大工19秋《热质交换与设备》期末考试复习题

机密★启用前大连理工大学网络教育学院2019年秋《热质交换与设备》期末考试复习题☆考前须知：本复习题总分值共：400分。一、多项选择题〔本大题共28小题，每题3分，共84分〕1、以下属于增大对流传质系数方法的是〔A、增大流速B、A、增大流速B、增大边界层内沿垂直方向的浓度梯度C、减小气流速度方向和浓度梯度方向的夹角D、增大pcp答案：ABC2、当阿克曼修正系数C0<0时〔〕A、传质的方向为从流体主流流向壁面A、传质的方向为从流体主流流向壁面B、传质的方向为从壁面流向流体主流C、C、壁面导热量逐渐减小D、壁面导热量逐渐增加答案：AD3、以下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-1过程描述正确的选项是〔 〕A、空气被枯燥PA、空气被枯燥P陋水蒸汽分压力〔Pa〕B、空气的失去显热C、空气被冷却DC、空气被冷却答案：ABCD4、影响热质交换系数hmd的主要因素包括〔A、空气与水的初参数C、空气质量流速vp答案：ABCD5、固体中的扩散类型包括〔〕A、等分子反向扩散C、与内部结构根本无关的扩散答案：CD6、流体的分子传递性质包括〔〕A、流体的黏性B、流体的流动性C、热传导性D、质量扩散性答案：ACD7、以下不会对绝热饱和温度造成影响的是〔A、空气风速B、热质交换设备的结构特性D、水气比HB、热质交换设备的结构特性D、水气比HB、组分A通过停滞组分B的扩散D、多孔介质中的扩散〕B、接触面积D、水的状态8、以下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-3过程描述正确的选项是〔 〕°PqNPq4Pq6 水蒸汽分压力〔Pa〕A、空气被冷却 B、空气被加湿C、空气焓值增加 D、空气含湿量减小答案：AB9、以下不属于化学吸附的特征的是〔 〕2019年秋季《热质交换与设备》课程期末复习题第2页共20页A、吸附热大，相当于化学反响热 B、吸附过程可逆，易脱附C、吸附范围与外表覆盖程度无关，可多层吸附D、吸附速度慢，需要活化能答案：AD10答案：AD10、以下属于空调用热质交换设备的是〔A、蒸发器C、加湿器答案：BC11、多孔固体中的扩散包括〔 〕A、斐克型扩散C、过渡区扩散答案：ABC12、当阿克曼修正系数C>0时〔〕0A、传质的方向为从流体主流流向壁面C、壁面导热量逐渐减小答案：BCD〕B、表冷器D、蒸汽喷射泵B、克努森扩散D、紊流扩散B、传质的方向为从壁面流向流体主流D、膜总传热量逐渐增大13、以下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-4过程描述正确的选项是〔 〕"FqZPq4Pq6水蒸汽分压力"FqZPq4Pq6水蒸汽分压力〔Pa〕A、空气的焓值增加 B、空气温度降低C、空气含湿量降低 D、空气焓值不变答案：BD14、多孔吸附介质〔 〕，其吸附能力越强。A、孔隙越小 B、孔隙越大C、比外表积越大 D、比外表积越小答案：AC15、以下属于锅炉用热质交换设备的是〔〕A、加湿器C、过热器答案：CD16、扩散系数D的大小主要取决于〔A、扩散物质的种类C、温度答案：ABCD17、刘伊斯关系式成立的条件是〔〕A、0.6<Sc<2500B、30<Sc<7500B、喷淋室D、蓄热式空气预热器〕BB、喷淋室D、蓄热式空气预热器〕B、扩散介质的种类D、压力rD、Le六118、以下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-2过程描述正确的选项是〔〕A、18、以下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-2过程描述正确的选项是〔〕A、为空气的等湿冷却过程B、空气的焓值不发生变化C、空气的焓值减小D、为空气的减湿冷却过程答案：AC19、以下属于物理吸附的特征的是〔 〕A、对所吸附的气体选择性不强CA、对所吸附的气体选择性不强C、吸附过程快附力较大答案：ABC20、以下属于间壁式热质交换设备的是〔A、表冷器C、冷却塔答案：AD21、以下属于冷却塔填料的作用的是〔 〕A、增加水和空气的接触面积B、吸附过程为低放热反响过程D、吸附力依靠未饱和的化学键，吸〕B、喷淋室D、蒸发器B、延长接触时间C、降低水温D、促进水气间的热质交换答案：ABD22、以下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-5过程描述正确的选项是〔 〕A、空气被冷却A、空气被冷却B、空气被加湿C、空气的焓值增大 D、空气被加热答案：ABC23、图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-6过程描述正确的选项是〔 〕PqZPq4Pq6水蒸汽分压力〔Pa〕A、该过程为空气的加湿加热过程B、该过程为空气的减焓过程C、该过程为空气等温加湿过程D、该过程为空气的增焓过程答案：CDTOC\o"1-5"\h\z24、图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-7过程描述正确的选项是〔 〕"Pq2Pq4Pq6 水蒸汽分压力〔P3〕A、空气温度降低 B、空气温度升高C、空气焓值增大 D、空气含湿量增加答案：BCD25、以下吸附剂为亲水性吸附剂的是〔 〕A、硅胶 B、活性氧化铝C、活性炭 D、沸石答案：ABD26、选择吸附剂材料，需要满足的要求包括〔 〕A、吸附能力强 B、吸附选择性好C、容易再生和利用 D、价格低廉、来源广、机械强度好答案：ABCD27、选择除湿剂时，期望其满足的特性包括〔 〕A、对空气中的水分有较大的溶解度 B、对混合气体中的其他组分吸收甚微C、高沸点、低凝固点 D、低挥发、低腐蚀答案：ABCD28、气体吸收的程度取决于〔 〕A、吸收液外表积 B、气体的分压力C、温度 D、吸收液浓度答案：BCD二、判断题〔本大题共25小题，每题2分，共50分〕1、液体的分子扩散速率要高于气体中的分子扩散速率。答案：错。2、动量传递向速度降低的方向进行。答案：对。3、质量传递向浓度降低的方向进行。答案：对。4、由三种传递的类比关系可知，动量通量密度同热量通量密度与质量通量密度相同，都为标量。答案：错。5、传质的存在对壁面导热量和总传热量的影响方向是相反的。答案：对。6、在湍流时不管a/DAB是否为1,刘伊斯关系式总是成立的。答案：对。7、湿球温度是湿空气的状态参数。答案：错。8、空气动态除湿常用在实验室中,是一种间歇操作方法。答案：错。9、对流质交换不包括分子扩散。答案：错。10、克努森扩散不遵循斐克定律。答案：对。11、刘伊斯关系式为：h=C。hpm答案：错。12、总热交换的推动势是温度差。答案：错。13、空气与水直接接触，当水温高于空气的干球温度时，总热流方向流向空气。答案：错。14、绝热饱和温度是湿空气的状态参数。答案：对。15、喷淋室和冷却塔是两种作用原理相同的热质交换设备。答案：对。16、斐克定律只适用于由于分子无规那么热运动引起的扩散过程。答案：对。17、扩散系数与压力成正比。答案：错。V]18、当万二1时，速度边界层和浓度边界层厚度相等。答案：对。19、采用冷却除湿对空气进行处理时，空气的温湿度低，那么除湿效率高。答案：错。20、单纯的对流扩散是不存在的。答案：对21、能量传递向温度升高的方向进行。答案：错。a22、当d=1时，速度边界层和浓度边界层厚度相等。答案：错。23、采用冷却除湿对空气进行处理时，空气的温湿度高，那么除湿效率高。答案：对。24、空气与水直接接触，当水温高于空气的露点温度时，总热流方向流向水。答案：错。25、常用的空气吸附除湿包括静态吸附除湿和动态吸附除湿两种形式。答案：对。三、填空题〔本大题共63个空，每个空2分，共126分〕1、是热量传递的推动力，是产生质交换的推动力。答案：温度差；浓度差TOC\o"1-5"\h\z2、容器中放有CO,和N,温度为25℃,其分压均为Ibar,那么％ = ,2 2co2\o"CurrentDocument"x= 。N2答案：0.5；0.53、当表冷器的外表温度低于时，就会产生减湿冷却过程。答案：空气露点温度4、当物系中存在浓度梯度时，那么发生。答案：质量传递TOC\o"1-5"\h\z5、容器中放有CO9和N，温度为25℃，其分压均为1bar，那么C= ，2 2co2C= 。N2答案：0.04036kmol/m3；0.04036kmol/m36、空气与水直接接触，当水温高于空气的湿球温度时，空气的焓值，总热流方向流向。答案：增加；空气7、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向,可分为、、、和。答案：顺流式；逆流式；叉流式；混合式8、在飞行器上利用涂层材料升华分解带走热量的冷却方法称为。答案：烧蚀冷却9、吸附剂再生的方式包括、、、。答案：加热再生方式；减压再生方式；使用清洗气体的再生方式；置换脱附再生方式10、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的;描述这三种分子传递性质的定律分别答案：切应力；热传导；质量扩散；牛顿粘性定律；傅立叶定律；斐克定律11、当物系中存在速度梯度时，那么发生。答案：动量传递12、相对静坐标的扩散通量称为，相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量那么称为。答案：绝对扩散通量；相对扩散通量13、多组分流体中，流体的绝对速度、主体流动速度和扩散速度之间的关系为答案：绝对速度=主体流动速度+扩散速度14、流体中某组分的速度与整体流动的平均速度之差，称为该组分的。答案：扩散速度15、容器中放有CO2和N2,温度为25℃，其分压均为1bar，贝"Ps.N2答案：1.776kg/m3；1.13kg/m3那么aCO216、容器中放有CO2和N2,温度为25那么aCO2a。N2答案：0.611；0.3817、O.、N、CO.组成的混合物中，各组分摩尔分数相同，那么a=2 2 2 oa= ，a=N2 CO2答案：0.3077；0.2692；0.423118、由分子的无规那么热运动而形成的的物质传递现象称为。答案：分子扩散19、“漂流因数”的物理意义为。答案：反映了主体对传质速率的影响20、在总压力为10.13kPa、温度为298K的条件下，黏度为1.8X10-5Pa•s的N2通过长为0.02m，平均直径为5X10-6m的毛细管进行的扩散为。答案：过渡区扩散21、总压力为1.0132X105Pa、温度为25℃时，氧气和氮气间的扩散率D=。答案：1.54x10-5m2/s22、质量传递的全部阻力集中于固体外表上的具有浓度梯度的流体层称为。答案：浓度边界层23、表达传热和传质之间相互联系的无量纲准那么水为。答案：Le/刘伊斯准那么24、阿克曼修正系数表示对传热的影响。答案：传质速率的大小与方向25、空气与水热质交换同时进行时，推动总热交换的动力是。答案：焓差26、空气与水直接接触，当水温低于空气的干球温度时，空气显热量。答案：失去27、空气与水直接接触，当水温高于空气的干球温度时，总热流方向流向。答案：空气28、空气与水直接接触，当水温高于空气湿球温度但小于空气干球温度时，水温。答案：降低29、空气与水直接接触，当水温等于空气湿球温度时，水温。答案：不变30、空气与水直接接触，当水温低于空气湿球温度时，水温。答案：升高31、利用吸收、吸附法处理空气的优点是。答案：独立除湿32、使气体浓缩的物体叫做，被浓缩的物质叫。答案：吸附剂；吸附质33、化学吸附主要依靠分子间的。答案：化学作用34、衡量吸附剂吸附能力大小的量为。答案：吸附量35、热质交换设备按照工作原理不同可分为、、等类型。答案：间壁式；混合式；蓄热式36、换热器的热工计算方法包括和。答案：平均温差法；效能—传热单元数法37、冷却塔根据循环水在塔内是否与空气直接接触分为和。答案：干式；湿式38、当Kn>10时，固体中发生的扩散通常为。答案：克努森扩散四、简答题〔本大题共5小题，每题10，共50分〕1、质量传递的推动力是什么？传质有几种根本方式？其机理有什么不同？答案：质量传递的推动力是浓度梯度。〔2分〕传质有两种根本方式：分子扩散与对流扩散。〔2分〕在静止的流体或垂直于浓度梯度做层流运动的流体及固体中的扩散，本质上由微观分子的不规那么运动引起，称为分子扩散，机理类似于热传导；〔4分〕流体作宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散，机理类似于热对流。〔2分〕2、请简单对表冷器除湿及吸附除湿的优缺点进行比拟。答案：表冷器除湿：1〕降低了制冷机的制冷系数COP；〔1分〕2〕需要将冷却后的空气加热到送风状态点，浪费能源；〔2分〕3〕冷凝水产生霉菌，造成空气污染。〔1分〕吸附材料除湿：1〕不依靠低温冷媒；〔1分〕2〕杜绝传统空调方式中因“先冷后热”过程造成的能源浪费；〔2分〕3〕天然冷源〔如低温地下水〕可以满足降温要求，无需人工制冷，节约制冷设备及其能耗；〔2分〕4〕消除蒸发器外表冷凝水，防止造成霉菌污染空气。〔1分〕3、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。答案：麦凯尔方程表达式：dQ=h〔i-i〕dA〔2分〕zmdd上式中，为潜热和显热的代数和；i为主流空气的焓，id为边界层中饱和湿空气的焓，hmd为湿交换系数或空气与水外表之间按含湿量之差计算的传质系数。〔4分〕麦凯尔方程说明，当空气与水发生直接接触，热湿交换同时进行时，总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的焓差。〔4分〕4、画图简要说明夏季空气热湿处理的途径及方案。答案：该处理过程由枯燥冷却〔W-L〕和干加热〔L-0〕两个过程组合而成。通常使用喷淋室或表冷器对夏季W状态的热湿空气进行冷却枯燥处理，使之变成接近饱和的L状态，在经各种空气加热器等湿升温，可获得所需的送风状态O。〔3分〕固体吸湿剂处理空气可近似呈等焓减湿变化。由于空气在减湿同时温度升高，故欲到达送风参数要求，后续要进行一个干冷却处理过程。〔3分〕(3)(3)W-O风状态。(1分)5、间壁式换热器可分为哪几种类型？如何提高其换热系数？答案：间壁式换热器从构造上可分为：管壳式、板式、肋片管式等。〔4分〕提高其换热系数的措施有：〔1〕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；〔2分〕〔2〕增加气流的扰动性；〔2分〕〔3〕采用小管径。〔2分〕五、计算题〔本大题共6小题，每题15分，共90分〕1、空气流入内径为25mm、长1m的湿壁管时的参数为：压力1.0132X105Pa、温度为25℃、含湿量3g/kg干空气。空气流量为20kg/h。由于湿壁管外外表的散热，湿外表水温为20℃,试计算空气在管子出口处的含湿量为多少。25+20解：定性温度为t=---=22.5C,此时空气的物性p=1.195kg/m3,g2v=15.295x10-6m2/s。查表得,D0二0.22x10-4m2/s，25c饱和水蒸气的浓度匕二0.02383k/m332=0.22x10-4x32=0.22x10-4x1.013(298) x1.013232=0.25x10-4m/s(2分)2020px3600x处1.195x3600x3」4x。必2=9.48m/s„ud9.48x0.025.__ooR=-o—= =15488ev15.295x10-6S=—15.295x10-6八一S=—15.295x10-6八一 =0.61cD0.25x10-4Sh=0.0237?o.83S0.44=0.23x15488o.83x0.6I0.44=55.66〔3分〕ShD-m-

d0.025=5.566x10-2加/s〔3分〕设传质速率为Ga，那么dG=Ttd^dx〕h〔pShD-m-

d0.025=5.566x10-2加/s〔3分〕设传质速率为Ga，那么dG=Ttd^dx〕h〔p-p〕=—d2u〔dp〕〔2分〕A-SA4 °Adx=odu——0-4hmpdP% ——PAP-P为 AP-P AUh]■tnrexp20C时,饱和水蒸汽的浓度Pa，-0.0179左g/m3P 7--4—二dP-P

A••.PAd・pl+d••.PAd・pl+d 1+0.003=3.57x10-3/m3〔2分〕「•代入上面的式子得,「•代入上面的式子得,p=0.01193kg/m3A2 Jpd=———=2.23g/依〔3分〕P-PA2、需处理的空气量G为21600kg/h；当地大气压力为101325Pa；空气初参数为：t=28℃,t=22.5℃,i=65.8kJ/kg；需要处理的空气终参数为：中16.6℃,t‘=15.9℃,i=44.4kJ/kgoSI J- Z b/ 乙选Y-l型离心式喷嘴，d0=5mm,n=13个/〔m2•排〕和双排对喷的喷淋室，冷冻水初温t『5℃,取vp=3kg/〔巾2.s〕。求喷水量W、水的初温终温t,、冷冻水量W1及循环水量WW1 W，1 X解：〔1〕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:2019年秋季《热质交换与设备》课程期末复习题第16页共21页循环水量：G(i-i循环水量：G(i-i)c^w2l21600(65.8-44.4))一—4.19(13.31-5)=13270kg/h(3分)W=W-W=22680-13270=9410kg/h(3分)xl3、由O2〔组分A〕和CO2〔组分B〕构成的二元系统中发生一维稳态扩散。，CA=0.0207kmol/m3,CB=0.0622kmol/m3，uA=0.0017m/s，uB=0.0003m/s，试计算：1〕u、u；m2〕NA、NB、N；3〕mA、mB、m。解：p=CM*=0.0207x32=0.662kg/m3AAAp=CM*=0.0622x44=2.737kg/m3BBBp=p+p=0.662+2.737=3.399kg/m3ABC=C+C=0.0207+0.0622=0.0829kg/m3ABu=-(pu+pu)=-1-(0.662x0.0017+2.737x0.0003)=5.727x10-4m/s(2paabb3.399分)uJ(Cu+Cu)=—1—(0.027x0.0017+0.0622x0.0003)=6.496x10-4m/smCAABB0.0829(2分)N=Cu=0.0207x0.0017=3.519x10-5kmol/(m2-s)(2分)AAAN=Cu=0.0622x0.0003=1.866x10-5kmol/(m2-s)(2分)BBBN=N+N=3.519x10-5+1.866x10-5=5.385x10-5kmol/(m2-s)(2分)ABm=pu=0.622x0.0017=1.125x10-3kg/(m2-s)(1分)AAAm=pu=2.737x0.0003=8.211x10-3kg/(m2-s)(2分)BBBm=m+m=1.125x10-3+8.211x10-3=1.946x10-3kg/(m2-s)(2分)AB4、有一直径为30mm的直管，底部盛有20℃的水，水面距管口为200mm。当流过管口的空气温度为20℃,相对湿度①=30%,总压力p=1.013X105Pa时，试计算:〔1〕水蒸气往空气中的扩散系数D；〔2〕水的质扩散通量〔即蒸发速率〕；〔3〕通过此管每小时的蒸发水量G。解：〔1〕杳表知，D=0.22x104m2/s0当温度为20℃时,D=Dp0pTD=Dp0pTTo=0.22(293丫5、273,=0.245x104m2/s(5分)〔2〕水外表的蒸汽分压力相当于水温20c时的饱和压力,查水蒸气表可得J」二2337Pa,管口的水蒸气分压力P=0.3x2337=701Pa；A,2相应的空气分压力为P=101300—2337=98963PaB,1P=101300—701=100599PaB,2平均分压力PB,m100599-98963.997788平均分压力PB,m100599；-_99778.8Paln()98963m'ADP-m'ADP-P A1 A2RTPA b,m0.245(2337-701)h 竽x293x°.2101300x x10-499778.8=1.5x10-6kg/Cm2•s)=5.41x10-3kg/&2.h)(5分)- 1 TC兀，〔3〕G=m'•兀d2=5.41x10-3x—x0.032=0.003822kg/h=3.82g/h〔5分〕A4 45、试计算空气沿水面流动式的对流传质交换系数hm和每小时从水面蒸发的水量。空气的流速u=3m/s,沿气流方向的水面长度l=0.3m,水面的温度为15℃,空气温度为20℃,空气总压强为1.013x105Pa,其中水蒸气分压力p2=701Pa,相当于空气的相对湿度为30%。〔空气与水在273K下的D0=0.22cm2/s,空气在20℃时的物性：V=1.506x10-5m2/s,c=1.005kJ/〔kg℃〕 p=1.205kg/m3〕。p,解：Re=u=3x0.3=