1、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備綜合復(fù)習(xí)資料一、填空題1、流體的黏性、熱傳導(dǎo)和質(zhì)量（分子擴(kuò)散）通稱為流體的分子傳遞性質(zhì)。2、將熱質(zhì)交換設(shè)備系統(tǒng)由于過(guò)程不可逆而產(chǎn)生的嫡增與兩種流體中熱容量較大的流體的熱容量之比稱之為（嫡產(chǎn)單元數(shù)），常用來(lái)作為熱質(zhì)交換設(shè)備的評(píng)價(jià)指標(biāo)。3、按不同的工作原理，熱質(zhì)交換設(shè)備可分為：（間壁式）、（直接接觸式）、蓄熱式和熱管式。4、（濃度差）是產(chǎn)生質(zhì)交換的驅(qū)動(dòng)力，質(zhì)交換有兩種基本方式為分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散。5、由于擴(kuò)散傳質(zhì)引起的熱傳遞，這種現(xiàn)象稱為（杜弗爾）效應(yīng)。6、二元混合氣體作為理想氣體用分子動(dòng)力理論可以得出質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)與溫度、壓力關(guān)系為：D:3（D:P,T2）。7、（相變貯能）是利用

2、固-液相變、液-汽相變、固-汽相變和固-固相變過(guò)程來(lái)吸收和釋放熱量，進(jìn)行蓄冷和蓄熱的一項(xiàng)技術(shù)。8、準(zhǔn)則數(shù)Pr表示速度分布和溫度分布的相互關(guān)系；準(zhǔn)則數(shù)（Le）表示溫度分布和濃度分布的相互關(guān)系。9、雷諾類似率表述了對(duì)流傳熱、傳質(zhì)和摩擦阻力之間的關(guān)系，它們以準(zhǔn)則數(shù)（Sh,Nu,Re,Pr,Sc）形式的表述CCf形式分別為Nu=RePr、（Sh=ReSc）。2210、吸附劑吸附除濕過(guò)程是（放熱）過(guò)程，吸附熱一般（大于）水蒸氣的凝結(jié)熱。11、菲克擴(kuò)散基本定律mA=-Dab（kg/m：s）中的mA為擴(kuò)散物質(zhì)A的（相對(duì)擴(kuò)散）通量。當(dāng)混合物以某一質(zhì)平均速度u移動(dòng)時(shí)，其坐標(biāo)應(yīng)取隨整體平均速度的動(dòng)坐標(biāo)。12、系數(shù)

3、D,a,V具有擴(kuò)散的性質(zhì)，它們的單位均為nf/s,它們分別稱為（分子擴(kuò)散系數(shù)）、熱擴(kuò)散系數(shù)和（動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)）。13、濃度差是產(chǎn)生質(zhì)交換的驅(qū)動(dòng)力，質(zhì)交換有兩種基本方式為（分子擴(kuò)散）和（對(duì)流擴(kuò)散）。14、二元體系中，由于存在溫度差引起的擴(kuò)散，稱為熱擴(kuò)散，也稱（索瑞特）效應(yīng)。15、吸附劑的再生方式有加熱再生、（減壓再生）、使用清洗氣體再生和（置換脫附再生）。16、舍伍德準(zhǔn)則數(shù)Sh的物理意義是（反映流體的邊界擴(kuò)散阻力與對(duì)流傳質(zhì)阻力之比）。17、（吸附）現(xiàn)象是產(chǎn)生在相異兩相的邊界面上的一種分子積聚現(xiàn)象。二、判斷題1、在沒有濃度差的二元體系中即使各處存在溫度差或總壓差，也不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)擴(kuò)散。（）2、當(dāng)傳質(zhì)方向

4、從流體主流到壁面，即傳質(zhì)阿克曼修正系數(shù)C0的值為負(fù)，此時(shí)壁面上的導(dǎo)熱量就大為增加。（）3、把冷水和溫水同時(shí)放入冰箱中，則冷水將比溫水結(jié)冰快。（）4、送風(fēng)射流較之回風(fēng)氣流的作用范圍大得多，因而在空調(diào)房間中，氣流流型及溫度與濃度分布主要取決于送風(fēng)射流。（）5、噴淋室的前擋水板具有擋住飛濺出來(lái)的水滴和使進(jìn)風(fēng)均勻流動(dòng)的雙重作用，所以也稱為均風(fēng)板。（）6、濕球溫度受傳遞過(guò)程中各種因素的影響，它不完全取決于濕空氣的狀態(tài)，所以不是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。（）7、水在冷卻塔中進(jìn)行蒸發(fā)冷卻，其溫度只能被冷卻到空氣的最初溫度，此時(shí)水溫稱為水的冷卻極限。（）8、表冷器用來(lái)減濕冷卻，噴淋室可以完成除減濕冷卻以外的所有空氣處

5、理過(guò)程。（）9、濕式冷卻塔和噴淋室都屬氣水直接接觸式熱質(zhì)交換設(shè)備，均是用來(lái)處理空氣用的。（）10、預(yù)混燃燒熱強(qiáng)度比擴(kuò)散燃燒高很多，燃燒完全程度也高，燃燒火焰的穩(wěn)定性也好，不易產(chǎn)生回火。（）11、表冷器的熱交換效率再是指表冷器中的實(shí)際換熱量與最大可能換熱量的比值，其實(shí)質(zhì)就是換熱器的傳熱效能。（）12、濕空氣與水直接接觸時(shí)，當(dāng)接觸時(shí)間足夠長(zhǎng)，但水量有限時(shí)，水溫在任何熱濕交換過(guò)程中都將發(fā)生變化。（）13、物質(zhì)的分子擴(kuò)散系數(shù)表示物質(zhì)的擴(kuò)散能力，是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一，與物質(zhì)的濃度直接相關(guān)。（）1、X2、，3、X4、，5、，6、，7、X8、x9、x10、x11、V12、x13、x三、名詞解釋1、燒蝕冷卻：

6、為了冷卻表面，在物體的表面上涂上一層材料，當(dāng)溫度升高時(shí)涂層材料就會(huì)升華、熔化或分解，這些化學(xué)過(guò)程吸收熱量，而反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量流從表面離去，從而有效地冷卻壁面，這種冷卻方法稱為燒蝕冷卻。2、濃度邊界層：在流體表面處，存在一個(gè)濃度梯度很大的流體薄層區(qū)域，這個(gè)區(qū)域就稱為濃度邊界層。3、換熱擴(kuò)大系數(shù)：在熱濕交換中，把總熱交換量與顯熱交換量之比稱為換熱擴(kuò)大系數(shù)。4、斐克定律：在濃度場(chǎng)不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無(wú)整體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中組分A和組分B發(fā)生擴(kuò)散。其中組分A向組分B的擴(kuò)散通量與組分A的濃度梯度成正比，這就是斐克定律。5、析濕系數(shù)：在熱濕交換中，把總熱交換量與顯熱交換量之比稱為

7、換熱擴(kuò)大系數(shù)，也稱為析濕系數(shù)。6、傳質(zhì)冷卻：為了冷卻表面，通過(guò)一個(gè)不斷從表面離去的質(zhì)量流開冷卻高溫表面的方法，這種冷卻方法稱為傳質(zhì)冷卻。四、簡(jiǎn)答題1、寫出劉易斯關(guān)系式，并闡明其成立的條件答：h二Cphmda條件：（1）0.6Pr60;（2）0.6Sc0,隨著C0T,總熱量QtT,導(dǎo)熱量QcJ；傳質(zhì)阿克曼彳正系數(shù)C0ttwtA增增增增溫加濕一、質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力是什么？傳質(zhì)有幾種基本方式？其機(jī)理有什么不同？（10分）答：質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力是濃度梯度。傳質(zhì)有兩種基本方式：分子擴(kuò)散與對(duì)流擴(kuò)散。在靜止的流體或垂直于濃度梯度方向作層流運(yùn)動(dòng)的流體及固體中的擴(kuò)散，本質(zhì)上由微觀分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起，稱為分子擴(kuò)散，

8、機(jī)理類似于熱傳導(dǎo)；流體作宏觀對(duì)流運(yùn)動(dòng)時(shí)由于存在濃度差引起的質(zhì)量傳遞稱為對(duì)流擴(kuò)散，機(jī)理類似于熱對(duì)流。二、簡(jiǎn)述斐克定律，并寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式以及各項(xiàng)的意義；當(dāng)混合物以整體平均速度V運(yùn)動(dòng)時(shí)，斐克定律又該如何表示？（20分）答：斐克定律：在濃度場(chǎng)不隨時(shí)間而變的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無(wú)整體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中組分A和B發(fā)生互擴(kuò)散，其中組分A向組分B的擴(kuò)散通量與組分A的濃度梯度成正比，其表達(dá)式為：_dC2_dn2mA=-DabAkg.msNA=-DABAkmol.msdy或dymA,Na分別為組分A的相對(duì)質(zhì)擴(kuò)散通量和摩爾擴(kuò)散通量；dCAdnAdy，dy分別為組分a的質(zhì)量濃度梯度和摩爾濃度梯度；DAB組分A向

9、組分B中的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)，單位m2/s；dCA.2mA-DabkgmsV-當(dāng)混合物以整體平均速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)dy三、簡(jiǎn)述“薄膜理論”的基本觀點(diǎn)。（15分）答：當(dāng)流體流經(jīng)固體或液體表面時(shí)，存在一層附壁薄膜，靠近壁面一側(cè)膜內(nèi)流體的濃度分布為線性，而在流體一側(cè)，薄膜與濃度分布均勻的主流連續(xù)接觸，且薄膜內(nèi)流體與主流不發(fā)生混和與擾動(dòng)。在此條件下，整個(gè)傳質(zhì)過(guò)程相當(dāng)于集中在薄膜內(nèi)的穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散傳質(zhì)過(guò)程。四、在什么條件下，描述對(duì)流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式與描述對(duì)流換熱的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式具有完全類似的形式？請(qǐng)說(shuō)明理由。（10分）答：如果組分濃度比較低，界面上的質(zhì)擴(kuò)散通量比較小，則界面法向速度與主流速度相比很小可以忽略不計(jì)時(shí)，描述對(duì)流

10、換熱系數(shù)和對(duì)流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式具有完全類似的形式。此時(shí)，對(duì)流換熱與對(duì)流傳質(zhì)的邊界層微分方程不僅控制方程的形式類似，而且具有完全相同的邊界條件，此時(shí)對(duì)流換熱和對(duì)流傳質(zhì)問(wèn)題的解具有完全類似的形式。五、寫出麥凱爾方程的表達(dá)式并說(shuō)明其物理意義。（5分）答：dQz=hmdi-iddA麥凱爾方程表明，當(dāng)空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時(shí)進(jìn)行時(shí)?？倱Q熱量的推動(dòng)力可以近似認(rèn)為是濕空氣的燃差。上式中，dQz為潛熱和顯熱的代數(shù)和；i為主流空氣的崎，ib為邊界層中飽和濕空氣的烙，hmd為濕交換系數(shù)或空氣與水表面之間按含濕量之差計(jì)算的傳質(zhì)系數(shù)。六、氫氣和空氣在總壓強(qiáng)為1.013X105Pa,溫度為25c的條件下作等摩

11、爾互擴(kuò)散，已知擴(kuò)散系數(shù)為0.6cm2/s,在垂直于擴(kuò)散方向距離為10mm的兩個(gè)平面上氫氣的分壓強(qiáng)分別為16000Pa和5300Pa。試求這兩種氣體的摩爾擴(kuò)散通量。（10分）解：用A和B分別代表氫氣和空氣由于等摩爾互擴(kuò)散，根據(jù)菲克定律4DpA1一pA20.61016000-530022Na=-Nb=2.5910mol/msRmTy83142980.01負(fù)號(hào)表示兩種氣體組分?jǐn)U散方向相反。七、含少量碘的壓力為1.013X105Pa、溫度為25c的空氣，以5.18m/s的速度流過(guò)直徑為3.05x10-2m的圓管。設(shè)在空氣中碘蒸汽的平均摩爾濃度為nm,管壁表面碘蒸汽的濃度可視為0,空氣碘的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)D=

12、0.826X10-5m2/s,試求從氣流到管壁的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)以及碘蒸汽在管子表面上的沉積率。（空氣的動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)v=15.15X10m2/s）（15分）管內(nèi)受迫層流：Sh=1.86Re0.333Sc0333管內(nèi)受迫紊流：Sh=0.023Re0.83Sc044解:15.5310-50.82610一=1.88ud5.183.0510一Re=一二-v15.5310=10173Sh=0.023Re.83Sc0.44=0.023101730.831.880.44=64.35hm=0.017msDSh64.350.82610”d-3.05102NA=hmnm-0=0.017nmkmol.m2s課程熱質(zhì)交換

13、原理與設(shè)備考試形式（開/團(tuán)置，考達(dá)/查）一、填空題（每題2分，共16分）1 .按照工作原理的不同可以將熱質(zhì)交換設(shè)備分為?、蓄熱式和熱管式。2 .與質(zhì)兩者的共同作用稱為對(duì)流傳質(zhì)。3 .蓄熱用固液相變材料的熱性能要求為：合適的相變溫度、較大的相變潛熱以及合適的導(dǎo)熱性能。4 .吸附空氣中水蒸氣的吸附劑稱為干燥劑，干燥劑的吸濕和放濕的機(jī)理是由干燥劑表面的蒸汽壓與環(huán)境空氣的蒸汽壓差造成，當(dāng)前者較低時(shí)，干燥劑吸濕，反之放濕O5 .吸附劑的再生方式有加熱再生方式、減壓再生方式使用清洗氣體的再生方式、O6 .濕工況下表冷器的析濕系數(shù)的定義：-dQ,其值的大小直接反映了07 .蒸發(fā)冷卻所特有的性質(zhì)是。8 .在冷

14、卻塔的熱工計(jì)算中，一般要求冷卻水出口溫度t2比當(dāng)?shù)貧鉁貤l件下的濕球溫度ts高_(dá)35_C。二、分析簡(jiǎn)答題（每題6分，共36分）1.溫度為30C、水蒸氣分壓力為2kPa的濕空氣吹過(guò)下面四種狀態(tài)的水表面時(shí)，試用箭頭表示傳質(zhì)和總傳熱的方向。水溫t50C30C18C10C傳熱方向.氣水氣水A氣水A氣水傳質(zhì)方向氣水氣水氣水k氣水2 .如何理解動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞現(xiàn)象的類比性？答：當(dāng)物系中存在速度、溫度和濃度的梯度時(shí)，則分別會(huì)發(fā)生動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞現(xiàn)象。動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞，既可以是由分子的微觀運(yùn)動(dòng)引起的分子傳遞，也可以是由漩渦混合造成的流體微團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)引起的湍流傳遞。對(duì)三類現(xiàn)象的分子傳遞和湍流傳遞分

15、析可以得出這三種傳遞現(xiàn)象背后的機(jī)理是相同的，它們依從的規(guī)律也類似，都可以用共同的形式表示：傳遞速率=擴(kuò)散系數(shù)X傳遞推動(dòng)力，清楚地表明了“三傳”之間的類比性。（4分）另外，從動(dòng)量方程、熱量方程和擴(kuò)散方程及相對(duì)應(yīng)的邊界條件可以看出它們?cè)谛问缴鲜峭耆愃频模睬宄乇砻髁恕叭齻鳌敝g的類比性。（2分）3 .根據(jù)關(guān)系式先gT,窕。g以及,說(shuō)明同一表面上傳質(zhì)對(duì)傳熱過(guò)程的影響。答：式.1表明，傳質(zhì)的存在對(duì)壁面導(dǎo)熱量和總傳熱量的影響是相反的。在C00時(shí)，隨著Co的增大，壁面導(dǎo)熱量是逐漸減少的，而膜總傳熱量是逐漸增大的；（3分）在CoX106(m2/s)t(C)-5px10(Pa)r(kJ/kg)101.00

16、51.24714.16100.012272477.7201.0051.20515.06200.023382454.3301.0051.16516.00300.042412430.9401.0051.12816.96400.073752407.0501.0051.09317.95500.123352382.7中原工學(xué)院建環(huán)01熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程期末試卷一、填空題（共30分）1、流體的粘性、熱傳導(dǎo)性和質(zhì)量擴(kuò)散性通稱為流體的分子傳遞性質(zhì)。2、當(dāng)流場(chǎng)中速度分布不均勻時(shí)，分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生切應(yīng)力；溫度分布不均勻時(shí),分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生熱傳導(dǎo);多組分混合流體中，當(dāng)某種組分濃度分布不均勻時(shí)，分子傳遞的結(jié)果

17、會(huì)產(chǎn)生該組分的質(zhì)量擴(kuò)散；描述這三種分子傳遞性質(zhì)的定律分別是牛頓粘T定律、傅立葉定律、菲克定律。3、熱質(zhì)交換設(shè)備按照工作原理不同可分為間壁式、混合式、蓄熱式一和熱管式等類型。表面式冷卻器、省煤器、蒸發(fā)器屬于間壁式，而噴淋室、冷卻塔則屬于一混合式。3、熱質(zhì)交換設(shè)備按其內(nèi)冷、熱流體的流動(dòng)方向，可分為順流式、逆流式、叉流式和混合式。工程計(jì)算中當(dāng)管束曲折的次數(shù)超過(guò)4次,就可以作為純逆流和純順流來(lái)處理。5、溫度差是熱量傳遞的推動(dòng)力，而濃度差則是產(chǎn)生質(zhì)交換的推動(dòng)力。6、質(zhì)量傳遞有兩種基本方式：分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散,兩者的共同作用稱為對(duì)流質(zhì)交換。7、相對(duì)靜坐標(biāo)的擴(kuò)散通量稱為絕對(duì)擴(kuò)散通量，而相對(duì)于整體平均速度移動(dòng)

18、的動(dòng)坐標(biāo)擴(kuò)散通量則稱為相對(duì)擴(kuò)散通量。8、在濃度場(chǎng)不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無(wú)整體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中的組分A和組分B發(fā)生互擴(kuò)散，其中組分A向組分B的質(zhì)擴(kuò)散通量m與組分A的濃度梯度成正比、其表達(dá)式為dCA:2mA=-Dabkg:msdy;當(dāng)混合物以某一質(zhì)平均速度V移動(dòng)時(shí)，該表達(dá)式的坐標(biāo)應(yīng)取隨整體移動(dòng)的動(dòng)坐標(biāo)。9、麥凱爾方程的表達(dá)式為：dQz=hmd（i-iddA,它表明當(dāng)空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時(shí)進(jìn)行時(shí)。總換熱量的推動(dòng)力可以近似認(rèn)為是濕空氣的始差。二、分別寫出對(duì)流換熱與對(duì)流傳質(zhì)的基本計(jì)算式以及式中各項(xiàng)的單位和物理意義；并指出當(dāng)熱質(zhì)傳遞同時(shí)存在時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)h和對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)hm之間存在什么樣的關(guān)系？（10分）答：（1）對(duì)流換熱的基本計(jì)算式：q=h（tw-tgW/m2q流體與壁面之間的對(duì)流換熱熱流通量，W/m2；h對(duì)流換熱系數(shù)，W/m2K;tw,to壁面溫度，K。對(duì)流傳質(zhì)的基本計(jì)算式：mA=hma，s-0二mA組分A的質(zhì)擴(kuò)散通量，kg/m2s;hm對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，m,，；s;Pa，s,Pa8組分在壁面處和在主流中的質(zhì)量濃度，kg/m3;（2）當(dāng)熱質(zhì)傳遞同時(shí)存在時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)h和對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)hm之間滿足下列