热质交换原理与设备习题答案第版

1、1、答：分为三类。动量传递：流场屮的速度分布不均匀（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，在此类换热器屮，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，在此类换热器屮，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 咼。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、

2、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屮, 随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放岀的热量。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 屮隔板置于壳体中，屮隔板与热管加热段，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，向着相反的方向流动，并由相 对的两端离

3、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屮既有顺流部分，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。第二章传质的理论基础tnA = Paua，叫=Pbb，加=eAuA + eBuBJa

4、= Pa-町，Jb = Pb (知-咖B J = Ja + JbeAlt = eA -(eAllA+eBliB)e1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位而积的物质的量称为传质通星。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:以扩散速度表示的质量通量:以主流速度表示的质量通量:2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为C + 0严CO-即为1摩尔的c与1摩尔的°反应，生成1摩尔的CQ,所以0与CQ通过碳粒表面边界界层的质扩散为 等摩尔互扩散。33、从分子运动论的观点可知：Ds/尸乔两种气体A与B之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：若在压强4=L013x10%K

5、=273K时各种气体在空气中的扩散系数2 ,在其他D = D0 _P、T状态下的扩散系数可用该式计算卩逼丿（1）氧气和氮气：（2）氨气和空气：2-4、解：气体等摩尔互扩散问题x 10 7 = 2.59 x 10_5/c?nol/m2sR。通用气体常数单位：J/kmol . K5、解：25°C 时空气的物性：P = 1.185Rg/f = 1.835xl（r'Rrs,用式子（2-153）进行计算设传质速率为6,则2-6、解：20°C时的空气的物性：（注：状态不同，D需修正）（1）用式曲” =0.023RW44 计算 hm（2）用式必=0.03955/计算加2-7、错解

6、：氨在水屮的扩散系数D = 1.24xiom$,空气在标准状态下的物 性为；由热质交换类比律可得1）（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水系统成立，本题为氨空气系统，计算时类比关系不能简化。3）定压比热的单位是J/kgK止解：组分A为NH3,组分B为空气，空气在0°C时物性参数查附录3-1kgp 二 1. 293 ;c = 1.005/</<cg - Km 'Cco =旦=0.04036如 70 亦8、解：RT 8314（2

7、73 + 25）9、解：（8）已知Ma, Mg,心，xB已知伽，刈八，(b)=0.307732 + 28 + 44Cl.1心=12= -；vr = 0.3484ao. aN. aco. 1 亠 11若质量分数相等，则 % Mn： Mco： 32 28 4410、解；(a)。：，叫的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动：(b)。：，叫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。 =2叱-斤)£)4小GA = N/V=(CAl-CA2).解；71)柱形：& 2MU)丄加厶沁42-11o2co.co.hi-球形：Aw = 4力込,u =扌启' 2) d= 100

8、mm 为内径，所以“二50, r：=52若为球形A/0.033,质量损失速率为1.46X10_12kg/s；压力损失速率3.48X10_2Pa/s爾 Na=2 C厂 CJ = 1°打 °°°卩=1 X10-佈/(加 $)2- 12、解： Az1x101) ja为A的质量扩散通量，kg/m2s； Ja为A的摩尔扩散通量kmol/m_s；2)题中氢氨分子量不同2-13、解：氨-一空气 氢一空气2-14溶解度s需先转化成摩尔浓度：U FIn仝2-15、解、Z1质量损失 =1357x10x2 = 2.714x10/516、解:°。2和M在25°

9、;C时，扩散系数r)= O.167xlO_4/n2/518、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程DPd匕in竺19.5=2也(D = 2 兀= °, I?亦整理得 M RT(P _ PJ drGaRT dr_ p d匕分离变量,并积分得勿DPh尸 P-PA得第3章传热传质问题的分析和计算1、答：当物系屮存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动星、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、

10、答：将雷诺类比律和柯尔木类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子 G丄三J=J/=- = S,Pri=Sl -5?等于传质因子"“2 且可以把对流传热屮有关的计算式用于对流传质，只要将对流传热计算式中 的有关物理参数及准则数用对流传质中相对应的代换即可，如：t o c.a o DM <-> £),PrSc, Nlt o Sh,Sf o 当流体通过一物体表面，并与表面之间航有质量又有热量交换时，同样可用I I.=丄 Lw 3类比关系由传热系数h计算传质系数饥卬5r = 3：答：斯密特准则D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VLe亠巨亠pr

11、v r>刘伊斯准则万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_ 25 + 20 o4、解：定性温度为$_2a 此时空气的物性p=l. 195kg/m3, t>=15. 295xl06m3/s查表得：Do=0- 22xlO-1m7s，25°C饱和水蒸汽的浓度久=0.02383畑/肿用式(2153)计算设传质速率为，则20°C时，饱和水蒸汽的浓度洛= 0.0179畑加代入上面的式子得：=°°1193畑/"5、解：40°C时,空气的物性 p=l. 128kg/m3, u二 16. 96xl0_6m=/s兀=

12、险 / = 4.24？转折点出现在 3118x10= (0.037/? 08 - 870)5 ?因此，对此层流一-湍流混合问题，应用式(2-157) SI*113D P ( T VD = - =0.264xl0-4m7s查表24得，定性温度为35°C时，P 1乙丿每”池水的蒸发速率为卩=斤"仙s - Qdx)30 °c 时，Pas = 0.03037kg /F;40°C时,几二=0.05116畑 / 肿6、解：在稳定状态下，湿球表而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见-人)=心。其中饥为水的蒸发潜热1 3PS&#

13、39;SHl玉 1 又甬查附录21,当 = 35°C时，水蒸汽的饱和蒸汽压力4 = 5808于是3-7、三种方法金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G不等于0。2-14分析 方法 3 解:hg-Ts)".nzO = r hg 一Px) 其中rx=26°C,rs=20°C查表2i,当G=20°C时水蒸汽的饱和蒸汽压力=P"z = 2338x18 = ° 0727Ps = 2330 于是 RT, 8314x293q = 1.193kg / Cp=L005kJ /(kg k)丫 _o 厂当rx = 26

14、°C，时定性温度为丁由奇科比拟知h1( 0,74 y1.197x1.005(6?)= 9.59xl0-4d=12. 5g/kg3- 8、解：nA = A” 3.s - Pg )查表得当温度为27°C时，必$ =0.026446畑/卅Pz = °3-9、解：(a)当温度为 23°。时，=0. 021214/m3nA = hmApA$ - <ppA5) = 170.27x xx0.0232 x0.021214x(1-0.5) = 0.075kg/s /?4 (c)当温度为 47 °C, 2 s 二o 073462 畑/亦求h时需除以面积AL

15、nA = °- x 1 x 10 = 2.78 x 10一 叹g / $3-10.解： 3600当温度为305K时，Pas二° 03453畑11、解：= K(PAl - P42) = IO'2 x(6x 10-4 - 5xIO"4) = IO'6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、氮、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 的含星在空气调节行业中占

16、重要地位.2、（ 1 ）湿空气的密度等于干空气密度与蒸汽密度之和。p = -0.001315/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

17、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°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、由附录41可知：湿空气20°C空二50%时，i=39kj/kg（干空气）；湿空气15°C,=90%时，i=39kj/kg（干空气）；所以空气的焙值没有发生变化。6、由已知得，e =Q/W =14000/2=7000 （kj/kg） 由初始状态 B=0. IMPa, '二 18°C,空

18、二50%终状态° =25 °C，查 附录4 1得必二40% ,二45. 5 kj/kg （干空气） 必二7. 9g/kg （干空气）4- 7、由已知得，£=5000 （kj/kg）由初始状态人=20°C,终状态 * 二 30 °C,=50% 查 附录 4 1 得 ° 二 62%, A 二 43 kj/kg （干空气）'=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,查附录41 得 d二& 8g/kg（干空气）4>=6 0%,

19、 i二42 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二101325-1400二99925（Pa）287T干空气密度:99925287x293= 1.18"g/F室内干空气质量;=pV = 1.188x5x3.3x3 = 58.8kg（e）：室内水蒸汽质量:Mq=8. 8*58. 8=517. 5g（f）：如果使室内空气沿等温线家湿至饱和状态，则角系数£=2500 kj/kg当空气的状态是温度为20°C, 4）=100%时，则d二14.6g/kg（干空气）水蒸汽分压力2350Pa此时室内的干空气的密度为

20、101325 2350287x293=1.171kg室内干空气质量为Mg二1. 177x5x3. 3x3=58. 26kg室内水蒸汽质量为14. 6x58. 26二850. 6g加入的水蒸汽量;850. 6-517. 5=333. lg4-9、解：由题意得，可知，假设室内空气的露点温度为7°C,则在标准大气压下，初始温 度为20°C,露点温度为7°C的空气参数。可由附录41得d=6. 2g/kg（干空气） 4）=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,由附录41得心25°C, 270%时,

21、=14g/kg（干空气）.二 15°C, °二 100%时，J-=10. 5g/kg(干空气) 失去的水蒸汽<!二'-久二14-10. 5=3. 5g(b, c, d )i = c”? + (2500 + c”“ /)"由 咗 'pq 71000空气状态变化时失去的总热量是19. 1 kj/kg11、当大气压发生变化时,空气所有的状态参数都会发生变化。412、设过一段时间后A、B、C、D温度分别为°、卩°环境温度为丿,BCA、C与环境进行热交换主要是通过外表而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，

22、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"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B、D应等于环境湿球温度。13、解：a由初始状态湿球温度为25°C,室内空气温度为24°C,相对湿度为 50% L查附录41则新风的焙为76 kj/kg（干空气）回气的焙为48 kj/kg（干空气） 由能量守衡，“新'新+ M回站=（M新+ M回），混2 x 76+3 x 48=54=59.2 kj/kg （干空气）（b）由已知查附录41得=15. 8g/kg（干空气）久二9. 3g/kg

23、（干空气）则由质 量守衡 Mlxdl+M2xd2=（Ml+M2）d3 2x15.8+3x9.3=553 d3=ll. 9 g/kg（干空 气）/如,僦=1.005（ +力（2501+1.86/）11 Q59.2 = 1.005/ +（2507 +1.86/）（c）1000Vt = *（d）切何之叫纽 2x（35-t）=3x （t-24） t二28. 4°C14、解：由题意的空气温度为15°C,相对湿度为100%时，查附录41得当加 热到22°C时,含湿量为d3=10.5 g/kg（干空气）当=30°C,空二75%时，=82 kj/kg（干空气）'

24、二20. 2g/kg（干空气）当 4 二 15 °C ,° =100% 时，二42kJ/kg（干 空气）山二io. 5 当人二30 °C ,0匸75%g/kg（干空气）当人二22°C, =10. 5g/kg（干空气）时z3=49 kj/kg（干空气）则在冷却器屮放出的热量为 500 kg/minx （82 kJ/kg-42 kj/kg） =20000 kj/min 凝结水量 500 kg/minx （20. 2g/kg（干空气）- 10. 5g/kg（干空气）=4850g/min 加热器加入的热量500 kg/minx49 kj/kg （干空气）-42

25、kj/kg （干空气）=3500 kj/min4-15.查焙湿图i-d图错解：查附录41得 初态为50°C时,62 kj/kg（干空气）/=4.3g/kg（干空 气）末状态为35°C时；二129 kj/kg（干空气）久二36.5g/kg（干空气） 436.5-4.3=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二 1000/32. 2二31kg 加热量 Q二G * i二31X （129-62）=2077 kJ 正解：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50 °C时,X二62 kj/kg

26、（干空气） 心=4. 3g/kg（干空气）3状态为35°C时"=129 kJ/kg（干空气）=36. 5g/kg（干空气）436.5-4.3=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二1000/32. 2二31 kg空气）加热量 Q二Gx i=31x30.5=945.5 kJ4-16、由附录41得空气：初态：t二 15°C, 4> =50% 得'二28. 5kj/kg（干空气）3g/kg（干空气）末态：t=30°C, ”100% 得FOO kJ/kg （干必二27. 3g/kg（干空气）所以i=7

27、1.5 kJ /kg（干空气）4422 g/kg（干空气）由能量守衡的°水加水山=G 4. 2><100xl0'xi5=G71.5°气二$8>< “kg/hM水蒸汽二G气 Ad二88x 10x22二 1936 kg/h查附得从塔府进入的空气的温度为15°C,相对湿度为50%时其湿球温度为为9. 7 °C则冷却塔水从38 °C冷却至9.7 °C°水x m x t二 I4. 2xl00x 103 x20. 3二°气 x71. 5G=166x 103kg/h令解：17、解：总热交换量以空气

28、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T1为界，潜热交换量以空气初状态的露点温度T2为界，由T1二30"C ,水蒸汽的分压力为 2000Pa 得 Ts=21.4 °C T2=17. 5°C=18水温t50 °C30 °C18°C10 °C传热方向气一水气二水气-*水气f水传质方向气一水气一水气=水气f水18、解:(a)常压下气温为30°C ，湿球温度为28°C ,由附录41得 =23g/kg(干空气)被冷却到10°C的饱和空气由附录41得知必二7. 5g/kg(干空气)所以每

29、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°Co19、解：因为不计喷入水的焰值，则可以认为是等焙变化。查附录得末状态：含湿量为26g/kg干空气水蒸汽分压力：4100P&相对湿度为：42%湿球温度为：32.4焙值为：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 行的急快参与吸附的各相间的平

30、衡瞬时即可达到。化学吸附是固体表而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滴中会很快

31、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，但更耐用且成木降低一半。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、HQ、NO等有也 很强的吸附能力，吸附完全，特别适用'于吸附去除lOUlhg/"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

32、一个特性尺度一一孔隙率有关。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焙值也愈大，在表冷器减湿冷却屮，推动 总热质交换的动力是焙差，焙差越大，则换热能力就愈大。63、表冷器的传热系数定义为Ks随迎风而积Vy的增加而增加：随水流速w的增加而增加。析水系数E与被处理的空气的初状态和管内水温有关，所以二者改变也会 引起传热系数Ks的变化。6-4、解：总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿

33、系数，用 表示，clQ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，"=100-90二 10°C, 广二 120-50二70°C 竺=艺2广 70（90+70） /2二80 °C管束未加肋光管，管壁很薄，所以©、 &可不记，则 5800 + 50传热量为 Q=FK 九=10 x 50 x 80M0000W顺流流动时:“ =120-10=110° 广=100-50=50°CQ 二 10x50x76. 1 二38050W6-6、解：设冷水的温度为於，偽=2吸解得叮二52

34、. 9 °CQ 二 KA"，”即保持这样的负荷需要换热面积为98沪7、解:设机油出口温度为*Q=KAAf-由 P-R 值图 527 得°二0. 78"”=0. 78x23. 1=188、解：黄铜管的导热系数为：111"/（几灯（1）相对与管外表面积的总传热系数为：（2）管壁热阻可以忽略，则传热系数为： 传热增加了 97%=89.3W /(nr k)X + 0.011112000 13传热增加了 1%。9、解：得 V = 50°C（1）顺流时（2）逆流时6-10> （1）计算需要的接触系数，确定冷却器的排数，如图所示：根据附录64

35、可知，在常用的匕范围内，JW型6排表而冷却器能满足二0.862 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X,算出所需冷却器的迎风面积V,再根据人选择合适的冷却器 型号及并联台数，并算出实际的匕值。A；=*假定V>-3m/s,根据 ' 以。可得Aj =10= 2.8/r?2A f3x1.2根据4二2. 8府，查得附录6-5可以选用JW404型号表面冷却器，其4=3. 43用，1Z G 10 一/Vy = = 2.4/7? / s所以实际的匕为 AyP 3.43x1.2在查附录6_4知，在人二2.4m/s时,6排JW型表面冷却器实际的=0. 891,与需要的=0

36、. 862差别不大，故可以继 续计算，由附录6-5可知，所需的表冷器 的每排传热面积为人心44. 5 ,通水 截面积为人=0. 00553”（3）求析湿系数：（4）求传热系数假定流水速率为w二1.5m/s,根据附录63中的相应公式可以计算出传热系数:"1 T1 r11K, = += +oT =8183W/（F°C）41.5匕心325&严L41.5x2.405-1.4110- 325.6x1.5°8（斤） 求冷水量根据 W= Awl0得 W=0. 00553X1. 5x 1O'=8. 3kg/s（6）求表冷器能达到的勺先求传热单元数及水当量比根据式（

37、6-63）得：根据式（662）得根据NTU和Q值查图612或按式644计算得：二0. 71（7）求水温由公式（570）可得冷水初温冷水终温：（8）求空气阻力和水阻力：查附录6-3中的JW型6排表冷器的阻力计算公式得：11、解：如图所示；G二24000kg/h二6. 67kg/sW=30000kg/h=8. 33kg/s（1）求表冷器迎面风速匕及水流速w由附录65知JW304型表面冷却器迎风而积4=2.57?'，每排散热面积 勺=33.40”,通水面积人=0.00553”，所以（2）求冷却器可提供的根据附录 64 ,当 V> =2. 16m/s 时，N二8 排时，=0, 9608&

38、#171;0. 961（3）先假定"9.5OC根据_（心_：）（1_ *2）= 105_（24_ 19.5）（1-0.961） = 9.3七查 id 图可知，当 Q=9.3°C 时，/；=27.5kJ/kg（4）求析湿系数根据以匚-切得:“"5“.931.01x(24-9.5)（5）求传热系数:根据附录6-3 ,对于JW型的8排冷却器，(6) 求表面冷却器所能达到的*值传热单元数按式(663)得水当量比按照式(6-62)得根据NTU和仑的值，查图612或按式(644)计算得时二0. 77(7) 求所需要的勺并与上面的*比较，s. s. W 5 = 0.01. c

39、。厂而，所以假设g=9合适，于是在此题的条件下，得到空气得到终参数为 1 = 9.5°C tSz =9.3°C /；=27.5kJ/kg(8) 求冷量及终温根据公式(5-9)可得Q=6. 67 x (55.8-27.5) =188. 76KW第7章混合式热质交换设备的热工计算1、解：混合式换热器按用途分为以下儿种类型：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，将生产屮己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、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

40、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。2、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

41、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。3、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。4、解：由空气的初状态心35七，*二27七可查id图得丄85kJ/

42、kg由 r2=20°C, 0二95%查 id 图得；二55. 5 kj/kgG （- J ）二wc （J ： - G ）10000（85-55. 5）=12000x4. 19（比-16）21. 9 °C即喷淋水后的水温为21.9°C由耳二 10匕，°二5 °C 4=13, 0二 100%°C 查 id 图得 A =18. 6kJ/kg ,二36. 6kJ/kgG （- J ）二wc （J ： - G ）10000（36. 6-18. 6） =12000x4. 19（16丄）=12. 4°C即第二种穷困感情况下喷淋后水的温度为

43、12. 4°C5、解：对空气进行加湿冷却过程，使空气由t=21°C, d=9g/kg,变为 t=21°C,d=10g/kg状态，先对其进行等焙加湿，再等温加湿或先等温降湿，在 等温加湿。6、解：措施：（1）喷嘴不是双排的改为双排。（2）单排时，喷水方向可改为逆喷，双排时可改为对喷，三排时应为一顺二逆。 理论上是可通过降低喷水水温来提高其热交换效率值的，但实际上不可以，因 为喷水水温愈低，我们要设置价格较贵的制冷设备，这个不合理。8 解（1）= 5"/= 13个/（"排），vp-2. 8kg/（m2 -s）2.8 _ zu 23? / s双排对喷

44、。所以喷淋室断面风速12（2）根据空气的初参数和处理要求可得需要的喷淋室接触系数为该空气的处理过程为冷却干燥过程，根据附录（5-8）查得相应的喷淋室的接 触系数所以 0.875 = 0.755(% 严“山0.875 = 0.755(2.8)小“"二 1.09所以总喷水量 W二"G二 1. 09x30200二32918kg/h （3）由附录（5-8）查出喷淋室久实验公式，并列方程式严 1-kZk = 0.745（%）°“ /°265（4）由 X, 查 id 图得=64. 5kJ/kg , =41. 9kJ/kg根据热平衡方程（5-83）得"c（比

45、-口）（5）联立得，解得:宀此（6）求喷嘴前水压：根据已知条件知喷淋室断面为：两排喷嘴的总喷嘴数为：N二2n4=2x13x3二78所以每个喷嘴的喷水量为：根据每个喷嘴的喷水量422kg. h及喷嘴孔径4=5“，查图5_45,可得喷嘴前所需的水压为：1. 7atm（工作压力）（7）需要的冷冻水星为：可得循环水量为：(8) 阻力计算：空气在档水板断面上的迎面风速由(5-87)得前后档水板阻力为由589的水苗阻力为9、解：由U二9°C"=3O°C,*=22°C查图知乜二冷订乜，则依据式(590) 可求出新水温下的喷水系数为：于是可得新条件下的喷水量为;W=l.

46、 27x30200=38345kg/h利用新的"'=1.27,严 l_klk = o.745(uQ)°"“°M二9 °C求所求的问题求 * 口代入数据得：所以°°9由叽-心广“eg-口)根据表54,当4 = 2.88人=22°C由于°：未知，故暂设5=2.87代入上式有;整理得；tw- + °"叫=2091联立并求得=20.1七仏=1O.1°C=1- = O.755(l>9)012/027由_代入数据得由20. 1吒，查表54得二2.87所以空气的参数为=101

47、°C=201°C水的终温为20. 8°C第8章复合式热质交换设备的热工计算1. 空气冷却除湿有什么特点？答：原理：利用湿空气被冷却到露点温度以下，将冷凝水脱除的除湿方法，又称露点法或冷冻法；空气冷却器除湿或喷淋室除湿的方法属于冷却除湿；缺点： 仅为降温，表冷器屮冷媒温度为20 °C左右即可；为除湿，冷媒温度降低到7°C 以下，使制冷机C0P降低。无法使用自然冷源；再热、双重能量浪费；霉菌2、说明空气调节方式屮热湿独立处理的优缺点。答：优点：1）热湿负荷分开处理，即采用独立除湿以消除潜热，独立降温以消除显热；由 于不承担湿负荷，冷冻水的温度为15

48、18°C,高于室内的露点温度，不会产 生凝水，从而消除了室内的一大污染源。提高了室内空气品质。2）再生器可以采用低温热源驱动，可方便实现能量储存，尤其适合以城市热网 连续均匀供热作热源。3）减小电能消耗，有效缓解用电星峰谷现象，优化城市能源结构。4）整个装置在常压下运行，旋转部件少，噪声低、运行维护方便；缺点：对湿度的控制不够精确，有时候会造成室内温度过干；成木较高。3、蒸发冷却器可以实现哪些空气处理过程？答：直接蒸发冷却器：在降低空气温度的同时，使空气的含湿量和相对湿度有 所增加，实现了加湿，等焙过程。间接蒸发冷却器：实现的便不再是等焰加湿降温过程，而是减焰等湿降温过程，从 而得以避免由于加湿，而把过多的湿量带 入室内。4、蒸发冷却器的工作过程有什么特点？什 么条件下使用较好？ 答：1）直接蒸发冷却器是利用淋水填料层直接与待处理空气接触来冷却空气。 适用于低