热质交换原理与设备名词解释及课后第二章习题

名词解释

热舒适性（人体对周围空气环境的舒适热感觉）、绝热饱和温度(绝热增湿过程中空气降温的极限)、传质通量（单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量）、扩散系数(沿扩散方向在单位时间每单位浓度降的条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数、)空气调节（利用冷却或者加热设备等装置，对空气的温度和湿度进行处理，使之达到人体舒适度的要求）、新风（从室外引进的新鲜空气，经过热质交换设备处理后送入室内的环境中）、回风（从室内引出的空气，经过热质交换设备的处理再送回室内的环境中）、露点温度(指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下冷却到饱和时的温度)

、机器露点(空气在机器上结露产生凝结水的温度值)

、分子传质(由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象)（扩散传质）、对流传质(：是流体流动条件下的质量传输过程)、质量浓度(单位体积混合物中某组分的质量

)、浓度边界层（质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流层中，该流层即为浓度边界层）、速度边界层(质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流层中，该流层即为浓度边界层

)、热边界层流体流动过程中.在固体壁面附近流体温度发生剧烈变化的薄层

、雷诺类比（对流传热和摩擦阻力间的联系）、宣乌特准则数(流体传质系数hm和定型尺寸的乘积与物体的互扩散系数（Di）的比值)、施密特准则数(流体的运动黏度（v）与物体的扩散系数（D）的比值

)、普朗特准则数(流体的运动黏度（v）与物体的导温系数a的比值)

简要回答问题

1、什么叫冰蓄冷空调？其系统种类有哪些？

冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量

2、根据冷却介质和冷却方式的不同，冷凝器可分为哪几类？试说明他们各自的特点？

水冷和风冷冷凝器水冷，空冷，水—空气冷却以及靠制冷剂蒸发或其他工艺介质进行冷却的冷凝器。采用水冷式冷凝器可以得到比较低的温度，这对制冷系的制冷能力和运行经济性均比较有利。

3、冷却塔分为哪几类？由哪些主要构件组成？干式和湿式。有淋水装置、配水系统、通风筒组成。

4、解释显热交换、潜热交换和全热交换，并说明他们之间的关系。

显热交换是空气与水之间存在温差时，由导热、对流和辐射作用而引起的换热结果。潜热交换是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。总热交换是显热交换和潜热交换的代数和。

5、表冷器与喷水室比较，有什么区别？

表冷器有两种：一是风机盘管的换热器，它的性能决定了风机盘管输送冷（热）量的能力和对风量的影响。一般空调里都有这个设备。二是空调机组内的风冷的翅片冷凝器。空调里的表冷器铝翅片采用二次翻边百页窗形，保证进行空气热交换的扰动性，使其处于紊流状态下，较大地提高了换热效率。表冷器是给制冷剂散热的，把热量排到室外，它把压缩机压缩排出高温高压的气体冷却到低温高压的气体。利用制冷剂在表冷器内吸热,使之被冷却空间温度逐渐降低。

空气处理机组的风机盘管表冷器，通过里面流动的空调冷冻水（冷媒水）把流经管外换热翅片的空气冷却，风机将降温后的冷空气送到使用场所供冷，冷媒水从表冷器的回水

管道将所吸收的热量带回制冷机组，放出热量、降温后再被送回表冷器吸热、冷却流经的空气，不断循环。

喷水室是一种多功能的空气调节设备，可对空气进行加热、冷却、加湿及减湿等多种处理。喷水室由喷嘴、喷水管路、挡水板、集水池和外壳等组成。空气进入喷水室内，喷嘴向空气喷淋大量的雾状水滴，空气与水滴接触，两者产生热、湿交换，达到所要求的温、湿度。喷水室的优点是可以实现空气处理的各种过程；主要缺点是耗水量大，占地面积大，水系统复杂，水易受污染，目前在舒适性空调中应用不多。工程中选用的喷水室除卧式、单级外，还有立式、双级喷水室。

6、扩散系数是如何定义的？影响扩散系数值大小的因素有哪些？

扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度降的条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数，大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。

7

8、如何认识传质中的三种速度，并写出三者之间的关系？

Ua Ub:绝对速度Um：混合物速度Ua Ub 扩散速度Ua=Um+(Ua-Um) 绝对速度=主体速度+扩散速度

9、写出斐克定律的普遍表达形式并举例说明其应用？

NA=-DdCA/dz +xA ( NA+NB)

10、简述“薄膜理论”的基本观点。

当流体靠近物体表面流过，存在着一层附壁的薄膜，在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触，并假定膜内流体与主流不相混合和扰动，在此条件下，整个传质过程相当于此薄膜上的扩散作用，而且认为在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性的浓度分布，膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。

11、在什么条件下，描述对流传质的准则关联式与描述对流换热的准则关联式具有完全类似的形式？请说明理由。

当边界层传递方程的扩散系数相等时即v=a=D或V/a=V/D=a/D=1时具有完全相同的形式12、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。

hw （ti –tw）=hmd(i-i i) 湿空气在冷却降湿过程中，湿空气主流与仅靠水膜饱和空气的焓差是热值交换的推动势，其在单位时间内单位面积上的总传热量可近似的用传值系数hmd 与焓差动力Δi的乘积来表示。

13、分别写出对流换热与对流传质的基本计算式以及式中各项的单位和物理意义；并指出当热质传递同时存在时，对流换热系数h和对流传质系数h m之间存在什么样的关系？

h m=0.664D AB/L Re0.5Sc1/3

14、简述表面式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点。

当冷却器表面温度低于被处理空气的干球温度，但高于其露点温度时，则空气只是冷却而不产生凝结水，称干工况。如果低于空气露点，则空气不被冷却，且其中所含水蒸气部分凝结出来，并在冷凝器的肋片管表面形成水膜，称湿工况，此过程中，水膜周围形成饱和空气边界层，被处理与表冷器之间不但发生显热交换还发生质交换和由此引起的潜热交换。

15、请说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点？

对空气的降温和除湿分开处理，除湿不依赖于降温方式实现。节约传统除湿中的缺点，节

约能源，减少环境污染。

16、表冷器处理空气的工作特点是什么？

与空气进行热质交换的介质不和空气直接接触，是通过表冷器管道的金属壁面来进行的。空气与水的流动方式主要为逆交叉流。

17、吸附（包括吸收）除湿法和表冷器，除湿处理空气的原理和优缺点是什么？

吸附除湿是利用吸附材料降低空气中的含湿量。吸附除湿既不需要对空气进行冷却也不需要对空气进行压缩，且噪声低并可以得到很低的露点温度。

表冷器缺点：仅为降低空气温度，冷媒温度无需很低，但为了除湿必须较低， pp250的练习题1至9题 计算题

1、有一管道充满了氮气和氧气的混合气体，其温度为200℃，总压力位0.1MPa ，一端氮气浓度为1.0 Kmol/m 3，另一端浓度为0.4 Kmol/m 3，两端相距50cm ，已知D AB =0.5×10-4m 2/s ，计算稳态下氮气的物质的量通量。 解：由斐克第一定律得：?

?

-=2

1

2

1

,CA CA AB z z A

n dcA D dz j

()1

221z z C C D j A A AB --=

=5.0)

4.00.1(10

5.04-??-=6×10-5kmol/(m 2.S) 2、有一管道充满了氮气和氦气的混合气体，其温度为300K ，总压力位0.1MPa ，一端氮气

的分压力为0.06MPa ，另一端为0.01MPa ，两端相距30cm ，已知D AB =0.687×10-4m 2/s ，计算稳态下氮气的物质的量通量。 解：由斐克第一定律得：?

?

-=2

1

2

1

,CA CA AB z z A

n dcA D dz j

()1

221z z C C D j A A AB --=

对于理想气体，RT n V p A A =，RT

p V n c A A A ==

)

()(1221,z z RT p p D j A A AB A

n --=

=3.0300314.8)100600(10678.04??-??-=4.59×10-6kmol/m 2

·s

3、某空气冷却式冷凝器，以R134a 为制冷剂，冷凝温度为t s =50℃，蒸发温度t 0=5℃，时的制冷量Q 0=5500W ，压缩机的功耗是1500W ，冷凝器空气进口温度为35℃，出口温度为43℃。（1）制冷剂与空气的对数平均温差是多少？（2）已知在空气平均温度39℃下，空气的比热为1013J/kg.K ，密度为1.1kg/m 3,所需空气流量是多少？ 解：（1）△t ‘

=50-35=15℃,△t

’’

=50-43=7℃ '

'''

''t t In t t m ???-?=

θ=10.5℃ (2)冷凝总负荷021W Q Q +==5500+1500=7000W

ρ

t c Q q v ?=

1=7000/（1.1×1013×8）=0.79m 3

/s

4、一个直径为3cm 的萘球悬挂于空气管道中，求下述条件的瞬时传质系数；（1）萘球周围的空气静止，温度为259K ，压力为101.325kPa ，萘在空气中的扩散率为5.14×10-6m 2/s ；（2）空气以0.15m/s 的速度流过萘球，温度为259K ，压力为101.325kPa ，1=?Sc Gr 。 解：（1）Sh=2.0（2分）

d

D sh h AB

c ?=

=2.0×5.14×10-6/0.03=3.43×10-4m/s （2）υ

ud

=

Re =0.15×0.03/1.0×105=4.5×102，（1分）AB

D Sc υ

=

=1.95

+=0.2Sh 0.569（Sc Gr ?）0.25=2.569

d

D sh h AB

c ?=

=2.569×5.14×10-6/0.03=4.4×10-4m/s 5、一管式逆流空气加热器，空气由15℃加热到30℃，水在80℃下进入换热器管内，40℃时离开，总换热量位30kW ，传热系数为40W/(m 2.℃),求：（1）平均换热温差；（2）换热器面积。

解：（1）△t ‘

=80-30=50℃,△t

’’

=40-15=25℃ '

'''

''t t In t t t m ???-?=

?=35.7℃ （2）m

t k Q A ?==30000/（40×35.7）=21m 2

6、试推导空调计算中常用的刘伊斯关系式

p md

c h h

=。 7、含少量碘的压力为1.013×105Pa 、温度为25℃的空气，以5.18m/s 的速度流过直径为3.05×10-2m 的圆管。设在空气中碘蒸汽的平均摩尔浓度为nm ，管壁表面碘蒸汽的浓度可视为0，空气－碘的质扩散系数D=0.826×10-5㎡/s ，试求从气流到管壁的对流传质系数以及碘蒸汽在管子表面上的沉积率。（空气的动量扩散系数ν=15.15×10-6m 2/s ） 管内受迫层流：333.0333

.0Re

86.1Sc Sh =，管内受迫紊流：44.083

.0Re

023.0Sc Sh =

解：88.110826.01053.155

6

=??==--D v Sc 1017310

53.151005.318.5Re 6

2

=???==--v ud

()()

35.6488.110173

023.0Re 023.044

.083

.044.083.0=??==Sc Sh

s

m d Sh D h m 017.01005.310826.035.6425

=???=?=--

()s m kmol n n h N m m m A ?=-=2017.00

8、已知空调系统送风量G ＝5㎏/s ，空气初状态参数t 1=35℃，t s1=26.9℃，i 1=85kJ/㎏；终状态参数为t 2=19℃，t s2=18.1℃，i 2=51.4kJ/㎏；空气压强101325Pa ，试选用JW 型空气冷却器并求出其中的传热系数范围。（空气密度ρ=1.2 kg/m 3，定压比热c p =1.005 kJ/( kg ·℃)，水定压比热c p =4.19 kJ/( kg ·℃)，可选表冷器中水流速范围w=0.8-1.6m/s ）。 已知水冷式表面冷却器作为冷却用之传热系数（W/ ㎡·℃）:

4排:?????

???+-=6.33217.3911

ωξy k V 6排:???????

?+-=8.002.152.06.32515.4111

ωξy k V

?????

???+-=8.00.158.06.35315.3511

ωξy k V 解：（1）计算需要的接触系数2ε，确定冷却器的排数

889.09.26351

.181********=---=---

=s s t t t t ε

查表可知，在常用的

y

V 范围内，JW 型6排表冷器能满足889.02=ε的要求，故选用6排。

（2）假定

s

m V y 5.2='，则

()

2

667.15

.22.15

m V G A y y =?='=

'ρ 查表可选用JW20－4型表冷器一台，其迎风面积2

87.1m A y =

故实际迎面风速

()s m A G V y y 23.287.12.15=?==ρ

查2ε表可知，在s

m V y 23.2=时，JW 型6排表冷器实际的2ε值可以满足要求，所选JW20

－4型表冷器每排散热面积,05.202

m A d =通水断面积200407.0m A w =。

（3）求析湿系数

()()

1

.21935005.14

.51852121=-?-=--=

t t c i i p ξ

（4）由已知，可选水流速范围s m 6.18.0-=ω

代入?????

???+-=6.32515.4111

ωξy k V 当8

.0=ω()

K

m W y k V 21

9.898.002.152.06.3251

5.411==????????+-ωξ

当8.0=ω()

K

m W y k V 21

6.1046.3251

5.411

==??????

?

?

+-ωξ

9、氢气和空气在总压强为1.013×105Pa ，温度为25℃的条件下作等摩尔互扩散，已知扩散系数为0.6㎝2/s ，在垂直于扩散方向距离为10㎜的两个平面上氢气的分压强分别为16000Pa 和5300Pa 。试求这两种气体的摩尔扩散通量。 解：用A 和B 分别代表氢气和空气 由于等摩尔互扩散，根据菲克定律

()

s

m mol y p p T R D N N A A m B A ??=-???=?-?=-=--22421/1059.201.05300

160002988314106.0

负号表示两种气体组分扩散方向相反。

加上作业题 综述题

1、空气与水接触时，由于水温的不同空气的状态变化过程也将不同，随着水温的不同可以得到多种空气状态变化过程，试用热湿交换理论简单分析这几种过程。

1空气与水直接接触时的状态变化过程130页（图4-6和图4-7掌握，其旁边的

文字介绍理解掌握，图4-8的图有误，但是也不需要掌握其图形，但旁边的文

字要掌握，就是以水和空气为研究的分析）

2、分析说明动量、热量和质量三种传递现象之间的类比关系。

当物系中存在速度、温度、浓度的梯度时，则分别发生动量、热量、质量的传递现象。动量、热量、质量的传递，既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流运动。动量传递、能量传递、质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式是类似的。

3、建立湿空气通过表冷器冷却时的物理模型，写出传热传质的微分方程，并进行简单讨论。

4、试讨论空气与水直接时的状态变化过程。

解：假设当空气与水在一微元面 dA 上接触时，假设空气温度变化为 dt ，含湿量变化为 d(d) 。

（1）显热交换量：（2分）

——湿空气的质量流量，kg/s

——湿空气与水表面之间的显热交换系数，W/(m2.℃)

（2）湿交换量：（2分）

潜热交换量：（2分）

——温度为 t b时水的汽化潜热，kJ/kg

——单位时间单位面积蒸发（凝结）的水量，kg/(m2.s)

（3）总热交换量：

对空气——水系统，存在刘易斯关系式：（2分）

所以上式

（2分）因为：当温度为 t 时，湿空气焓为：

当温度为 t b时，湿空气焓为：：

如果忽略水蒸汽从0℃加热到t℃时的焓，即项，并考虑到 t 和t b差别不大，所以空气的

比热和水的汽化潜热变化不大，即有：

所以从（3）式可以得到：

（4）——麦凯尔方程

麦凯尔方程表明：在热质交换同时进行时，如果满足刘伊斯关系式，则总热交换的推动力为空气——主流湿空气与紧靠水面的饱和边界层空气的焓差。（2分）

由于是空气与水之间发生的热质交换，所以不仅空气的状态会发生变化，水的状态也会发生变化。如果在热质交换中，水的温度变化为 dt w ，则根据热平衡：

（5）（2分）

——水的质量流量，kg/s

——水的定压比热，kJ/(kg.℃)

（1）（2）（3）（4）（5）称为空气与水直接接触时的热湿交换基本方程式。

5、简述换热器热工计算常用的计算方法。

6、试比较分析对流传质与对流传热的相关准数之间的关系。

7、分别讨论空气在夏季、冬季热质处理的方案，并加以说明。

8、质量传递的推动力是什么？浓度差。传质有几种基本方式？分子传质和对流传质。其机

理有什么不同？

9、简述斐克定律，并写出其数学表达式以及各项的意义；当混合物以整体平均速度v运动时，斐克定律又该如何表示？

NA=-DdCA/dz +xA ( NA+NB)

10、下表以空气外掠平板的受迫对流为例，将二维稳态常物性层流条件下的对流换热与对流传质进行了类比，请将其补充完整。

11、空气与水直接接触时，在水量无限大、接触时间无限长的假象条件下，随着水温不同，可以得到如图所示的七种典型空气状态变化过程，请分析这七种过程的特点，然后将给出的表格填写完整。

12、说明集中空调系统采用冰蓄冷系统的优缺点？

1 优点

1) 平衡电网峰谷荷，减缓电厂和供配电设施的建设。

2) 制冷主机容量减少，减少空调系统电力增容费和供配电设施费。

3) 利用电网峰谷荷电力差价，降低空调运行费用。

4) 电锅炉及其蓄热技术无污染、无噪声、安全可靠且自动化程度高不需要专人管理。

5) 冷冻水温度可降到1－4℃，可实现大温差、低温送风空调，节省水、风输送系统的投资和能耗。

6) 相对湿度较低，空调品质提高，可有效防止中央空调综合症。

7) 具有应急冷〔热〕源，空调可靠性提高。

8) 冷（热）量全年一对一配置，能量利用率高。

2 缺点

1) 通常在不计电力增容费的前提下，其一次性投资比常规空调大

2) 蓄能装置要占用一定的建筑空间。

3) 制冷蓄冰时主机效率比在空调工况下运行低、电锅炉制热时效率有可能较热泵低。

4) 设计与调试相对复杂。

1.热质交换设备按照工作原理分为几类，他们各自的特点是什么？

解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。

间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。

直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。

蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。

热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。

2、简述顺流、逆流、汊流、和混合流各自的特点，并对顺流和逆流做一比较和分析

解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。

逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。

叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。

混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。

顺流和逆流分析比较：

在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。

3、间壁式换热器可分为哪几种类型？如何提高其换热系数？

解:间壁式换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、螺旋板式等。提高其换热系数措施：⑴在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气与换热面的接触面积。

⑵增加气流的扰动性。⑶采用小管径。

4、混合式换热器分为哪几种类型？各种类型的特点是什么？

解：混合式换热器按用途分为以下几种类型：

⑴冷却塔⑵洗涤塔⑶喷射式热交换器⑷混合式冷凝器

a、冷却塔是用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。

b、洗涤塔是以液体与气体的直接接触来洗涤气体以达到所需要的目的，例液体吸收气体混合物中的某些组分除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。

c、喷射式热交换器是使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。

d、混合式冷凝器一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝，最后得到的是水与冷凝液的混合物，或循环使用，或就地排放。

5、湿式冷却塔可分为哪几类？各类型的特点是什么？

解：湿式冷却塔可分为：（1）开放式冷却塔（2）风筒式自然冷却塔（3）鼓风逆流冷却塔（4）抽风逆流冷却塔、抽风横流冷却塔

a、开放式冷却塔是利用风力和空气的自然对流作用使空气进入冷却塔，其冷却效果要受到风力及风向的影响，水的散失比其它形式的冷却塔大。

b、风筒式自然冷却塔中利用较大高度的风筒，形成空气的自然对流作用，使空气流过塔内与水接触进行传热，冷却效果较稳定。

c、鼓风逆流冷却塔中空气是以鼓风机送入的形式，而抽风冷却塔中空气是以抽风机吸入的形式，鼓风冷却塔和抽风冷却塔冷却效果好，稳定可靠。

6、简述冷却塔的各主要部件及其作用。

解：冷却塔的主要部件及作用：

（1）淋水装置，又称填料，作用在于将进塔的热水尽可能的形成细小的水滴或水膜，增加水和空气的接触面积，延长接触时间，从而增进水气之间的热质交换。

（2）配水系统，作用在于将热水均匀分配到整个淋水面积上，从而使淋水装置发挥最大的冷却能力。

（3）通风筒：冷却塔的外壳气流的通道。

7、在湿工况下，为什么一台表冷器，在其他条件相同时，所处理的空气湿球温度越高则换热能力越大？

解：空气的湿球温度越高所具有的焓值也愈大，在表冷器减湿冷却中，推动总热质交换的动力是焓差，焓差越大，则换热能力就愈大。

8、说明水冷式表面冷却器在以下几种情况其传热系数是否发生变化？如何变化？a , b, c, b , 表冷器的传热系数定义为

Ks 随迎风面积Vy 的增加而增加：随水流速w 的增加而增加。 析水系数ξ与被处理的空气的初状态和 管内水温有关，所以二者改变也会引起传热系数Ks 的变化。

9、什么叫析湿系数 ?它的物理意义是什么 ？

解：总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，用 表示，定义 为

表示由于存在湿交换而增大了换热量，其值大小直接反映了表冷器上凝结水析出的多少。

课后第二章问答

1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。传质通量等于传质速度与浓度的乘积。

以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+

以主流速度表示的质量通量：1()()

A A A A

B B A A B e u e e u e u a m m e ??

=+=+????

()B B A B e u a m m =+

2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。

3、答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。动量、热量和质量的传递，（既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递）

动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类似的。

4、答：将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子等于传质因子

①22

33

r P 2m H D t t c G

J J S S S ===?=?

② 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质，只要将对流传热计算式中的有关物理

参数及准则数用对流传质中相对应的代换即可，如：r ,,,P ,,m c u h t t t c a D D S N S S S λ??????

③当流体通过一物体表面，并与表面之间既有质量又有热量交换时，同样可用类比关系由传

热系数h 计算传质系数m h 2

3

m h

h Le e φ-=?

5：答：斯密特准则

c i v S D =

表示物性对对流传质的影响，速度边界层和浓度边界层的相对关系

刘伊斯准则

r

P

c

v

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v D

a

===

表示热量传递与质量传递能力相对大小热边界层于浓度边界层厚度关系

中南大学传递过程原理_复习题__解答

《传递过程原理》 习题（部分）解答 2014-12-19

第一篇动量传递与物料输送 3、流体动力学基本方程 P67. 1-3-12. 测量流速的pitot tube如附图所示，设被测流体密度为ρ，测压管液体的密度为ρ1，测压管中液面高度差为h。证明所 测管中的流速为：v=√2gh(ρ1 ρ ?1) 解：设点1和2的压强分别为P1和P2，则 P1+ρgh= P2+ρ1gh，即P1- P2=（ρ1-ρ）gh ① 在点1和点2所在的与流体运动方向垂直的两个面1-1面和2-2面之间列Bernoulli equation: ρ1ρ=ρ2 ρ +ρ2 2 , 即ρ1?ρ2 ρ =ρ2 2 ②( for turbulent flow) 将式①代入式②并整理得：

v =√2gh ( ρ1 ρ ?1) 1-3-15. 用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽水位维持恒定。各部分相对位置如附图所示。管路直径均为φ76×2.5mm ，在操作条件下，泵入口处真空表读数为24.66×103Pa ；水流经吸入管和排出管（不包括喷头）的能量损失分别按∑h f,1=2υ2和∑h f,2=10υ2计，由于管径不变，故式中υ为吸入管和排出管的流速（m/s ）。排水管与喷头连接处的压力为9.807×104Pa （表压）。试求泵的有效功率。 解：查表得，20℃时水的密度为998.2kg/m 3；设贮槽液面为1-1面， 泵入口处所在的与流体运动方向垂直的面为2-2面，排水管与喷头连接处的侧面为3-3面，以贮槽液面为水平基准面，则 (1) 在1-1面和2-2面之间列Bernoulli 方程，有 0=1.5g + ?ρ真空 ρ +ρ 2 2 +2ρ2 ( for turbulent flow) 将已知数据带入：0=1.5×9.81-24660/998.2+2.5υ2 得到υ2=3.996 （即υ=2 m/s ）

热质交换原理与设备习题答案

第一章 第一章 绪论 1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）； 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。 第二章 热质交换过程 1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。传质通量等于传质速度与浓度的乘积。 以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+ 以主流速度表示的质量通量：1()() A A A A B B A A B e u e e u e u a m m e ?? =+=+???? 2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。 3、答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。动量、热量和质量的传递，（既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递） 动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类似的。 4、答：将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子等于传质因子 ①22 3 3 r P 2m H D t t c G J J S S S ===?=? ② 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质，只要将对流传热计算式中的有关物理 参数及准则数用对流传质中相对应的代换即可，如：r ,,,P ,,m c u h t t t c a D D S N S S S λ?????? ③当流体通过一物体表面，并与表面之间既有质量又有热量交换时，同样可用类比关系由传 热系数h 计算传质系数m h 2 3 m h h Le e φ-=? 5：答：斯密特准则 c i v S D = 表示物性对对流传质的影响，速度边界层和浓度边界层的相对关系 刘伊斯准则r P c v S D a Le v D a === 表示热量传递与质量传递能力相对大小 热边界层于浓度边界层厚度关系 6、从分子运动论的观点可知：D ∽3 1 2 p T - 两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算： 若在压强 5 001.01310,273P Pa T K =?=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 32 00 0P T D D P T ??= ??? （1）氧气和氮气：

全热交换器的工作原理

全热交换器的工作原理 2003年出现的SARS疫情，使我们人类的健康面临严峻的挑战，2009年又爆发了猪流感，于是关于人居环境的空气品质问题多有讨论，提出健康空调是今后空调的发展方向。 但究竟什么是健康的空调，怎样去实现健康舒适的空调，关于这个问题，舒适100也进行了一些分析，指出全空气系统是最佳的空调系统，它可以实现对建筑热湿控制及空气品质的全面控制，同时也为充分利用自然资源，进行全新风运行提供条件。 加大新风量是实现良好空气品质的最好方法，只从空气品质的角度来说，进行全新风运行的空调系统才是最好的系统，可是由此带来的能量消耗确实是非常大的。根据武汉的气象资料计算，当室内设计值在26℃，60%时，对于公共建筑，处理1m3/h新风量，整个夏季需要投入的冷能能耗累计约9.5kw·h左右。可见加大新风量后，能量消耗就有很大增加。因此，需要在新风与排风之间加设能量回收设备。 1 目前市场上的能量回收设备有两类： 一类是显热回收型，一类是全热回收型。显热回收型回收的能量体现在新风和排风的温差上所含的那部分能量；而全热回收型体现在新风和排风的焓差上所含的能量。单从这个角度来说，全热性回收的能量要大于显热回收型的能量，这里没有考虑回收效率的因素。因此全热回收型是更加节能的设备。 按结构分，热回收器分为以下几种： （1）回转型热交换器

（2）热回收环热交换器 （3）热管式热交换器 （4）静止型板翅式热交换器 在以上几种热交换器中，热回收环型和热管型一般只能回收显热。回转型是一种蓄热蓄湿型的全热交换器，但是它有转动机构，需要额外的提供动力。而静止型板翅式全热交换器属于一种空气与空气直接交换式全热回收器，它不需要通过中间媒质进行换热，也没有转动系统，因此，静止型板翅式全热交换器（也叫固定式全热交换器）是一种比较理想的能量回收设备。 2 固定式全热交换器的性能 2.1 固定式全热交换器 固定式全热交换器是在其隔板两侧的两股气流存在温差和水蒸 气分压力差时，进行全热回收的。它是一种透过型的空气——空气全热交换器。 这种交换器大多采用板翅式结构，两股气流呈交叉型流过热交换器，其间的隔板是由经过处理的、具有较好传热透湿特性的材料构成。 2.2 三种效率的定义 全热交换器的性能主要通过显热、湿交换效率和全热交换效率来评价，它们的计算公式为： 显热交换效率：SE= 湿交换效率：ME= 全热交换效率：EE=

化工原理传热习题及答案汇总

化工原理习题及答案 第五章传热 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140w 2.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为120mm, λ=0.25w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1000w 3.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=0.35w.m.K,则其厚度不低于_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 91mm 4.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s,此时传热系数α=_____________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=3.81(kw.m.K) 5.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s,此时传热系数α=________________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=5.26(kw.m.K) 6.（3分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。 ***答案*** q=αA△t w.m.K 7.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 27.9K 8.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 41.6K 9.（2分）热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________. ***答案*** 热传导热对流热辐射 10.（6分）圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α.αλ的关系为_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m.K)时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m.K)和1200(w.m.K)时,总传热系数K__________. ***答案*** 1/K=1/α+bd/λd+1d/αd 946(w.m.K) 11.（4分）某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的

热质交换原理与设备习题答案第版

热质交换原理与设备习 题答案第版 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

第一章绪论1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）； 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。 2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。 ●间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动 完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。 ●直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺 混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。 ●蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄 热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。 ●热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过 中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。 3、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。 ●逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流

体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。 ● 叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。 ● 混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。 ● 顺流和逆流分析比较： 在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。 第二章 传质的理论基础 1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。传质通量等于传质速度与浓度的乘积。 以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+ 以主流速度表示的质量通量：1()() A A A A B B A A B e u e e u e u a m m e ?? =+=+???? 2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反 应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。 3、从分子运动论的观点可知：D ∽3 1 2 p T - 两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算： 若在压强 5 001.01310,273P Pa T K =?=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 状态下的扩散系数可用该式计算32 00 0P T D D P T ??= ??? （1）氧气和氮气： （2）氨气和空气： 2-4、解：气体等摩尔互扩散问题

化工原理习题第二部分热量传递答案

化工原理习题第二部分热量传递 一、填空题： 1.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料，其厚度为240mm，λ=0.57w/m.K，此时单位面积的热损失为____ 1140w ___。(注:大型容器可视为平壁) 2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____，给热系数（或对流传热系数）α的单位是__ w/m2.K _____。 3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=____27.9K _____。 3. 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=____ 41.6K _____。 4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流 ____、热辐射。 5.对流传热中的努塞特准数式是＿＿Nu＝αｌ/λ＿＿＿＿, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。 6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。 7.两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为α一侧的换热壁面面积_______。 8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t中，A表示为____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。 9.两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃，当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=_____ 50℃_______，当并流时,△tm=___ 47.2℃______。 10.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T＝400℃，出口温度T 为200℃，冷气体进口温度ｔ＝50℃，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温度为＿250_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿240℃＿。 11.一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F=__F1=127×4π×0.038=60.6m2，而以内表面积计的传热面积F____ F2=127×4π×0.032=51.1m2__________。

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 （ 31 2 D 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 2 f C = ?、（Sh Re Sc 2 f 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 AB d 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）。 16、 舍伍德准则数Sh 的物理意义是（反映流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比 ）。 17、 （吸附）现象是产生在相异两相的边界面上的一种分子积聚现象。 二、判断题 1、 在没有浓度差的二元体系中即使各处存在温度差或总压差，也不会产生质扩散。（ ） 2、 当传质方向从流体主流到壁面，即传质阿克曼修正系数0C 的值为负，此时壁面上的导热量就大为增加。（ ） 3、 把冷水和温水同时放入冰箱中，则冷水将比温水结冰快。（ ） 4、 送风射流较之回风气流的作用范围大得多，因而在空调房间中，气流流型及温度与浓度分布主要取决于送风射 流。（ ） 5、 喷淋室的前挡水板具有挡住飞溅出来的水滴和使进风均匀流动的双重作用，所以也称为均风板。（ ） 6、 湿球温度受传递过程中各种因素的影响，它不完全取决于湿空气的状态，所以不是湿空气的状态参数。（ ） 7、 水在冷却塔中进行蒸发冷却，其温度只能被冷却到空气的最初温度，此时水温称为水的冷却极限。（ ） 8、 表冷器用来减湿冷却，喷淋室可以完成除减湿冷却以外的所有空气处理过程。（ ） 9、 湿式冷却塔和喷淋室都属气水直接接触式热质交换设备，均是用来处理空气用的。（ ） 10、 预混燃烧热强度比扩散燃烧高很多，燃烧完全程度也高，燃烧火焰的稳定性也好，不易产生回火。（ ） 11、 表冷器的热交换效率1ε是指表冷器中的实际换热量与最大可能换热量的比值，其实质就是换热器的传热效能。（ ） 12、 湿空气与水直接接触时，当接触时间足够长，但水量有限时，水温在任何热湿交换过程中都将发生变化。（ ） 13、 物质的分子扩散系数表示物质的扩散能力，是物质的物理性质之一，与物质的浓度直接相关。（ ） 1、× 2、√ 3、× 4、√ 5、√ 6、√ 7、× 8、× 9、× 10、× 11、√ 12、× 13、× 三、名词解释

热交换新风机工作原理

热交换新风机工作原理 进入21世纪，随着城市PM2.5的不断加剧，在空气净化行业出现了一颗炙手可热的新星——热交换新风机。那么，热交换新风机的工作原理是怎样的呢？ 热交换新风机是一种高效节能型空调通风装置，其核心功能是利用室内、外空气的温差和湿差,通过能量回收机芯良好的换能特性，在双向置换通风的同时，产生能量交换，使新风有效获取排风中的可用物质，从而大大节约了新风预处理的能耗，达到节能换气的目的，其节能效果非常显著。 夏季，使用全热交换器时通过热交换芯体把室外将室内的炎热、潮湿空气中的温度和湿度，传导至排出室外的室内凉爽、干燥、污浊的空气中去。 冬季，使用热交换器换气时，通过热交换芯体用室内温度的污浊空气中的温度预热将要送入室内的室外寒冷的新鲜空气。并将湿气一并导入将要送入室内的室外干燥的空气中。 广州快净环保科技有限公司生产的快净热交换新风机作为当前最受欢迎的新风系统，拥有非常突出的优势，主要包括以下几点： 一、换热效率高。产品采用先进的逆流结构设计，能够大大的提高换热效率； 二、外形紧凑小巧。全热交换器的外形为六边形，降低了模块的厚度，特殊的通风孔道有利于模块比交叉流机芯做得更短； 三、性能稳定、无需清洁。通风孔道采用了流线设计，可以有效地防止着尘，无需对交叉流机芯进行定期的清洁； 四、使用寿命长。采用了ABS框架结构，非常坚固而耐用，使用寿命相比交叉流机芯增加了一倍。 热交换新风机适用范围: 适合于住宅、写字楼、宾馆、医院、实验室、机房、棋牌室、餐饮、办公、娱乐几乎所有场所，可以根据不同户型面积、人口数量、周边环境设计不同方案，适合各种建筑和人群。 空气是每个人每时每刻都要呼吸的必需品，如果离开清新、自然的空气我们的生活将面临很多健康安全问题，只有保证室内良好的空气质量，才能营造更为舒适健康的居住环境，热交换新风机运用高新技术，可以轻松帮你实现室内空气流通，让您畅享自然健康生活。

热质交换原理与设备

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。 2、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。 3、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。 4、冷却塔填料的作用是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延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量，均匀布水。 5、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。 6、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% 。 7、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。 8、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。 9、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。 10、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。 11、有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为3个标准大气压，温度为0℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。 12、一管式逆流空气加热器，平均换热温差为40℃，总换热量位40kW，传热系数为40W/(m2.℃)则换热器面积为25m2。 13、流体的粘性、热传导性和质量扩散通称为流体的分子传递性质。 14、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、傅里叶定律、菲克定律。 15、热质交换设备按照工作原理不同可分为间壁式、直接接触式、蓄热式、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、冷却塔则属于直接接触式。 16、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、_混合流_式和_叉流_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。 17、_温差_是热量传递的推动力，而_焓差_则是产生质交换的推动力。 18、质量传递有两种基本方式：分子传质和对流传质，分子扩散和对流扩散的总作用称为对流传质 19、相对静坐标的扩散通量称为以绝对速度表示的质量通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为以扩散速度表示的质量通量。 20、麦凯尔方程的表达式为：hw （ti –tw）=hmd(i-i i)，它表明当空气与水发生直接接触，热湿交换同时进行时。总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的传热系数与焓差驱动力的乘积 21、相际间对流传质模型主要有薄膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。 22、一个完整的干燥循环由___吸湿___过程、___再生___过程和冷却过程构成。 23、用吸收、吸附法处理空气的优点是_独立除湿。 24、蒸发冷却所特有的性质是__蒸发冷却过程中伴随着物质交换，水可以被冷 却到比用以冷却它的空气的最初温度还要低的程度_。

传递过程原理作业题和答案

《化工传递过程原理（Ⅱ）》作业题 1. 粘性流体在圆管作一维稳态流动。设r 表示径向距离，y 表示自管壁算起的垂直距离，试分别写出沿r 方向和y 方向的、用（动量通量）＝-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）表示的现象方程。 1．(1-1) 解：()d u dy ρτν = (y ，u ，du dy > 0) ()d u dr ρτν =- (r ，u , du dr < 0) 2. 试讨论层流下动量传递、热量传递和质量传递三者之间的类似性。 2. (1-3) 解：从式（1-3）、（1-4）、（1-6）可看出： A A AB d j D dy ρ=- （1-3） () d u dy ρτν =- （1-4） ()/p d c t q A dy ρα=- （1-6） 1. 它们可以共同表示为：通量 = －（扩散系数）×（浓度梯度）； 2. 扩散系数 ν、α、AB D 具有相同的因次，单位为 2/m s ； 3. 传递方向与该量的梯度方向相反。 3. 试写出温度t 对时间θ的全导数和随体导数，并说明温度对时间的偏导数、全导数和随体导数的物理意义。 3.（3-1） 解：全导数： dt t t dx t dy t dz d x d y d z d θθθθθ????=+++???? 随体导数：x y z Dt t t t t u u u D x y z θθ????=+++???? 物理意义： t θ ??——表示空间某固定点处温度随时间的变化率；

dt d θ——表示测量流体温度时，测量点以任意速度dx d θ、dy d θ、dz d θ 运动所测得的温度随时间的变化率 Dt D θ ——表示测量点随流体一起运动且速度x u dx d θ=、y u dy d θ=、z u dz d θ=时， 测得的温度随时间的变化率。 4. 有下列三种流场的速度向量表达式，试判断哪种流场为不可压缩流体的流动。 （1）xy x z y x )2()2(),,(2θθ--+= （2）k y x j z x i x z y x u )22()(2),,(++++-= （3）xz yz xy y x 222),(++= 4.（3-3） 解：不可压缩流体流动的连续性方程为：0u ?=（判据） 1. 220u x x ?=-=，不可压缩流体流动； 2. 2002u ?=-++=-，不是不可压缩流体流动； 3. 002222()u y z x x y z =??≠??=++=++=，不可压缩 ，不是不可压缩 5. 某流场可由下述速度向量式表达： k z j y i xyz z y xyz z y x θθθ33),,,(-+=-+= 试求点（2，1，2，1）的加速度向量。 5. （3-6） 解： y x z i j k Du Du Du Du D D D D θθθθ =++ x x x x x x y z u u u Du u u u u D x y z θθ=+++???????? 0()()3()xyz yz y xz z xy θ=++- (13)xyz yz θ=+- y y Du D θ = 23(3)(3)3(31)z z z z Du D θθθθ =-+--=-

热质交换原理与设备知识点考题

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。 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、有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为3个标准大气压，温度为0℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/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。 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、根据冷却介质的不同，冷凝器可以分为、和三类。 （水冷，空冷，水—空气冷却以及靠制冷剂蒸发或其他工艺介质进行冷却的冷凝器。） 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。 4、总压力为0.1MPa的湿空气，干球温度为20℃，湿球温度为10℃，则其相对湿度为。 6、某翅片管换热器，表面对流换热系数位10W/m2·K，翅片表面温度为50℃，表面流体温度为30℃，翅片效率为2.5，则换热器的热流密度为W/m2。 12、一管式逆流空气加热器，平均换热温差为40℃，总换热量位40kW，传热系数为40W/(m2.℃)则换热器面积为25m2。 8、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。 1、流体的粘性、热传导性和质量扩散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、傅里叶定律、菲克定律。

热质交换原理与设备复习题答案

第一章第一章 绪论 1答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在） 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀） ； 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在） 。 第二章热质交换过程 1答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。传质通量等于 传质速度与浓度的乘积。 以绝对速度表示的质量通量： m A A U A M B B U B E e A U A e B U B 以扩散速度表示的质量通量： j A A （U A u ）, j B B （U B U ）U B , j j A j B e A u 1 e A — G A U A e B U B ） a A （m A m B ） 以主流速度表示的质量通量： e e B U a B （m A m B ） 2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为 C °2 C°2，即为1摩尔的C 与1摩尔的。2反应, 生成1摩尔的C °2,所以°2与C °2通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。 3、答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现 象。动量、热量和质量的传递， （既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是由 旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递） 动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类 似的。 4、答：将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子等于传质因子 G 2 2 J H J D ~ S t P r S t m S C 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质， 数及准则数用对流传质中 C, a D , D ,p r S c , N u S h , S t ③当流体通过一物体表面，并与表面之间既有质量又有热量交换时， 同样可用类比关系由传 h m 7 e ① ② 参 t 只要将对流传热计算式中的有关物理 相对应的代换即可，如： S t I m 热系数h 计算传质系数h m

自动控制原理课后习题答案

第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度越高，准确性越好。当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。 1-3 请给出图1-4炉温控制系统的方框图。 答：

全热交换器技术参数

全热交换器技术参数 1.概述 1.1 工作原理 XFHQ系列全热交换器采用先进科技及工艺，芯体用特殊纸质经过化学处理加工而成，对温度、湿度、冷热能量回收起到最佳效果。 高效换热芯体，当室内空调排风与室外新风分别呈交叉方式流经换热芯体时，由于平隔板两侧气流存在温度差，产生传热，夏季运行时，新风从空调排风获得冷能，使温度降低；在冬季运行时，新风从空调排风中获得热能，使温度升高，这样通过换热芯体的热交换过程使新风从空调排风中回收了能量。 1.2特点 双向换气功能 将室外新风空气经过过滤后送入室内的同时，将室内污浊空气排出室外，彻底改善室内空气品质； 静音设计 内置空调专用低噪音离心风机，机箱内部覆有高效的吸音材料，全静音设计，人性化体现； 能量回收 机组内置高效的热交换器，将排出去的室内空气与送进来的室外空气进行冷热交换，在提供舒适温度空气的同时回收能量，节约能源； 控制方便 电气系统采用二次回路设计，使用开关面板，启动停止机组安全快速简单，可选择远程集中控制系统，与多联机室内机联网控制。 317

MDV4+i 直流变频智能多联中央空调 318 1.3 命名法 A,B,……Z 设计序列 S-三相，单相缺省 Z-纸芯式、L-轮转式、P-普通式 D-吊顶式、L-立柜式 新风量，单位100m 3 /h XFH-显换热式新风机 XFHQ-全换热式新风机

MDV4+i直流变频智能多联中央空调 2.参数 2.200~1200m3/h的产品采用发泡风道，具备旁通功能；2500~12000m3/h机型不带网络集中控制功能。 3.表中噪音是在额定静压安装条件半消音室测得，实际使用条件下的运行噪音可能高于此值，请根据设计安装具体条件，考虑相应的消音措施。 319

热质交换原理与设备第三版重点总复习

热质交换原理与设备第三版重点总复习 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

一、填空题（共30分） 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。 3、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、在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中的组分A和组分B发生互扩散，其中组分A向组分B的质扩散通量m A与组分A的_浓度 梯度成正比，其表达式为 s m kg dy dC D m A AB A ? - =2 ；当混合物以某一质平均速度V移动 时，该表达式的坐标应取___随整体移动的动坐标__。 9、麦凯尔方程的表达式为： ()dA i i h dQ d md z - =，它表明当空气与水发生直接接触，热 湿交换同时进行时。总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的焓差。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×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。 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.

容积式热交换器的工作原理

容积式热交换器的工作原理1.自动控温节能型容积式热交换器，它充分利用蒸汽能源，高效、节能是一种新型热水器。普通热交换器一般需要配置水水热交换器来降低蒸汽凝结水温度以便回用。而节能型热交换器凝结出水温度在75℃左右，可直接回锅炉房重复使用。这样减少了设备投资，节约热交换器机房面积，从而降低基建造价：因此节能型容积式热交换器深受广大设计用户单位欢迎。 2.节能型容积式热交换器工作原理详图示。有立式、卧式两种类型，其技术参数详后项图表，本厂生产规格齐全，还可按用户单位特殊需要设计、加工。 3.本热交换器适用于一般工业及民用建筑的热水供应系统。热媒为蒸汽，加热排管工作压力为＜0.6MPa,壳体工作压力为0～1.6MPa，出口热水温度为65℃。 4.节能型容积式热交换器，壳体材料有三种：碳素钢Q235-A、B，不锈钢IGr18Ni9Ti,碳素钢内衬铜，U型管材料有，紫铜管T2及不锈钢管ICr18Ni9Ti，可按需要加以选用。 5.卧式节能型式为钢制鞍式支座。与国际S154、S165相同。立式为柱脚支座。 6.热交换器必须设置安全装置，下列三种安全装置可选择其中一种装设于交换器上： (1)在交换器顶装安全阀，安全阀压力须与热交换器的最高工作压力相适应(向安全阀生产厂订货时需加以申明)。安全阀的安装与使用应符合劳动人事部《压力容器安全技术监督规程》的规定。 (2)在交换器顶部装设接通大气的引出管(在有条件的场合)。 (3)设膨胀水箱，与水加热器相连，以放出膨胀水量。 7.若水中含有硬度、盐类，使用热交换器时，器壁和管壁会形成水垢，导致换热率降低，能耗增加，因而影响使用，故应采用一定的软化措施。 8.钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水水质良好。钢壳内衬铜的厚度一般为 1.2mm。钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。此阀除非定期检修是绝对不能取消的。部分真空的形成原因可能是排水不当，低水位时从热交换器抽水过度，或者排气系统不良。水锤或突然的压力降也是造成负压的原因。 信息来源：51承压设备论坛https://www.wendangku.net/doc/865553657.html, 原文链接：https://www.wendangku.net/doc/865553657.html,/thread-25638-1-1.html

热质交换原理与设备整理版

一 当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量、和质量的传递现象。 二 单位体积混合物中某成分的质量称为该组分的质量浓度，以符号ρ表示。 组分的实际速度，称为绝对速度。 相对主体流动速度的移动速度，称为扩散速度。 绝对速度=主体流动速度+扩散速度 与热量传递中的导热和对流传热类似，质量传递的方式亦分为分子传质和对流传质。 分子传质又称为分子扩散，简称为扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。 对流传质是指壁面和运动流体之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递。 凭借流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象，称为紊流扩散。 斐克定律： 在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中组分A 和组分B 将发生扩散。其中组分A 向组分B 的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比，这就是扩散基本定律——斐克定律： 斐克定律只适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程，其传递的速度即为扩散速度u A -u （或u A -u m ） 在气体扩散过程中，分子扩散有两种形式，即双向扩散（反方向扩散）和单项扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）。 等分子反方向扩散：设由A 、B 两组分组成的二元混合物中，组分A 、B 进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等，则成为等分子反方向扩散。 液体中的稳态扩散过程： 液体中的分子扩散速率远远低于气体中的分子扩散速率，其原因是由于液体分子之间的距离较近，扩散物质A 的分子运动容易与邻近液体B 的分子相碰撞，使本身的扩散速率减慢。 常见有两种情况：即组分A 与组分B 的等分子反方向扩散 及 组分A 通过停滞组分B 的扩散。 固体中的稳态扩散过程： 固体中的扩散，包括气体、液体、 1 当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量、和质量的传递现象。 du dy τμ=- 表示两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直运动方向的速度变化率。不同的流体有不同的传递动量的能力，这种性质用流体的动力黏性系数μ来反映，其物理意义可以理解为，它表征了单位速度梯度作用的切应力，反映了流体黏性滞性的动力性质，因此称它为“动力”黏性系数。τ，表示单位时间内通过单位面积传递的动量，又称动量通量密度，N/㎡ dt q dy λ=-,q 为热量通量密度，或能量通量密度，表示单位时间内通过单位面积传递的热