绪论：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。

⑷管壳式换热器：优点：结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还可以适应高温高压的流体。

可靠性程度高；缺点：与新型高效换热器相比，其传热系数低，壳程由于横向冲刷，振动和噪音大第一章1.填空：1．传热的三种基本方式是_导热__、____对流__、和 辐射_。

2..两种流体热交换的基本方式是___直接接触式___、_间壁式_、和___蓄热式_。

3．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。

4．采用螺旋管或者弯管。

由于拐弯处截面上二次环流的产生，边界层遭到破坏，因而换热得到强化，需要引入大于1修正系数。

5．通常对于气体来说，温度升高，其黏度增大，对于液体来说，温度升高，其黏度减小 6．热计算的两种基本方程式是_传热方程式__和热平衡式_。

7．对于传热温差，采用顺流和逆流传热方式中，顺流 传热平均温差小，逆流时传热平均温差大。

8.当流体比热变化较大时，平均温差常常要进行分段计算。

9.在采用先逆流后顺流<1-2>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工作。

10. 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。

2.简答（或名词解释）：1. 什么是效能数？什么是单元数？（要用公式表示）答：实际情况的传热量q 总是小于可能的最大传热量qmax ，我们将q/qmax 定义为换热器的效能，并用 ? 表示，即 换热器效能公式中的 KA 依赖于换热器的设计， W min 则依赖于换热器的运行条件，因此， KA/W min 在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数NTU 2. 热交换器计算方法的优缺点比较？1）对于设计性热计算，采用平均温差法可以通过Ψ的大小判定所拟定的流动方式与逆流之间的差距，有利于流动方式的选择；2）而在校核性传热计算时，两种方法都要试算。

在某些情况下，K 是已知数值或可套用经验数据时，采用传热单元书法更加方便；3）假设的出口温度对传热量Q 的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响NTU ，并最终影响 Q 值。

而平均温差法的假设温度直接用于计算Q 值，显然?-NTU 法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。

()()()()max min min h h h c c c h c h c W t t W t t qq W t t W t t ε''''''--≡==''''--1.有一蒸汽加热空气的热交换器，它将流量为5kg/s 的空气从10℃加热到60℃，空气与蒸汽逆流，其比热为(kg ℃),加热蒸汽系压力为P=,温度为150℃的过热蒸汽，在热交换器中被冷却为该压力下90℃的过冷水，试求其平均温差。

（附：饱和压力为,饱和蒸汽焓为kg ，饱和水焓为kg.150℃时，水的饱和温度为133℃，过热蒸汽焓为2768 KJ/kg ，90时，过冷水的焓为377 KJ/kg ）解：由于蒸汽的冷却存在着相变，因此在整个换热过程中，蒸汽的比热不同，在整个换热过程中的平均温差应该分段计算再求其平均值。

将整个换热过程分为三段：过热蒸汽冷却为饱和蒸汽所放出的热量Q1，相变过程的换热量Q2，从饱和水冷却到过冷水所放出的热量Q3Q=M 2C 2(t "2-t '2)=5××50＝255KJ/s ；根据热平衡蒸汽耗量M 1=Q/(i '1-i "1)=255/(2768-377)=s因为在热交换器换热过程中存在着两个冷却过程和一个冷凝过程，因而将之分为三段计算。

Q 1= M 1(i '1-i ’)=×= KJ/s Q 2= M 1(i ’-i ”)=× KJ/sQ 3= M 1(i ”-i "1)=×= KJ/s因为Q 3＝M 2C 2(t b -t '2)，可得t b ＝(5×+10=℃ 因为Q2+ Q3＝M 2C 2(t a -t '2),可得t a ＝(5×+10=59℃△t1=[(150-60)-(133-59)]/ln[(150-60)/(133-59)]=81.7℃ △t2=[-(133-59)] /ln[/(133-59)]=94.725℃ △t3=[(90-10)-]/ ln[(90-10)/ ]=98.212 ℃总的平均温差为：△tm=Q/(Q1/△t1+ Q2/△t2+ Q3/△t3) =255/++ ℃=94.8℃沿换热器流程温度示意图如下：2.在一传热面积为15.8m 2,逆流套管式换热器中，用油加热冷水，油的流量为2.85kg/s ，进口温度为110℃,水的流量为0.667kg/s ，进口温度为35℃,油和水的平均比热分别为kg?℃和kg ?℃,换热器的总传热系数为320W/m2?℃,求水的出口温度？ 解：W 1==5415W/ ℃ W 2==2788W/ ℃因此冷水为最小热容值流体单元数为525.054152788max min ===W W R c 8.127888.15320min =⨯==W KF NTU效能数为所以：3、一换热器用100℃的水蒸汽将一定流量的油从20℃加热到80℃。

现将油的流量增大一倍，其它条件不变，问油的出口温度变为多少？解：根据题意，相比较水蒸气换热为相变换热的流体，油为热容值小的流体()()()()min 8020C010020Cc c c c c h c h c W t t t t W t t t t ''''''---︒====''''---︒（）.75（）ε因此根据效能数和单元数的关系 可得：现将油的流量增大一倍，其它条件不变，单元数减小为原来的倍，因此可得解得4.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？解：根据题意，将换热器增加为5台串联使用，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()()()()min 3010C010010Cc c c c c h c h c W t t t t W t t t t ''''''---︒====''''---︒（）.22（）ε因此根据效能数和单元数的关系 1NTU e -ε=- 可得：0.78NTU e-= 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50.780.29NTUe-== 效能数为 ()()10C 10.2910010C c c c h c t t t t t '''-''-︒===-''--︒（）（）ε水的出口温度为 "73.9ct C =︒ 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：1NTUe -ε=-74.0)]1(exp[1)]1(exp[1=------=c c c R NTU R R NTU ε74.0'2'1'2"2=--=t t t t ε1NTUe -ε=-0.25NTU e -=0.50.250.5NTUe-==()()"20C 010020C c c c hc t t t t t ε'''--︒===''--︒（）.5（）"60c t C=︒73.910C3.1953010C-︒=-︒（）（）5.一用13℃水冷却从分馏器得到的80℃的饱和苯蒸气。

水流量为5kg/s ，苯汽化潜热为395 kJ/kg ，比热为 kJ/kg?℃，传热系数为1140 W/m 2?℃。

试求使1 kg/s 苯蒸气凝结并过冷却到47℃所需的传热面积(1)顺流；(2)逆流。

解：根据题意(1) 顺流时: 由于有相变传热，因此比热不同，需要分段计算平均传热温差。

1)在苯相变冷凝段：根据热平衡式，苯的放热量：ln 11395395/Q M r kJ s ==⨯=在相变段，水吸收热为Q ln'ln 22222()5 4.1868(13)395/m mQ M C t t t C kJ s =-=⨯⨯-︒=可得 231.87mt C =︒：平均温差为ln (8013)(8031.87)57.04(8013)ln(8031.87)m C Ct C -︒--︒∆==︒--2)在苯冷却段"l 1111()11.758(8047)58.014/s qQ M C t t C C kJ s =-=⨯⨯︒-︒=在苯冷却段，水吸收热为Q lq""l 22222()5 4.1868(31.87)58.014/m q Q M C t t t C kJ s =-=⨯⨯-︒=可得： "234.64t C =︒平均温差为l (8031.87)(4734.64)26.31(8031.87)ln(4734.64)m qC C t C-︒--︒∆==︒-- 总的平均温差为l lnln l 39558.01449.6139558.01457.0426.31m q m m qQ t C CQ Q t t +∆==︒=︒++V V 根据传热方程式：m Q KA t =V可得22339558.0148.0111401049.6m Q A m m K t -+===⨯⨯V沿换热器流程温度示意图如下：(2) 逆流时: 由于有相变传热，因此比热不同，需要分段计算平均传热温差。