《热质交换原理与设备》习题答案(第3)要点

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

2、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。3、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

3、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， 但逆流也使得此处的壁温较高,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, 为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。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

4、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:maaua,mbbub,meauaebub以扩散速度表示的质量通量:jaa(ua u), j b b (ubu)ub, jja jb以主流速度表示的质量通量:eau1,、ea -(eaua ebub) eaa(mamb)ebu ab(ma mb)2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为 c o2 co2,即为1摩尔的c与1摩尔的o2反应, 生成1摩尔的co2,所以o2与co2通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。31t 23、从分子运动论的观点可知：ds p 1两种气体a与b之间的分子扩散系数可用吉利兰提出

5、的半经验公式估算:3435.7t21p(va311 .八 410vb3)v a b若在压强p05 _1.013 10 pa,to273k时各种气体在空气中的扩散系数d。，在其他p、t状态下的扩散系数可用该式计算3p0t 2do p%(1)氧气和氮气:v02vn225.631.1435.7_ 3310 m /(kg kmol)103m3/(kg kmol)2983p298 32 281o2n2322810 452-1.54 10 5m2/s(2)p吊2-4、nart z(pa1pa2)-4-0.6 10(16000 5300)2、3 0.0259kmol /(m s)8.314 298 10 1

6、01.0132 105 (25.63 31.13)2氨气和空气：5 .1.0132 10 pa t 25 273 298k51.0132 10 pa to 273k一一 30.2 1.013 (298)2 0.228cm2/s1.0132273解：气体等摩尔互扩散问题，一 -三m2sro通用气体常数单位：j/kmol . k5、解：250c时空气的物性:31.185kg/m,1.835 105 、pa s,resc15.53u°d10tom2/ s, d03 20.254 0.0815.53 10 6615.53 100.25 10 40.22 10 4m2/s10 4m2 /s20

7、6050.62用式子(2-153)进行计算shm 0.023r°.83sc0.44 0.023 206050.83 0.620.4470.95,shmd hm d设传质速率为ga,则70.95 0.25 104 0.0222m/ s0.08dgad(dx)hm( asa)24d u0(d a)ldx0du0 a24hma1 as adu0 , as a-ln（注：状态不同.d需修正）4hmas a2-6、解：20c时的空气的物性:resc1.205kg / m,3t0uod0.0551.81 105pa s,0.22 1043 1.20551.81 10 551.81 10 51.2

8、05 0.24 10 451.013 101.013299900.626105293273320.2410 4m2 /s(1)用式hmshmd0.023 99900.83 0.6260.440.2410 4(2)用式0.053-sh0.0395re4sc3计算 hm0.01875hm314shd 0.0395(9990)4(0.626)3 0.24 10 40.050.01621m/s2-7、92 ,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;0.830.44.shm0.023resc计算 hm35 1.293kg/m,1.72 10 pa s,3pr 0

9、.708,cp1.005 10 j /(kg k)_ 5sc1.72 10 9 10727.74d 1.293 1.24 10 9由热质交换类比律可得2hm1 pr 3不工段 2257.04 10 5m /shm1 pr 3560.708 3下三 s 1.293 100110727.74p c1）（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 一一水系统成立，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

10、气，空气在 0c时物性参数查附录 3-1p = l293 招"算= ld05盯1.13kg / mscpr13.28 10 6d 0.2 10 40.6640.708d 0.2 10 4m2/s(查p362-2)2hm1pr 3hcp sc2/32/3_ 3161 103m/hh sc560.664hm 44.98m/ scp pr 1.293 1.0050.708p8、解:cco2prt1058314(273 25)30.04036kmol/mxn2cn2cco2mco2 pco2xco2cn2cnccon 2co20.5n2mnn2rt_ 544 108314 29831.776

11、kg /m一 一 528 108314 2983aco2co20.611co2n2an20.3899、解：(a)已知 m a, m b, xa, xb一 manamaxamaaama mbnama nbmbxama xrm babma mbnb m bxb m bnam a nbm bxam a xb m b已知 ab , aa , ma, m bxanananbmaaamamamambaaabmambmambxbnbnanbmlbm7mamm? m；ab(b)an2aamababmzao2xo2 m o20.2692若质量分数相等，则xn2 0.3982xo2 m o2xn2 m n2xco

12、2 m co2aco2xo20.423132ao2爪aqan2aco2蔡m?戚xco20.25343228 440.307732 0.348411132 28 4410、解;(a) o , n2的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动:(b) 5, 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。ga2-11、解；naaavdaav (cai ca2) z2 lt ln巨r12 l(r2 r1)12.1)枉形： aav ,v - d lr24ln r143球形：aav 4 r1r2,vd32) d=100mm 为内径，所以 门=50, r2=52:.击改为q与国q内林衽?塾春行和闻“

13、'133.48 x 10-2pa/s若为球形aav=0.033,质量损失速率为1.46x 10-12kg/s；压力损失速率2-12na、解：d(ca1 ca2) z10 9 (0.020.005)10 31.5 108,kmol /(m s)1) ja为a的质量扩散通量, 2)题中氢氨分子量不同kg/m2s; ja为a的摩尔扩散通量 kmol/m 2s;2-13、解：氨一空气do 0.2 10 4m2/s, p0 1.013 105b,to273k,t 350k,p3d dop0 2 0.2 104pt0氢一空气_42do 0.511 10 m /s3350 22730.29 10 4

14、m2/s3d d0p0 2 0.511 104p %33502730.742 10 4m2/s2-14溶解度s需先转化成摩尔浓度：ca1 spa1 5 10 3 0.03 1.5 10 4kmol/m3gana aavdaavc a1 c a2_ 9_103 54101.5 1002.25 10 kmol/s0.01ma2.25 1010 184.05 10 9kg/s2-15ca1、解、spa1ca2spa2gaaav160160ca1质量损失16、解:2 l(2a)in巨r120,5 10 32工 0.124m2,20 in 19.5- . ,32 320kmol /m0.1 16koml

15、 / m3ca2)zga 1.357 10 6一 11一1.8 100.1240.5 10 32 2.71410co2和心在250c时，扩散系数pa1 pa2 ( 100-50 ) 1013.6 103ga naad(21 pa2)rt z51.67 10 5(320 16) 1.357 10 6koml/s6 . /kg/s0.167 10 4m2/s9.8 6664 pa8314 298 16664 4 8.8 10 11koml/s18、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程nanadgadrdgadrxa(na nb),nbxanacapa rt,xarapna整理得gaga4 r2d

16、 dpa pa.7nadprtnanaa分离变量,4gadrdpart(p pa) dr4 r2dprt(pdpa pa) dr gart并积分得dpr in rt4 dpppasr。dr2 r0 dpapasppa 得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，

17、传递因子等于传质因子jh jd 一222st pr3stm sc3且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质,参数及准则数用t c, a d,d,pr对流传质中scnsh,st只要将对流传热计算式中的有关物理相对应的代换即可，如：st m当流体通过一物体表面,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热系数h计算传质系数hmhm-le1 esc3:答：斯密特准则di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vscdale prvd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

18、=1.195kg/m 3, =15.295 10-6m2/s查表得：do=0.22 10-4祕，250c饱和水蒸汽的浓度v33c dof0 t 24 1.013298 2d0-00.22 1040.25pt01.01322730.02383kg/m310 4m/s2020u。resc 用式shmd23600 4u°d23.14 0.02521.195 3600 -9.48 0.025-6 1548815.295 106615.295 106d 0.25 10 40.61(2-153)计算0.023r0.83sc°.440.023 154880.839.48m/s0.440.

19、6155.66,4,shmd55.66 0.24 10_ _2 /hm 5.566 10 m/ sd0.025设传质速率为ga ,则dga2 d(dx)hm( as a)d u0(d a)4ldx0du0 a24h a1 人 ma saia2as/4hm、 exp(-)du。20 0c时，饱和水蒸汽的浓度3as0.0179kg / -dad 0.003 1.195a11 d 1 0.003代入上面的式子得：a23.57 10 3kg/m330.01193kg/ d 匚 2.23g/kga5、解：400c时，空气的物性=1.128kg/m 3,=16.9610-6-7sreu°l2 1

20、016.96 10-61.18 106转折点出现在xcre-,lre5105 101.18 1064.24因此，对此层流-湍流混合问题，应用式(0.037 re0.8 870)sc 3 2-157) sh-3d- p_ t 2,d dp0 t 0.264 10 4-2/s查表24得，定性温度为350c时，pt0-6s 16.96 1060 64s=d0.264 10 40.64 0.037 (1.18 106)0.8 870 0.64 31548.9- dh - sh-0.288 10 431548.9 4.46 10 m/s10每2池水的蒸发速率为 na h- as a0.5 0.05116

21、) 2.14 10 5300c 时，as 0.03037kg/3；40 0c时，as 0.05116kg/3na h as as 4.46 10 3 (0.030376、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(t ts) hfgnh2o其中hfg为水的蒸发潜热nh2ohm(h20 sh2ot tsh- 又hhm /h2ohfg h ( h2 21 pr 3cp sc月-小a备站一书酝四七）窕eihq寻也仍叫吟了_代人或彳*他 | _4 q 工+ tf* r »十尤 - j3*t时.那一邮所$工厂:f-，4有脸帅七）中山

22、"士 pl口引4r典浦了加上 rf *，、;明加m牧：k d/s > =f饱1二f/le &惧小5d)(七ms怖4，y « *tx-i喈'快和亳心d国虢查附录2 1,当ts = 350c时，水蒸汽的饱和蒸汽压力 ps 5808于是0械琢贝和浮为,的刈外ynohm 可可,p¥=0 o»9 聆w fifjyoftm4* 咻.4串="£ y（e、心魄呼皿3分就tx&、工 r «” (dua -d ) 心二？x50 k 1* f» h 5 m &4",) j昔t。:金 布灯瑁

23、t," 63，rasrtspsm h2o5808 188314 30830.0408kg/m-i jfllu x iloutsp 卜40喙二)斗"3 hwm-n)一 -3 £姆13-7、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分析小%; ； "is:"匕t*已pl-卬十、"上 l九el 心-针zgh7 丫产吨,黄)小的3 &#汁交t 船=3。，+<.的t m xv ¥丁加y"vjmbt5 = i 口? 4乐3 卬 & 二八*,，1/特忙，j.

24、 i、g( 。一» 也+/81守引丁工工孑口十以 3口=小喝/许ntaa - i07二 i，$ 2 kt+方法 3 解：h(t ts) r n%。 r hm( s )其中 t260c,ts200c查表psmh2o2-1 , 233818ps 2330farts8314 293r 2454.3kj/kg当t260c 时定性温度为v 1ts2230c,ts 200c时水蒸汽的饱和蒸汽压力0.01727kg1.193kg/m,cp 1.005kj/(kg k)hm _j由奇科比拟知 h 1cp且sc1.197 1.0050.740.69.5910 4s1 d rhmd=12.5g/kg(t

25、ts)1.193260.01727 1 d24547002049059 10 43-8、解：“ahm(查表得当温度为270c时,as 0.026446kg /m3ashmna(1 3090) 0.02644654.02m/h3-9、 0 3解：(a)当温度为 23 c 时，as =0.021214kg/mhm“aa( as a )11.5 10170.27m/sna hma( as(b)0.0232 0.021214 4_2_ _as) 170.27 0.0230.0212144(1 0.5) 0.075kg/s(c)当温度为 47 c ， as =0.073462 kg/m2na hma a

26、s 170.27 0.0232 0.073462 0.519kg/s4母工心咐/皿a f pl plla,"j我 am.*% " j-q m战布r l为汽1力中出k孑:4 2 q物才右处以方)印pli 2*再辛门事¥+/ w母牛*fu=俵1仪1靛43 =江4t、小匚hiaji7；-7一不反廿曰“00u(h")=用“ > 一 心回氏然6 03公愤3f：人i产3。心求hm时需除以面积a0.1_3_ _ 2na -1 102.78 10 kg/s3-10、解： 3600当温度为305k时,as =0.03453 kg/m3hma as(1)22.78 1

27、0 21 0.3453 (1 0.4)1.34m/s11、解：mahm(2_44a1 a2)10(6 105 10 )10第四章空气的热湿处理1、(1)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，其主要成分是:氮、氧有、僦、二氧化碳、水蒸气等。(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.bps 30.001315 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相同情况下，湿度增大时，湿空气的密度将变小。天气由晴转

28、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41可知：当房中漏点温度为9.5 c 而冷水管表面温度为8

29、c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、枭广申-一4fl封土口由附录41可知：湿空气 20c1=50%寸,i=39kj/kg（干空气）；湿空气15c, 2=90%时，i=39kj/kg（干空气）；所以空气的始值没有发生变化。6、由已知得，s =q/w =14000/2=7000（kj/kg ）由初始状态 b=0.1mpa, t1=18 c,1=50%终状态 t2=25c,查 附录 41 得 2=40% i2 =45.5 kj/kg（ 干空气）d2=7.9g/kg（干空气）4-7、由已知得，£ =5000 （kj/kg ）由初始状态t1 =

30、20 c,终状态 t2=30c,2=50% 查 附录 41 得1=62% i=43 kj/kg（干空气）d1=9g/kg（干空气）8、解：（a,b,c ）由室内空气状态：温度20 c,压力101325pa水蒸汽分压力为 1400pa,查w录 4 1得d=8.8g/kg（干空气）4 =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）g干空气密度：室内干空气质量;pg 99925 一 c，31.188kg / m287t287 293mqqv 1.188 5 3.3 3 58.8kg

31、gg（e）:室内水蒸汽质量：mq=8.8*58.8=517.5g：如果使室内空气沿等温线家湿至饱和状态，则角系数e =2500 kj/kg当空气的状态是温度为20c, 4 =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 2350287 2931.177kg/m3室内干空气质量为 mg=1.177 5 3.3 3=58.26kg室内水蒸汽质量为 14.6 58.26=850.6g加入的水蒸汽量；850.6-517.5=333.1g4-9、解：%pl由题意得，可知，假设室内空气的露点温度为7c,则在标准大气压下，初始温度为20c,露点温

32、度为7c的空气参数。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w录 41 得 t1=25c,（）1=70%寸，d1=14g/kg（干空气）t2=15 c ,2 =100%寸,d2=10.5g/kg(干空气)失去的水蒸汽 d=d1d2=14-10.5=3.5g(b,c,d )qiq2q2cp g tcp g(2500(2500(25001.841.849.1kj / kgcp qd t)- 1000(25 15)25)15)14100010.51000空气状态变化时失去的总热量是10kj/

33、kg（干空气）35.644kj/kg26.54kj / kg19.1 kj/kg11、4-12、tdtb tftc tf则有tf当大气压发生变化时，空气所有的状态参数都会发生变化。a、 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等于环境湿球温度o13、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则新风的始为76 kj/

34、kg（干空气）回气的烙为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=5 i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m1 d1+m2 d2=(m1+m2)d3 215.8+3 9.3=5 d3 d3=11.9 g/kg( 干空气)hkj/kg1.005t d（2501 1.86t）11959.2 1.005t （2507 1.86t）（c） 1000t 29 c（d） cm1 t1cm2 t2 2 （35-t）=3（t-24） t=28.4 c14、解：

35、由题意的空气温度为15c,相对湿度为100%寸，查附录41得当加热到22c时,含湿量为d3=10.5 g/kg（ 干空气）当 t1=30 c,1=75%寸，i1=82 kj/kg（干空气）d1 =20.2g/kg（干空气）当 t2=15c,2=100%寸,i2=42kj/kg（干空气）d2=10.5 当 t1=30c,1=75%g/kg（干空气）当 t3=22 c, 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/k

36、g（ 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、查烙湿图i-d图错解：查附录41得 初态为50c时,i1=62 kj/kg（干空气）d1 =4.3g/kg（干空气）末状态为35c日i2=129 kj/kg（干空气）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力口热量 q=g ai=31（129-62）=2077 kj正解：

37、热量是由于加热过程是1到2加入的。干燥过程是 2到3过程完成的。2状态为50c时,i1 =62 kj/kg（干空气）d1 =4.3g/kg（干空气）3 状态为 35c/i2=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1 kg水分时所需的干空气量g=1000/32.2=31 kg10.遁1比（纤.小常肥七）卜i十皿乩”如产皿m郎上加2力口热量 q=g i=3130.5=945.5 kj4-16、由附录41得空气：初态：t=15 c ,（）=50% 得 i1 =28.5 kj/kg（ 干空 气）d1=5

38、.3g/kg（干空气）末态：t=30 c ,（）=100% 得 i2 =100 kj/kg（ 干空气） d2=27.3g/kg（干空气）所以 i=71.5 kj /kg（ 干空气） d=22 g/kg（干空气）由能量守衡的 c7km水 t gr i 4.2100 103 15=g 71.5g =88 103 kg/hm7k蒸汽二仃气 ad=88 103 22=1936 kg/h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 cg水m t=。气 i 4.2100103 20.3= g气71.5g气=166 10 kg/h令解

39、：卜曲=行与ri山3 gl d .也已&嘲,二 8。）£2，k）/k四2 -生（乩-北:鹏。*菖（.n-$方）t'o'二夕/h17、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潜热交换量以空气初状态的露点温度t1为界，被冷却到10c的饱和空气由附录41得知d2=7.5g/kg(干空气)t2为界，由t1=30c ,水蒸汽的分压力为 2000pa得ts=21.4ct2=17.5 c=18水温t50c30c18c10c传热力向气水气=水气一水气一水传质力问气水气水气=水气一水18、解：(a)常压卜气温为 30 c，湿球温度为28 c

40、 ,由附录41得d1=23g/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 30 c,由附录41得湿球温度为17.8 c。19、解：因为不计喷入水的始值，则可以认为是等始变化。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始值为：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

41、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，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

42、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，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、h2s、nq等有也很强的吸附能力，吸693附完全，特别适用、于吸附去除10、10 g/m量级的有机物，所以在室内空气净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

43、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。6-2、解：空气的湿球温度越高所具有的始值也愈大，在表冷器减湿冷却中，推动总热质交换 的动力是烙差，烂差越大，则换热能力就愈大。11nbww的增加而增加。管内水温有关，所以二者改变也会引起传热系数6-3、sks”表冷器的传热系数定义为avyks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 ks的变化。6-4、解：总热交换

44、量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，用表示，定义 为dqt i ibdq cp(t tb)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=70 0ct 90 2t0c t 70tm= (90+70) /2=80 c5800 50管束未加肋光管，管壁很薄，所以rf、rw可不记，则传热量为 q=fk tm=10 50 80=40000w顺流流动时：t =120-10=110 0ct =100-50=50 0ctm110 50 76.1ln 500cq=1050 76.1=38050w6

45、-6、解:设冷水的温度为t2qmgcp1(t1-t1 ) =g2cp2(t2 -t 2)0.63 2.09(193 65)1.051.67 (149 t2)解得 t2 =52.90ctm(193 149) (6552.9)q=katmln上65 52.90.63 2.09 (1930.7 1 03 24.624.60c65) 9.8m22即保持这样的负荷需要换热面积为9.8m7、解：设机油出口温度为t1g1cp/t1-t 1 )2 -t 2)2.61.9 (100t1 ) 1.04.18 (80 40) 167.2t166.20c66.2 4026.2100 802026.220t2 t2t1

46、t180 40 0.67 100 40t1t1t2t2100 66.2 0.84580 40tmctf26.2 200c23.1 cq=ka tm 由 p-r 值图 5-27 得 =0.78tm =0.78 23.1=183k -. 464.4w/(m2?0c)20 1828、解：黄铜管的导热系数为：111w/(m k)88.3w/( m2 k)0.0111(1)相对与管外表面积的总传热系数为:w alnw ± 0.000205 0.00004196000 13 2 11113 90(2)管壁热阻可以忽略，则传热系数为:12k -174w/(m k)0.000205 180传热增加了

47、97%(3)传热增加了1%12189.3w/(m k) 0.011112000 139、解:cpicp24200j/kg kgcp1(t1-t=gc»(t 2-t 2)2000(80t13000(3010)得t1500c(1)顺流时tmt max80 1070 0ctmin50 30 200c70 200c苏 39.9c ln 一20(2)逆流时tmax 80 3050 0ctmin50 10 400ctm50 400c44.8 c ,50 ln406-10、(1)计算需要的接触系数2,确定冷却器的排数，如图所示:t2ts2t1ts113 11.729 19.60.862根据附录64

48、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a ,再根据ay选择合适的冷却器型号及并联台数，并算出实际的vy值。ay假定vy =3m/s,根据vy可得102ay2.8ma 23 1.2根据ay =2.8 m，查得附录6 5可以选用jwf404型号表面.一a2冷却器，其ay =3.43 m ,vy 2.4m/s一v y a 3 43 1 2.,v所以实际的vy为ay3.43 1.2在查wm 6-4知，在vy=2.4m/s时，62=0.862差别不大，故可以继续计算，由排jw型表面冷

49、却器实际的2=0.891 ,与需要的附录65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aw =0.00553 m2(3)求析湿系数：i1 i256 33.21 2- 1.41c p( 11 -t 2)1.01 (29 13)(4)求传热系数假定流水速率为w=1.5m/s ,根据附录6-3中的相应公式可以计算出传热系数:lx11ks, 0.521.02ccl c_0841.5vy325.6w(5)求冷水量105 r- c /0.521.0241.5 2.4 1.4111-081.83w/(m2 0c)325.6 1.5根据 w= aww103 得 w=0.005531.5103=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：ntu1.53kg/s81.83 44.5 631.41 10 1.01 10根据式(6-62 )得3cr0.411.41 10 1.01 108.3 4.19 103根据ntu和cr值