第十三章热、质同时传递过程-第二节-气液直接接触时的传热与传质

1、第二节气液直接接触时的传热与传质一.过程的分析1、过程的方向温度是传热方向的判据;分压是传质方向的判据。饱和湿空气 Pe=p传质方向发生逆转的原因：Pe=f (t)但不饱和气体 的温度与水汽分压P是两个独立变量。2、过程的速率式中q传热速率，kj/s. m2a气相对洗给热系数，kj/s. m2. °C气液界面温度，-ct 一气体温度，CIII一般地,a液体>> a气体；00传质速率式Na=Up,-pJNa传质速率，kmol/s. m2；kg气相传质分系数，kmol/s. m2. kpa 湿度:单位质量的干气体带有的水汽量，kg水汽/kg干气P-气相总压,kPa；M摩尔质量

2、。对空气一水系统以湿度差为推动力的传质速率式g 匕一 H > kg/s. m2叩一以湿度差为推动力的气相传质系数，kg/s. ui-:%气相屮水汽分压等于水温下的饱和抵汽压时气体的湿度:%单位时间、单位浙枳所传递的水分质常数，kg/s.n>»=0.622 “ 'P-P,P$水温下的饱和蒸汽压"3、过程的极限单一传热过程的极限是温度相等，达到热平 衡状态但传质过程的极限是气相分压与液相 平衡分压相等，达到相平衡状态。热、质同时传递时过程的极限与单一传热过 程的极限不同，分两种情况：（1）.液相状态固定不变，气和状态变化-般來说，大量液体与少量气体接触的极限

3、 为气体温度接近于液体温度，气相水找汽分压接 近饱和蒸汽压。g北大学化工凤理巍祜（2）气相状态固定不变，液相状态变化如果气体进口为未饱和状态，则不可能同时达到传 热、传质的平衡状态。如果G=t,则PS。，传质过程仍能进 行，传质过程（水分汽化）所伴随热效应必破坏己达成的热平 衡。相反地，如果尸Pe,进口气相不是饱利状态，则必有 0<t,继续传热，从而将改变液相温度，破坏原有的平衡.结论:在气相状态固定不变，液相状态变化时，不能 同时达到热质传递平衡状态。但过程仍有极限。二、极限温度一湿球温度与绝热饱和温度III1、凉水塔塔底液相极限温度一湿球温度m 1-3事水堪的meaQ -心）二 k/

4、Hw -H） rwa、叮一气体对流给热系数和传质分系数;r. 一水温切下的汽化热，kj/kg；儿一t温度下的饱和湿度，kg林/kg凡= 0.622 丄一卩一亿fw =t（H*，-H）rwa液相的极限温度q决定于三方面因素:（1）物系性质:环P =ftw）及与a叮知有关的物性;（2）气相状态：t、H或气相中的水气分压；（3）流动条件：影响。、&的流动参数。乂吩）a与之比a!kn 709对于有机液体和空气系统a!kn » 1.67 2.()9当流速足够大时,热质传递均以对流为L 且满足:Nu = 0.023Re08 Pr（M（7Vw= 2Sh=0.023R 尹 S 严（Sh =曲

5、 D这样，在温度不变、流速较大时， 值与流速无关，而只取决于物系性质与气体状态。对空气-水系统结论：对于一定物系，口只取决于气相状态（H, t）若已知空气状态（t, H）及物系的k# a值, 而仏和弘是切的函数，所以须经试差才能求出tw O表13-1 （P317）列出了不同温度下水的汽化热与空气 的饱和温度；图13-5 （P308）表示空气-水系统的湿 球温度切与空气状态（t, H）的关系。» 1>1徳和温空气的性质空气水系统总压lOOkPo）【门/*71dPa0246810121416180. 61080. 70540. 81290. 93461. 07211. 22711.

6、40151. 59741.81682. 062H./G& 水 g m0. 0038210. 0044180. 0051000 0058680,067490. 0077330. 0038490. 0101050.0115130. 013108A/(kJ； kg 干P9?5513. 0616. 3920. 7725.0029. 5234 3739. 5745.1851.29內化热"(hj/kg)Z5CO.82495 9Z49b 3£486 62«1- 924?7. 2Z472. 52467. 8Z463 12458.437悝8|»扇3010 20 3

7、0 40 50 60 70 SO 90 100 HO 130150吒体溫度140田13-5空气水条统的湿球温度(总Hi 为 lOOkPa)湿球温度的实验测定III2.分级接触式设备中的极限温度一绝热饱和温度v艰崖H理论级： t气相二t as (液相)P水汽讥气相达饱和Has=f (tas)级数无限多，塔底液体无限接 近极限温度.13-fi无穷塔烏的塔底理论板上的过思西北大学化工原理 VC pH （t - t as = V （ H as - H ras CpH 气体的湿比热（kJ/kgC）。1kg干气及其H Kg的水汽温度升高1C所需要的热量。ras t as = t - （ H as - H C pH tas 绝热饱和温度 tas=f（t，H）西北大学化工原理 绝热饱和器工作原理分析 气体状态的变化是在绝热条件下 降温增湿直至 饱和的过程 绝热饱和温度西北大学化工原理 3、湿球温度 tw 与绝热饱和温度 tas 的关系 ? tw ：大量空气 与少量水接触，空气t、H的不变？ tas：大量水与一定量空气接触，空气降温、增 湿？ tw :是传热与传质速率均衡的结果，属于动