00热质交换原理与设备复习题题库2汇编

1、 热质交换设备按照工作原理不冋可分为间壁式、 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1于 间壁 式，而喷淋室、冷却塔则属于混合式。n式。工程计算中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。填空流体的粘性、热传导性和-质量扩散性_通称为流体的分子传递性质I O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

2、分别是牛顿粘性定律、傅立叶定律_、_菲克定律_O_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。I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_。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。A和组分B发生互扩散，其中组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分A向组分 B的质扩散通量 mA与组分A的_浓度梯度成正比，其表达式为；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麦凯尔方程的表达式为：，它表明当空气与水发生直接接触，热湿交换同时进行时。总

3、换热量的推动力可以近似认为是湿空气的焓差。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 X 10-5 m/s。|喷雾室是以实现 雾 和 空气 在直接接触条件下的热湿交换。随整体移动的动坐标。O扩散速度。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）和蒸发式三种类型刘伊斯关系式文中叙述为h/hmad=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

4、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噌大或减小，从而导致另-系数也相应地发生同样的变化。一套管换热器、谁有 200 C被冷却到120 C，油从100 C都被加热到120 C，则换热器效能是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冰蓄冷空调可以实现电力负荷的调峰填谷（均衡）。25% O总热交换是潜热交换和显热交换 的总和。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 o冬季采暖时

5、，蒸发器表面易结霜，融霜的方法有当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生电除霜、四通阀换相除霜、排气温度除霜动量、热量和质量的传递现象。锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式 式换热器。大空间沸腾可以分为自然对流沸腾区、核态沸腾区、过度沸腾区四个区域。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。0.547*101有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为和膜态沸腾区3个标准大气压，温度为 0C,则此混合物中空气的质扩散系数为225 m Om /s管式逆流空气加热器，平均换热温差为40C，总换热量位40kW，传热系数为40W/（

6、m2.C ）则换热器面积为 体的粘性、热传导性和 n扩_通称为流体的分子传递性质。热传导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。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

7、曲折的次数超过_4_次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。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。质量传递有两种基本方式：分子传质和对流传质，两者的共冋作用称为 对流质交换。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。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，组成二兀混合物中的组分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 mA与组分A的 浓度梯度成正比。麦凯尔方程的表达式为：hw （ti -w） =hmd（Hi），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

8、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。当流体中存在着速度、温度和浓度的梯度时，则分别会发生动量 传递、热量传递和质量 传递现象。质量传递的基本方式可分为分子传质与对流传质。冰畜冷系统中的制冰方式主要有两种：_动态_制冰方式和_静态_制冰方式。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。用吸收、吸附法处理空气的优点是独立除湿。热质交换设备按不冋的工作原理分类，可分为间壁式、直接接触式、蓄热式I、热管式。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。冷却

9、塔的热工计算原则是冷却数N=特性数N /。问答及名词解释3湿空气在冷表面上的冷却降湿空调工程中，常用表面式空气冷却器来冷却、干燥空气。湿空气进入冷却器内，当冷却器表 面温度低于湿空气的露点温度，水蒸气就要凝结，从而在冷却器表面形成一层流动的水膜。紧靠水膜处为湿空气的边界层， 这是可认为与水膜相邻的饱和空气层的温度与冷凝器表面上的水膜温度近似相等。因此，空气的主体部分与冷凝器表面的热 交换是由空气的主流与凝结水膜之间的温差（t-ti ）而产生的，质交换则是由于空气主流与凝结水膜相邻的饱和空气层中的水蒸气的分压力差，即含湿量差（d-di ）而引起的。在冷却表面的两侧，分别存在湿空气的水膜和边界层以

10、及冷却剂侧的边 界层，所有的热质交换都需要克服冷却表面两侧的两层膜所带来的阻力。4干燥循环（简答或判断对错）（干燥剂表面的水蒸气分压与其吸湿量的关系、干燥剂吸湿量与水蒸气分压及温度的关系）吸附空气中水蒸气的吸附剂被称为干燥剂。干燥剂的吸湿和放湿是由于干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽压造成的：当 前者较低时，干燥剂吸湿，反之放湿，两者相等时，达到平衡，既不吸湿，也不放湿。吸湿量增加，表面蒸汽压力也随之增 加。当表面蒸汽压超过周围空气的蒸汽压时，干燥剂脱湿，这一过程称为再生过程。干燥剂加热干燥后，它的蒸汽压仍然很 高，吸湿能力较差。冷却干燥剂，降低其表面蒸汽压使之课重新吸湿。5表面器热工计算的主

11、要原则1）该冷却器能达到的 1应该等于空气处理过程需要的 1（2）该冷却器能达到的 2应该等于空气处理过程需要的2（3）该冷却器能吸收的热量应该等于空气放出的热量6空气与水直接接触的状态变化过程A-1 : tw V露点温度，tw t1 tA , Pq1PqA,冷却和干燥。A-2 : tw=露点温度，tw 露点温度，但 湿球温度，tw PqA,冷却和加湿。A-4 : tw=湿球温度，等湿球温度线与等焓线相近，空气状态沿等焓线变化而被加湿。总热 交换量近似为零，而且 twPqA,空气的显热量减少、潜热量增加，二者近似相 等。水蒸发所需热量取自空气本身。A-5 : tw湿球温度而 干球温度，tw P

12、qA,冷却和加湿。水蒸发所需热量部分来自空气，部分来自水。A-6: tw=干球温度，tw = tA和Pq6PqA,不发生显热交换，等温加湿。水蒸发所需热量来自水本身。A和组分B将发生互扩A-7: tw 干球温度，twtA和Pq7PqA,加热和加湿。蒸发所需热量及加热空气的热量均来自水本身。以冷却水为目的的湿 空气冷却塔内发生的便是这种过程。过程线水温特点t或QxD或QxI或Qx过程名称A-1twt1减减减减湿冷却A-2tw=t1减不变减等湿冷却A-3t1twts减增减减焓加湿A-4tw=ts减增不变等焓加湿A-5tstwtA减增增增温加湿7菲克定律在浓度场不随时间而变化的稳态扩散的条件下，当无

13、整体流动时，组成二元混合物中组分 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。I8传质的存在对壁面导热量和总传热量的影响方向是相反的孑 C。大于0时，随着Co的增大，壁面导热量是逐渐减小的，而膜总传热量是逐渐增大的；在Co小于0时，随着C。的逐渐减小，壁面导热量是逐渐增大的，而膜总传热量是逐渐减小的。由图可知，当 Co为正值时，壁面上的导热量明显减少，当C。值接近4时，壁面上的导热量几乎等于零。9干燥剂表面水蒸气分压与其吸湿量的关系:吸湿量增加，表面蒸汽压力也随之增加；干燥剂吸湿量与水蒸气分压及温度的 关系：当表面蒸汽压超过了周围空气的蒸汽压事，干燥剂脱湿，这一过程称为再生过

14、程。干燥剂加热干燥后，它的蒸汽压仍 然很高，吸湿能力较差，冷却干燥剂，降低其表面蒸汽压使之可重新吸湿。10溴化锂水溶液的表面蒸汽压:表面分析：溴化锂溶液的蒸汽压， 远低于同温下水的饱和蒸汽压，这表明溴化锂溶液有较强11箭头向右一等温加湿，喷水蒸气 等焓加湿，固体吸附12影响混合式热质交换的主要因素的吸收水的能力。在一定温度下溶液面上水蒸气饱和分压力低于纯水的饱和分压力；溶液的温度越低，液面上的水蒸气饱和 分压力越低；溶液质量分数越高，液面上水蒸气饱和分压力越低；溴化锂水溶液的质量分数过高或过低均形成结晶。;箭头向下一等湿冷却，表冷器；箭头向上一等湿加热，表面式空气加热；箭头斜向下:空气的质量流

15、量：Vp=G/Ac喷嘴系数：u=W/G空气与水之间的焓差； 空气的流动状况; 水滴大小；水气比；设备的结构特性喷嘴排数、喷嘴密度13喷淋室计算的主要原则:该喷淋室能达到的 应该等于空气处理过程需要的；该喷淋室能达到的 应该等于空气处理过程需要的；高喷淋塔喷出的水能吸收（或放出）的热量应该等于空气失去（获得到）的热量 14喷淋式的结构特性对空气处理的影响 1）空气质量流速2）喷水系数3）喷嘴排数4）喷嘴密度5）喷水方向6）排管间距7）喷嘴孔径8）空气与水的初参数三传方程I：当v=D或者v/D=1时，速度分布和浓度分布曲线相重合，或速度边界层和浓度边界层厚度相等。当a=D或a/D=1时，温度分布和

16、浓度分布曲线形重合，或温度边界层和浓度浓度边界层厚度相等。qt（-C0）=qc（C0）公式可得:上式表明，传质的存在对壁面导热量和总传热量的影响方向是相反的。在C00,时随着C0的增大，壁面导热量是逐渐减小的，而膜总传热是逐渐增大的，在C00时，随着C0的逐渐减小，壁面导热量是逐渐增大的，:当冷凝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 只被冷却而并不产生凝结水。这种过程称为等湿冷却过程或干冷过程（干工况）。如果冷凝器的表面温度低于空气的露点温度，则空气不但被冷却，而且其中所含水蒸气也将被部分地凝结出来，并在冷却器的肋片管表面上形成水膜。这种过程称为减湿 冷却过程或湿冷过

17、程（湿工况）。在这个过程中，在水膜周围将形成一个饱和空气边界层，被处理空气与表冷器之间不但发生 显热交换，而且也发生质交换和由此引起的潜热交换。1）空气质量流速2）喷水系数3）喷嘴排数4）喷嘴密度5）喷水方向6）排管间距7）喷嘴而膜总传热量是逐渐减小的。17表冷器处理空气时发生热质交换的特点18影响混合式设备热质交换的主要因素 孔径8）空气与水的初参数19常见的固体制冷剂：硅胶、沸石、氧化铝、氯化钙比5）设备的结构特性。21.传质阿克曼修正系数C0值有正有负。当传质方向是从壁面到流体主流方向时，C0为正传，反之为负值。1一、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

18、指出当热质传递同时存在时，对流换热1系数h和对流传质系数hm之间存在什么样的关系：（1）对流换热的基本计算式：q = h(tw -以 W/m220影响混合式设备热质交换的主要因素:流体与壁面之间的对流换热热流通量,常见的液体吸湿剂：溴化锂、氯化锂、乙二醇、三甘醇 主要包括五个方面1）空气与水之间的焓差2）空气的流动状况 3）水滴大小4）水气W/m2对流换热系数，X ；tw,t处壁面温度,Pak )mA组分A的质扩散通量，kg/ms ；对流传质的基本计算式：mA =hm（pA，S -hm 对流传质系数，m/s ；kg m3 ；P PA，S，Lg组分在壁面处和在主流中的质量浓度,（2）当热质传递同

19、时存在时，对流换热系数h和对流传质系数hm之间满足下列关系式:h丄h2hLe3 或可CpLe3请将其补充完三、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,整。（20分）对流换热对流传质方程/I 1宀0excyex血.血 y C uU+V=2exdydycu丄点u常c2uu +v = r 2 exdycyaac2tu +v =a 2 exoybyWCa 丄 Cac FCau+ V= D2excycy方程-K=h(tw t处)- D“1 - hm(CA,w - Ca, J条件y =0,u =v =0,t = twy = 0,u = 0,v=Vw 0,

20、Ca = Ca,wyT叫UT u辺t T UcyT =,uT uoc,CaT Ca,oc条件常物性流体（1）组分A在空气中浓度很低（2）界面法线方向速度可忽略不计四、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，空气只被冷却并不产生凝结水，此为等湿冷却过程（干冷）;当冷却器表面温度低于空气的露点温度时，空气不但被冷却且其中所含水蒸气也将部分凝结出来，此为减湿冷却过程（湿冷）;在湿冷过程，推动总热交换的动力湿湿空气的焓差，而不是温差。、质量传递的推动力是什么？传质有几种基本方式？其机理有什么不同:质量传递的推动力是浓度梯度。传质有

21、两种基本方式：分子扩散与对流扩散。在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体及固体中的扩散，本质上由微观分子的不规则运动引起，称为分子扩散，机理类似于热传导；流体作宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散,机理类似于热对流。二、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：斐克定律克：在浓度场不随时间而变的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中组分A和B发生互扩散，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，其表达式为:mA =-Dab CAkg/m2 s N =-Dab kmom2dy或dymA

22、NA-分别为组分A的相对质扩散通量和摩尔扩散通量;dCAdniAdy 分别为组分A的质量浓度梯度和摩尔浓度梯度;DAB2组分A向组分B中的质扩散系数，单位 m /S ；mA = -Dab dCkg/m2 5+Vc,a当混合物以整体平均速度 v运动时dy四、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:如果组分浓度比较低，界面上的质扩散通量比较小，则界面法向速度与主流速度相比很小可以忽略不计时，描述对流换热系数和对流传质的准则关联式具有完全类似的形式。此时，对流换热与对流传质的边界层微分方程不仅控制方程的形式类似，而且具有完全相同的边界条件，此时

23、对流换热和对流传质问题的解具有完全类似的形式。、绝热饱和温度（绝热增湿过程中空气降温的极限 ）、传质通量（单位时间通热舒适性（人体对周围空气环境的舒适热感觉）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I （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） 过热质交换设备的处理再送回室内的环境中）、I露点温度1（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1（空气在机器

24、上结露产生凝结水的温度值）、I分子传质I（由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象质）、对流传质-（I:是流体流动条件下的质量传输过程）、I质量浓度I（单位体积混合物中某组分的质量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） 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 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）、回风（从室内引出的空气，经）、 ）（扩散传）、浓度边界层（质量传、速度边界层I（质量传递的全部阻力集 ）、热边界层流体流动过程中.在固体壁面附近流体温度 、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

25、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）1、普朗特准则可（流体 的运动黏度（V）与物体的导温系数 a的比值）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，白天融冰将所储水冷和风冷冷凝器水冷，空冷，水一 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？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

26、们各自的特点：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: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: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

27、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。禾U用制冷齐惟表冷器内吸热，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。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

28、气进行加热、冷却、力口 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17、试比较分析对流传质与对流传热的相关准数之间的关系?传质传热Sc=v/diPr=v/aSh=hm .l/DiNu=hl/ 入Stm=Sh/Re.ScS

29、t=Nu/Re .PrUa Ub:绝对速度 Um：混合物速度 Ua Ub扩散速度 Ua=Um+（Ua-Um）:NA=-DdCA/dz +xA （NA+NB，适用于分子无规则热运动引起的扩散8、如何认识传质中的三种速度，并写出三者之间的关系: 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 过程，传质速度即为扩散速度。10、简述“薄膜理论”的基本观: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12、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理

30、意义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。Ohw （ti -w） =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 i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hm之间存在什么样的关系?hn=0.664DAB/L Re 05Sc314、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

31、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。: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15、请说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点 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。:吸附除湿是利用吸附材料降

32、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， 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

33、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。I4、 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） O（1）显热交换量：血厂禺出现诂）曲（2 分）G 湿空气的质量流量，kg/s直一一湿空气与水表面之间的显热交换系数,2W/（m C）（2）湿交换量：册= Gd（M=叫必=別（2 分）潜热交换量：伦仁 （d-E（2 分）r 温度为t b时水的汽化潜热，kJ/kg叫单位时间单位面积蒸发（凝结）的水量,kg/（m2.s）（3）总热交换量：对空气一一水系统，存在刘易斯关系式:（2 分）所以上式二如匕（O

34、+呛-心）酬二方3 +加）S +闵）必=如（HJdW（2 分）因为：当温度为t时，湿空气焓为：S/ + e当温度为t b时，湿空气焓为：L+（6十b丿地r 1如果忽略水蒸汽从 0C加热到t C时的焓，即卩项，并考虑到t和tb差别不大，所以空气的比热和水的汽化潜热变化 不大，即有:%讥所以从（3）式可以得到:（4）蚣二h（iT曲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一一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

35、dt w，则根据热平衡：（5） dQ严哎二叫傀（2 分） 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。附水的质量流量,kg/sS水的定压比热,kJ/(kg. C)（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。12、说明集中空调系统采用冰蓄冷系统的优缺点1优点1)2)3)4)5)6)7)8)平衡电网峰谷荷，减缓电厂和供配电设施的建设。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。 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

36、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、风输送系统的投资和能耗。 相对湿度较低，空调品质提高，可有效防止中央空调综合症。具有应急冷热源，空调可靠性提高。 冷（热）量全年一对一配置，能量利用率高。2缺点1)2)3)4)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蓄能装置要占用一定的建筑空间。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较热泵低。 设计与调试相对复杂。: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

37、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

38、，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: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。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

39、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顺流和逆流分析比较:3、间壁式换热器可分为哪几种类型？如何提高其换热系数习间壁式 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。4、混合式换热器分为哪几种类型？各种类型的特点是什么: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机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷

40、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。: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

41、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。：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6、简述冷却塔的各主要部件及其作用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

42、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？ I：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。Ks随迎风面积 Vy的增加而增加：随水流 Ks的变化。用表示，定义为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:总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，表示由于存

43、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。9、什么叫析湿系数？它的物理意义是什么？&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mA与组分A的 浓度梯度成正比，其表达式为s;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9、麦凯尔方程的表达式为：dQh-dO-id dA，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四、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。（10 分）答：当冷却器表面温度低于被处理空

44、气的干球温度但高于其露点温度时，空气只被冷却并不产生凝结水，此5、湿式冷却塔可分为哪几类？各类型的特点是什么为等湿冷却过程（干冷）；当冷却器表面温度低于空气的露点温度时，空气不但被冷却且其中所含水蒸气也将部分凝结出来，此为减湿冷却过程（湿冷）；在湿冷过程，推动总热交换的动力湿湿空气的焓差， 而不是温差。五、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。（15分）过程线水温特点tdi过程名称A-1tw Ytl减减减减湿冷却A-2tw =t|减不变减等湿冷却A-3ttts减增减减焓加湿A-4tw =ts减增不变等焓加湿A-5tttA减增增增焓加湿A-6t tA不变增增等温加湿A-7tw A增增增增温加湿六、氢气和空气在总压强为1.013 X 105Pa,温度为25r的条件下作等摩尔互扩散，已知扩散系数为0.6 cm 2/s，16000Pa和530OPa。试求这两