热质交换原理与设备绪论培训课件

热质交换原理

与设备(第三版）第一章

绪论内容1学习本课程的重要性与必要性

2建筑环境传质学的特点

3本专业中典型的热质交换现象

4常见的热质交换设备及分类5.本课程在专业中的地位和作用第一章绪论人在室内的时间：NHAPS(调查人数n=9196人）住宅（68.7%）其它室内活动（18.2%）交通工具（5.5%）室外（7.6%）JournalofExposureAnalysisandEnvironmentalEpidemiology1学习建筑环境传质学的重要性与必要性人们90%左右的时间在建筑环境(广义）中度过[1]，因此，建筑环境对于人们的舒适、健康和工作效率至关重要。Fanger教授语。建筑环境：Indoorair:Indoorclimate+Indoorairquality,建筑光环境、建筑声环境等。传统空调的两大任务：空气温度和湿度（T,d）控制。现代空调的五大任务：空气温度、湿度、室内空气品质（浓度）、气流组织和节能(速度）(T,d,C,v,E)它们都与热质交换有关。

第一章绪论何为传递（输）现象（TansportPhenomena）？传递现象：

自然界的基本物理现象，包括动量传递、能量传递和质量传递。传递（传输）理论包括流体动力学、热量传递和质量传递三个相互密切关联的主体。三种传递应一起研究：

（1）任何一种传递现象单独发生是例外、非常见（2）描述现象的基本方程紧密相关，类似，可用类比方法求解（3）数学工具相似（4)构成各种传递现象基础的分子机理密切相关，分子运动和相互作用是引起粘性、热传导和扩散的原因

第一章绪论

创造和控制建筑及其他室内人工环境时发生的热质交换现象与规律相应的能源转换设备的分析计算方法热与质密不可分传统热湿控制问题举例一房间湿负荷计算传统热湿控制问题举例二热质交换设备性能分析和优化传统热湿控制问题举例三吸收式或吸附式空调

第一章绪论传统统热热湿湿控控制制问问题题举举例例四四全热热交交换换器器性性能能分分析析和和优优化化传统统热热湿湿控控制制问问题题举举例例五五水景景空空调调问问题题第一一章章绪绪论论第一一章章绪绪论论2.生活活中中常常见见的的热热质质交交换换现现象象汽车车尾尾气气的的排排放放建筑筑材材料料中中甲甲醛醛等等的的释释放放大气气污污染染问问题题汗液液蒸蒸发发、、露露珠珠的的形形成成房子子会会呼呼吸吸太太阳阳能能相相变变墙墙体体保保温温材材料料“会呼呼吸吸的的墙墙”“会呼呼吸吸的的墙墙”硅藻藻泥泥、、海海贝贝泥泥具有有消消除除甲甲醛醛、、调调节节室室内内湿湿度度、、释释放放负负氧氧离离子子、、杀杀菌菌消消毒毒、、除除臭臭消消味味、、防防火火阻阻燃燃、、降降噪噪隔隔热热、、墙墙面面自自洁洁等等八八大大功功能能喷淋淋室室处处理理空空气气的的过过程程3.本专专业业中中典典型型的的热热质质交交换换现现象象绪论论绪论论送风风气气流流与与室室内内空空气气的的热热质质交交换换过过程程本专专业业中中典典型型的的热热质质交交换换现现象象绪论论制冷冷剂剂的的冷冷凝凝过过程程本专专业业中中典典型型的的热热质质交交换换现现象象冰蓄蓄冷冷空空调调的的蓄蓄冰冰过过程程燃料料的的燃燃烧烧过过程程表面面式式冷冷却却器器对对空空气气冷冷却却去去湿湿加湿湿器器、、空空气气净净化化器器水景景空空调调新疆疆地地区区：：蒸蒸发发冷冷却却空空调调干湿湿地地区区：：西西北北地地区区、、新新疆疆地地区区最湿湿月月＜＜10.2g/kg干燥燥地地区区：：含含水水量量8～～11g/kg采用用间间接接蒸蒸发发冷冷却却非常常干干燥燥地地区区：：含含水水量量＜＜6g/kg采用用直直接接蒸蒸发发冷冷却却绪论论动量量传传递递热量传递递质量传递递汽车尾气气的排放放建筑材料料中甲醛醛等的释释放大气污染染问题本专业中中典型的的热质交交换现象象汗液蒸发发、露珠珠的形成成建筑装修修材料及及家具中中含有甲甲醛、甲甲苯、苯苯等等物物质。VOCs---VOCVolatilieorganicconpounds脲醛树脂脂---甲醛与与尿素反反应得到到的聚合合物，也也称脲甲甲醛树脂脂，英文文缩写UF，加加工成型型时发生生交联，，制品为为不溶不不熔的热热固性树树脂。室外空气气污染的的原因一一：中国主要要的商品品能源来来自煤（（70%）室外空气气污染的的原因二二发电和采采暖大量量使用煤煤燃料室外空气气污染的的原因三三过度开发发使用，，造成水水土流失失（沙漠漠化）空气净化化器：鱼鱼龙混杂杂，良莠莠不齐有的是负负面影响响：甲苯苯→净化化器→苯苯和甲醛醛（大6倍）纳米热纳米二氧氧化钛：：TiO2价带导带通过多重重催化氧化化反应产生生大量羟自由基基、一定量量的负氧离子子和微量的的臭氧等等氧化离离子通过过氧化杀杀死细菌菌和微生生物，并并分解有有害的有有机气体体。装置置必须具具有能够够分别发发出UVC和UVD两种不同同波段紫紫外线的的光子灯灯管；与与空调箱箱配套使使用的纳纳米光子子空气净净化器可可根据实实际处理理风量决决定采用用UVD或者UVC光子管的的数量。。日本东京京大学教教授Fujishima发现的WHO调查结果果表示：：

人们们受到的的空气污污染主要要来自室室内美国环保保署（EPA：EnviromentalProtectionAgency)表示：室室内空气气污染是是影响健健康的主主要环境境问题之之一。人的健康康、舒适适、工作作效率美国统计计结果：：室内空空气质量量问题造造成的损损失每年年逾400亿美元1995年中国统统计结果果：室内内空气质质量问题题造成的的损失每每年约1000亿人民币币室内环境境综合控控制控制方法法温度湿度源头控制制自然通风风个体空调调空调箱（（气流组组织）结论：在在建筑空空气环境境控制与与改善中中，存在在着大量量的传质质或热质质交换的的问题。。4.常见的热热质交换换设备及及分类常见的热热质交换换设备的的形式与与传热机机理名称型式传热机理表冷器间壁式对流—导热—对流喷淋室直接接触式接触传热、传质蒸发器（锅炉）间壁式辐射—导热—两相传热蒸发器（制冷）间壁式对流—导热—蒸发过热器间壁式辐射+对流—导热—对流省煤器间壁式对流(辐射分额少)—导热—对流空气预热器间壁式或蓄热式对流—导热—对流蒸汽喷射泵直接接触式接触传热、传质冷凝器间壁式凝结—导热—对流冷却塔直接接触式接触传热、传质蒸汽加热器间壁式凝结—导热—对流热水加热器间壁式对流—导热—对流除氧器直接接触式接触传热、传质蒸汽加湿器直接接触式接触传热、传质散热器间壁式对流—导热—对流+辐射暖风机间壁式对流（或凝结）—导热—对流热质交换换设备的的分类（1）按工作作原理分分类间壁式(表面式)直接接触触式（混混合式））蓄热式（（回热式式、再生生式）热管式（2）按照热流流体与冷冷流体流流动方向向分类顺流式逆流式叉流式混合式两种流体体均不混混合一种流体体混合另一种不不混合叉流换热热器混流换热热器(c)总趋势为为逆流的的混合流流(a)先顺后逆逆的平行行混流(b)先逆后顺顺的串联联混流(d)总趋势为为顺流的的混合流流（3）按用途途分类表冷器加加热器预预热器喷淋室过过热器冷冷凝器蒸发器加加湿器暖暖风机（4）按制造材材料分类类金属材料料非金属材材料(石墨、工工程塑料料、玻璃璃、陶瓷瓷等）稀有金属属材料（（钛、锆锆等）5.本课程程在专专业中中的地地位和和作用用动量传传递热量传传递质量传传递流体力力学传热学学工程热热力学学供暖工工程空气调调节制冷技技术锅炉燃气燃燃烧工业通通风绪论本课程程在专专业中中的地地位和和作用用空调房房间冷/热风空调机机组制冷机机组锅炉冷冻水水热水或或蒸汽汽绪论本课程程在专专业中中的地地位和和作用用空调房房间冷/热风空调机机组制冷机机组锅炉冷冻水水热水或或蒸汽汽建筑环环境传传质学学的特特点一、涉涉及所所有传传质学学机理理问题题二、浓浓度较较低，，浓度度场几几乎不不影响响速度度场三、传传热学学和传传质学学存在在异体体同构构的特特点传热学学的研研究目目标：：热量传传递的的规律律及其其各种种应用用传质学学的研研究目目标：：传质的的规律律及其其各种种应用用热质交交换原原理与与应用用：研究质质量传传递，，热量量和质质量同同时传传递的的规律律及其其应用用，是是传热热学的的拓展展和补补充，，并着着重解解决建建筑环环境与与能源源工程程及其其相关关领域域的热热质交交换问问题。。本课程程特点点问题发发现和和提炼炼，规规律探探讨和和运用用，过过程分分析和和优化化，设设备设设计和和选用用，模模型建建立和和应用用。注意：：(1)注重物物理概概念、、基本本原理理的介介绍；；(2)注重从从实际际需求求中提提炼建建筑环环境传传质问问题；；(3)注重利利用数数学方方法深深入、、简明明的描描述和和解决决传质质问题题；(4)注意介介绍建建筑环环境传传质领领域国国内外外最新新研究究成果果；(5)有机融融入作作者自自身及及其合合作伙伙伴的的研究究成果果。绪论课程的的主要要内容容传质的的理论论基础础传热传传质问问题的的分析析计算算空气的的热湿湿处理理吸附和和吸收收处理理空气气的原原理和和方法法间壁式式热质质交换换设备备的热热工计计算混合式式热质质交换换设备备的热热工计计算复合式式热质质交换换设备备的热热工计计算热质交交换设设备的的优化化设计计及性性能评评价课程体体系结结构图图学习方方法(1)注意理理解和和掌握握建筑筑空气气环境境传质质学中中基本本概念念和基基本原原理；；(2)利用传传热和和传质质的相相似性性以及及掌握握的传传热学学知识识，学学习建建筑空空气环环境传传质学学的基基本原原理和和解决决问题题的方方法；；(3)善于从从书本本中学学习，，对习习题透透彻理理解、、深入入解析析并能能举一一反三三；(4)做有心心人，，善于于从实实际问问题中中提炼炼建筑筑环境境传质质问题题；(5)注意提提高数数学素素养，，在可可能的的情况况下尽尽量利利用数数学方方法深深入、、简明明地描描述和和解决决传质质问题题；(6)建筑环环境传传质领领域涉涉及的的面较较广，，需要要善于于学习习相关关领域域的知知识，，并灵灵活运运用；；(7)勤于利利用所所学知知识,解决书书本上上、文文献中中尤其其是生生活和和实践践中的的建筑筑空气气环境境传质质学问问题；；(8)善于和和同行行、同同事、、同学学研讨讨和交交流并并互相相学习习；(9)注意了了解建建筑环环境传传质领领域国国内外外最新新研究究成果果和动动态。。关于(9),现在有有很多多方法法，譬譬如通通过网网络上上的ScienceCitationIndex(科学引引用索索引，，简称称SCI)、EngineeringIndex（工程程索引引，简简称EI）和中中国期期刊网网，用用关键键词检检索，，可方方便、、快捷捷地查查询有有关论论文全全文或或相关关信息息。此外，，以下下期刊刊可经经常浏浏览，，上面面会刊刊载有有关建建筑环环境传传质的的论文文：AtmosphericEnvironmentBuildingandEnvironmentEnvironmentScienceandTechnologyEnergyandBuildingHeatandMassTransferHVAC&RResearchIndoorAirIndoorandBuiltEnvironmentInter.J.ofHeatandMassTransferJ.ofAir&WasteM