热质交换原理与设备名词解释及课后第二章习题

1、名词解释热舒适性 （人体对周围空气环境得舒适热感觉）、绝热饱与温度 （绝热增湿过程中空气降温得极限 ）、传质通量 （单位时间通过垂直与传质方向上单位面积得物质得量）、扩散系数 （沿扩散方向在单位时间每单位浓度降得条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质得质量或摩尔数、）空气调节 （利用冷却或者加热设备等装置,对空气得温度与湿度进行处理,使之达到人体舒适度得要求 ）、新风 （从室外引进得新鲜空气 ,经过热质交换设备处理后送入室内得环境中）、回风（ 从室内引出得空气 ,经过热质交换设备得处理再送回室内得环境中）、露点温度 （指空气在水汽含量与气压都不改变得条件下冷却到饱与时得温度 ）、机器露点 （空气

2、在机器上结露产生凝结水得温度值 ）、分子传质 （由于分子得无规则热运动而形成得物质传递现象）（扩散传质 ）、对流传质 （:就是流体流动条件下得质量传输过程）、质量浓度 （单位体积混合物中某组分得质量）、浓度边界层 （质量传递得全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度得流层中,该流层即为浓度边界层 ）、速度边界层 （质量传递得全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度得流 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得薄层、雷诺类比 （对流传热与摩擦阻力间得联系）、宣乌特准则数 （流体传质系数 hm 与定型尺寸得乘积与物体得互扩散系数（Di）得比值）

3、、施密特准则数（流体得运动黏度（V）与物体得扩散系数（D）得比值）、普朗特准则数（流体得运动黏度（V）与物体得导温系数a得比值）简要回答问题,白天融冰将所储存冷量释放1、什么叫冰蓄冷空调？其系统种类有哪些？ 冰蓄冷空调就是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中 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,这对制冷系得制冷能力与运行经济性均比2、 根据冷却介质与冷却方式得不同,冷凝器可分为哪几类？试说明她们各自得特点？ 水冷与风冷冷凝器 水冷 ,空冷,水空气冷却以及靠制冷剂蒸发或其她工艺介质进行冷却得冷 凝器。采用水冷式冷凝器可以得到比较低得温度较有利。干式与湿式。有淋水装置、配水

4、系统、通风3、冷却塔分为哪几类？由哪些主要构件组成？筒组成。4、 解释显热交换、潜热交换与全热交换,并说明她们之间得关系。显热交换就是空气与水之间存在温差时,由导热、对流与辐射作用而引起得换热结果。潜热交换就是空气中得水蒸气凝结（或蒸发 ）而放出 （或吸收 ）汽化潜热得结果。总热交换就是显热交换与潜热交换得代数与。（热）量得能力与对 空调 ,使其处于紊流状 ,它把压缩机压缩 ,使之被冷却空间5、表冷器与喷水室比较 ,有什么区别？表冷器有两种 : 一就是风机盘管得换热器 ,它得性能决定了风机盘管输送冷 风量得影响。一般空调里都有这个设备。二就是空调机组内得风冷得翅片冷凝器。 里得表冷器铝翅片采用

5、二次翻边百页窗形,保证进行空气热交换得扰动性态下 ,较大地提高了换热效率。 表冷器就是给制冷剂散热得,把热量排到室外排出高温高压得气体冷却到低温高压得气体。利用制冷剂在表冷器内吸热 温度逐渐降低。空气处理机组得风机盘管表冷器,通过里面流动得空调冷冻水（冷媒水 ）把流经管外换热翅片得空气冷却 ,风机将降温后得冷空气送到使用场所供冷,冷媒水从表冷器得回水管道将所吸收得热量带回制冷机组 ,放出热量、降温后再被送回表冷器吸热、冷却流经得空气,不断循环。喷水室就是一种多功能得空气调节设备，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、集水池与外壳等组成。空气进入喷水室内，

6、喷嘴向空气喷淋大量得雾状水滴，空气与水滴接触，两者产生热、湿交换，达到所要求得温、湿度。 喷水室得优点就是可以实现空气处理得各种过程；主要缺点就是耗水量大，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。工程中选用得喷水室除卧式、单级外 还有立式、双级喷水室。6、扩散系数就是如何定义得？影响扩散系数值大小得因素有哪些？扩散系数就是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度降得条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质得质量或摩尔数，大小主要取决于扩散物质与扩散介质得种类及其温度与压力。7、试比较分析对流传质与对流传热得相关准数之间得关系？传质传热Sc=v/diPr=v/aSh=hm、l/DiN

7、u=hl/ 入Stm=Sh/Re、ScSt=Nu/Re、Pr8、如何认识传质中得三种速度，并写出三者之间得关系？Ua Ub:绝对速度 Um:混合物速度 Ua Ub扩散速度 Ua=Um+(UaUm) 绝对速度=主体速度 +扩散速度9、写出斐克定律得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”得基本观点。当流体靠近物体表面流过 ，存在着一层附壁得薄膜，在薄膜得流体侧与具有浓度均匀得主流 连续接触，并假定膜内流体与主流不相混合与扰动，在此条件下，整个传质过程相当于此薄膜上得扩散作用，而且认为在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性得浓度分布，膜内得扩散传质

8、过程具有稳态得特性。11、在什么条件下，描述对流传质得准则关联式与描述对流换热得准则关联式具有完全类似 得形式？请说明理由。当边界层传递方程得扩散系数相等时即v=a=D或V/a=V/D=a/D=1时具有完全相同得形式12、写出麦凯尔方程得表达式并说明其物理意义。hw (ti -w)=hmd(ii i)湿空气在冷却降湿过程中，湿空气主流与仅靠水膜饱与空气得焓差就是 热值交换得推动势，其在单位时间内单位面积上得总传热量可近似得用传值系数hmd与焓差动力i得乘积来表示。13、 分别写出对流换热与对流传质得基本计算式以及式中各项得单位与物理意义；并指出当 热质传递同时存在时，对流换热系数h与对流传质系

9、数hm之间存在什么样得关系？hm=0、664Dab/L Re0、5Sc1/314、简述表面式冷却器处理空气时发生得热质交换过程得特点。当冷却器表面温度低于被处理空气得干球温度，但高于其露点温度时，则空气只就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,并在冷凝器得肋片管表面形成水膜，称湿工况，此过程中，水膜周围形成饱与空气边界层，被 处理与表冷器之间不但发生显热交换还发生质交换与由此引起得潜热交换。15、请说明空气调节方式中热湿独立处理得优缺点？，节约能对空气得降温与除湿分开处理，除湿不依赖于降温方式实现。节约传统除湿中得缺点 源，减少环境污

10、染。16、表冷器处理空气得工作特点就是什么？与空气进行热质交换得介质不与空气直接接触，就是通过表冷器管道得金属壁面来进行得。空气与水得流动方式主要为逆交叉流。17、吸附 (包括吸收 )除湿法与表冷器 ,除湿处理空气得原理与优缺点就是什么？ 吸附除湿就是利用吸附材料降低空气中得含湿量。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得露点温度。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 得练习题 1 至 9 题计算题1有一管道充满了氮气与氧气得混合气体 ，其温度为200 C,总压力位0、1MP a, 端氮气浓 度为 1、

11、0 Kmol/m 3,另一端浓度为 0、4 Kmol/m 3,两端相距 50cm,已知 Dab =0、5X 104m2/s,计 算稳态下氮气得物质得量通量。解: 由斐克第一定律得 :=6 xi05kmol/(m2、S)2、有一管道充满了氮气与氦气得混合气体 ，其温度为300K,总压力位0、1MPa,一端氮气得分 压力为0、06MPa,另一端为0、01MPa,两端相距30cm,已知Dab=0、687 X 104m2/s，计算稳态 下氮气得物质得量通量。解: 由斐克第一定律得 :对于理想气体 ,=4、59X 106kmol/m 2 s3、 某空气冷却式冷凝器，以R134a为制冷剂，冷凝温度为ts=

12、50C ,蒸发温度t0=5 C，时得制冷量 Q0=5500W,压缩机得功耗就是 1500W,冷凝器空气进口温度为 35 C，出口温度为43C(1)制冷 剂与空气得对数平均温差就是多少？(2)已知在空气平均温度39 C下，空气得比热为1013J/kg、K,密度为1、1kg/m3,所需空气流量就是多少？解:(1) t =5035=15 C , t =5043=7 C =10、5C(2) 冷凝总负荷 =5500+1500=7000W=7000/(1 、 1 X 1013X 8)=0 、 79m3/s4、 一个直径为 3cm 得萘球悬挂于空气管道中 ,求下述条件得瞬时传质系数 ;( 1 )萘球周围得空

13、 气静止，温度为259K,压力为101、325kPa,萘在空气中得扩散率为 5、14X 106m2/s;(2)空气以0、15m/s得速度流过萘球，温度为259K,压力为101、325kPa,。解:(1)Sh=2、0(2 分)=2、 0X5、 14X106/0、 03=3、 43X104m/s(2)=0、 15X0、 03/1、 0X105=4、 5X102,(1 分)=1、 950、 5690、25=2、 569=2、 569X5、 14X106/0、 03=4、 4X104m/s5、 一管式逆流空气加热器，空气由15C加热到30C，水在80C下进入换热器管内，40C时离开， 总换热量位30k

14、W,传热系数为40W/(m 2、C )，求:(1)平均换热温差;(2)换热器面积。解: t =8030=50C , t =4015=25C =35、7C2(2)=30000/(40X35、 7)=21m26、试推导空调计算中常用得刘伊斯关系式。7、 含少量碘得压力为1、013X 105Pa、温度为25C得空气，以 5、18m/s得速度流过直径为 3、05X 102m得圆管。设在空气中碘蒸汽得平均摩尔浓度为nm,管壁表面碘蒸汽得浓度可视为0,空气碘得质扩散系数D=0、826 X 105怦/s,试求从气流到管壁得对流传质系数以及碘蒸汽在管子表面上得沉积率。(空气得动量扩散系数V15、15X106m

15、2/s)管内受迫层流：,管内受迫紊流：解：Sh 0.023Re0.83 Sc0.440.023 10173 0.831.88 0.4464.358、已知空调系统送风量G= 5 kg /s，空气初状态参数ti=35C加=26、9C ,ii=85kJ/kg ；终状态参数为t2=19C ,ts2=18、1C ,i2=51、4kJ/k ；空气压强101325Pa,试选用JW型空气冷却器并求出 其中得传热系数范围。(空气密度P =1、2 kg/m3,定压比热cp=1、005 kJ/( kg -C )，水定压比热 cp=4、19 kJ/( kg C ),可选表冷器中水流速范围w=0、81、6m/s)。已知

16、水冷式表面冷却器作为冷却用之传热系数(W/):4排：6排：8排：型号风量(m3/h)每排散热面积d(m2)迎风面积Ay(m2)通水断面积Aw(m 2)JW1045000835012、150、944JW20483501670024、051、87JW304167002500033、402、57JW404250003340044、503、43排数迎面风速(m/s)1、52、02、53、020、5900、5450、5150、49040、8410、7970、7680、74060、9400、9110、8880、87280、9770、9640、9540、945解:(1)计算需要得接触系数，确定冷却器得排数查

17、表可知，在常用得范围内，JW型6排表冷器能满足得要求，故选用6排。假定贝y查表可选用JW20 - 4型表冷器一台，其迎风面积故实际迎面风速查表可知，在时,JW型6排表冷器实际得值可以满足要求，所选JW20 - 4型表冷器每排散热面积通水断面积。(3) 求析湿系数(4) 由已知，可选水流速范围141.5V；52 1.02代入1 89.9 W/ m2 K325.6 0.81 1k 104.6 Wm2 K当41.5V0.52 1.02 325.6 0.89、氢气与空气在总压强为1、013 X105Pa,温度为25C得条件下作等摩尔互扩散，已知扩散系数为0、6 cm 2/s,在垂直于扩散方向距离为10

18、伽得两个平面上氢气得分压强分别为16000Pa与5300Pa。试求这两种气体得摩尔扩散通量。解:用A与B分别代表氢气与空气 由于等摩尔互扩散，根据菲克定律Na Nb rDt PA1 PA20.6 10 48314 29816000 53000012.59 10 2 mol/m2 s负号表示两种气体组分扩散方向相反。加上作业题综述题，随着水温得不同可以得到1、空气与水接触时，由于水温得不同空气得状态变化过程也将不同 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得状态变化过程130页（图46与图47掌握，其旁边得文字介绍理解掌握，图48得图有误，但就是也不需要掌握

19、其图形，但旁边得文 字要掌握，就就是以水与空气为研究得分析 ），则分别发生动量、热量、质量得传递现象。动量、，也可以就是由旋涡混合造 动量传递、能量传递、质量传递三种分子传递与2、分析说明动量、热量与质量三种传递现象之间得类比关系。 当物系中存在速度、温度、浓度得梯度时热量、质量得传递，既可以就是由分子得微观运动引起得分子扩散 成得流体微团得宏观运动引起得湍流运动。湍流质量传递得三个数学关系式就是类似得。,写出传热传质得微分方程，并进行简单讨论。3、建立湿空气通过表冷器冷却时得物理模型4、试讨论空气与水直接时得状态变化过程。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

20、湿量变化为d（d）（1）显热交换量：（2分）湿空气得质量流量，kg/s湿空气与水表面之间得显热交换系数,W/（m2、C ）（2）湿交换量：（2分）潜热交换量：（2分）温度为t b时水得汽化潜热，kJ/kg单位时间单位面积蒸发（凝结）得水量，kg/（m 2、s）（2分）（3）总热交换量： 对空气一一水系统，存在刘易斯关系式： 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0C加热到t C时得焓,即项,并考虑到t与tb差别不大，所以空气得比热与水得汽化潜热变化不大，即有：所以从 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

21、足刘伊斯关系式，则总热交换得推动力为空气一一主流湿 空气与紧靠水面得饱与边界层空气得焓差。（2分）由于就是空气与水之间发生得热质交换，所以不仅空气得状态会发生变化，水得状态也会发生变化。如果在热质交换中，水得温度变化为dt w,则根据热平衡：（5）（2 分）水得质量流量，kg/s水得定压比热，kJ/（kg 、C ）(1)(2)(3)(4)(5) 称为空气与水直接接触时得热湿交换基本方程式。5、简述换热器热工计算常用得计算方法。6、试比较分析对流传质与对流传热得相关准数之间得关系。7、 分别讨论空气在夏季、冬季热质处理得方案，并加以说明。8、质量传递得推动力就是什么？浓度差。传质有几种基本方式？

22、分子传质与对流传质。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得意义 ;当混合物以整体平均速度运动时 ，斐 克定律又该如何表示？NA=DdCA/dz +xA ( NA+NB),将二维稳态常物性层流条件下得对流换热与对流接触时间无限长得假象条件下 ，随着水温不同 ，可以，请分析这七种过程得特点 ，然后将给出得表格填10、下表以空气外掠平板得受迫对流为例 传质进行了类比 ，请将其补充完整。12、说明集中空调系统采用冰蓄冷系统得优缺点？1 优点1)2)3)4)5)11、空气与水直接接触时 ，在水量无限大、 得到如图所示得七种典型空气状态变化过程 写完整。平衡电网峰谷荷 ,减缓

23、电厂与供配电设施得建设。 制冷主机容量减少 ,减少空调系统电力增容费与供配电设施费。 利用电网峰谷荷电力差价 ,降低空调运行费用。 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。冷冻水温度可降到 1- 4 C，可实现大温差、低温送风空调 ，节省水、风输送系统得投资与能耗。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。通常在不计电力增容费得前提下 ，其一次性投资比常规空调大 蓄能装置要占用一定得建筑空间。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

24、较热泵低。 设计与调试相对复杂。2 缺点1)2)3)4)1 、热质交换设备按照工作原理分为几类， 她们各自得特点就是什么？解:热质交换设备按照工作原理分为 :间壁式 ，直接接触式 ，蓄热式与热管式等类型。 间壁式又称表面式 ，在此类换热器中 ，热、冷介质在各自得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，传递热量与质量后，在理论上变成同温同压得混合介质流出，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 )组成得蓄热体传递热量 ，此类换热器 ，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成得流

25、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得热量。 热管换热器就是以热管为换热元件得换热器 ，由若干热管组成得换热管束通过中隔板置于壳 体中 ，中隔板与热管加热段 ，冷却段及相应得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、与混合流各自得特点，并对顺流与逆流做一比较与分析解: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 ,两种流体也就是平行流体 ,但它们得流动方向相反 ,即冷 、热两种流体逆向流动 ,由相

26、对得到两端进入换热器 ,向着相反得方向流动 ,并由相对得两端离开换热器。叉流式又称错流式 ,两种流体得流动方向互相垂直交叉。混流式又称错流式 ,两种流体得流体过程中既有顺流部分,又有逆流部分。顺流与逆流分析比较 :在进出口温度相同得条件下 ,逆流得平均温差最大 ,顺流得平均温差最小 ,顺流时 ,冷流体得出 口温度总就是低于热流体得出口温度,而逆流时冷流体得出口温度却可能超过热流体得出口温度 ,以此来瞧 ,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 ,但逆流也有一定得缺点 ,即冷流体与热流体得最高温度发生在换热器得同一端,使得此处得壁温较高 ,为了降低这里得壁温 ,有时有意改为顺流。3

27、、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：在空气侧加装各种形式得肋片，即增加空气与换热面得接触面积。 增加气流得扰动性。采用小管径。4、 混合式换热器分为哪几种类型？ 各种类型得特点就是什么 ？ 解：混合式换热器按用途分为以下几种类型 ：冷却塔洗涤塔喷射式热交换器混合式冷凝器a、 冷却塔就是用自然通风或机械通风得方法，将生产中已经提高了温度得水进行冷却降温之 后循环使用 ,以提高系统得经济效益。,例液体吸收气体混b、洗涤塔就是以液体与气体得直接接触来洗涤气体以达到所需要得目得 合物中得

28、某些组分除净气体中得灰尘 ，气体得增湿或干燥等。C、喷射式热交换器就是使压力较高得流体由喷管喷出，形成很高得速度，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 ，在扩散管得出口达到同一压力与温度后送给用户。,最后得到得就是水与冷凝d、混合式冷凝器一般就是用水与蒸汽直接接触得方法使蒸汽冷凝液得混合物 ，或循环使用 ，或就地排放。5、湿式冷却塔可分为哪几类？各类型得特点就是什么？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,其冷却效果要受到a、开放式冷却塔就是利用风力与空气得自然对流作用使空气进入冷却塔 风力及风向得影响 ，水得散失比其它形式得冷却塔大。b、 风筒式自然冷却塔中利用较大高度得风筒，形成空气得自然对流作用，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就是以鼓风机送入得形式，而抽风冷却塔中空气就是以抽风机吸入得形式 ，鼓风冷却塔与抽风冷却塔冷却效果好，稳定可靠。6、 简述冷却塔得各主要部件及其作用。解： 冷却塔得主要部件及作用 ：,增加水与空(1)淋水装置 ，又称填料 ，作用在于将进塔得热水尽可能得形成细小得水滴或水膜气得接触面积 ，延长接触时间 ，从而增进水气之间得热质交换。(2) 配水系