熱質(zhì)交換原理

與設(shè)備(第三版）第一章

緒論內(nèi)容1學(xué)習(xí)本課程的重要性與必要性

2建筑環(huán)境傳質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)

3本專業(yè)中典型的熱質(zhì)交換現(xiàn)象

4常見的熱質(zhì)交換設(shè)備及分類5.本課程在專業(yè)中的地位和作用第一章緒論人在室內(nèi)的時(shí)間：NHAPS(調(diào)查人數(shù)n=9196人）住宅（68.7%）其它室內(nèi)活動（18.2%）交通工具（5.5%）室外（7.6%）JournalofExposureAnalysisandEnvironmentalEpidemiology1學(xué)習(xí)建筑環(huán)境傳質(zhì)學(xué)的重要性與必要性人們90%左右的時(shí)間在建筑環(huán)境(廣義）中度過[1]，因此，建筑環(huán)境對于人們的舒適、健康和工作效率至關(guān)重要。Fanger教授語。建筑環(huán)境：Indoorair:Indoorclimate+Indoorairquality,建筑光環(huán)境、建筑聲環(huán)境等。傳統(tǒng)空調(diào)的兩大任務(wù)：空氣溫度和濕度（T,d）控制?，F(xiàn)代空調(diào)的五大任務(wù)：空氣溫度、濕度、室內(nèi)空氣品質(zhì)（濃度）、氣流組織和節(jié)能(速度）(T,d,C,v,E)它們都與熱質(zhì)交換有關(guān)。

第一章緒論何為傳遞（輸）現(xiàn)象（TansportPhenomena）？傳遞現(xiàn)象：

自然界的基本物理現(xiàn)象，包括動量傳遞、能量傳遞和質(zhì)量傳遞。傳遞（傳輸）理論包括流體動力學(xué)、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三個(gè)相互密切關(guān)聯(lián)的主體。三種傳遞應(yīng)一起研究：

（1）任何一種傳遞現(xiàn)象單獨(dú)發(fā)生是例外、非常見（2）描述現(xiàn)象的基本方程緊密相關(guān)，類似，可用類比方法求解（3）數(shù)學(xué)工具相似（4)構(gòu)成各種傳遞現(xiàn)象基礎(chǔ)的分子機(jī)理密切相關(guān)，分子運(yùn)動和相互作用是引起粘性、熱傳導(dǎo)和擴(kuò)散的原因

第一章緒論

創(chuàng)造和控制建筑及其他室內(nèi)人工環(huán)境時(shí)發(fā)生的熱質(zhì)交換現(xiàn)象與規(guī)律相應(yīng)的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的分析計(jì)算方法熱與質(zhì)密不可分傳統(tǒng)熱濕控制問題舉例一房間濕負(fù)荷計(jì)算傳統(tǒng)熱濕控制問題舉例二熱質(zhì)交換設(shè)備性能分析和優(yōu)化傳統(tǒng)熱濕控制問題舉例三吸收式或吸附式空調(diào)

第一章緒論傳統(tǒng)熱濕控制問題舉例四全熱交換器性能分析和優(yōu)化傳統(tǒng)熱濕控制問題舉例五

水景空調(diào)問題

第一章緒論

第一章緒論2.生活中常見的熱質(zhì)交換現(xiàn)象

汽車尾氣的排放建筑材料中甲醛等的釋放大氣污染問題汗液蒸發(fā)、露珠的形成房子會呼吸太陽能相變墻體保溫材料“會呼吸的墻”

“會呼吸的墻”

硅藻泥、海貝泥

具有消除甲醛、調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度、釋放負(fù)氧離子、殺菌消毒、除臭消味、防火阻燃、降噪隔熱、墻面自潔等八大功能噴淋室處理空氣的過程3.本專業(yè)中典型的熱質(zhì)交換現(xiàn)象

緒論

緒論送風(fēng)氣流與室內(nèi)空氣的熱質(zhì)交換過程本專業(yè)中典型的熱質(zhì)交換現(xiàn)象

緒論制冷劑的冷凝過程本專業(yè)中典型的熱質(zhì)交換現(xiàn)象冰蓄冷空調(diào)的蓄冰過程燃料的燃燒過程表面式冷卻器對空氣冷卻去濕加濕器、空氣凈化器水景空調(diào)新疆地區(qū)：蒸發(fā)冷卻空調(diào)干濕地區(qū)：西北地區(qū)、新疆地區(qū)最濕月＜10.2g/kg干燥地區(qū)：含水量8～11g/kg采用間接蒸發(fā)冷卻非常干燥地區(qū)：含水量＜6g/kg采用直接蒸發(fā)冷卻緒論

動量傳遞

熱量傳遞

質(zhì)量傳遞汽車尾氣的排放建筑材料中甲醛等的釋放大氣污染問題本專業(yè)中典型的熱質(zhì)交換現(xiàn)象汗液蒸發(fā)、露珠的形成建筑裝修材料及家具中含有甲醛、甲苯、苯等等物質(zhì)。VOCs---VOCVolatilieorganicconpounds脲醛樹脂---甲醛與尿素反應(yīng)得到的聚合物，也稱脲甲醛樹脂，英文縮寫UF，加工成型時(shí)發(fā)生交聯(lián)，制品為不溶不熔的熱固性樹脂。室外空氣污染的原因一：

中國主要的商品能源來自煤（70%）室外空氣污染的原因二發(fā)電和采暖大量使用煤燃料室外空氣污染的原因三過度開發(fā)使用，造成水土流失（沙漠化）空氣凈化器：魚龍混雜，良莠不齊有的是負(fù)面影響：甲苯→凈化器→苯和甲醛（大6倍）納米熱納米二氧化鈦：TiO2價(jià)帶導(dǎo)帶通過多重催化氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量羥自由基、一定量的負(fù)氧離子和微量的臭氧等氧化離子通過氧化殺死細(xì)菌和微生物，并分解有害的有機(jī)氣體。裝置必須具有能夠分別發(fā)出UVC和UVD兩種不同波段紫外線的光子燈管；與空調(diào)箱配套使用的納米光子空氣凈化器可根據(jù)實(shí)際處理風(fēng)量決定采用UVD或者UVC光子管的數(shù)量。日本東京大學(xué)教授Fujishima發(fā)現(xiàn)的WHO調(diào)查結(jié)果表示：

人們受到的空氣污染主要來自室內(nèi)美國環(huán)保署（EPA：EnviromentalProtectionAgency)表示：室內(nèi)空氣污染是影響健康的主要環(huán)境問題之一。人的健康、舒適、工作效率美國統(tǒng)計(jì)結(jié)果：室內(nèi)空氣質(zhì)量問題造成的損失每年逾400億美元1995年中國統(tǒng)計(jì)結(jié)果：室內(nèi)空氣質(zhì)量問題造成的損失每年約1000億人民幣室內(nèi)環(huán)境綜合控制控制方法溫度濕度源頭控制自然通風(fēng)個(gè)體空調(diào)空調(diào)箱（氣流組織）結(jié)論：在建筑空氣環(huán)境控制與改善中，存在著大量的傳質(zhì)或熱質(zhì)交換的問題。4.常見的熱質(zhì)交換設(shè)備及分類

常見的熱質(zhì)交換設(shè)備的形式與傳熱機(jī)理

名稱型式傳熱機(jī)理表冷器間壁式對流—導(dǎo)熱—對流噴淋室直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸發(fā)器（鍋爐）間壁式輻射—導(dǎo)熱—兩相傳熱蒸發(fā)器（制冷）間壁式對流—導(dǎo)熱—蒸發(fā)過熱器間壁式輻射+對流—導(dǎo)熱—對流省煤器間壁式對流(輻射分額少)—導(dǎo)熱—對流空氣預(yù)熱器間壁式或蓄熱式對流—導(dǎo)熱—對流蒸汽噴射泵直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)冷凝器間壁式凝結(jié)—導(dǎo)熱—對流冷卻塔直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加熱器間壁式凝結(jié)—導(dǎo)熱—對流熱水加熱器間壁式對流—導(dǎo)熱—對流除氧器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加濕器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)散熱器間壁式對流—導(dǎo)熱—對流+輻射暖風(fēng)機(jī)間壁式對流（或凝結(jié)）—導(dǎo)熱—對流

熱質(zhì)交換設(shè)備的分類

（1）按工作原理分類間壁式(表面式)

直接接觸式（混合式）蓄熱式（回?zé)崾健⒃偕剑峁苁剑?）按照熱流體與冷流體流動方向分類順流式逆流式叉流式混合式兩種流體均不混合一種流體混合另一種不混合叉流換熱器混流換熱器

(c)總趨勢為逆流的混合流

(a)先順后逆的平行混流(b)先逆后順的串聯(lián)混流(d)總趨勢為順流的混合流（3）按用途分類

表冷器加熱器預(yù)熱器噴淋室過熱器冷凝器蒸發(fā)器加濕器暖風(fēng)機(jī)（4）按制造材料分類金屬材料非金屬材料(石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷等）稀有金屬材料（鈦、鋯等）5.本課程在專業(yè)中的地位和作用

動量傳遞

熱量傳遞

質(zhì)量傳遞流體力學(xué)傳熱學(xué)工程熱力學(xué)供暖工程空氣調(diào)節(jié)制冷技術(shù)鍋爐燃?xì)馊紵I(yè)通風(fēng)緒論本課程在專業(yè)中的地位和作用

空調(diào)房間

冷/熱風(fēng)空調(diào)機(jī)組制冷機(jī)組鍋爐

冷凍水

熱水或蒸汽緒論本課程在專業(yè)中的地位和作用

空調(diào)房間

冷/熱風(fēng)空調(diào)機(jī)組制冷機(jī)組鍋爐

冷凍水

熱水或蒸汽建筑環(huán)境傳質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)一、涉及所有傳質(zhì)學(xué)機(jī)理問題二、濃度較低，濃度場幾乎不影響速度場三、傳熱學(xué)和傳質(zhì)學(xué)存在異體同構(gòu)的特點(diǎn)傳熱學(xué)的研究目標(biāo)：熱量傳遞的規(guī)律及其各種應(yīng)用傳質(zhì)學(xué)的研究目標(biāo)：傳質(zhì)的規(guī)律及其各種應(yīng)用熱質(zhì)交換原理與應(yīng)用：研究質(zhì)量傳遞，熱量和質(zhì)量同時(shí)傳遞的規(guī)律及其應(yīng)用，是傳熱學(xué)的拓展和補(bǔ)充，并著重解決建筑環(huán)境與能源工程及其相關(guān)領(lǐng)域的熱質(zhì)交換問題。本課程特點(diǎn)問題發(fā)現(xiàn)和提煉，規(guī)律探討和運(yùn)用，過程分析和優(yōu)化，設(shè)備設(shè)計(jì)和選用，模型建立和應(yīng)用。注意：(1)注重物理概念、基本原理的介紹；(2)注重從實(shí)際需求中提煉建筑環(huán)境傳質(zhì)問題；(3)注重利用數(shù)學(xué)方法深入、簡明的描述和解決傳質(zhì)問題；(4)注意介紹建筑環(huán)境傳質(zhì)領(lǐng)域國內(nèi)外最新研究成果；(5)有機(jī)融入作者自身及其合作伙伴的研究成果。緒論課程的主要內(nèi)容

傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)傳熱傳質(zhì)問題的分析計(jì)算空氣的熱濕處理

吸附和吸收處理空氣的原理和方法間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評價(jià)課程體系結(jié)構(gòu)圖

學(xué)習(xí)方法(1)注意理解和掌握建筑空氣環(huán)境傳質(zhì)學(xué)中基本概念和基本原理；(2)利用傳熱和傳質(zhì)的相似性以及掌握的傳熱學(xué)知識，學(xué)習(xí)建筑空氣環(huán)境傳質(zhì)學(xué)的基本原理和解決問題的方法；(3)善于從書本中學(xué)習(xí)，對習(xí)題透徹理解、深入解析并能舉一反三；(4)做有心人，善于從實(shí)際問題中提煉建筑環(huán)境傳質(zhì)問題；(5)注意提高數(shù)學(xué)素養(yǎng)，在可能的情況下盡量利用數(shù)學(xué)方法深入、簡明地描述和解決傳質(zhì)問題；(6)建筑環(huán)境傳質(zhì)領(lǐng)域涉及的面較廣，需要善于學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域的知識，并靈活運(yùn)用；(7)勤于利用所學(xué)知識,解決書本上、文獻(xiàn)中尤其是生活和實(shí)踐中的建筑空氣環(huán)境傳質(zhì)學(xué)問題；(8)善于和同行、同事、同學(xué)研討和交流并互相學(xué)習(xí)；(9)注意了解建筑環(huán)境傳質(zhì)領(lǐng)域國內(nèi)外最新研究成果和動態(tài)。關(guān)于(9),現(xiàn)在有很多方法，譬如通過網(wǎng)絡(luò)上的ScienceCitationIndex(科學(xué)引用索引，簡稱SCI)、EngineeringIndex（工程索引，簡稱EI）和中國期刊網(wǎng)，用關(guān)鍵詞檢索，可方便、快捷地查詢有關(guān)論文全文或相關(guān)信息。此外，以下期刊可經(jīng)常瀏覽，上面會刊載有關(guān)建筑環(huán)境傳質(zhì)的論文：

AtmosphericEnvironmentBuildingandEnvironmentEnvironmentScienceandTechnologyEnergyandBuildingHeatandMassTransfer

HVAC&RResearchIndoorAirIndoorandBuiltEnvironmentInter.J.ofHeatandMassTransferJ.ofAir&WasteManagementAssociationJournalofExposureAnalysisandEnvironmentalEpidemiologySeparationandPurificationMethods暖通空調(diào)工程熱物理學(xué)報(bào)環(huán)境科學(xué)中國環(huán)境科學(xué)安全與環(huán)境學(xué)報(bào)建筑熱能通風(fēng)空調(diào)課程共同建設(shè)，教學(xué)相長。教學(xué)方法：非灌輸式，啟發(fā)式＋參與式。具體形式為：講課、討論、查