4．封头管箱，公称直径 600mm，管程和壳程设计压力均为 1.5MPa，公称换热面积 为 65m2，低合金钢普遍级冷拔换热管外径 25mm，管长 6m，2 管程、双壳程的填料 函式浮头换热器，其型号为： BFP600—1.5—65— — Ⅱ 。

  5．紧凑性是指换热器单位体积中所包含的传热面积大小，正常的情况下，管壳式换热 器的紧凑性可达到 50~100m2/m3 ，螺旋板式换热器可达到 100 m2/m3 ，板式

  一、填空题（第 4、6 题各 3 分，其余每空 1 分，共 45 分） 1．根据换热器在生产中的地位和作用，它应满足多种多样的要求，一般说来，对其 基础要求有： 、 、 、 。

  6． BLP0.5—1.6—25—N—I 型换热器是指水平平直波纹， 单板公称换热面积 0.5 m2， 设计压力 1.6 MPa，热热面积 25 m2，丁晴垫片密封的双支撑框架的板式冷凝器。 7．热管传热能力的上限值会受到一种或几种因素的限制，对于吸液芯的热管，这些 限制主要是 、 、 、 、 、 、 、 。

  考虑非稳定换热影响系数，Cn。τ→0，Cn=1，蓄热式换热器达到最大换热能力， 等同于相同条件的间壁式换热器；但实际上，τ0， Cn1，因此，相同条件下蓄热 式的传热量一定小于间壁式的，蓄热式换热器优点不能显现。 三、计算题（25 分） 采用套管式换热器，于环隙中 110℃饱和水蒸气冷凝以将内管中的空气由 20℃加热 到 80℃。已知内管为 Φ32×1 的紫铜管[λ=380W/(m·℃)]，空气处理量为 19kg/h，空气 的平均物理性质可取为 粘度：μ=2.01×10-5Pa·s； 比热：cp=1.005×103J/(kg·℃)； 密度：ρ=1.060kg/m3； 热导率：λ=2.90×10-2W/(m·℃)； 试求： （1）内管与空气的表面传热系数。 （2）若水蒸气在环隙中冷凝表面传热系数取为 10000W/(m2·℃)，不计污垢热阻时， 求管长和内管壁温。 （3）欲将空气处理量增加 25%，试问从换热器结构和操作条件两方面可采取哪些可 行的措施以完成加热任务？作出定量计算。

  固体传热面及其所形成的通道，依靠构成传热面的物体的热容作用（吸热或放热） ， 实现冷、热流体之间的热交换。 。 、

  热计算；结构计算；流动阻力计算；强度计算。 3．对于管壳式换热器能采用的减振和防振措施主要有 、 降低壳侧的流速 增加管子的固有频率 提高声振频率 从结构上改进 不让壳程流速超过振动分析所允许的界限 采用折流杆式换热器 、 。 、 、

  ‹ 满足工艺过程所提出的要求，热交换强度高，热损失少，在有利的平均温差 下工作 ‹ 要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构，制造简单， 安装维修方便，经济合理，运行可靠 ‹ ‹ 设备紧凑 保证较低的流动阻力，以减少换热器的动力消耗 、 、 、 。

  连续流动极限、冷冻启动极限、粘性极限、声速极限、携带极限、毛细极限、冷冻 极限、沸腾极限。 8． 蓄热式换热器的工作原理是 在蓄热式换热器中，冷、热流体交替地流过同一

  2、换热器的热平衡及传热方程 以蓄热式换热器一个循环的时间为单位（一个周期） 1 热流体； 2 冷流体

  τ0= τ1(加热)τ2(冷却) 蓄热式换热器的传热系数计算式：

  蓄热式换热器热平衡方程 由于蓄热式换热器中，加热和冷却过程中的平均壁温不等，使得蓄热式传热量仅为 处理手段： 以蓄热体在加热期和冷却期的平均温度作为壁的进出口温度； 以流体在加热期和冷却期的平均温度作为冷热流体的平均温度。 －－假想间壁式换热器 假设，循环周期 τ0， 间壁式的（ ）倍。即由传热表面温度不稳定所造成。

  ①清洁的与不清洁的；②腐蚀性大与小的；③温度高与低的；④压力大与小的；⑤

  流量大与小的；⑥粘度大与小的；⑦有毒与无毒的。 二、简答题（每题 15 分，共 30 分） 1．简述管壳式换热器的设计步骤。 管壳式换热器一般的设计程序如下： （1）根据设计任务搜索有关的原始资料，并选定换热器的型式等； 原始资料包括：流体的物理化学性质（如结垢性、腐蚀性、爆炸性、化学 作用等） ，流体的流量、压力、温度、热负荷，设施安装场所的限制，材质的限制， 压降的限制等等。 （2）确定定性温度，并查取物性数据； （3）由热平衡计算热负荷及热流体或冷流体的流量； （4）选择壳体和管子的材料； （5）选定流动方式，确定流体的流动空间； （6）求出平均温差； （7）初选传热系数 K ′，并初算传热面积 F′; （8）设计换热器的结构（或选择标准型号的换热器） ，包括：①选取管径和管 程流体流速；②确定每程管数、管长、管总数；③确定管子排列方式、管间距、壳 体内径和连接管直径等；④确定壳侧程数及纵向隔板数目、尺寸，或折流板的数目、 间距、尺寸等壳程结构尺寸。在这步中最好通过草图确定有关数据和传热面积 F″ （F ″一般与 F′不会正好相等） 。 （9）管程换热计算及阻力计算。当换热系数远大于初选传热系数且压降小于 允许压降时，才能进行下一步计算，否则要重选 K′,并调整结构。 （10）壳程换热计算。根据采用的结构，假定壁温和计算换热系数，若不合理 则应调整壳程结构直至满意为止。 （11）校核传热系数和传热面积。根据管、壳程换热系数及污垢热阻、壁面热

  9．对于管壳式换热器，当管子与壳体用同种材料，在壳壁与管壁的温度大于 50℃， 就要考虑热补偿，以解决膨胀的差异，其措施主要是从工艺和结构两方面着手，可 采取的方法有： 、 、 、 、 。

  减小管子与壳体的温差；采用膨胀节；使管束和壳体均能自由膨胀；弹性管板补偿； 双套管温度补偿 10． 对管壳式换热器来说， 两种流体在以下情况下， 何种流体应走管内？不清洁的 、 腐蚀性大的 、 温度高的 、 压力大的 、 流量小的 、 粘度小的 、 有毒的。

  阻等，算出传热系数 K 及传热面积 F。考虑到换热计算公式中的不定因素、运行条 件与设计条件的差异、日后由于严重结垢或泄漏不得不堵塞一些管子以及紧急和反 常情况下流体的参数可能在极短的时间内发生变化等诸多原因，因而要求由结构计算确 定的传热面积 F″比计算出的所需传热面积 F 大 10～20％时，才认为满足规定的要求。 （12）核算壁温。要求与假定的壁温相符。 （13）计算壳程阻力，使之小于允许压降，若压降不符合标准要求，要调整流速 或结构尺寸。 （14）对换热器的零部件进行强度计算。例如壳体壁厚，管板、封头和法兰 的厚度、尺寸，支座型式和尺寸，螺钉大小和个数等等。 （15）核算管、壳热应力和管子接口处的拉脱力，考虑热补偿方法并对振动 进行校核计算。 （16）绘正式图纸、编写材料表等。 2．试对蓄热式换热器与间壁式换热器作比较分析。 在蓄热式换热器中，冷、热流体交替地流过同一固体传热面及其所形成的通道， 依靠构成传热面的物体的热容作用（吸热或放热） ，实现冷、热流体之间的热交换。 与间壁式换热器相比，虽然需要有固体传热面，但间壁式中，热量是在同一时刻通 过固体壁由一侧的热流体传递给另一侧的冷流体。 1、温度分布特点: 由于蓄热式换热器的热交换是依靠蓄热物质的热容量以及冷、热流体通道周期 性地交替，使得蓄热式换热器中传热面及流体温度的变化具有一定的特点。 特点： 1）蓄热材料的壁面温度在整个工作周期中呈周期性变化，且在加热期间的变化 情况与冷却期间的变动情况也不相同。 2）除了在蓄热式换热器的冷、热气体进口处之外，冷热气体的温度随时间呈周 期性变化。