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热质交换原理与设备复习题.

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热质交换原理与设备复习题._第1页
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填空题1、有空气和氨组成的混合气体,压力为2个标准大气压,温度为273K,那么空气向氨的扩散系数是 m2/s3、喷雾室是以实现 雾 和 空气 在直接接触条件下的热湿交换4、当表冷器的外表温度低于 空气的露点湿度 时,就会产生减湿冷却过程5、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差,成为该组分的 扩散 速度6刘伊斯关系式是 h/hmad=Cp 1、有空气和氨组成的混合气体,压力为4个标准大气压,温度为273K,那么空气向氨的扩散系数是 m2/s2、冷凝器的类型可以分为水冷式,空气冷却式 ( 或称风冷式 ) 和蒸发式三 种类型.3、冷却塔填料的作用是 延长冷却水停留时间,增加换热面积,增加换热量.均匀布水 4、冰蓄冷空调可以实现电力负荷的 调峰填谷 5、吸附式制冷系统中的脱附—吸附循环装置代替了蒸汽制冷系统中的 装置6、刘伊斯关系式文中表达为 在给定 。

7、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃,油从100℃都被加热到120℃,那么换热器效能是 25% 8、总热交换是 潜热交换 和 显热交换 的总和9、吸收式制冷机可以“以热制冷〞,其向热源放热Q1,从冷热吸热Q2,消耗热能Q0,那么其性能系数COP= Q1-Q2/Qo 10、冬季采暖时,蒸发器外表易结霜,融霜的方法有 1、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时,就会分别产生 动量 、热量 和 质量 的传递现象2、锅炉设备中的过热器、省煤器属于 间壁式 式换热器3、大空间沸腾可以分为 、 、 和 四个区域4、总压力为0.1MPa的湿空气,干球温度为20℃,湿球温度为10℃,那么其相对湿度为 6、某翅片管换热器,外表对流换热系数位10W/m2·K,翅片外表温度为50℃,外表流体温度为30℃,翅片效率为2.5,那么换热器的热流密度为 W/m27、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃,油从100℃都被加热到120℃,那么换热器效能是 。

8、潜热交换是 发生热交换的同时伴有质交换〔湿交换〕10、有一空气和二氧化碳组成的混合物,压力为3个标准大气压,温度为0℃,那么此混合物中空气的质扩散系数为 0.547*10-5 m2/s11、根据冷却介质的不同,冷凝器可以分为 、 和 三类12、一管式逆流空气加热器,平均换热温差为40℃,总换热量位40kW,传热系数为40W/(m2.℃)那么换热器面积为 25 m21、流体的粘性、热传导性和 质量扩散 通称为流体的分子传递性质2、当流场中速度分布不均匀时,分子传递的结果产生 切应力 ;温度分布不均匀时,分子传递的结果产生 热传导 ;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 质量扩散 ;描述这三种分子传递性质的定律分别是 牛顿粘性定律 、 傅里叶定律 、 菲克定律 3、热质交换设备按照工作原理不同可分为 间壁式 、 直接接触式 、 蓄热式 、 热管式 等类型外表式冷却器、省煤器、蒸发器属于 间壁式 ,而喷淋室、冷却塔那么属于 直接接触式 3、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向,可分为_顺流_式、逆流_式、_混合流_式和_叉流_式。

工程计算中当管束曲折的次数超过_4__次,就可以作为纯逆流和纯顺流来处理5、_温差 _是热量传递的推动力,而_焓差 _那么是产生质交换的推动力6、质量传递有两种根本方式: 分子传质 和 对流传质 ,两者的共同作用称为__ __7、相对静坐标的扩散通量称为 以绝对速度表示的质量通量 ,而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量那么称为 以扩散速度表示的质量通量 8、在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下,当无整体流动时,组成二元混合物中的组分A和组分B发生互扩散,其中组分A向组分B的质扩散通量mA与组分A的 浓度梯度 成正比,其表达式为 ;当混合物以某一质平均速度V移动时,该表达式的坐标应取 9、麦凯尔方程的表达式为: hw 〔ti –tw〕=hmd(i-ii) ,它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 传热系数与焓差驱动力的乘积 10、相际间对流传质模型主要有 薄膜理论、溶质渗透理论、外表更新理论 名词解释热舒适性〔人体对周围空气环境的舒适热感觉〕、绝热饱和温度(绝热增湿过程中空气降温的极限)、传质通量〔单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量〕、扩散系数(沿扩散方向在单位时间每单位浓度降的条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数、)空气调节〔利用冷却或者加热设备等装置,对空气的温度和湿度进行处理,使之到达人体舒适度的要求〕、新风〔从室外引进的新鲜空气,经过热质交换设备处理后送入室内的环境中〕、回风〔从室内引出的空气,经过热质交换设备的处理再送回室内的环境中〕、露点温度(指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下冷却到饱和时的温度)、机器露点(空气在机器上结露产生凝结水的温度值)、分子传质(由于分子的无规那么热运动而形成的物质传递现象)〔扩散传质〕、对流传质(:是流体流动条件下的质量传输过程)、质量浓度(单位体积混合物中某组分的质量)、浓度边界层〔质量传递的全部阻力集中于固体外表上一层具有浓度梯度的流层中,该流层即为浓度边界层〕、速度边界层(质量传递的全部阻力集中于固体外表上一层具有浓度梯度的流层中,该流层即为浓度边界层)、热边界层、雷诺类比〔对流传热和摩擦阻力间的联系〕、宣乌特准那么数(流体传质系数hm和定型尺寸的乘积与物体的互扩散系数〔Di〕的比值)、施密特准那么数(流体的运动黏度〔v〕与物体的扩散系数〔D〕的比值)、普朗特准那么数(流体的运动黏度〔v〕与物体的导温系数a的比值)简要答复下列问题1、什么叫冰蓄冷空调?其系统种类有哪些?冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中,白天融冰将所储存冷量释放出来,减少电网顶峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量2、根据冷却介质和冷却方式的不同,冷凝器可分为哪几类?试说明他们各自的特点?水冷和风冷冷凝器3、冷却塔分为哪几类?由哪些主要构件组成?干式和湿式。

有淋水装置、配水系统、通风筒组成4、解释显热交换、潜热交换和全热交换,并说明他们之间的关系显热交换是空气与水之间存在温差时,由导热、对流和辐射作用而引起的换热结果潜热交换是空气中的水蒸气凝结〔或蒸发〕而放出〔或吸收〕汽化潜热的结果总热交换是显热交换和潜热交换的代数和5、表冷器与喷水室比拟,有什么区别?表冷器有两种:一是风机盘管的换热器,它的性能决定了风机盘管输送冷〔热〕量的能力和对风量的影响一般空调里都有这个设备二是空调机组内的风冷的翅片冷凝器 空调里的表冷器铝翅片采用二次翻边百页窗形,保证进行空气热交换的扰动性,使其处于紊流状态下,较大地提高了换热效率表冷器是给制冷剂散热的,把热量排到室外,它把压缩机压缩排出高温高压的气体冷却到低温高压的气体利用制冷剂在表冷器内吸热,使之被冷却空间温度逐渐降低 空气处理机组的风机盘管表冷器,通过里面流动的空调冷冻水〔冷媒水〕把流经管外换热翅片的空气冷却,风机将降温后的冷空气送到使用场所供冷,冷媒水从表冷器的回水管道将所吸收的热量带回制冷机组,放出热量、降温后再被送回表冷器吸热、冷却流经的空气,不断循环喷水室是一种多功能的空气调节设备,可对空气进行加热、冷却、加湿及减湿等多种处理。

喷水室由喷嘴、喷水管路、挡水板、集水池和外壳等组成空气进入喷水室内,喷嘴向空气喷淋大量的雾状水滴,空气与水滴接触,两者产生热、湿交换,到达所要求的温、湿度喷水室的优点是可以实现空气处理的各种过程;主要缺点是耗水量大,占地面积大,水系统复杂,水易受污染,目前在舒适性空调中应用不多工程中选用的喷水室除卧式、单级外,还有立式、双级喷水室6、扩散系数是如何定义的?影响扩散系数值大小的因素有哪些?扩散系数是沿扩散方向,在单位时间每单位浓度降的条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数,大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力7、试比拟分析对流传质与对流传热的相关准数之间的关系?传质传热Sc=v/diPr=v/aSh=hm .l/DiNu=hl/λ8、如何认识传质中的三种速度,并写出三者之间的关系?Ua Ub:绝对速度 Um:混合物速度 Ua Ub 扩散速度 Ua=Um+(Ua-Um) 绝对速度=主体速度+扩散速度9、写出斐克定律的普遍表达形式并举例说明其应用?NA=-DdCA/dz +xA ( NA+NB)10、简述“薄膜理论〞的根本观点当流体靠近物体外表流过,存在着一层附壁的薄膜,在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触,并假定膜内流体与主流不相混合和扰动,在此条件下,整个传质过程相当于此 薄膜上的扩散作用,而且认为在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性的浓度分布,膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。

11、在什么条件下,描述对流传质的准那么关联式与描述对流换热的准那么关联式具有完全类似的形式?请说明理由当边界层传递方程的扩散系数相等时即v=a=D或V/a=V/D=a/D=1时 具有完全相同的形式12、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义hw 〔ti –tw〕=hmd(i-ii) 湿空气在冷却降湿过程中,湿空气主流与仅靠水膜饱和空气的焓差是热值交换的推动势,其在单位时间内单位面积上的总传热量可近似的用传值系数hmd与焓差动力Δi的乘积来表示13、分别写出对流换热与对流传质的根本计算式以及式中各项的单位和物理意义;并指出当热质传递同时存在时,对流换热系数h和对流传质系数hm之间存在什么样的关系?hmAB/L ReSc1/314、简述外表式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点当冷却器外表温度低于被处理空气的干球温度,但高于其露点温度时,那么空气只是冷却而不产生凝结水,称干工况如果低于空气露点,那么空气不被冷却,且其中所含水蒸气局部凝结出来,并在冷凝器的肋片管外表形成水膜,称湿工况,此过程中,水膜周围形成饱和空气边界层,被处理与表冷器之间不但发生显热交换还发生质交换和由此引起的潜热交换。

15、请说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点?对空气的降温和除湿分开处理,除湿不依赖于降温方式实现节约传统除湿中的缺点,节约能源,减少环境污染16、表冷器处理空气的工作特点是什么?与空气进行热质交换的介质不和空气直接接触,是通过表冷器管道的金属壁面来进行的空气与水的流动方式主要为逆交叉流17、吸附〔包括吸收〕除湿法和表冷器,除湿处理空气的原理和优缺点是什么?吸附除湿是利用吸附材料降低空气中的含湿量吸附除湿既不需要对空气进行冷却也不需要对空气进行压缩,且噪声低并可以得到很低的露点温度表冷器缺点:仅为降低空气温度,冷媒温度无需很低,但为了除湿必须较低,pp250的练习题1至9题计算题1、有一管道充满了氮气和氧气的混合气体,其温度为200℃,总压力位0.1MPa,一端氮气浓度为1.0 Kmol/m3,另一端浓度为0.4 Kmol/m3,两端相距50cm,DAB×10-4m2/s,计算稳态下氮气的物质的量通量解:由斐克第一定律得:==6×10-5kmol/(m2.S)2、有一管道充满了氮气和氦气的混合气体,其温度为300K,总压力位0.1MPa,一端氮气的分压力为0.06MPa,另一端为0.01MPa,两端相距30cm,DAB×10-4m2/s,计算稳态下氮气的物质的量通量。

解:由斐克第一定律得:对于理想气体,,=9×10-6kmol/m2·s3、某空气冷却式冷凝器,以R134a为制冷剂,冷凝温度为ts=50℃,蒸发温度t0=5℃,时的制冷量Q0=5500W,压缩机的功耗是1500W,冷凝器空气进口温度为35℃,出口温度为43℃〔1〕制冷剂与空气的对数平均温差是多少?〔2〕在空气平均温度39℃下,空气的比热为1013J/kg.K,密度为/m3,所需空气流量是多少?解:〔1〕△t‘=50-35=15℃,△t’’=50-43=7℃ ℃(2)冷凝总负荷=5500+1500=7000W×1013×8〕=3/s4、一个直径为3cm×10-6m2/s;〔2〕空气以/s的速度流过萘球,温度为259K,压力为101.325kPa,〔2分〕=2.0×5.14×10-6/0.03=3.43×10-4m/s〔2〕=0.15×0.03/1.0×105=4.5×102,〔1分〕0.569〔〕=2.569×5.14×10-6/0.03=4.4×10-4m/s5、一管式逆流空气加热器,空气由15℃加热到30℃,水在80℃下进入换热器管内,40℃时离开,总换热量位30kW,传热系数为40W/(m2.℃),求:〔1〕平均换热温差;〔2〕换热器面积。

解:〔1〕△t‘=80-30=50℃,△t’’=40-15=25℃ ℃〔2〕=30000/〔40×35.7〕=21m26、试推导空调计算中常用的刘伊斯关系式7、×105Pa、温度为25℃的空气,以×10-2m×10-5㎡/s,试求从气流到管壁的对流传质系数以及碘蒸汽在管子外表上的沉积率〔空气的动量扩散系数ν×10-6m2/s〕管内受迫层流:,管内受迫紊流:解:8、空调系统送风量G=5㎏/s,空气初状态参数t1=35℃,ts1=℃,i1=85kJ/㎏;终状态参数为t2=19℃,ts2=℃,i2=51.4kJ/㎏;空气压强101325Pa,试选用JW型空气冷却器并求出其中的传热系数范围〔空气密度ρ=1.2 kg/m3,定压比热cp=1.005 kJ/( kg·℃),水定压比热cp=4.19 kJ/( kg·℃/s〕水冷式外表冷却器作为冷却用之传热系数〔W/ ㎡·℃〕: 4排: 6排: 8排:型号风量〔m3/h〕每排散热面积d〔m2〕迎风面积Ay〔m2〕通水断面积Aw〔m2〕JW10-45000-8350JW20-48350-16700JW30-416700-25000JW40-425000-33400排数迎面风速(m/s)2468解:〔1〕计算需要的接触系数,确定冷却器的排数 查表可知,在常用的范围内,JW型6排表冷器能满足的要求,应选用6排。

〔2〕假定,那么 查表可选用JW20-4型表冷器一台,其迎风面积故实际迎面风速查表可知,在时,JW型6排表冷器实际的值可以满足要求,所选JW20-4型表冷器每排散热面积通水断面积〔3〕求析湿系数〔4〕由,可选水流速范围代入当当9、氢气和空气在总压强为1.013×105Pa,温度为25℃的条件下作等摩尔互扩散,扩散系数为0.6㎝2/s,在垂直于扩散方向距离为10㎜的两个平面上氢气的分压强分别为16000Pa和5300Pa试求这两种气体的摩尔扩散通量解:用A和B分别代表氢气和空气由于等摩尔互扩散,根据菲克定律负号表示两种气体组分扩散方向相反加上作业题综述题1、空气与水接触时,由于水温的不同空气的状态变化过程也将不同,随着水温的不同可以得到多种空气状态变化过程,试用热湿交换理论简单分析这几种过程2、分析说明动量、热量和质量三种传递现象之间的类比关系当物系中存在速度、温度、浓度的梯度时,那么分别发生动量、热量、质量的传递现象动量、热量、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运动动量传递、能量传递、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是类似的。

3、建立湿空气通过表冷器冷却时的物理模型,写出传热传质的微分方程,并进行简单讨论4、试讨论空气与水直接时的状态变化过程5、简述换热器热工计算常用的计算方法6、试比拟分析对流传质与对流传热的相关准数之间的关系7、分别讨论空气在夏季、冬季热质处理的方案,并加以说明8、质量传递的推动力是什么?浓度差传质有几种根本方式?分子传质和对流传质其机理有什么不同?9、简述斐克定律,并写出其数学表达式以及各项的意义;当混合物以整体平均速度运动时,斐克定律又该如何表示?NA=-DdCA/dz +xA ( NA+NB)10、下表以空气外掠平板的受迫对流为例,将二维稳态常物性层流条件下的对流换热与对流传质进行了类比,请将其补充完整11、空气与水直接接触时,在水量无限大、接触时间无限长的假象条件下,随着水温不同,可以得到如下图的七种典型空气状态变化过程,请分析这七种过程的特点,然后将给出的表格填写完整12、说明集中空调系统采用冰蓄冷系统的优缺点?1 优点  1) 平衡电网峰谷荷,减缓电厂和供配电设施的建设 2) 制冷主机容量减少,减少空调系统电力增容费和供配电设施费 3) 利用电网峰谷荷电力差价,降低空调运行费用。

  4) 电锅炉及其蓄热技术无污染、无噪声、平安可靠且自动化程度高不需要专人管理 5) 冷冻水温度可降到1-4℃,可实现大温差、低温送风空调,节省水、风输送系统的投资和能耗 6) 相对湿度较低,空调品质提高,可有效防止中央空调综合症 7) 具有应急冷〔热〕源,空调可靠性提高  8) 冷〔热〕量全年一对一配置,能量利用率高  2 缺点 1) 通常在不计电力增容费的前提下,其一次性投资比常规空调大  2) 蓄能装置要占用一定的建筑空间  3) 制冷蓄冰时主机效率比在空调工况下运行低、电锅炉制热时效率有可能较热泵低 4) 设计与调试相对复杂 w2. n3. 。

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