热交换器原理与设计期末复习重点资料解读Word文件下载.docx
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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。
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。
(2013-2014学年第二学期考题[简答])
壳程流过的流体:
容积容量大(特别是常压下气体),刚性结构换热器中换热系数大的流体,高黏度流体,层流区流动的流体,饱和蒸汽
管子直径的选择:
总的趋向是采用小直径管优点:
传热增强,单位体积传热面大,传热面一定时,可使管子长度缩短
缺点:
流动阻力增加,管数增加,管子与管板连接处的泄露的可能性增大,易积垢。
选择流速要尽量使流体呈湍流状态
3高效间壁式热交换器
紧凑性:
指热交换器的单位体积中所包含的传热面积大小,单位m2/m3
板式热交换器主要部件及作用:
传热板片:
①使流体在低速下发生强烈湍流,以强化传热;
②提高板片刚度,能耐较高的压力。
密封垫片:
防止流体的外漏和两流体之间内漏。
压紧装置:
将垫片压紧,产生足够的密封力,使得热交换器在工作时不发生泄漏,通过旋紧螺栓来产生压紧力。
板式热交换器的型号表示法(P129)
板翅式热交换器的结构基本单元是:
隔板、翅片、封条。
翅片作用:
扩大传热面积,使换热得以改善,承担主要的传热任务,加强两隔板之间的作用。
翅片的型号表示法(P141)(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])
翅片选择基本原则:
平直翅片:
流体之间温差较大;
流体中含有固体悬浮物;
传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况。
锯齿形翅片:
流体之间温差较小;
流体的粘度较大;
传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况;
在空分设备中,可逆式热交换器。
多孔翅片:
在空分设备中,冷凝蒸发器。
翅化比(β):
翅片管外表面积与光管内表面积之比(P165)(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])
热管正常工作的2个条件:
①ΔPc≥ΔPv+ΔP1+ΔPg(文字表述:
毛细压差应能克服蒸汽从加热段流向冷却段的阻力、冷凝液体从冷却段回流到加热段的阻力以及重力对液体流动的影响)
②热管工况:
蒸发段的饱和温度仅稍高于冷凝段的饱和温度,此温降小于1℃~2℃即近乎等温流动时,被认为是工作正常
热管工作原理:
工作时,蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体蒸发,蒸汽流向冷凝段,在这里由于受到冷却使蒸汽凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。
如此循环不已,热量由热管一端传至另一端。
热管工作特性:
冷凝段,工作液在流动方向上因有蒸汽不断冷凝而增加;
蒸发段,工作液在流动方向上因不断蒸发而减少;
绝热段,工作液保持不变
热管工作极限:
①黏性极限②声速极限③携带极限④毛细极限⑤沸腾极限
工作温度低时,最易出现黏性极限及声速极限,在高温下则应防止出现毛细极限及沸腾极限。
6.3传热强化
增强传热的基本途径:
①扩展传热面积F②加大传热温差Δt③提高传热系数K
计算题部分:
1.已知t1′=300℃,t1″=210℃,t2′=100℃,t2'
'
=200℃。
试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。
(1)逆流布置;
(2)一次交叉,两种流体均不混合;
(3)1-2型管壳式,热流体在壳侧;
(4)2-4型管壳式,热流体在壳侧;
(5)顺列布置。
解:
(1)Δtmax=t1″-t2′=210-100=110℃
Δtmin=t1′-t2″=300-200=100℃
(2)
由课本图1.14查得
=0.92
Δtm=104.9
0.92=96.5℃
(3)由课本图1.8查得
=0.85
Δtm=104.9×
0.85=89.2℃
(4)由课本图1.11查得
=0.97
0.97=101.8℃
(5)Δtmax=t1′-t2′=300-100=200℃
Δtmin=t1″-t2″=210-200=10℃
2.1-2型管壳式换热器,用30℃的水来冷却120℃的热油(c0=2100J/(kg
K)),冷却水流量为1.2kg/s,油流量为2kg/s,设总传热系数K=275W/(m2
K),传热面积A=20m2,试确定水与油各自的出口温度。
取水的定压质量比热cp=4200J/(kg
K),
热油的热容量W1=M1c0=2
2100=4200W/K,
冷水的热容量W2=M2cp=1.2
4200=5040W/K
因而W1=Wmin,W2=Wmax
则
传热有效度
代入数据,得
=0.539
又因为
所以解得t1″=71.5℃【或利用实际传热量Q=εWmin(t1′-t2′)=W1(t1′-t1″),代入数据,解得t1″=71.5℃】
热平衡关系W1(t1′-t1″)=W2(t2″-t2′),即
4200
(120-71.5)=5040
(t2″-30),解得t2″=70.3℃
所以水的出口温度为70.3℃,油的出口温度为71.5℃
3.一台逆流式水-水换热器,t1′=87.5℃,流量为每小时9000kg,t2′=32℃,流量为每小时13500kg,总传热系数K=1740W/(m2
K),传热面积A=3.75m2,试确定热水的出口温度。
取水的定压质量比热cp=4200J/(kg•K)
热水热容量
冷水热容量
因而W1=Wmin,W2=Wmax
【或利用实际传热量Q=εWmin(t1′-t2′)=W1(t1′-t1″),代入数据,解得t1″=64.7℃】
所以热水的出口温度为64.7℃。
4.温度为99℃的热水进入一个逆流型的热交换器,将4℃的冷水加热到32℃,热水流量为9360kg/h,冷水流量为4680kg/h,传热系数为830W/(m2•℃),试计算该热交换器的传热面积和传热有效度。
水的比热为cp=4186J/(kg•℃)。
解法一:
W1=Wmax,W2=Wmin,
Rc=Wmin/Wmax=4680/9360=0.5,
又
NTU=KF/Wmin
F=NTUWmin/K=
解法二:
由热平衡方程W1(t1′-t1″)=W2(t2″-t2′),代入数据,解得t1″=85℃
逆流型换热器的对数平均温差为
【或者用算术平均温差Δtm=
(Δtmax+Δtmin)】
传热量Q=W2Δt2=5441.8
(32-4)=152370.4W
5.在一台1-2型壳式换热器中,管内冷却水从16℃升高到35℃,管外空气从119℃下降到45℃,空气流量为19.6kg/min,换热器总传热系数K=84W/(m2•K),试计算所需的传热面积。
先按逆流算出对数平均温差为
故查图1.8,,
=0.952,故对数平均温差
空气平均温差
,查表得空气的比热cp=1009J/(kg•K)
空气的换热量
故需传热面积
集美大学2011级学长致学弟学妹
热力1112
读书的好处
1、行万里路,读万卷书。
2、书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷,下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。
——达尔文
5、少壮不努力,老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早,白首方悔读书迟。
——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。
8、读书要三到:
心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器,人不学、不知义。
10、一日无书,百事荒废。
——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生,一日不写手生。
13、我扑在书上,就像饥饿的人扑在面包上。
——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。
——陆游
15、读一本好书,就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书,就是和许多高尚的人谈话。
——笛卡儿
17、学习永远不晚。
18、少而好学,如日出之阳;
壮而好学,如日中之光;
志而好学,如炳烛之光。
——刘向
19、学而不思则惘,思而不学则殆。
——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。
——培根
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