热质交换原理与设备A卷标准答案

1、 学年第 二学期 热质交换原理与设备课程试卷标准答案及评分标准 A( )/B( ) 卷 专业_建筑环境与设备专业 班级 _注意：标题请用宋体4号，内容请用宋体5号。一、判断题（2分10=20分）1利用液体除湿剂吸收空气中的水蒸汽，溶液的活度系数越小表明其偏离理想溶液性质越大，其表面蒸汽压越大、除湿能力越弱。（ ）2在冷却塔冷却水的过程中，室外空气干球温度相同情况下，其湿球温度越低越不利于水的冷却。（ ）3干燥剂的吸湿和放湿是由干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽压差造成的，吸附剂表面的蒸汽压越小，表明其吸湿能力越强。（ ）4吸附剂的比表面积越大，越有利于吸附质在吸附剂上的吸附。（ ）5表冷器为一

2、种间壁式热交换设备，因此处理空气过程不存在质交换。（ ）6. 喷淋室处理空气过程中，只要水温低于空气的温度，就可以达到减湿冷却的目的。（ ）7.常用的固体吸附剂可以分为极性吸附剂和非极性吸附剂，沸石是一种非极性吸附剂，对水分子具有很强的吸附能力。（ ）8根据对流传质模型中的薄膜理论，对流传质系数与扩散系数成正比，与薄膜的厚度成反比。（ ）9质扩散系数、热扩散系数和动量扩散系数具有相同的单位。（ ）10对套管式换热器而言，冷、热两种流体的进出口温度相同，逆流布置的平均温差小于顺流布置的平均温差。（ ）二、填空题（1分10=10分）1、质扩散系数：米2/秒（m2/s）对流传质系数: 米/秒（m/s

3、） 质流通量: 千克/（米2秒），kg/(m2s)传热系数：瓦/（米2度），w/(m2)传质速率: 千克/秒，kg/s2、传质通量是指单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量。 3、换热器热工计算的常用计算方法有 对数平均温差法和 效能-传热单元数法。4、表冷器的肋通系数是指 每排肋片管外表面面积与迎风面积之比。5、按照工作原理，热质交换设备可分为间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式等类型。6、按照结构形式的不同，间壁式热交换器可分为管壳式、肋片管式、板式、板翘式、螺旋板式 等。7、换热热扩大系数的定义式 8、表冷器可以实现的空气处理过程包括 冷却减湿 、 等湿冷却。9、喷淋室可以实现的空

4、气处理过程包括 冷却减湿、等湿冷却、减焓加湿、等焓加湿、增焓加湿、等温加湿、增温加湿等过程10、刘易斯关系式的表达式。三、简答题（5分4=20分）1、试比较对流传质与对流传热各准则数之间的关系，并说明各准则数的意义。序号对流传热对流传质对流传质中的物理意义1Pr=v/a表示速度分布和浓度分布的关系，体现流体的传质特性2表示流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比3是对流传质中的无量纲度量参数前两项1.5分，第三项2分2、请介绍几种常用的冷却塔形式，并说明其特点。答：（1）根据被冷却的水是否与室外空气接触，有开式冷却水塔和闭式冷却水塔。开式冷却塔特点：换热效果好、水质差、造价低。闭式冷却塔特点：与开

5、式冷却塔相比，换热效果较差，被冷却水水质不会收到污染、造价高。主要应用在对冷却水水质较高的场合。 2.5分（2）根据空气与水流的方向可分为横流式冷却水塔和逆流式冷却水塔。横流冷却水塔的特点：空气与水成交叉流动，检修方便、高度低、冷却水量大。逆流冷却水塔的特点：空气与水成逆流流动，冷却效果好、冷却塔高度较高、冷却水量较小。2.5分3在湿空气焓湿图上表示如下几种空气处理过程（示意表示），并说明过程的温湿度变化特点：（1）表冷器处理空气过程，表冷器中水温低于空气露点温度；（2）向空气中喷水蒸汽的过程；（3）用表面式加热器加热空气的过程。答案：ABDCEF焓湿图 2分（1）E-F冷却减湿过程 1分（2

6、）A-B等温加湿过程 1分（3）C-D等湿加热过程 1分4比较吸收式处理空气系统和表冷器除湿处理空气的优缺点。表冷器除湿：（1）低温露点除湿，除湿要求较低的冷源温度（低于露点温度），降低了制冷机的效率，同时由于冷媒温度较低（较低露点的要求），自然低温冷源难以利用（2）除湿后须将空气加热到适宜的温度，浪费了能源，增加污染，易出霉菌（3）设备结构简单，安装运行方便。 2.5分独立除湿：（1）不需对空气进行冷却和压缩（2）降温和除湿分开独立处理，冷源只需将空气降低到送风温度即可，制冷机能效比提高（3）采用吸附或吸收方法除湿节省能源（4）结构复杂，属新概念空调 （5）可以起到移峰填谷的作用 2.5分四

7、、在一台板式换热器中，热水流量为2000kg/h，冷水流量为3000kg/h，热水进口温度为90，冷水进口温度为20。如果要求将冷水加热到40，试求顺流和逆流时的对数平均温差。（10分）解：根据热平衡方程式： 3分热水出口温度： 2分顺流时的平均温差：39.9 2.5分逆流时的平局温差： 44.8 2.5分五、 已知需冷却的空气量为G=30000kg/h,空气的初状态为、，空气终状态为=13，、，当地大气压力为Pa，试选择JW型表面冷却器，并完成下列计算：（1）计算需要的接触系数；（2）析湿系数；（3）表冷器的传热系数；（4）冷水量；（5）传热单元数NTU和水当量数；（6）表冷器能达到的；（7

8、）冷量、冷水初温和终温。并确定水温、水量。（20分）（表冷器中水的流速取1.2m/s。）解：（1）计算需要的接触系数= 2分根据附录5-4可知，在常用的Vy范围内，JW型6排表面冷却器能满足2=0.862的要求，所以决定选用6排。 2分（2）确定表面冷却器的型号假定Vy2.5ms，根据，可得：根据Ay2.78 m2，查附录5-5，选用JW30-4型表面冷却器一台，其Ay2.57m2，所以实际的Vy 为： 2分再查附录5-4，在Vy2.7ms时，6排JW型表面冷却器实际的2=0.881，与需要的2=0.862差别不大，可继续计算。 2分由附录5-5可知，所选表冷器的每排传热面积：Ad=33.4m

9、2,通水截面积Aw=0.00553m2 。（3）求析湿系数 2分（4）求传热系数水流速=1.2m/s，根据附录5-3中的相应公式可计算出传热系数： 2分（5）求冷水量根据W=Aw103得：W=0.005531.2103=6.636kg/s 2分(6) 求表冷器能达到的1先求传热单元数及水当量比=根据NTU和Cr值查图或按式计算可得1=0.65。 2分求水温得冷水初温： 2分冷水终温： 2分六、相对湿度为40%、温度为40的空气以2m/s的速度掠过长度为10m的水池，水温为25。试计算每平方米的池表面蒸发量为多少？（10分）解：物性参数空气（40）：故 2分查表可得：边界层的平均温度：（40+2

10、5）/2=32.5 2分 2分 2分每小时每平方米的蒸发量 2分七、某商务酒店采用两台螺杆式水冷冷水机组作为冷源，冷冻水供回水温度为7/12，冷水机组要求冷却水供回水温度：30/35，冷却水量每台机组100m3/h。采用两台横流式冷却水塔，每台冷却水量为100m3/h，2台冷却水泵，单台流量100m3/h。在实际运行过程中出现以下问题：在当地天气非常炎热的条件下（干球温度36，湿球温度28），冷冻水供水温度升高，供回水温差减小，房间温度达不到设计要求。试分析原因并提出可能的解决方案。（10分）答：1、可能的原因（1）理想情况下，冷却水塔将冷却水能够冷却到到的最低温度是当地环境的湿球温度；实际情况下，由于冷却塔与冷却水接触面积有限、接触时间有限，冷却水能够冷却到的最低温度一般为当地湿球温度+（3-4）。（2）本题中，天气炎热条件下，湿球温度已达到28，实际条件下，冷却水能够冷却到的最低温度为31以上。该温度高于冷水机组要求的冷却水进水温度，机组冷却效果变差，冷凝温度升高，制冷量下降，达不到设计要求