热交换器期末复习计算题
最新热交换器期末复习计算题
3.某一错流式热交换器中(两流体各自均无横向混合的一次错流)，以排出的热气体将2.5kg/s 的水从35℃加热到85℃，热气体的比热为1.09kJ/(kg ℃)，进入热交换器的温度为200℃，离开时的温度为93℃，若该热交换器的传热系数为180W/(m 2℃)，试求其传热面积和平均温度。
若水的流量减少一半，而气体的流量及两流体的进口温度保持不变，计算因水流量减少而导致换热量减小的百分比，假定传热系数不变。
解：（1）由题，2M =2.5 kg /s ，2t =35 '℃，2t =85 ''℃ ()p2c =4187 J /kg ⋅℃，()p1c =1090 J /kg ⋅℃，1t =200 '℃，1t =93 ''℃，()2K=180 W /m ⋅℃。
()()()()()()1212lm,1212200859335t ===83.27 20085ln ln 9335t t t t t t t t ''''''------∆-'''--'''-c ℃， 221285350.30320035t t P t t '''--===''--，112220093 2.148535t t R t t '''--==='''--，查图1.14得（P19），ψ＝0.92。
错流的平均温差为：,0.9283.2776.61 m lm c t t ∆=ψ⋅∆=⨯=℃。
不考虑散热损失，传热量()2222() 2.541878535523375 W p Q M c t t '''=-=⨯⨯-= 传热面积252337537.95 m 18076.61m Q F K t ===∆⨯。
热质交换原理与设备期末考试
1、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。
2、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_。
3、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。
4、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。
5、_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。
6、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_。
7、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。
8、喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。
9、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。
10、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。
11、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.12、冷却塔填料的作用是延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量.。
均匀布水。
将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换13、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。
14、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。
15、大空间沸腾可以分为：自然对流沸腾区、核态沸腾区、过度沸腾区和膜态沸腾区四个区域。
16、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）空气中的水蒸气凝结（或蒸发）而放出（或吸收）汽化潜热的结果。
热质交换原理与设备复习题(题库)
填空题1、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。
3、喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。
4、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。
5、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。
6刘伊斯关系式是h/h mad=Cp 。
1、有空气和氨组成的混合气体，压力为4个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是m2/s。
2、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.3、冷却塔填料的作用是延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量.。
均匀布水。
将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换4、冰蓄冷空调可以实现电力负荷的调峰填谷(均衡)。
5、吸附式制冷系统中的脱附—吸附循环装置代替了蒸汽制冷系统中的压缩机装置。
6、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。
7、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。
8、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。
9、吸收式制冷机可以“以热制冷”，其向热源放热Q1，从冷热吸热Q2，消耗热能Q0，则其性能系数COP= Q1-Q2/Qo 。
10、冬季采暖时，蒸发器表面易结霜，融霜的方法有电除霜、四通阀换相除霜、排气温度除霜1、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。
2、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。
3、大空间沸腾可以分为自然对流沸腾区、核态沸腾区、过度沸腾区和膜态沸腾区四个区域。
期末考试过程控制计算题
期末考试过程控制计算题work Information Technology Company.2020YEAR计算及问答题1．某换热器温度控制系统（设定值为100℃），在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。
分别求出衰减比、最大偏差、余差、过渡时间和振荡周期（按±3％稳态值来确定过渡时间）。
温度℃解：衰减比ψ=8.011)105110()105130(12=-=---B B最大偏差A ，即超调量σ=%8.23%100%100105105130)()()(=⨯=⨯-∞∞-y y t y p余差C=│y ﹙∞﹚－y ﹙0﹚│=105－100=5过渡时间ts=27min ，（计算稳态值的±3％，即102或108，用尺子量后估算出时间）振荡周期，时间作衰减振荡，所以振荡周期T=20－8=12min ，（两个波峰的时间差）2．已知某被控过程的数学模型为1)()(+=Ts Ks E s U应用前向差分法，求关于u(k)和e(k)的差分方程。
参考计算控制课本p129 解：)()1()(s E K Ts s U •=+•)()()(s E K s U s U Ts •=+•)()()(t Ke t u Tdtt du =+设采样周期为T S ，代入ST k u k u dtt du )()1()(-+=)()())()1((k Ke k u k u k u ST T =+-+第 页)()1()(k Ke k u k u TT TT T TS S S --++= 3．一台仪表的测温范围为100～550℃，绝对误差的最大值为2℃，求这台仪表的相对误差。
解：δ=%44.0%1001005502=⨯-4．某一标尺为0～500℃的温度计出厂前经校验，其刻度标尺各点测量结果值分别为：（1）求出仪表最大绝对误差值；（2）确定仪表的允许误差及精确度等级；（3）仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为±8℃，问该仪表是否还符合出厂时的精确度等级。
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。
热交换器原理与设计期末复习重点
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。
热质交换原理与设备复习题(题库)
填空题1、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。
3、喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。
4、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。
5、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。
6刘伊斯关系式是h/h mad=Cp 。
1、有空气和氨组成的混合气体，压力为4个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是m2/s。
2、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.3、冷却塔填料的作用是延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量.。
均匀布水。
将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换4、冰蓄冷空调可以实现电力负荷的调峰填谷(均衡)。
5、吸附式制冷系统中的脱附—吸附循环装置代替了蒸汽制冷系统中的压缩机装置。
6、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。
7、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。
8、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。
9、吸收式制冷机可以“以热制冷”，其向热源放热Q1，从冷热吸热Q2，消耗热能Q0，则其性能系数COP= Q1-Q2/Qo 。
10、冬季采暖时，蒸发器表面易结霜，融霜的方法有电除霜、四通阀换相除霜、排气温度除霜1、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。
2、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。
3、大空间沸腾可以分为自然对流沸腾区、核态沸腾区、过度沸腾区和膜态沸腾区四个区域。
热质交换原理与设备期末考题..
热质交换原理与设备期末考题..《热质交换原理与设备》综合复习资料⼀、填空题1、流体的黏性、热传导和质量（分⼦扩散）通称为流体的分⼦传递性质。
2、将热质交换设备系统由于过程不可逆⽽产⽣的熵增与两种流体中热容量较⼤的流体的热容量之⽐称之为（熵产单元数），常⽤来作为热质交换设备的评价指标。
3、按不同的⼯作原理，热质交换设备可分为：（间壁式）、（直接接触式）、蓄热式和热管式。
4、（浓度差）是产⽣质交换的驱动⼒，质交换有两种基本⽅式为分⼦扩散和对流扩散。
5、由于扩散传质引起的热传递，这种现象称为（杜弗尔）效应。
6、⼆元混合⽓体作为理想⽓体⽤分⼦动⼒理论可以得出质量扩散系数与温度、压⼒关系为：D（ 312D P T - ）。
7、（相变贮能）是利⽤固-液相变、液-汽相变、固-汽相变和固-固相变过程来吸收和释放热量，进⾏蓄冷和蓄热的⼀项技术。
8、准则数Pr 表⽰速度分布和温度分布的相互关系；准则数（Le ）表⽰温度分布和浓度分布的相互关系。
9、雷诺类似率表述了对流传热、传质和摩擦阻⼒之间的关系，它们以准则数（Sh ，Nu ，Re ，Pr ，Sc ）形式的表述形式分别为Nu Re Pr 2f C =、（Sh Re Sc 2f C =）。
10、吸附剂吸附除湿过程是（放热）过程，吸附热⼀般( ⼤于 )⽔蒸⽓的凝结热。
11、菲克扩散基本定律A A ABd d C m D y=-（kg/m 2.s ）中的A m 为扩散物质A 的（相对扩散）通量。
当混合物以某⼀质平均速度υ移动时，其坐标应取随整体平均速度的动坐标。
12、系数D ，a ，ν具有扩散的性质，它们的单位均为m 2/s ，它们分别称为（分⼦扩散系数）、热扩散系数和（动量扩散系数）。
13、浓度差是产⽣质交换的驱动⼒，质交换有两种基本⽅式为（分⼦扩散）和（对流扩散）。
14、⼆元体系中，由于存在温度差引起的扩散，称为热扩散，也称（索瑞特）效应。
15、吸附剂的再⽣⽅式有加热再⽣、（减压再⽣）、使⽤清洗⽓体再⽣和（置换脱附再⽣）。
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3.某一错流式热交换器中(两流体各自均无横向混合的一次错流)，以排出的热气体将2.5kg/s 的水从35℃加热到85℃，热气体的比热为1.09kJ/(kg ℃)，进入热交换器的温度为200℃，离开时的温度为93℃，若该热交换器的传热系数为180W/(m 2℃)，试求其传热面积和平均温度。
若水的流量减少一半，而气体的流量及两流体的进口温度保持不变，计算因水流量减少而导致换热量减小的百分比，假定传热系数不变。
解：（1）由题，2M =2.5 kg /s ，2t =35 '℃，2t =85 ''℃ ()p2c =4187 J /kg ⋅℃
，()p1c =1090 J /kg ⋅℃，1
t =200 '℃，1t =93 ''℃，()2K=180 W /m ⋅℃。
()()()()()()1212lm,12
12
200859335t ===83.27 20085ln ln 9335t t t t t t t t ''''''------∆-'''--'''-c ℃， 221285350.30320035t t P t t '''--===''--，112220093 2.148535
t t R t t '''--==='''--，查图1.14得（P19），ψ＝0.92。
错流的平均温差为：,0.9283.2776.61 m lm c t t ∆=ψ⋅∆=⨯=℃。
不考虑散热损失，传热量()222
2() 2.541878535523375 W p Q M c t t '''=-=⨯⨯-= 传热面积252337537.95 m 18076.61
m Q F K t ===∆⨯。
（2）1115233754891.420093Q W t t ==='''--， 22211 2.541875233.822
p W M c ==⨯⨯=，所以，min 1W W =；
min 18037.95 1.404891.4KF NTU W ⨯===，min max 4891.40.935233.8
c W R W ===，
查图1.23（P33）得，ε＝0.564，
()()max min 1
20.5644891.420035455194 W Q Q W t t '''=ε=ε-=⨯⨯-=； 523375455194100%100%13.3%523375
Q Q Q Q Q '∆--=⨯=⨯= 5．一逆流式管壳热交换器，采用将油从100℃冷却到65℃的方法把水从25℃加热到50℃，此热交换器是按传热量20kW 、传热系数340W/(m 2·℃)的条件设计的。
（1）试计算其计算其传热面积F 1； （2）假设上面所说的油相当的脏，以致在分析中必须取其污垢热阻为0.004 m 2·℃/W ，这时传热面积F 2应为多少？
（3）若传热面积仍为F 1，流体进口温度不变，当选用这一污垢热阻后，传热量会减小多少？
解：（1）由题，1t =100 '℃，1t =65 ''℃，2t =25 '℃，2t =50 ''℃，20 kW Q =，
()2K=340 W /m ⋅℃。
逆流，()()()()()()1212m 12
12
100506525t ===44.81 10050ln ln 6525t t t t t t t t ''''''------∆-'''--'''-℃ 传热面积2120000 1.31 m 34044.81m Q F K t =
==∆⨯。
（2）有污垢时，)2s 1
1K ===144 W m 11r 0.004K 340'⋅++℃，
2220000 3.10 m 14444.81
m Q F K t ==='∆⨯。
（3）若传热面积仍为F 1，流体进口温度不变，当选用这一污垢热阻后，出口温度发生变化。
111Q 20000W ===571.4 W t t 10065'''--℃，222
Q 20000W ===800 W t t 5025'''-- min 1c max 2W W 571.4R =
==0.714W W 800=，1min NTU=K F W =144 1.31571.4=0.33'⨯
查图1.19得，=0.26ε。
min 12Q =W (t t )=0.26571.4(10025)=11142 W '''ε-⨯- （或者按11221212
t t t t ==t t t t ''''''--εε''''--或求出12t t ''''或，进而得到Q '） Q=Q Q =2011.142=8.858 kW '∆--
6．在热交换器中，重油从300℃冷却到200℃，而石油则从25℃被加热到175℃，在传热系数和所传递的热量都不变的条件下，试求：
（1）做顺流布置和逆流布置时，逆流时所需传热面和顺流式所需传热面之间的关系。
（2）若设计成石油不混合而重油混合的错流式时，与顺流相比，错流可节省多少传热面？
解：（1）由题，1t =300 '℃，1t =200 ''℃，2t =25 '℃，2t =175 ''℃，
逆流时：()()()()()()1212m,1212
30017520025t ===148.60 300175ln ln 20025t t t t t t t t ''''''------∆-'''--'''-逆℃ 顺流时：()()()()1212m,1
2130025200175t ===104.26 30025ln ln 200175
t t t t t t t t ''''''------∆''--''''--顺℃
在传热系数和所传递的热量都不变的条件下，逆流时所需传热面和顺流式所需传热面之比即等于二者平均温差只比的倒数，即
m,m,t F 148.60== 1.425F t 104.26∆∆逆顺顺逆＝，或m,m,t F 104.26== 0.702F t 148.60
∆∆顺逆顺逆＝ （2）错流时，2212175250.54530025t t P t t '''--===''--，112
23002000.66717525t t R t t '''--==='''--，查图1.13得，ψ＝0.88。
错流的平均温差为：,0.88148.60130.77 m lm t t ∆=ψ⋅∆=⨯=逆℃。
m,m,t F 104.26== 0.797F t 130.77
∆∆顺错顺错＝ 所以，错流与顺流相比可节省传热面20.3％
4. 在一传热面积为16m 2的逆流式套管换热器中，用油加热冷水，油的流量为3kg/s ，进口温度为110℃，水的流量为1 kg/s,进口温度为35℃，油和水的平均比热为2 kJ/kg •℃和4.18 kJ/kg •℃,换热器的总传热系数为350W/m 2•℃，求水的出口温度（10分） 注：1exp[(1)]1exp[(1)]c c c NTU R R NTU R ---=---ε
解： W 1=3×2000=6000W/ ℃
W 2=1×4180=4180W/ ℃
因此冷水为最小热容值流体
min max 418006000W Rc W ===.697
单元数为
min 35016 1.344180
KF NTU W ⨯===
效能数为
1exp[(1)]1exp[(1)]c c c NTU R R NTU R ---=---ε
1exp[ 1.34(10.697)]10.697exp[ 1.34(10.697)]
---=--- 0.3340.536
==0.623
"'22''12t t t t -=-ε
"'''2212()t t t t =+-=ε35+0.623×(110-35)=81.73℃。