《热质交换原理与设备》习题答案分析

51可到达。的热也比较大，化学吸附一般是不行逆的，反响速率较慢，上升温度可以大大增加速率，对于这类吸附的脱附也不易进展，有选择性吸附层在高温下稳定。人们还觉察，同一种物质，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，比外表积大，外表性质优异，在较宽的相对湿度范围内对水附剂和水蒸汽分子的结合较弱。缺点是假设暴露在水滴中会很快裂解成粉末。失去除湿性能。与硅胶相比，活性铝吸湿力气稍差，但更耐用且本钱降低一半。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。活性炭的制备比较简洁，主要用来处理常见有机物。2化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如SO、H2S、NOX等有也很强的吸附力气，吸2106109g/m3附完全，特别适用`于吸附去除化方面有着宽阔的应用前景。

量级的有机物，所以在室内空气净4、有效导热系数通常只与多孔介质的一个特性尺度 孔隙率有关。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：⑴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。⑵增加气流的扰动性。⑶承受小管径。6-3、6-2、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，则换热力气就愈大。6-3、 1 1 1K s表冷器的传热系数定义为

AVy

m

BwnKs随迎风面积Vyw析水系数ξKs6-4、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，定义为t dQt

iibdQ cp

)b

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分散水析出的多少。5t=100-90=100Ct=120-50=700Ct

902 t

70

tm=〔90+70〕/2=800C

k 1

1 501R管束未加肋光管，管壁很薄，所以f、

R可不记，则

5800 50wm传热量为Q=FKt =105080=40000Wwm顺流流淌时：t=120-10=1100C t=100-50=500Ct 1105076.1m ln11050 0CQ=105076.1=38050W2放吸、解：设冷水的温度为t，Q Q2放吸GC〔t-t〕=GC(t-t)1 p 1 11

2p 2 220.632.09(19365)1.051.67(149t)2解得t

2=52.90Ct (193149)(6552.9)24.6m 193149ln6552.9 0CtQ=KA mQ 0.632.09(19365)A 9.8m2Ktm

0.710324.6即保持这样的负荷需要换热面积为9.8m2t71GC〔t-t〕=GC(t-t)1 p 1 11

2p 2 222.61.9(100t)1.04.18(8040)167.21t66.20C1t66.24026.2t1008020t26.22t 20tt 8040P2 2 0.67tt 100401 1t 10066.2R 1 1 0.845t 80402 2t mCtf

26.220 23.10C2t Q=KA mP-R5—27得=0.78m t =0.7823.1=18m167.2103k 464.4W/(m20C) 2018111W/(m2k)8、解：黄铜管的导热系数为：相对与管外外表积的总传热系数为：1 1k 1

16

0.016

ln16

88.3W/(m2k)1 0.0002050.00004190.01116000 13 2111 13 901管壁热阻可以无视，则传热系数为：1k 174W/(m2k)0.000205 118097%k1

1160.0111

89.3W/(m2k)

12023 131%。9、解：C Cp p1

4200J/kgKQ Q放 吸GC〔t-t〕=GC(t-t)1 p 1 11

2p 2 222023(80t1

)3000(3010)t500C得1顺流时

t m

7020ln70

39.90Ctmax

8010700C

tmin

5030200C 20逆流时

t m

5040ln50

44.80Ctmax

8030500C t

min

5010400C 406-10〔1〕计算需要的接触系数2，确定冷却器的排数，如以下图：2t2 1t2ts2t21 s1

1

1311.7292919.6

0.862V 6—4可知，在常用的y范围内，JW6排外表冷却器能满足2=0.8626确定外表冷却器的型号V先假定一个y

Ay

Ay选择适宜的冷却器型号及并联V台数，并算出实际的y值。A GVy

y=3m/s，依据

Vy 可得A 10 2.8m2 y 31.2

A依据y=2.8

m26—5可以选用JW—40—4Ay=3.43m2，V G 10 2.4m/sV y所以实际的y为

A 3.431.2y

V6-4

y=2.4m/s6 JW型外表冷却器实际的2=0.891，与需要的2=0.862d6—5Ad

=44.5A

=0.00553m2w求析湿系数：wi2 1ii2

5633.2 1.41C〔t-t〕1.01(2913)p 1 2求传热系数假定流水速率为w=1.5m/s6—3中的相应公式可以计算出传热系数： 1 1 1

1 1 1K

81.83W/(m20C)s y

0.521.02

325.6w0.8

325.61.50.8求冷水量W=

Aw103得W=0.005531.5103=8.3kg/sww1先求传热单元数及水当量比依据式〔6--63〕得：81.8344.56NTU

1.41101.01103

1.53kg/s依据式〔6--62〕得1.41101.01103C 0.41r 8.34.19103C NTU和r6—126—44计算得：1=0.71求水温由公式〔5--70〕可得冷水初温2913t 29w1

0.71

6.50C冷水终温：G(ii) 10(5633.2)t t 1 2 6.5 13.10C2 w w WC 8.32 求空气阻力和水阻力：6—3中的JW6h14.45w1.9314.51.51.9331.7kpaH S y11、解：如以下图；G=24000kg/h=6.67kg/s W=30000kg/h=8.33kg/sV(1)求表冷器迎面风速y及水流速wA由附录65知JW304型外表冷却器迎风面积y

=2.57m2，每排散热面积wdA=33.40m2A=0.00553m2，所以wdG 6.67V 2.16m/sy A 2.571.2yw W 8.33 1.5m/sA103 0.00553103w求冷却器可供给的2V 6—4，当y=2.16m/sN=8排时，2=0.96080.961t 9.50C先假定2t2s2

t(t2

t)(1s1

)10.5(2419.5)(10.961)9.30C2ti—ds2求析湿系数

9.30C

i2

=27.5kJ/kgi2 1ii2

55.827.5

1.93

1.01(249.5)依据 p 1

2得：求传热系数：6—3，对于JW8 1 1

1K s 35.52.160.581.931.0

353.61.50.8

87.9W/(m20C)求外表冷却器所能到达的传热单元数按式〔6--63〕得87.933.408NTU

1值1.841.936.671.01103水当量比依据式〔6--62〕得1.936.671.01103C 0.37r 8.334.19103C NTU和r6—12〔6--44〕计算得1=0.77求所需要的

1并与上面的

1比较， tt

249.5 1 21 tt

245

0.7631 w10.01而1 1

t2

9.50Ct2

9.50C ts2

9.30C i2

=27.5kJ/kg求冷量及终温依据公式〔5--9〕可得Q=6.67〔55.8-27.5〕=188.76KW6.67(55.827.5)t 5w2

8.334.19

10.40C71、解：混合式换热器按用途分为以下几种类型：⑴冷却塔⑵洗涤塔⑶喷射式热交换器⑷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展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到达所需要的目的，例液体吸取气体混合物中的某些组分除净气体中的灰尘，气体的增湿或枯燥等。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展传热传质，并一同进入集中管，在集中管的出口到达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，最终得到的是水与冷凝液的混合物，或循环使用，或就地排放。2〔〕开放式冷却塔〔2〕风筒式自然冷却塔〔〕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展传热，冷却效果较稳定。c形式，鼓风冷却塔和抽风冷却塔冷却效果好，稳定牢靠。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安排到整个淋水面积上，从而使淋水装置发挥最大的冷却力气。〔3〕通风筒：冷却塔的外壳气流的通道。CtC41=350

t，1Cs=270，1C

i可查i—d1=85kJ/kg2由t=200C，2

i=95%查i—d2=55.5kJ/kg-)i i t t-)21G〔1-2〕=wc(w w2110000(85-55.5)=12023t

t24.19(w2

-16)2w=21.90C2t21.90CtCtC1=100

，s=50C

t 2=13，

=100%0C

i ii—d1=18.6kJ/kg，2=36.6kJ/kg-)i i t t-)21G〔1-2〕=wc(w w21)t)210000(36.6-18.6)=120234.19(16-w2t2w=12.40C即其次种穷困感状况下喷淋后水的温度为12.40C25t=210C，d=9g/kg,变为t=210C,d=10g/kg状态，先对其进展等焓加湿，再等温加湿或先等温降湿，在等温加湿。61〕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。愈低，我们要设置价格较贵的制冷设备，这个不合理。d 5mm,n1个/ m2排〕，=2.8kg/(m2s)〔〕0双排对喷。所以喷淋室断面风速

2.82.3m/s1.2〔2〕依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t t 12 s

1

1615

0.8752 tt21 s1

3022该空气的处理过程为冷却枯燥过程，依据附录〔5--8〕查得相应的喷淋室的接触系数0.7550.120.2720.8750.7550.120.27 0.8750.7552.80.120.27 所以 =1.09所以总喷水量W=G=1.0930200=32918kg/h(3)由附录〔5--8〕查出喷淋室1试验公式，并列方程式1tstw 0.7450.070.265①1 t2t2①s w1 1t t t t i i12〔4〕由s 1，s 2查i—d图得1=64.5kJ/kg，2=41.9kJ/kg12i i依据热平衡方程〔5--83〕1-2=(5)①②联立得，15t

tw tw-) ②c(2 1-) ②c(1 w

0.7452.80.071.090.2650.81922t2w164.541.91.094.19(tw2t 7.410Cw164.541.9

t )w1t 7.41w2

1.094.19

12.310C求喷嘴前水压：依据条件知喷淋室断面为：G 30200A 3.0m2c 3600 2.83600c两排喷嘴的总喷嘴数为：N=2nAc

=2133=78所以每个喷嘴的喷水量为：W32918

422kg/hN 78d 5mm依据每个喷嘴的喷水量422kg.h及喷嘴孔径0 ，查图5—45，可得喷嘴前所需的水压为：1.7atm〔工作压力〕需要的冷冻水量为：G(i2W 12

i) 30200(64.541.9)22132kg/hc tw2

-t〕 4.19(12.365)c可得循环水量为：W 329182213210786kg/hx阻力计算：空气在档水板断面上的迎面风速V 1.2v1.22.32.76m/sd由〔5-87〕得前后档水板阻力为H 202.762d 2

1.291.4Pa5—89H 0.122.32p 2

1.20.63PaH 1180.0751.091.716.4Paw1t t300C,t 220C t19、解：由

1

s1 i—d图知c=18.70C，则依据式〔5—90〕可求出水温下的喷水系数为：

(tc1

t )w1

1.09(18.77.41)18.79

1.27〔t -t 〕c w1 1

t于是可得条件下的喷水量为；W=1.2730200=38345kg/h

w1=9 求1tstw

0.7450.070.2651所求的问题求代入数据得：

t2t2s w1 1 t 1 s w

0.7452.80.071.270.2650.853222t t22所以 s w22

10.09①由at at由1s 2s1

c(tw2

t )w1a5—4，当1t

2.88,ts1a

220C2由于s2

未知，故暂设

2=2.872.88222.871.274.19(t 9)w2t2整理得；w2

0.54ts2t

20.9120.10C

②10.10C22联立①②并求得 s w221t2ts

0.7550.120.27由2 tt2由1 s1代入数据得tt1 2

0.7552.80.121.270.273022t 20.80C2t s2=20.1t

a5—4

t22=2.87所以空气的参数为w2

10.10Cts2

20.10C水的

8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，表冷器中冷媒温度为20℃左右即可；为除湿，冷媒温度降低到7℃以下，使制冷机COP降低。无法使用自然冷源；再热、双重能量铺张；霉菌2、说明空气调整方式中热湿独立处理的优缺点。答：优点：负荷，冷冻水的温度为15～18℃，高于室内的露点温度，不会产生凝水，从而消退了室内的一大污染源。提高了室内空气品质。热作热源。减小电能消耗，有效缓解用电量峰谷现象，优化城市能源构造。整个装置在常压下运行，旋转部件少，噪声低、运行维护便利；缺点：对湿度的把握不够准确，有时候会造成室内温度过干；本钱较高。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了加湿，等焓过程。间接蒸发冷却器：实现的便不再是等焓加湿降温过程，而是减焓等湿降温过程，从而得4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同时，使空气的含湿量和相对湿度有所增加，实现了加湿，等焓过程。2〕〔循环水〕直接蒸发冷却，温度降低后，再通过空气－空气换热器来冷却待处理空气〔即预备进入室内的空气，并使之