热质交换原理与设备第三版习题答案

1、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

2、，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。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：mAaUaMbBUB,meAUAUb以扩散速度表示的质量通量：jAa(Ua u),j BB(U

3、BU)Ub, jjA jB以主流速度表示的质量通量：eAu1eA GaUaCbUb)eaA(mAmB)?2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为C O2C。2 ,即为1摩尔的C与1摩尔的。2反应,生成1摩尔的C2,所以。2与C2通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。3p 1T 2?3、从分子运动论的观点可知：D s pT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：5若在压强p0 13 10 Pa，To 273K时各种气体在空气中的扩散系数D。，在其他p、t3D昭F状态下的扩散系数可用该式计算P ,0（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X? =

4、 ?* ?1?s?R0通用气体常数单位：J/kmol K0355、解：25 C 时空气的物性：1.185kg/m,1.835 10 Pa S,用式子（2-153 ）进行计算?设传质速率为Ga ,则?2-6、解：20C时的空气的物性：（注：状态不同，D需修正）（1 ）用式 Shm O.O23Re0.83Sc0.44 计算 hm, 1（2）用式 Sh 0.0395Re/4Sc3 计算 hm92?2-7、错解：氨在水中的扩散系数 D 1.24 10 m /s，空气在标准状态下的物性为； 由热质交换类比律可得1）（第3版P25）用水吸收氨的过程，气相中的NH3 （组分A）通过不扩散的空气（组分B）,扩

5、散至气液相界面，然后溶于水中，所以D为NH3在空气中的扩散。2）刘易斯关系式只对空气水系统成立，本题为氨一一空气系统，计算时类比关系不能简化。3）定压比热的单位是J/kgK正解：组分A为NH3，组分B为空气，空气在 0 C时物性参数查附录 3-1kgp= 1-293 帝；？6= 1-005?/?8、解:9、解:已知aBCco2PRT(a)已知MaaA M aaO2(b)XO2 M O2若质量分数相等，则?10 解；(a) 2 ,1058314(273M BXAMb25)Xb30.04036kmol /mXq M oXn2M n2XC2 M c2XO2MOaN232aO2aN2aCO2M O2

6、M n2 m co2320.307728 44丄320.3484丄丄丄3228442的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动:（b） 2 , n2的浓度梯度沿垂直方向空气由下部向上部运动，有传质过程。2-11GA N AAaV、解；?1)柱形：Aav匹(Ca1 Ca2)z2 L(r2rj v.r2InAaV球形：Av2 L(r2ri)In -石rir2,V- d33为内径，所以n=50,质量损失速率为1.46 x 10-12kg/s;压力损失速率10 9 (0.020.005)31.5 101 10 3kg/m2s; Ja为A的摩尔扩散通量2)d=100mm 若为球形Aav=0.033，DN

7、A (CA1 CA2) ?2-12、解：z?1)jA为A的质量扩散通量，2)题中氢氦分子量不同?2-13、解： 氨-空气氢一空气?2-14溶解度s需先转化成摩尔浓度：22=523.48 x 10-2Pa/s8kmol /(m s)2kmol/m s；2-152血 rj、解、r1Ga 1.357 10 6 2Aav0.5 10 320.124m2 .20In19.5质量损失2.714 10 6kg/s?16、解:?18、解、Na整理得CO?和N2在250C时，扩散系数 D 0.167 10 4m2/s 该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程DPdPART(P Pa) drGART dr00dPAFA

8、s2分离变量，并积分得4 DP r0 r第3章传热传质问题的分析和计算1、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。?2、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，G-JH JD SPr Stm Sc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c, a D,D,PrP Pa得传递因子等于传质因子参tSti m只要将对流传热计

9、算式中的有关物理相对应的代换即可，如：StI m当流体通过一物体表面,热系数h计算传质系数hm对流传质中Sc, NuSh , St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hm Le eSc?3:答：斯密特准则 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vScDaLePrvd刘伊斯准则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4、解：定性温度为tg25 20222.50C,此时空气的物性=1.195kg/m 3,=15.29510-6mF/s-42查表得：Do=0.22 10 m/s, 250C饱和水蒸汽的浓度v用式（2-153）计算设传质速

10、率为Ga，则320 C时，饱和水蒸汽的浓度as 0.0179kg/m3代入上面的式子得：A2 0.01193kg/m?5、解：40C时,空气的物性=1.128kg/m 3, =16.9630.02383kg/m10-6m/sXc转折点出现在ReRe,l55 105 101.18 1064.24m因此，对此层流-湍流混合问题，应用式（2-157）ShL3D D0E0 T 查表2 4得，定性温度为35 0C时，PTo每m2池水的蒸发速率为 nA hm AS A0.8(0.037 Re3870) Sc0.264 10 4m2/s300C 时，as 0.03037kg/m3;40 0C时，as0.05

11、116kg/m36、解：在稳定状态下，湿球表面上水蒸发所需的热量来自于空气对湿球表面的对流换热， 即可得以下能量守衡方程式 h仃 Ts） hfgAH2其中hfg为水的蒸发潜热2hm 丄 PL 3又 hcp Sc查附录2 1,当人=35七时，水蒸汽的饱和蒸汽压力Ps 5808于是?3-7、三种方法1）含湿量是什么？ d与相对湿度的区别2）主体空气为湿空气，其 Cf不等于0。2-14分析方法 3 解.h（TTs） r nH2 r hm（ S ）其中t 26 C,ts 20 C 查表2 1 ,当ts 20 C时水蒸汽的饱和蒸汽压力PsMH2O2338 18FS 2330RRTs8314 2930.0

12、1727kg26 0Ct，时定性温度为t $230C,21.193kg/mCp1.005kJ /(kg k)由奇科比拟知d=12.5g/kg?3-8、解：nAcpPrSC0.74查表得当温度为?3-9、解：(a)nAhmA(b)hm( A S27 0C 时,AS1.197 1.0050.026446kg /m30.6239.5910当温度为 23 C 时，AS =0.021214 kg/m2ASAS) 170.270.0230.0212144(1 0.5)0.075kg/s0 3(C)当温度为 47 C , AS =0.073462 kg/m?求hm时需除以面积AnA1 1032.78 10

13、2kg /s3-10、解：3600当温度为11、解:305K 时，AS =0.03453 kg / m2446mA hm( A1 A2)10(6 105 10 ) 10第四章空气的热湿处理大气是由干空气和一定量的水蒸汽混合而成的。我们称其为湿空气，其主要成分 氧化碳、水蒸气等。?1、(1)是：氮、氧有、氩、(2 )在湿空气中水蒸气的含量虽少，但其变化确对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的影响。且使湿空气的物理性质随之改变。因此研究湿空气中水蒸气的含量在空气调节行业中 占重要地位BP30.001315 s kg/m2、 (1)湿空气的密度等于干空气密度与蒸汽密度之和。287TT在大气压力B和T相

14、同情况下，湿度增大时，湿空气的密度将变小。天气由晴转阴时，空气中水蒸汽的含量增加，由此降低了空气的密度，于是大气压要下降。(2)在冬季。天气干燥。 水蒸汽在空气中含量减少，而且温度T也减少了，所以密度增加了，于是冬季大气压高于夏季的。3、( 1)在大气压强。温度一定的条件下，湿空气的水蒸汽分压力是指，在与湿空气同体积 的条件下，将干空气抽走，水蒸汽单独存在时的压力。湿空气的水蒸汽饱和分压力是指，在 与饱和湿空气同体积的条件下，将干空气抽走，水蒸汽单独存在时的压力。湿空气的水蒸汽饱和分压力是湿空气的水蒸汽分压力的上限。(2)它们的大小是受大气压力影响的。4、（ 1）会有凝结水产生。（2） 由附录

15、4 1可知：当房中漏点温度为 9.5 C 而冷水管表面温度为 8C所以会有凝 结水产生。（3）若想管道表面不产生凝结水，则可以对房间内空气进行除湿。5、由附录41可知：湿空气 20C=50%寸，i=39kJ/kg（干空气）；湿空气15C, 2 =90%时，i=39kJ/kg（干空气）; 所以空气的焓值没有发生变化。6、由已知得， =Q/W =14000/2=7000（ kJ/kg ）由初始状态 B=0.1MPa, 人二佗。,1=50%终状态 t2=25C,查 附录 4 1 得 2=40% 0=45.5 kJ/kg（ 干空气）d2=7.9g/kg（干空气）4-7、由已知得，=5000 （kJ/k

16、g ）由初始状态b=20C ,终状态 t2=30C,2=50% 查 附录 4 1 得 1=62% h=43 kJ/kg（干空气）d1=9g/kg（干空8、解：（a,b,c ）由室内空气状态：温度20C,压力101325Pa水蒸汽分压力为 1400Pa,查附录 4 1得d=8.8g/kg（干空气）$ =6 0%, i=42 kJ/kg（ 干空气）（d） 已知干空气的气体常数为287J/ （ kg*k ）干空气分压力 B-Pq=101325-1400=99925（Pa）干空气密度:旦逢生 1.188kg/m3287T287 293室内干空气质量;MggV 1.188 5 3.3 3 58.8kg（

17、e）:室内水蒸汽质量：Mq=8.8*58.8=517.5g（f）:如果使室内空气沿等温线家湿至饱和状态，则角系数&=2500 kJ/kg当空气的状态是温度为20C, =100%寸，则d=14.6g/kg（干空气）水蒸汽分压力2350 Pa此时室内的干空气的密度为101325 23501.177kg/m3287 293室内干空气质量为Mg=1.177 5 3.33=58.26kg室内水蒸汽质量为14.658.26=850.6g加入的水蒸汽量;850.6-517.5=333.1g4-9、解:由题意得，可知，假设室内空气的露点温度为7 C,则在标准大气压下，初始温度为20C,露点温度为7C的空气参数

18、。可由附录4 1得d=6.2g/kg（干空气）$ =42.5%,所以允许最大相对湿度为42.5%，最大允许含湿量是6.2g/kg（干空气）10、解：a,由附录 4 1 得 tl=25C, $ 仁70%寸，dl=14g/kg（干空气）t2=i5C ,2 =100%寸，d2=i0.5g/kg(干空气)失去的水蒸汽 d=d1 - d2=14-10.5=3.5g(b,c,d )diCpg t (2500 Cpq t)-由 pgpq 1000空气状态变化时失去的总热量是19.1 kJ/kg 11、当大气压发生变化时，空气所有的状态参数都会发生变化。4-12、A设过一段时间后A、B、C、D温度分别为tA

19、tB、tc、tD环境温度为tf则有tB tftCtftD tfA、C与环境进行热交换主要是通过外表面热辐射和外表面与环境进行热交换。B、D除拥有A C的换热特点外，还有液体表面与环境直接进行的热质交换，因此它们的热量传递速率较 A、C的快，更能在短时间内接近tf足够长的时间，A B、C、D与环境平衡，而且 A、C的温度应等于环境干球温度B D应等于环境湿球温度。13、解：a由初始状态湿球温度为 25C，室内空气温度为 24C，相对湿度为 50%3查附录4 1则新风的焓为76 kJ/kg（干空气）回气的焓为48 kJ/kg（干空气）由能量守衡,M新i新M回i回 （M新M回）i混2 76+3 48

20、=5 混混=59.2 kJ/kg(干空气)(b)由已知查附录4 1得d1=15.8g/kg（干空气）d2 =9.3g/kg（干空气）则由质量守衡M1d1+M2d2=(M1+M2)d3 215.8+39.3=5 d3d3=11.9 g/kg(干空气）hkJ / kg1.005td(25011.86t)(c)59.21.005t11 9(25071.86t)1000t 29 C(d)cmi t1cm2t2 2(35-t)=3(t-24) t=28.4C14、解：由题意的空气温度为15 C，相对湿度为100%寸，查附录4 1得当加热到22C时,含湿量为d3=10.5 g/kg（ 干空气）当 ti=3

21、0C ,2状态为50C时,i1 =62 kJ/kg（干空气）d1 =4.3g/kg（干空气）3状态为35 C时J=129 kJ/kg（干空气）d2=36.5g/kg（干空气） d=36.5-4.3=32.2 g/kg（ 干空气）所以从被干燥的物体中吸收 kg水分时所需的干空气量G=1000/32.2=31 kg 加热量 Q=G i=3130.5=945.5 kJ=75%寸，il=82 kJ/kg（干空气）dl =20.2g/kg（干空气）当 t2=i5C ,2=100%寸，i2=42kJ/kg（干空气）d2=10.5 当 tl =30 C ,1 =75%g/kg（干空气）当 t3 =22C ,

22、 d3=10.5g/kg（干空气）时 i3 =49 kJ/kg（干空气）则在冷却器中放出的热量为500 kg/min （82 kJ/kg-42 kJ/kg ） =20000 kJ/min凝结水量 500 kg/min （20.2g/kg（ 干空气）-10.5g/kg（ 干空气）=4850g/min加热器加入的热量 500 kg/min 49 kJ/kg （ 干空气）-42 kJ/kg （ 干空气）=3500 kJ/min4-15、查焓湿图i-d图 错解：查附录4 1得 初态为50C时，k=62 kJ/kg（干空气）d1 =4.3g/kg（干空气） 末状态为35C时0=129 kJ/kg（干空气

23、）d2=36.5g/kg（干空气） d=36.5-4.3=32.2g/kg（干空气）所以从被干燥的物体中吸收1 kg水分时所需的干空气量G=1000/32.2=31 kg 加热量 Q=G i=31（129-62）=2077 kJ正解：热量是由于加热过程是1到2加入的。干燥过程是2到3M水蒸汽=（3气厶d=88103 * * * * * * *22=1936 kg/h过程完成的。查附得从塔府进入的空气的温度为15C，相对湿度为50%寸其湿球温度为为 9.7 C则冷却塔水从 38 C冷却至 9.7 C水m t= G气 I 4.2100 120.3= 气71.5&气=16613 kg/h(a)常压下

24、气温为 30C1&解:令解：17、解:总热交换量以空气初状态的湿球温度Ts为界，显热交换量以空气初状态的干球温度T1为界,潜热交换量以空气初状态的露点温度T2为界,由T仁30C，水蒸汽的分压力为2000Pa得Ts=21.4C T2=17.5 C =18水温t50C30C18C10C传热方向气水气=水气t水气t水传质方向气J水气水气=水气t水，湿球温度为28C，由附录4 1得d1=23g/kg(干空被冷却到10C的饱和空气由附录 4 1得知d2=7.5g/kg(干空气) 所以每千克干空气中的水分减少了15.5g(b)若将气体加热到 30C,由附录4 1得湿球温度为17.8 C。19、解：因为不计

25、喷入水的焓值，则可以认为是等焓变化。查附录得末状态：含湿量为 26g/kg干空气水蒸汽分压力：4100Pa相对湿度为：42%湿球温度为：32.4焓值为：113kJ/kg干空气第5章吸附和吸收处理空气的原理与方法1. 解：物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，它是一种可逆过程，物理吸附是无选择的，只要条件适宜， 任何气体都可以吸附在任何固体上。 吸附 热与冷凝热相似。适应的温度为低温。吸附过程进行的急快参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。化学吸附是固体表面与吸附物间的化学键力起作用的结果。吸附力较物理吸附大，并且放出的热也比较大，化学吸附一般是不可逆的，反应速率较慢，

26、升高温度可以大大增加速率，对 于这类吸附的脱附也不易进行，有选择性吸附层在高温下稳定。人们还发现，同一种物质， 在低温时，它在吸附剂上进行物理吸附，随着温度升到一定程度， 就开始发生化学变化转为化学吸附，有时两种吸附会同时发生。2、硅胶是传统的吸附除湿剂，比表面积大，表面性质优异，在较宽的相对湿度范围内对水蒸汽有较好的吸附特性， 硅胶对水蒸汽的吸附热接近水蒸汽的汽化潜热，较低的吸附热使吸附剂和水蒸汽分子的结合较弱。缺点是如果暴露在水滴中会很快裂解成粉末。失去除湿性能。与硅胶相比，活性铝吸湿能力稍差，但更耐用且成本降低一半。沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根据分子大小有选择的吸收或排除分子，

27、故而称作“分子筛沸石”。3、目前比较常用的吸附剂主要是活性炭，人造沸石，分子筛等。活性炭的制备比较容易，主要用来处理常见有机物。目前吸附能力强的有活性炭纤维，其吸附容量大吸附或脱附速度快，再生容易，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如SQ、&S、NOX等有也很强的吸附能力，吸693量级的有机物，所以在室内空气净附完全，特别适用 于吸附去除10、1 g/m化方面有着广阔的应用前景。4、有效导热系数通常只与多孔介质的一个特性尺度孔隙率有关。第6章间壁式热质交换设备的热工计算1、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

28、装各种形式的肋片，即增加空气与换热面的接触面积。 增加气流的扰动性。采用小管径。在表冷器减湿冷却中，推动总热质交换6-2、解：空气的湿球温度越高所具有的焓值也愈大, 的动力是焓差，焓差越大，则换热能力就愈大。6-3、Ks表冷器的传热系数定义为1AVymiiBwnKs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E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表示，定义 为dQtdQ Cp(t tb)i ib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。5、解：逆流流动时,t =100-90=10 0C , t =120-50=

29、70 匕匸90 2t 70tm = (90+70) /2=80 0CKs的变化。6-4、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，用管束未加肋光管，管壁很薄，所以Rf、Rw可不记，则1580050传热量为 Q=FK tm=10 50 80=40000W.0小顺流流动时： t =120-10=110 Ct =100-50=50 CQ=10 50 76仁38050W6-6、解：设冷水的温度为t2，放解得 t2 =52.9 0CQ=KA tm即保持这样的负荷需要换热面积为9.8m27、解：设机油出口温度为上 16 0.0111 12000 13Q=KA tm 由 P-R 值图 5 27

30、得 =0.78tm=0.7823.仁1828、解：黄铜管的导热系数为：111W/(m k)(1 )相对与管外表面积的总传热系数为:(2) 管壁热阻可以忽略，则传热系数为:传热增加了97%12(3)89.3W /(m2 k)传热增加了1%9、解:得 t1500C(1) 顺流时(2)逆流时6-10、(1)计算需要的接触系数 2，确定冷却器的排数，如图所示:2=0.862的要求,根据附录6 4可知，在常用的Vy范围内，JW型6排表面冷却器能满足 所以决定选择6排。(2 )确定表面冷却器的型号先假定一个Vy ,算出所需冷却器的迎风面积,再根据 A选择合适的冷却器型号及并联台数，并算出实际的Vy值。假定

31、 Vy =3m/s,根据AyVy可得2.8m2根据Ay =2.82m，查得附录6 5可以选用JW 404型号表面冷却器，其Ay =3.43vVy所以实际的Vy为GAy102.4m/s3.43 1.2在查附录6-4知，在Vy=2.4m/S时，6排JW型表面冷却器实际的2 =0.891，与需要的2=0.862差别不大，故可以继续计算，由附录6 5可知，所需的表冷器 的每排传热面积为 Ad =44.5，通水截面积为 傀=0.00553亦（3）求析湿系数：（4）求传热系数假定流水速率为 w=1.5m/s，根据附录63中的相应公式可以计算出传热系数:141.5Vy052 02(5 )求冷水量Ks1325

32、.6W。810.521.0241.5 2.4 1.411325.6 1.5。8181.83W/(m2 C)根据 W= Aww10 得 W=0.0055331.510 =8.3kg/s（6）求表冷器能达到的1先求传热单元数及水当量比根据式（6-63 ）得：根据式（6-62 ）得根据NTU和Cr值查图6 12或按式644计算得：1 =0.71（7）求水温由公式（5-70 ）可得冷水初温冷水终温：（8 ）求空气阻力和水阻力：查附录63中的JW型6排表冷器的阻力计算公式得：11、解：如图所示；G=24000kg/h=6.67kg/s W=30000kg/h=8.33kg/s（1）求表冷器迎面风速Vy及

33、水流速w由附录6 5知JW 30 4型表面冷却器迎风面积A =2.57 m2 ,每排散热面积A =33.40 m2，通水面积 Aw =0.00553 m2，所以（2）求冷却器可提供的22 =0.96080.961根据附录6 4，当Vy=2.16m/s时，N=8排时,（3）先假定t29.5 0C根据绘t2(tltj(12) 10.5 (24 19.5)(1 0.961) 9.3C查i d图可知，当妇09.3 C 时 i2=27.5kJ/kg（4）求析湿系数55.8 27.51.01 (24 9.5)1.93i1 i2根据CP（t1-t 2）得:（5）求传热系数：根据附录6 3，对于JW型的8排冷

34、却器,（6）求表面冷却器所能达到的1值传热单元数按式（6-63 ）得 水当量比按照式（6-62 ）得根据NTU和Cr的值，查图612或按式（6-44 ）计算得1=0.77（7）求所需要的1并与上面的1比较,0.01 t9 50C，所以假设t2 9.5 C合适，于是在此题的条件下，得到空气得到终参数为 t29.50C ts29.30C i2=27.5kJ/kg（8）求冷量及终温根据公式（5-9 ）可得Q=6.67（ 55.8-27.5 ） =188.76KW第7章混合式热质交换设备的热工计算1、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、冷却塔是用自然通风或

35、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。2、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

36、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 丁及风向的影响，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。3、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

37、）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。4、解：由空气的初状态 ti=35C，tsi =270C可查i d图得1 =85kJ/kg由 t2 =20C，=95%查 i d 图得 i2=55.5 kJ/kgG（ h - i2 ） =wc（ tw2- tw1）10000（85-55.5）=120004.19（如-16）t0W2 =21.9 C即喷淋水后的水温为 21.9 C由 t1=100C，ts=5ct2=13，=100%0C 查 i d 图得 h=18.6kJ/kg ，i2=36.6kJ/kgG（ 11 -

38、12 ） =wc（如-tw1）10000（36.6-18.6）=120004.19（16- tw2 ）tw2 =12.4 0C即第二种穷困感情况下喷淋后水的温度为12.4 0C5、解：对空气进行加湿冷却过程，使空气由t=21 0C，d=9g/kg,变为t=21 C ,d=10g/kg 状态，先对其进行等焓加湿，再等温加湿或先等温降湿，在等温加湿。6、解：措施：(1)喷嘴不是双排的改为双排。(2) 单排时，喷水方向可改为逆喷，双排时可改为对喷，三排时应为一顺二逆。但实际上不可以， 因为喷水水温理论上是可通过降低喷水水温来提高其热交换效率值的, 愈低，我们要设置价格较贵的制冷设备，这个不合理。&解

39、.(1)do 5mm, n 13个 /( m2 排)，=2.8kg/( m2 s)双排对喷。所以喷淋室断面风速2 82.3m/s1.2(2)根据空气的初参数和处理要求可得需要的喷淋室接触系数为该空气的处理过程为冷却干燥过程，根据附录(5-8 )查得相应的喷淋室的接触系数所以 0.8750.7550.120.270.120 270.8750.755 2.8=1.09所以总喷水量W=G=1.09 30200=32918kg/h(3)由附录(5-8)查出喷淋室1实验公式，并列方程式ts2tw1 Itstw0.7450.070.265(4)由 tsi t1 , ts2 t2 查 i d 图得i1 =6

40、4.5kJ/kg，i2=41.9kJ/kg根据热平衡方程(5-83 )得2= c( tw2(5) 联立得,解得:tw17.410C(6 )求喷嘴前水压: 根据已知条件知喷淋室断面为:两排喷嘴的总喷嘴数为：N=2 nA=2 13 3=785mm，查图545，可得喷嘴前所需的水所以每个喷嘴的喷水量为:根据每个喷嘴的喷水量422kg.h及喷嘴孔径d0 压为：1.7atm (工作压力)(7)需要的冷冻水量为: 可得循环水量为:(8 )阻力计算：空气在档水板断面上的迎面风速由（5-87 ）得前后档水板阻力为由5 89的水苗阻力为 9、解：由 tw1 =90C 人 30 C,ts1 22 C 查 i d

41、图知 tc1=18.7 C ,则依据式（5 90）可 求出新水温下的喷水系数为:于是可得新条件下的喷水量为；W=1.27 30200=38345kg/h利用新的 =1.27 , tw1 =9C求所求的问题求空丄2 0.745ts1 tw10.070.265代入数据得:所以ts.tS2kW210.09根据表54,当当312.88,ts122 0C由于ts2未知，故暂设3 =2.87代入上式有；整理得；tw20.54 ts220.91联立并求得ts220.10CtW210.10C2ts20.7550.120.272t由t1ts1代入数据得由眺a2ts2Cg由 S2=20.10C ,查表5 4 得去

42、=2.87所以空气的参数为tw210.1 Cts220.1 C水的0小终温为20.8 C第8章复合式热质交换设备的热工计算1.空气冷却除湿有什么特点?答：原理：利用湿空气被冷却到露点温度以下，将冷凝水脱除的除湿方法，又称露点法或冷冻法；空气冷却器除湿或喷淋室除湿的方法属于冷却除湿;缺点:仅为降温，表冷器中冷媒温度为20 C左右即可；为除湿，冷媒温度降低到 7 C以下，使制冷机 COP降低。无法使用自然冷源；再热、双重能量浪费；霉菌2、说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点。答：优点：1）热湿负荷分开处理， 即采用独立除湿以消除潜热，独立降温以消除显热；由于不承担湿负荷，冷冻水的温度为1518C

43、，高于室内的露点温度，不会产生凝水，从而消除了室内的一大污染源。提咼了室内空气品质。2）再生器可以采用低温热源驱动，可方便实现能量储存，尤其适合以城市热网连续均匀供 热作热源。3）减小电能消耗，有效缓解用电量峰谷现象，优化城市能源结构。4）整个装置在常压下运行，旋转部件少，噪声低、运行维护方便；缺点：对湿度的控制不够精确，有时候会造成室内温度过干；成本较高。3、蒸发冷却器可以实现哪些空气处理过程？答：直接蒸发冷却器：在降低空气温度的同时，使空气的含湿量和相对湿度有所增加，实现了加湿，等焓过程。间接蒸发冷却器：实现的便不再是等焓加湿 降温过程，而是减焓等湿降温过程，从而得 以避免由于加湿，而把过

44、多的湿量带入室内。4、蒸发冷却器的工作过程有什么特点？什么 条件下使用较好？答：1）直接蒸发冷却器是利用淋水填料层直 接与待处理空气接触来冷却空气。适用于低 湿度地区，如我国海拉尔一一在降低空气温 度的同时，使空气的含湿量和相对湿度有所增加，实现了加湿，等焓过程。2）间接蒸发冷却器是利用一股辅助气流先经喷淋水（循环水）直接蒸发冷却，温度降低后,，并使之降低温度。再通过空气-空气换热器来冷却待处理空气（即准备进入室内的空气）所实现的便不再是等焓加湿降温过程,而是减焓等湿降温过程,从而得以避免由于加湿，而要求较低含湿量或比焓的场除湿器与外界的热传递很把过多的湿量带入室内。适用于低湿度地区和中等湿度地区, 合。5、液体除湿器分为哪几类？各有什么特点?1）绝热型除湿器：在空气和液体除湿剂的流动接触中完成除湿,小，可以忽略，除湿过程可近似看出绝热过程。2）内冷型除湿器：除湿器中空气和液体除湿剂之间进行除湿