2014热质交换题库ch1

Ch1 绪论 知识点： 1.热质交换是传递热量和质量的设备，热量是指全热量，包括显热的传递和潜热的传递。 2.按工作原理分类，热质交换设备分为表面式、直接接触式、蓄热式和热管换热器 3.表面式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。表面式换热器存 在固体传热面，以中间间隔面为传热面，因此存在接触热阻，传热效率低于混合式换热器。 4.蓄热式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过蓄热体传给冷流体。蓄热式换热器 存在固体传热面，以蓄热体为传热面，存在接触热阻，传热效率低于混合式换热器。 5.混合式换热器又称直接接触式换热器，冷热流体直接接触，混合进行换热。混合式换热 器不存在固体传热面，不存在接触热阻，传热效率高于表面式换热器、蓄热式换热器。 6.管式、板式换热器都属于表面式换热器。 7.按流体流动方向分类，热质交换设备分为顺流式、逆流式、叉流式和混流式换热器 8. 混流式换热器中，当冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种流体流向的总趋势， 将其看成逆流或顺流。 9.叉流式流体的流动方向互相垂直交叉。 10.石墨、聚四氟乙烯和玻璃为材料的换热器可用于处理有腐蚀性的介质的换热。 11.三种传递现象的含义，各自发生的条件，各自的基本定律。 填空题 用来表征由分子扩散引起的动量传递规律的定律是 牛顿粘性定律 。用来表征由分子 扩散引起的热量传递规律的定律是 傅立叶定律 。用来表征由分子扩散引起的质量传 递规律的定律是 斐克定律 。 (3 分)当流体中存在 速度 梯度时，会发生动量传递；当存在_温度_梯度时，会发生 热量传递；当存在 质量浓度 梯度时，则发生质量的传递现象。 质交换的推动力是 浓度差 ，热交换的推动力是 温度差 ，动量交换的推动力是速度 差 。热质交换同时存在过程的推动力是 焓差 。 质交换的基本型式是 分子扩散 、对流扩散 ，其中 对流扩散 较强烈。 分子扩散是 分子的微观运动 引起的，而湍流传递是 由旋涡混合造成的流体微团的 宏观运动 引用。 菲克定律是表示 质量 传递现象的基本定律，表达式为 ，其中负号 表示 质量传递的方向是浓度梯度的负方向（或者质量是朝浓度降低的方向传递的） 。 牛顿粘性定律是表示 动量 传递现象的基本定律，表达式为 ，其 中负号表示 黏性动量通量的指向是速度梯度的负方向（或者动量是朝速度减小的方向传 递的） 。 傅里叶定律是表示 热量 传递现象的基本定律，表达式为 ，其中负 号表示 热量传递的方向是温度梯度的方向（或者说热量是朝温度降低的方向传递的） 。 动量交换传递的量是运动流体单位容积所具有的动量(u。 热量交换传递的量是物质单位容积所具有的焓 cp(t。 质量交换传递的量是扩散物质单位容积所具有的质量，即浓度 CA。 按工作原理分类，热质交换设备可分为 间壁式 、 直接接触式 、 蓄热式和 热管式， 应用最广泛的是 间壁式 。 按工作原理分类，蒸发器和冷凝器属于 间壁式 ，喷淋室属于 直接接触式 ，蒸气加湿 器属于 直接接触式 。 蓄热式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过蓄热体传给冷流体，与混合式换热器 相比，传热效率低。 表面式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。 混合式换热器又称直接接触式换热器，冷热流体直接接触，混合进行换热，传热效率高于 表面式换热器。 按照热流体和冷流体的流动方向分，热质交换设备分为 顺流式 、 逆流式 、 叉流式 、 混合式 。在相同进出口温度条件下， 逆流 流动方式平均温差最大， 流动方式平差最小。 按传热传质表面结构分类，表面式热质交换设备分为 管式换热器 、 板式换热器 、 其 他形式 。 按制造材料分类，热质交换设备分为 金属材料 、 非金属材料 、 稀有金属材料 ，使 用最多的是 普通金属材料 。 非金属换热器有 石墨 、 工程塑料 、 玻璃 、 陶瓷热换器 ，它们都具有 耐腐 蚀 性能。 二、判断题 动量、热量和质量传递的驱动力分别为速度、温度和浓度梯度。 动量、热量和质量传递，可以是分子扩散，也可以是湍流传递。 湍流传递是由漩涡混合造成的流体微团的宏观运动。 分子扩散是由分子的微观运动引起的。动量交换传递的量是运动流体单位容积所具有的动 量。 热量交换传递的量是物质单位容积所具有的焓。 质量交换传递的量是扩散物质单位容积所具有的质量。 湍流传递性质的公式是仿照分子传递性质的定律建立的。 湍流传递性质强度比分子传递的强度大。 热质交换设备是传递热量和质量的设备，热量是全热量，包括显热和潜热的传递。 喷淋室属于表面式热质交换设备。 蓄热式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过蓄热体传给冷流体。 蓄热式换热器存在固体传热面，以蓄热体为传热面，存在接触热阻，传热效率低于混合式 换热器。 表面式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。 表面式换热器存在固体传热面，以中间间隔面为传热面，因此存在接触热阻，传热效率低 于混合式换热器。 表面式换热器应用最广泛。 混合式换热器又称直接接触式换热器，冷热流体直接接触，混合进行换热。 混合式换热器不存在固体传热面，不存在接触热阻，传热效率高于表面式换热器、蓄热式 换热器。 混合式换热器多采用空气和水作为工作流体。 热管换热器由多根热管组成换热管束，多用于余热回收工程。 混流式换热器中，当冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种流体流向的总趋势， 将其看成逆流或顺流。 叉流式流体的流动方向互相垂直交叉。 石墨、聚四氟乙烯和玻璃为材料的换热器可用于处理有腐蚀性的介质的换热。 三、选择题 关于湍流传递的说法不正确的是：C A.分子传递性质的公式是仿照湍流传递性质的定律建立的； B.湍流传递性质强度比分子传递的强度大； C.湍流传递系数主要取决于流体的平均运动； D.流体中同时存在湍流传递和分子传递性质。 以下属于表面式换热器的是：A A.管壳式换热器 B.热管换热器 C.冷却塔 D.喷淋室 以下属于混合式换热器的是：C A.管壳式换热器 B.板式换热器 C.蒸汽加湿器 D.板翅式换热器 以下属于表面式换热器的是：A A.蒸发器 B.除氧器 C.冷却塔 D.喷淋室 以下属于混合式换热器的是：C A.省煤器 B.冷凝器 C.蒸汽加湿器 D.过热器 在进出口温度相同的条件下， （ a ）流动方式的平均温差最大。 A. 逆流式 B. 顺流式 C.交叉流式 D.混流式 在进出口温度相同的条件下， （ b ）流动方式的平均温差最小。 A. 逆流式 B. 顺流式 C.交叉流式 D.混流式 以下说法正确的是：D A.利用省煤器、空气预热器可以回收锅炉排气的余热，减少能源的消耗； B.混合式换热器是应用最广泛的一种换热器； C.蓄热式换热器冷热流体通过同一流道，所以冷热流体相互接触，相互掺混； D.热管换热器由多根金属传热管组成换热管束，多用于余热回收工程。 不可用于处理有腐蚀性的介质的换热的换热器有：D 石墨换热器 B. 聚四氟乙烯换热器 C.玻璃换热器 D.铜及铜合金换热器 以下说法正确的是：A A.在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大； B.在进出口温度相同的条件下，顺流的平均温差最大； C.在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最小； D.在进出口温度相同的条件下，混流式的平均温差比顺流的小。 四、简答题 按工作原理分类，换热器有几类？各自的特点是什么？ 简述间壁式换热器的特点。 简述直接接触式换热器的特点。 简述蓄热式换热器的特点 换热器常用哪些材料制造？对腐蚀性介质，可选用什么材料换热器？ 牛顿粘性定律的内容和表达式是什么？并说明表达式中各个符号的含义。 傅立叶定律的内容和表达式是什么？并说明表达式中各个符号的含义。 菲克定律的内容和表达式是什么？并说明表达式中各个符号的含义。 分子传递现象可以分为几类？各自由什么原因引起？ 热质换设备按冷流体和热流体的流动方向可以分为哪几类？简述各自的特点。 答案： 1.间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式等。 间壁式：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：两种流体直接接触互相掺混，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：它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，热、冷流体依时间先后交 替流过由蓄热体组成的流道。 热管式：以热管为换热元件的换热器。 2. 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。 3. 两种流体直接接触互相掺混，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。 4. 它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，热、冷流体依时间先后交替流过 由蓄热体组成的流道。 5.换热器常用金属材料、非金属材料及稀有金属材料等类型，使用最多的是用普通金属材 料。 对腐蚀性介质，我们采用非金属（包括石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷换热器等）以及稀有 金属材料的换热器。 6. 内容：从微观角度来看，当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生了切应力。 表达式： 切应力，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 流体的动力黏性系数 u流体沿 x 方向的运动速度 y垂直于运动方向的坐标 du/dy速度梯度，或称速度的变化率 7. 内容：在均匀的各向同性材料内的一维温度场中，通过热传导方式传递的热量通量密 度 表达式： q热量通量密度，或者能量通量密度，表示单位时间内通过单位面积传递的热量 导热系数 t流体的温度 y温度发生变化方向的坐标 dt/dy温度梯度，表示温度沿垂直于 y 方向的变化率 8.内容：指在无总体流动或静止的双组分混合物中，若组分 A 的质量分数 A 的分布为一 维的，则通过分子扩散传递的组分 A 的质量通量密度。 表达式： jA组分 A 的质量通量密度，表示单位时间内，通过单位面积传递的组分 A 的质量 DAB组分 A 在组分 B 中的扩散系数 A扩散部分 A 在某空间位置上的质量浓度 y组分 A 在密度发生变