热质交换原理与设备重点.

1、一、填空题（共30分）1、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。2、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、傅立叶定律_、_菲克定律_。3、热质交换设备按照工作原理不同可分为 _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、 蒸发器属于间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于 _混合式。3、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

2、合式。工程计算中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。5、_温度差是热量传递的推动力， _浓度差_则是产生质交换的推动力。6、 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_。7、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 -Dab dC kg m2dy8、 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mi与组分A的_浓度梯度成正比，其表达式为 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

3、的动坐标.9、麦凯尔方程的表达式为：dQzi - 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1、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 m2/s。3、 喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。4、 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。5、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的扩散 速度。6刘伊斯关系式是 h/hmad=Cp。2、 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.3、 冷却

4、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4、 冰蓄冷空调可以实现电力负荷的调峰填谷（均衡）。6、刘伊斯关系式文中叙述为 _h/hmacFC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 中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。7、 一套管换热器、谁有 200 C被冷却到120C，油从100 C都被加热到120 C,则换热器效能是25%

5、。&总热交换是 潜热交换和 显热交换的总和。9、 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Q。，则其性能系数COP= Q1-Q2/QO。10、 冬季采暖时，蒸发器表面易结霜，融霜的方法有电除霜、四通阀换相除霜、排气温度除霜1、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。2、 锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。3、 大空间沸腾可以分为自然对流沸腾区、核态沸腾区、过度沸腾区和四个区域。8、 潜热交换是发牛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。10、有一空气和二氧化

6、碳组成的混合物，压力为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-520.547*10m /s。212、一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/（m .C ）则换热器面积为 252m。1、 流体的粘性、热传导性和质量扩散 通称为流体的分子传递性质。2、 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。3、热质交换设备按照工作原理不

7、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。3、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。工程计算中当管束曲折的次数超过_4_次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。5、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。6、 质量传递有两种基本方式：分子传质和对流传质，两者的共同作用称为。7、 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。8在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流

8、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。9、麦凯尔方程的表达式为：hw （ti -w） =hmd（i-i i），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传热系数与焓差驱动力的乘积10、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。1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。2. 质量传递的基本方式可分为 分子传质与对流传质。3. 冰蓄冷系统中的制冰方式主要有两种：_动态_制冰方式禾口 _静态_制冰方式。4.

9、 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。5. 用吸收、吸附法处理空气的优点是 独立除湿。6. 热质交换设备按不同的工作原理分类，可分为 间壁式、直接接触式、蓄热式、热管式。7. 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 。当流体流过一物体表面，并与表面之间又有热量8. 冷却塔的热工计算原则是_冷却数N =特性数N交换时，同样可用类比关系由传热系数h计算传质系数hm。和（10）可以得到:址Le2/317得到hmh Le/3（上述方框表示乘号点）Cp对于气体或液体，上式成立的条件是0.6Sc2500,

10、0.6Pr1002溴化锂水溶液的表面蒸气压1不同浓度下压力和饱和温度的关系。由于溶液沸腾时只有水蒸气气化，所以图中纵坐标所示的压力即是溶液表面上 水蒸气的饱和分压力。 2在一定的温度下，溶液表面上的水蒸气饱和分压力低于纯水的饱和压力。溶液的浓度越高， 液面上水蒸气饱和分压力越低。（浓溶液吸收水蒸气的能力强）3.在一定浓度下，溶液温度越低，液面上的水蒸气分压力越低。（低温溶液吸收水蒸气的能力强）4结晶线表明了不同温度下溶液的饱和浓度。温度越低则饱和浓度越小。这又说明了溶液的温度过低或浓度过高时都容易产生结晶，这是溴化锂制冷机应该避免的现象。（同热质交换）3湿空气在冷表面上的冷却降湿空调工程中，常

11、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

12、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 12）该冷却器能达到的 2应该等于空气处理过程

13、需要的 23）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 v tlv tA, Pq1露点温度，但 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tw v tA和Pq4PqA,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 PqA,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-7

14、: 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，当无整体流动时，组成二元混合物中组分A和组分B将发生互扩散。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。8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C。大于0时，随着C。的

15、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C。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C。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

16、，这表明溴化锂溶液 有较强的吸收水的能力。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。11箭头向右一等温加湿，喷水蒸气；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；箭头斜向下一等焓加湿，固体吸附12影响混合式热质交换的主要因素：空气的质量流量：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

17、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15. 三传方程：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。16. q t（-C o）=q c（Co）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

18、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，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：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

19、发生质交换和由此引起的潜热交换。18影响混合式设备热质交换的主要因素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19常见的固体制冷剂：硅胶、沸石、氧化铝、氯化钙常见的液体吸湿剂： 溴化锂、氯化锂、乙二醇、三甘醇20影响混合式设备热质交换的主要因素主要包括五个方面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。二、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

20、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？ （10分）答：（1）对流换热的基本计算式：q=htw-t：Wm2q一一流体与壁面之间的对流换热热流通量，W m ；h对流换热系数，W m2 K ；tw,t： 壁面温度，K。对流传质的基本计算式：mA二生 - :mA 一一组分A的质扩散通量，kg. m2 s ；hm 一一对流传质系数，ms ；A，S A,：:组分在壁面处和在主流中的质量浓度，kg m ；（2）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之间满足下列关系式：h = -h . Le 3- = FC |_e3mcp _eCP或 hm三、下表以空气外掠平板的受

21、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，请将其 补充完整。（20分）对流换热对流传质控制方程dudv+ -0cuGV+ - 0dxdyexcy2du.j c u2cucu.j c uu +v Y 2u +v Y 2dx&ydyexdydy2ctctc tcCacCaf c Cau +v =a2u A+v- D2acXcycyexdycy微分方程- =h(tw -说)D J = hm(CA,w _ Ca,qc)边界条件y =0,u =V = 0,t =twy = 0, u = 0, v = vw 吒 0, C A = C A,wy Tu T UoQt T to0yT

22、 伞ut u/aT Car假设条件常物性流体（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。（10分）答：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。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

23、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 U减减减减湿冷却A-2tw =t|减不变减等湿冷却A-3t Y t Y t l|lwIs减增减减焓加湿A-4tw - t s减增不变等焓加湿A-5t Y t Y t IslwIa减增增增焓加湿A-6tw a不变增增等温加湿A-7t Af lwIA增增增增温加湿、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？ （10分）答：质量传递的推动力是浓度梯度。传质有两种基本方式：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

24、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？ （ 20分）A和B发生互答：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 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：mAmA 二Dab dCA kg m2 s NA 二-Dab 人 kmol m2 s dy或dyNa -分别为组分 A的相对质扩散通量和摩尔扩散通量;dCA dnAdy dy 分别为组分

25、a的质量浓度梯度和摩尔浓度梯度; dab 组分a向组分B中的质扩散系数，单位 m2 /s ；dC aI 2mA = Dab kg/m +Vc,a当混合物以整体平均速度 v运动时dy 三、简述“薄膜理论”的基本观点。（15分）答：当流体流经固体或液体表面时，存在一层附壁薄膜，靠近壁面一侧膜内流体的浓度分布为线性，而在流体一侧， 薄膜与浓度分布均匀的主流连续接触，且薄膜内流体与主流不发生混和与扰动。在此条件下，整个传质过程相当于集 中在薄膜内的稳态分子扩散传质过程。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。（10分）答：如果组分浓度比较低，

26、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，此时对流换热和对流传质问题的解具有完全类似的形式。五、 写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。（5分）答: dQhmi i -id dA麦凯尔方程表明，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。上式中，dQz为潜热和显热的代数和；i为主流空气的焓，ib为边界层中饱和湿空气的焓，hmd为湿交换系数或空气与水表面之间按含湿量之

27、差计算的传质系数。名词解释热舒适性（人体对周围空气环境的舒适热感觉）、绝热饱和温度（绝热增湿过程中空气降温的极限 卜传质通量（单位时间通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（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）、回风（从室内引出的空气，经过热质交换设备的处理再送回室内的环境中）、露点温度（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（空气在机器上

28、结露产生凝结水的温度值）、分子传质（由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象）（扩散传质）、对流传质（：是流体流动条件下的质量传输过程）、质量浓度（单位体积混合物中某组分的质量）、浓度边界层（质量传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）、速度边界层（质量传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）、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的薄层、雷诺类比（对流传热和摩擦阻力间的联系）、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数（Di）的比值）、施密特准则数（流体的运动黏度（v）与物体

29、的扩散系数（D）的比值）、普朗特准则数（流体的运动黏度（v）与物体的导温系数 a的比值） 简要回答问题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？试说明他们各自的特点？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？干式和湿式。有淋水装置、配水系统、

30、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。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？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，较大地提高了换热效率。表冷器是给制冷剂散热的，把热量排到室外， 它

31、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。利用制冷剂在表冷器内吸热，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

32、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？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。7、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.ScSt=Nu/Re.Pr8如何认识传质中的三种速度，并写

33、出三者之间的关系？Ua Ub:绝对速度 Um :混合物速度 Ua Ub扩散速度 Ua=Um+(Ua-Um)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？NA=-DdCA/dz +xA ( NA+NB)10、简述“薄膜理论”的基本观点。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。11、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

34、完全类似的形式？请说明理由。当边界层传递方程的扩散系数相等时即v=a=D或V/a=V/D=a/D=1时具有完全相同的形式12、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。hw (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？hm=0.664DAB/L Re.5Sc314、简述表面式冷却器处

35、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，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。15、请说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点？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

36、金属壁面来进行的。空气与水的流动方式主要为 逆交叉流。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？吸附除湿是利用吸附材料降低空气中的含湿量。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， 综述题1、 空气与水接触时，由于水温的不同空气的状态变化过程也将不同，随着水温的不同可以得到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的状态变化过程130页（图4-6和图4-7掌握，其旁边的文字介绍理解掌握，图 4-8的图有误，但是也

37、不需要掌握其图形，但旁边的文 字要掌握，就是以水和空气为研究的分析）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。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。4、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

38、变化为 d（d）。（1） 显热交换量：-：_一丄1（ 2分）一一湿空气的质量流量，kg/s湿空气与水表面之间的显热交换系数，W/（m 2 C ）（2） 湿交换量：1厂-： , - -（2分）潜热交换量：一；=；： 二（2分）温度为tb时水的汽化潜热，kJ/kgV-单位时间单位面积蒸发（凝结）的水量，kg/（m 2.s）（3）总热交换量： 伦吨,+伦屮（T）+ %（d-d川必对空气水系统，存在刘易斯关系式（2分）所以上式=检 （卜） +r（d -dj曲二缢+m）知+闵）必二鶴（宀）必（2分）因为：当温度为t时，湿空气焓为：1 _ 1 : J J + Ff J当温度为tb时，湿空气焓为：5.如果忽

39、略水蒸汽从0C加热到tc时的焓，即项，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：I 一-口 j匕所以从（3）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 dtw，则根据热平衡：（5）.（ 2 分）水的质量流量，kg/sC宀一一水的定压比热，kJ/（kg. C ）（1） （2） （3） （4） （5）称为空气与水直接接触时

40、的热湿交换基本方程式。5、简述换热器热工计算常用的计算方法。6、试比较分析对流传质与对流传热的相关准数之间的关系。7、分别讨论空气在夏季、冬季热质处理的方案，并加以说明。8质量传递的推动力是什么？浓度差。传质有几种基本方式？分子传质和对流传质。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?NA=-DdCA/dz +xA （ NA+NB）10、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，请将其补充完整。11、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

41、，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。12、说明集中空调系统采用冰蓄冷系统的优缺点？1优点1）平衡电网峰谷荷，减缓电厂和供配电设施的建设。2）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。3）利用电网峰谷荷电力差价，降低空调运行费用。4）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。5）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。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

42、一配置，能量利用率高。2缺点1）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2）蓄能装置要占用一定的建筑空间。3）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。4）设计与调试相对复杂。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？ 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

43、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，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 、

44、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。顺流和逆流分析比较： 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

45、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。3、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 ？ 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、

46、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。5、湿式冷却塔可分为哪几类？各类型的特点是什么？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

47、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。6、简述冷却塔的各主要部件及其作用 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）配水

48、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。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 解：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。a , b, c, b ,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? 表冷器的传热系数定义为Ks随迎风面积Vy的增加而增加：随水流速 析水系数E与被处理的空气的初状态和9、什么叫析湿系数 ？它的物理意义是什么w的增加而增加。管内水温有关，所以

49、二者改变也会引起传热系数 ?Ks的变化。表示，定义 为解：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。六、氢气和空气在总压强为1.013 X 105Pa,温度为25C的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 mm的两个平面上氢气的分压强分别为16000Pa和5300Pa。试求这两种气体的摩尔扩散通量。（10 分）解：用A和B分别代表氢气和空气 由于等摩尔互扩散，根据菲克定律DpA1 - pA2RmTy0.6 10*8314 29816000-53000.01-2

50、.59 10 mol/m2负号表示两种气体组分扩散方向相反。七、含少量碘的压力为 1.013 X 105Pa、温度为25C的空气，以5.18m/s的速度流过直径为 3.05 X 10-2m的圆管。设在空气中碘蒸汽的平均摩尔浓度为nm管壁表面碘蒸汽的浓度可视为试求从气流到管壁的对流传质系数以及碘蒸汽在管子表面上的沉积率。 （15 分）0.3330.333管内受迫层流：Sh =1-86ReSc管内受迫紊流：S0.023Re0.83 Sc0.440,空气碘的质扩散系数D=0.826 X 10-5 m2/s ,62 j（空气的动量扩散系数 =1515 10 m s）解:SDRehmudvD Sh15.

51、53 10c25 1.88 0.826 105.18 3.05 10=10173 sh=O.O23Re0.83 Sc0.4415.53 106435 .826 10 二 0.017 m,0.023 101730.831.88 0.44 = 64.353.05 10dN a 二 hm nm - 0 =0.017nm kmol m2 s八、已知空调系统送风量G= 5 kg /s，空气初状态参数 t1=35C,i 1=85kJ/ kg；终状态参数为t2=19C, ts2=18.1 C, i 2=51.4kJ/ kg；空气压强101325Pa，试选用JW型空气冷却器并求3ts1=26.9 C,出其中的

52、传热系数范围。（空气密度p =1.2 kg/m ,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=0.8-1.6m/s ）。（15分）已知水冷式表面冷却器作为冷却用之传热系数（ W/ mC）:+39.7V：52 1.033326 0.81+0.52 1.02_41.5Vy325135.5V；58 1.01+ 353.6 0.8型号风量3(m/h )每排散热面积Ad (tf)迎风面积A (tf)通水断面积Aw(tf)JW10-45000-835012.150.944JW20-48350-1670024.051.87

53、JW30-416700-2500033.402.57JW40-425000-3340044.503.43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排:8解：(1)计算需要的接触系数巳，确定冷却器的排数十t2讥t1 - ts1十35 - 26.9= 0.889查表可知，在常用的 Vy范围内，jw型6排表冷器能满足 二=0.889的要求，故选用6排。”.A； = 5 = 1.667m2 )(2)假定 Vy =2驯 s，则:Vy 1.2 2.52查表可