液体。

(4)冷却器(Cooler)：用水或空气冷却，不发生相变化及热的再利用。

(5)加热器(Heater)：增加热函，通常没有相变化，用如Dowtherm或热油作为热媒加热流体。

(6)过热器(Superheater)：高于蒸汽的饱和蒸汽压进行加热。

(7)再沸器(Reboiler)：提供蒸馏潜热至分流塔的底部。

(8)蒸汽发生器(Steam generator)（废热锅炉(waste heat boiler)）：用产生的蒸汽带走热流体中的热量。

通常为满足制程需要后多余的热量。

(9)蒸馏器(Vaporizer)：是一种将液体转化为蒸汽的交换器，通常限于除水以外的液体。

(10)脱水器(Evaporator)：将水蒸气浓缩为水溶液通过蒸发部分水分以浓缩水溶液。

1.2换热器类型管壳式换热器(Shell and Tube Exchanger)：主要应用的有浮头式和固定管板式两种。

－应用：工艺条件允许时，优先选用固定管板式，但下述两种情况使用浮头式：a)壳体和管子的温度差超过30度，或者冷流体进口和热流体进口温度差超过110度；b)容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质。

换热器复习题换热器复习题换热器是工业生产中常见的设备，用于热能传递和能量转换。

它广泛应用于化工、石油、电力、制药等领域。

为了更好地掌握换热器的原理和应用，下面将提供一些换热器的复习题，帮助读者回顾相关知识。

1. 什么是换热器？它的作用是什么？换热器是一种用于传递热能的设备，通过将热量从一个流体传递到另一个流体，实现能量的转换。

它的主要作用是调节流体的温度，使其达到所需的工艺要求。

2. 换热器的分类有哪些？换热器可以根据不同的分类标准进行分类。

按照传热方式可分为传导式换热器和对流式换热器；按照结构形式可分为管壳式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等；按照流体流动方式可分为并流式换热器和逆流式换热器等。

3. 请简述管壳式换热器的工作原理。

管壳式换热器是一种常见的换热器类型，由管束和壳体组成。

热源流体通过管束中的管道流动，而被加热的流体则通过壳体中的管道流动。

热源流体和被加热流体在管壳式换热器中通过对流方式进行热量传递。

4. 什么是换热器的传热系数？换热器的传热系数是指单位面积内的传热量与温度差之比。

它反映了换热器传热效率的高低，传热系数越大，换热器的传热效果越好。

5. 如何提高换热器的传热效率？提高换热器的传热效率可以采取以下措施：增加传热面积，增大流体流速，改善流体流动状态，改变流体的流动方式等。

此外，选择合适的换热器材料和设计合理的换热器结构也能提高传热效率。

6. 请简述板式换热器的特点和应用领域。

板式换热器由一系列平行排列的金属板组成，板与板之间形成流体通道。

它的特点是结构紧凑、传热效率高、占地面积小。

板式换热器广泛应用于化工、制药、食品等行业，特别适用于对流量要求较小但传热效率要求较高的场合。

7. 换热器的清洗和维护有哪些注意事项？换热器的清洗和维护是保证其正常运行的重要环节。

在清洗时，应选择适当的清洗剂，避免对换热器材料造成腐蚀或损坏。

维护时，应定期检查和清理换热器的管道和传热面，确保其通畅和清洁。

换热器基础必学知识点
以下是换热器基础的一些必学知识点：
1. 热传导：介质中的热能通过分子间的碰撞传递的现象，即由高温区到低温区的传导。

热传导正比于温度梯度和介质的热导率。

2. 对流传热：介质周围的流体通过对流现象将热能传递出去。

对流传热正比于流体的流速、温度差和传热系数。

3. 辐射传热：通过辐射形式将热能传递出去，不需要介质的存在。

辐射传热正比于表面的辐射率、温度差和黑体辐射功率。

4. 传热方程：换热器中的传热可以通过传热方程来描述，常用的传热方程有热传导方程（Fourier定律）和对流换热方程（Newton冷却定律）。

5. 传热系数：描述换热器界面传热能力的物理量，是传热率与温度差之间的比例关系。

传热系数决定了传热的效率和速率。

6. 换热器类型：常见的换热器类型有壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等，根据不同的工艺需求选择适合的换热器类型。

7. 换热器设计：换热器的设计要考虑流体流量、温度差、传热系数、换热面积等因素，并进行热力学和动力学计算。

8. 热媒介选择：根据不同的工艺要求选择适合的热媒介，并考虑其传热性能、耐腐蚀性和成本等因素。

9. 损失：换热器中存在一定的传热损失，包括壁面传热损失、传热介质的流动损失和泄漏损失等，需要进行合理的设计和控制。

10. 性能评价：换热器的性能评价包括换热效率、效果、能耗等指标的考核和比较，以提高换热器的工作效率和经济性。

以上是换热器基础必学的知识点，掌握了这些知识可以更好地理解和应用换热器的原理和设计。

换热器考试题及答案一、选择题1. 换热器的主要功能是什么？A. 传递热量B. 传递质量C. 传递动量D. 传递电荷答案：A2. 以下哪种类型的换热器适用于高温高压的工况？A. 壳管式换热器B. 板式换热器C. 螺旋板式换热器D. 管壳式换热器答案：D3. 换热器的热效率通常用哪个参数来衡量？A. 压力降B. 温度差C. 传热系数D. 流量答案：C二、填空题4. 在换热器中，流体的流动方式主要有并流、______流和交叉流。

答案：逆5. 换热器的污垢系数通常用希腊字母______来表示。

答案：R6. 换热器的热传导分析中，常用的对数平均温差法用符号______表示。

答案：Δtm三、简答题7. 简述板式换热器与壳管式换热器的主要区别。

答案：板式换热器与壳管式换热器的主要区别在于结构和传热效率。

板式换热器由许多平行排列的金属板片组成，板片之间形成狭窄的通道，流体在通道中流动进行热交换，具有较高的传热效率和紧凑的结构。

而壳管式换热器由一个圆柱形壳体和许多平行排列的管子组成，流体在管内或管外流动，传热效率相对较低，但结构简单，适用于大流量的流体。

8. 描述换热器的污垢对换热效率的影响。

答案：换热器的污垢会降低传热效率，因为污垢在换热面形成一层隔热层，减少了热量的有效传递。

随着污垢的积累，传热面积减少，流体的流动阻力增加，导致泵送能耗上升。

长期而言，污垢还可能导致换热器的腐蚀和损坏，影响设备的使用寿命。

四、计算题9. 已知一换热器的热流体进口温度为150°C，冷流体进口温度为30°C，出口温度分别为100°C和60°C，求该换热器的对数平均温差。

答案：对数平均温差Δtm可以通过以下公式计算：Δtm = (Δt1 - Δt2) / ln(Δt1 / Δt2)其中，Δt1 = 150°C - 60°C = 90°C，Δt2 = 100°C - 30°C = 70°C。

热交换器原理与设计期末复习重点10绪论一、定义1、热交换器：在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。

2、换热过程：在炼油、化工生产以及绝大多数工艺过程中都有加热、冷却和冷凝过程。

3、注意：在热交换器中至少有两种流体参加换热。

一种流体温度较高，放出热量，另一种流体温度较低，吸收热量。

二、热交换器在工程中广泛应用1、锅炉设备中的：过热器、省煤器、空气预热器；2、电厂热力系统中的：凝汽器、除氧器、给水加热器、冷水塔等；3、制冷工业中：蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的蒸发器、冷凝器；4、冶金工业中高炉中的：热风炉，炼钢和轧钢生产工艺中的空气或煤气预热；5、制糖工业和造纸工业中的：糖液蒸发器和纸浆蒸发器。

三、衡量换热器的指标1、传热效率高（传热系数大）2、结构要紧凑（比表面积：传热面积与换热设备体积之比。

要大）3、要节省材料（比重量：单位体积消耗材料。

要小）4、压力降要小（流动阻力小）5、要求结构可靠、制造成本低、便于安装检修、使用周期长。

四、热交换器的分类1. 按照用途来分类（1）加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。

（2）预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。

（3）过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。

（4）蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。

（5）再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。

为蒸馏过程专用设备。

（6）冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。

（7）冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。

（8）再热器：用于电厂再热循环。

（9）回热器：用于冷凝液的过冷。

（10）省煤器：用于加热锅炉的给水。

2. 按照制造的材料分类（1）金属材料换热器由金属材料加工制成的换热器。

常用的材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。

因金属材料导热系数大，故此类换热器的传热效率高。

（2）非金属材料换热器有非金属材料制成的换热器。

第二章管壳式热交换器1、管壳式热交换器按其结构的不同一般可分为固定管板式、U形管式、浮头式和填料式四种类型。

管壳式热交换器，具有结构简单、造价较低、选材范围广、适用范围广、处理能力大、清洗方便等优点，还能适应高温高压的要求。

但传热效果较差、体积比较庞大，因此在某些场合需要使用在传热性能、体积等方面具有一定优点的其他型式热交换器。

（1）固定管板式热交换器：将管子两端固定在位于壳体两端的固定管板上，固称之为管板式热交换器。

结构比较简单，重量轻，在壳程数相同的条件下可排的管数多。

但是他的壳程不能检修和清洗，因此宜于流过不宜结垢和清洁的流体，当管束与壳体的温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开。

从而发生流体的泄漏。

为避免后患可在外壳上装设膨胀节，但它只能减小而不能完全消除由于温差引起的热应力。

这种方法不能照顾到管子的相对移动。

（2）U形管式热交换器:管束由U字形弯管组成。

管子两端固定在同一管板上，弯曲端不加固定，使每根管子具有自由伸缩的余地而不受其他管子及壳体的影响。

可将整个管束抽出清洗，但要清除内壁的污垢却比较困难，因为弯曲的管子需要一定的弯曲半径，因而在制造时需要不同曲率的模子弯管，且使管板的有效利用率降低。

此外，损坏的管子也难于调换，U形管中间部分空间对热交换器的工作有着不利的影响，从而使热的应用受到很大的限制。

（3）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接（为固定端），另一端的管板不与壳体固定连接而可相对于壳体滑动，这一端为浮头端。

管束的热膨胀不受壳体的约束，壳体与管束之间不会因差胀而产生热应力。

需要清洗和检修时，仅将整个固定端抽出即可进行。

它的缺点是：浮头盖与管板法兰连接有相当大的面积，结果使壳体直径增大，或壳程与管束之间形成了阻力较小的环形通道，部分流体将有此处旁通而不参与热交换过程。

优缺点表明，浮头式热交换器适用于管子与壳体间温差大，壳程介质腐蚀性强，易结垢的情况。

热交换器原理与设计题型：填空20％名词解释（包含换热器型号表示法）20％简答10％计算（4题）50％0 绪论热交换器：将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。

(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 热交换器的分类：按照热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式按照传热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式。

(2013-2014学年第二学期考题[填空])1 热交换器计算的基本原理（计算题）热容量（W＝Mc）：表示流体的温度每改变1℃时所需的热量 温度效率（P）：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])传热有效度（ε）：实际传热量Q与最大可能传热量Q max之比2 管壳式热交换器管程：流体从管内空间流过的流径。

壳程：流体从管外空间流过的流径。

<1-2>型换热器：壳程数为1，管程数为2卧式和立式管壳式换热器型号表示法（P43）(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])记：前端管箱型式:A——平盖管箱B——封头管箱壳体型式:E——单程壳体F——具有纵向隔板的双程壳体H——双分流后盖结构型式:P——填料函式浮头 S——钩圈式浮头 U——U形管束管子在管板上的固定：胀管法和焊接法管子在管板上的排列：等边三角形排列（或称正六边形排列）法、同心圆排列法、正方形排列法，其中等边三角形排列方式是最合理的排列方式。

(2013-2014学年第二学期考题[填空])管壳式热交换器的基本构造：⑴管板⑵分程隔板⑶纵向隔板、折流板、支持板⑷挡板和旁路挡板⑸防冲板产生流动阻力的原因：①流体具有黏性，流动时存在着摩擦，是产生流动阻力的根源；②固定的管壁或其他形状的固体壁面，促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件。

热交换器中的流动阻力：摩擦阻力和局部阻力管壳式热交换器的管程阻力：沿程阻力、回弯阻力、进出口连接管阻力管程、壳程内流体的选择的基本原则：（P74）管程流过的流体：容积流量小，不清洁、易结垢，压力高，有腐蚀性，高温流体或在低温装置中的低温流体。

GDOU-B-11-302班级：姓名：学号：试题共4页加白纸3张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. 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。

换热管原理与设计复习题库换热管原理与设计复习题库换热管是一种常见的热交换器设备，广泛应用于工业生产和生活中。

它通过管道的方式，将热量从一个物体传递到另一个物体，实现热量的平衡和传递。

在本文中，我们将介绍换热管的原理和设计，并提供一些复习题供读者参考。

一、换热管的原理换热管的原理基于传热的基本规律，即热量会自然地从高温物体传递到低温物体，直到两者温度达到平衡。

换热管通过内外两层管道的结构，使得高温物体的热量能够传递到低温物体，从而实现热量的转移。

换热管内部通常填充有导热介质，如水或空气。

高温物体通过与内部导热介质接触，将热量传递给导热介质。

导热介质再将热量传递到外层管道，最终传递给低温物体。

这样一来，热量就得以平衡传递，实现了热量的转移。

二、换热管的设计换热管的设计需要考虑多个因素，包括换热效率、材料选择、结构设计等。

下面我们将从这些方面进行讨论。

1. 换热效率换热效率是衡量换热管性能的重要指标。

换热效率取决于多个因素，包括管道长度、管道直径、导热介质的流速等。

一般来说，较长的管道和较大的管道直径可以增加换热面积，提高换热效率。

同时，适当增加导热介质的流速也可以提高换热效率。

2. 材料选择换热管的材料选择对其性能起着重要的影响。

常见的换热管材料有铜、不锈钢、铝等。

选择合适的材料要考虑到导热性能、耐腐蚀性、成本等因素。

例如，铜具有良好的导热性能和耐腐蚀性，但成本较高；不锈钢则具有较好的耐腐蚀性，但导热性能较差。

3. 结构设计换热管的结构设计也对其性能有着重要的影响。

结构设计包括管道的布置方式、管道的连接方式等。

合理的结构设计可以减少热量的损失和压力损失，提高换热效率。

例如，采用多管道并联的方式可以增加换热面积，提高换热效率；采用焊接连接可以减少热量的损失。

三、换热管的复习题1. 换热管的原理是什么？2. 换热管的设计需要考虑哪些因素？3. 如何提高换热效率？4. 常见的换热管材料有哪些？它们各自的特点是什么？5. 结构设计对换热管性能的影响是什么？6. 请简要介绍一种提高换热效率的结构设计。

换热器原理与设计期末复习题重点·第一章1.填空：1．按传递热量的方式，换热器可以分为间壁式, 混合式, 蓄热式2. 对于沉浸式换热器，传热系数低，体积大，金属耗量大。

3. 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，喷淋式换热器冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿.4.在沉浸式换热器、喷淋式换热器和套管式换热器中，套管式换热器中适用于高温高压流体的传热。

5.换热器设计计算内容主要包括热计算、结构计算流动阻力计算和强度计算6.按温度状况来分，稳定工况的和非稳定工况的换热器7.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。

2.简答：1.说出以下任意五个换热器，并说明换热器两侧的工质及换热方式答：如上图，热力发电厂各设备名称如下：1．锅炉(蒸发器) *； 2．过热器*； 3．省煤器* 4．空气预热器*；5．引风机； 6．烟囱； 7．送风机； 8．油箱 9．油泵 1 0．油加热器*；11．气轮机；12．冷凝器*；13．循环水冷却培* 14．循环水泵；15．凝结水泵；16．低压加热器*；17．除氧(加热)器*；18．给水泵19．高压加热器·柱!凡有·者均为换热器2．比较沉浸式换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和管壳式换热器的优缺点答：⑴沉浸式换热器缺点：自然对流，传热系数低，体积大，金属耗量大。

优点：结构简单，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蚀性流体⑵喷淋式换热器：优点：结构简单，易于制造和检修。

换热系数和传热系数比沉浸式换热器要大，可以用来冷却腐蚀性流体缺点：冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿，金属耗量大，但比沉浸式要小⑶套管式换热器：优点：结构简单，适用于高温高压流体的传热。

特别是小流量流体的传热，改变套管的根数，可以方便增减热负荷。

方便清除污垢，适用于易生污垢的流体。

缺点：流动阻力大，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。