热质交换第1章 绪论

1、第章第章 绪绪 论论 1.1 三种传递现象的类比三种传递现象的类比 1.2 热质交换设备的分类热质交换设备的分类 1.3 本门课程在专业中的地位本门课程在专业中的地位 与作用与作用 1.4 本门课程的主要研究内容本门课程的主要研究内容 一、三种传递现象的类比一、三种传递现象的类比 当流体中存在速度、温度和浓度的当流体中存在速度、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，的传递现象。动量、热量和质量的传递，既可以是由分子的既可以是由分子的微观微观运动引起的运动引起的分子分子扩散扩散，也可以是由旋涡混合造成的流体，也可以是由

2、旋涡混合造成的流体微团的微团的宏观宏观运动引起的运动引起的湍流传递湍流传递。 1. 分子传递（传输）性质分子传递（传输）性质 流体的流体的粘性粘性、热传导性热传导性和和质量扩散性质量扩散性通称为流通称为流体的分子传递性质。体的分子传递性质。 当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力产生切应力 。 温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导。导。 在多组分的混合流体中，如果某种组分的浓度在多组分的混合流体中，如果某种组分的浓度分布不均匀，分子传递的结果便引起该组分的分布不均匀，分子传递的结果便引起该组分的质

3、量扩散质量扩散。 牛顿粘性定律牛顿粘性定律v两个作直线运动的流两个作直线运动的流体层之间的切应力正体层之间的切应力正比于垂直于运动方向比于垂直于运动方向的速度变化率，即的速度变化率，即dydudyud)(v对于均质不可压缩流对于均质不可压缩流体，上式可改写为：体，上式可改写为：傅立叶定律傅立叶定律 v在均匀的各向同性材料内在均匀的各向同性材料内的一维温度场中，通过的一维温度场中，通过导导热热方式传递的热量通量密方式传递的热量通量密度为：度为： dydtqv对于恒定热容量的流体，上式可改写为：对于恒定热容量的流体，上式可改写为： dytdadytdq)c()c(cppp费克定律费克定律 v在无总

4、体流动或静止的双组在无总体流动或静止的双组分混合物中，若组分分混合物中，若组分A A的质量的质量分数分数C C* *A A的分布为一维的，则的分布为一维的，则通过分子扩散传递的组分通过分子扩散传递的组分A A的的质量通量密度为质量通量密度为： dydCDmAABA*v对于混合物密度为常数的对于混合物密度为常数的情况，上式可改写为情况，上式可改写为： dydDmAABA总结总结 动量传递公式表明：动量通量密度正比动量传递公式表明：动量通量密度正比于动量浓度的变化率。于动量浓度的变化率。 能量传递公式表明：能量通量密度正比能量传递公式表明：能量通量密度正比于能量浓度的变化率。于能量浓度的变化率。

5、质量传递公式表明：组分质量传递公式表明：组分A A的质量通量密的质量通量密度正比于组分度正比于组分A A的质量浓度的变化率。的质量浓度的变化率。dydCFD统一公式统一公式:2. 湍流传递性质湍流传递性质 dyudtdytdqttdydDmAABtAtdyuddyudeffttS)(dytddytdqefftS)(dydDdydDDmAABeffAABtABS)(二、二、 热质交换设备的分类热质交换设备的分类 （一）按工作原理分类（一）按工作原理分类 间壁式间壁式 直接接触式直接接触式蓄热式蓄热式 热管式热管式（二）按照（二）按照冷冷热流体流动方向分类热流体流动方向分类 顺流式顺流式 逆流式逆

6、流式 叉流式叉流式 混合式混合式 （三）按（三）按 用用 途途 分分 类类 表冷器表冷器 预热器预热器 加热器加热器 喷淋室喷淋室 过热器过热器 冷凝器冷凝器 蒸发器蒸发器 加湿器加湿器 暖风机暖风机 （四）按制造材料分类（四）按制造材料分类 金属材料金属材料 ，非金属材料及稀有金属材料等类型。，非金属材料及稀有金属材料等类型。 1、顺流换热器、顺流换热器 2、逆流换热器、逆流换热器3、叉流换热器、叉流换热器 示意图 两种流体均不混合 一种流体混合另一种不混合 4、混流换热器、混流换热器 (c) 总趋势为逆流的混合流； (a)先顺后逆的平行混流； (b) 先逆后顺的串联混流；(d) 总趋势为顺

7、流的混合流。各种流动型式比较：各种流动型式比较： 发生相变时冷、热流体的温度变化图发生相变时冷、热流体的温度变化图冷凝器中的温度变化；冷凝器中的温度变化；(a) 蒸发器中的温度变化蒸发器中的温度变化可可 作作 为为 纯纯 顺顺 流流 的的实实 际际 工工 程程 中中 的的 混混 合合 流流 名名 称称型型 式式传传 热热 机机 理理表冷器表冷器间壁式间壁式对流对流导热导热对流对流喷淋室喷淋室直接接触式直接接触式接触传热、传质接触传热、传质蒸发器（锅炉）蒸发器（锅炉）间壁式间壁式辐射辐射导热导热两相传热两相传热蒸发器（制冷）蒸发器（制冷）间壁式间壁式对流对流导热导热蒸发蒸发过热器过热器间壁式间壁

8、式辐射辐射+对流对流导热导热对流对流省煤器省煤器间壁式间壁式对流对流(辐射分额少辐射分额少)导热导热对对流流空气预热器空气预热器间壁式或蓄热式间壁式或蓄热式对流对流导热导热对流对流蒸汽喷射泵蒸汽喷射泵直接接触式直接接触式接触传热、传质接触传热、传质冷凝器冷凝器间壁式间壁式凝结凝结导热导热对流对流冷却塔冷却塔直接接触式直接接触式接触传热、传质接触传热、传质蒸汽加热器蒸汽加热器间壁式间壁式凝结凝结导热导热对流对流热水加热器热水加热器间壁式间壁式对流对流导热导热对流对流除氧器除氧器直接接触式直接接触式接触传热、传质接触传热、传质蒸汽加湿器蒸汽加湿器直接接触式直接接触式接触传热、传质接触传热、传质散热

9、器散热器间壁式间壁式对流对流导热导热对流对流+辐射辐射暖风机暖风机间壁式间壁式对流（或凝结）对流（或凝结）导热导热对流对流热质交换设备型式与传热机理热质交换设备型式与传热机理表表建筑环境与设备工程专业常见建筑环境与设备工程专业常见的的三、本课程在专业中的地位与作用三、本课程在专业中的地位与作用 冷凝器中的热量传递过程冷凝器中的热量传递过程 本课程是将本课程是将传热学传热学、流体力流体力学学、工程热力学工程热力学、供热工程供热工程、工业通风工业通风、空气调节空气调节、空调空调用制冷技术用制冷技术、锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备等课程中牵涉到流体热质交换原理及相等课程中牵涉到流体热质交换原理及相应设备的内容抽出，经综合