建環(huán)專業(yè)熱質交換原理與設備考試資料2013最新版(共13頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上熱質交換原理與設備 復習重點第一章 緒論三種傳遞現(xiàn)象的聯(lián)系：當物質中存在速度、溫度和濃度的梯度時，則分別發(fā)生動量、熱量和質量的傳遞現(xiàn)象。動量、熱量和質量的傳遞，既可以是由分子的微觀運動引起的分子擴散，也可以是由渦旋混合造成的流體微團的宏觀運動引起的湍流傳遞。動量傳遞： 表示兩個作直線運動的流體層之間的切應力正比于垂直運動方向的速度變化率。不同的流體有不同的傳遞動量的能力，這種性質用流體的動力黏性系數(shù)來反映，其物理意義可以理解為，它表征了單位速度梯度作用的切應力，反映了流體黏性滯性的動力性質，因此稱它為“動力”黏性系數(shù)。，表示單位時間內通過單位面積傳遞的動量，又稱動量通

2、量密度，N/能量傳遞：,q為熱量通量密度，或能量通量密度，表示單位時間內通過單位面積傳遞的熱量，J/(.s)，負號表示熱量傳遞的方向是溫度梯度的負方向，或者說熱量是朝溫度降低的方向傳遞的。質量傳遞：,它是指在無總體流動或靜止的雙組分混合物中，若組分A的質量分數(shù)的分布為一維的，則通過這個式子表示。為組分A的質量通量密度，表示單位時間內，通過單位面積傳遞的組分A的質量，kg/(.s) 動量交換傳遞的量是運動流體單位容積所具有的動量，熱量交換傳遞的量是物質每單位容積多具有的能量，質量交換傳遞的量是擴散物質每單位容積所具有的質量也就是濃度。這些量的速率都分別與各量的梯度成正比。比例系數(shù)均表示了物體具有

3、的擴散性質。兩種傳遞系數(shù)的比較分子傳遞系數(shù), a, DAB：1） 是物性，與溫度、壓力有關；2）通常各項同性。湍流傳遞系數(shù)t, at, DABt：1）不是物性，主要與流體流動有關；2）通常各項異性。熱質交換設備的分類熱質交換設備的分類方法很多，可以按工作原理、流體流動方向、設備用途、傳熱傳質表面結構、制造材質等分為各種類型。最基本的是按工作原理分類。（1）按工作原理分類（可參考書后思考題第二題）熱質交換設備按照工作原理分為：間壁式，直接接觸式，蓄熱式和熱管式等類型。 間壁式又稱表面式，在此類換熱器中，熱、冷介質在各自的流道中連續(xù)流動完成熱量傳遞任務，彼此不接觸，不摻混。（包括表面冷卻器、過熱器

4、、省煤器、散熱器、暖風機、燃氣加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等） 間壁式換熱器種類很多，從構造上主要可分為：管殼式、肋片管式、板式、板翹式、螺旋板式等，其中前三種用的最為廣泛。直接接觸式又稱混合式，在此類換熱器中，兩種流體直接接觸并且相互摻混，傳遞熱量和質量后，在理論上變成同溫同壓的混合介質流出，傳熱傳質效率高。（噴淋室及蒸汽噴射泵、冷卻塔、蒸汽加濕器、熱力除氧器等）噴淋室的類型：噴淋室有臥式和立式、單級和雙級、低速和高速之分。此外在工程上還使用帶旁通和帶填料層的噴淋室。 立式噴淋器的特點是占地面積小，空氣流動自下而上，噴水由上而下，因此空氣與水的熱濕交換效果更好，一般是在處理風量小或空調機房層高允許

5、的地方采用。 雙級噴淋室能夠使水重復使用，因而水的溫升大、水量小，在使用空氣得到較大焓降的同時節(jié)省了水量。因此它更適宜于用在使用自然界冷水或空氣焓降要求較大的地方。雙級噴淋室的缺點是占地面積大，水系統(tǒng)復雜?；旌鲜綋Q熱器的種類 按用途不同，可分為以下幾種不同類型：冷卻塔、氣體洗滌塔（或稱洗滌塔）、噴射式熱交換器、混合式冷凝器冷卻塔的構造：各種形式的冷卻塔，一般包括下面所述的幾個主要部分，這些部分的不同結構，可以構成不同形式的冷卻塔。（1）淋水裝置，又稱填料，作用在于能將進塔的熱水盡可能形成細小的水滴或水膜，增加水與空氣的接觸面積，延長接觸時間，以增進水氣之間的熱質交換。 淋水裝置可根據(jù)水在其中所

6、呈現(xiàn)的現(xiàn)狀分為點滴式、薄膜式及點滴薄膜式三種。（2）配水系統(tǒng)（3）通風筒（見下邊）蓄熱式又稱回熱式或再生式換熱器，它借助由固體構件（填充物）組成的蓄熱體傳遞熱量，此類換熱器，熱、冷流體依時間先后交替流過蓄熱體組成的流道，熱流體先對其加熱，使蓄熱體壁溫升高，把熱量儲存于固體蓄熱體中，隨即冷流體流過，吸收蓄熱體通道壁放出的熱量。 熱管換熱器是以熱管為換熱元件的換熱器，由若干熱管組成的換熱管束通過中隔板置于殼體中，中隔板與熱管加熱段，冷卻段及相應的殼體內窮腔分別形成熱、冷流體通道，熱、冷流體在通道內橫掠管束連續(xù)流動實現(xiàn)傳熱。（2）按熱流體與冷流體的流動方向分類（可參考書后思考題第三題）熱質交換設備按

7、照其內熱流體與冷流體的流動方向，可分為：順流式、逆流式、叉流式和混合式等類型。順流式稱并流式，其內冷、熱兩種流體平行地向著同方向流動，即冷、熱兩種流體由同一端進入換熱器。逆流式，兩種流體也是平行流體，但它們的流動方向相反，即冷、熱兩種流體逆向流動，由相對得到兩端進入換熱器，向著相反的方向流動，并由相對的兩端離開換熱器。叉流式又稱錯流式，兩種流體的流動方向互相垂直交叉。 混流式，兩種流體的流體過程中既有順流部分，又有逆流部分。交叉次數(shù)在四次以上，可根據(jù)兩種流體流向的總趨勢，將其看成逆流或者順流。順流，逆流區(qū)別：在進出口溫度相同的條件下，逆流的平均溫差最大，順流的平均溫差最小；順流時冷流體的出口溫

8、度總是低于熱流體的出口溫度，而逆流時冷流體的出口溫度卻可能超過熱流體的出口溫度。（3）按用途分類有：表冷器、預熱器、加熱器、噴淋室、過熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、加濕器、暖風機等噴淋室的類型：噴淋室有臥式和立式、單級和雙級、低速和高速之分。此外在工程上還使用帶旁通和帶填料層的噴淋室。 立式噴淋器的特點是占地面積小，空氣流動自下而上，噴水由上而下，因此空氣與水的熱濕交換效果更好，一般是在處理風量小或空調機房層高允許的地方采用。 雙級噴淋室能夠使水重復使用，因而水的溫升大、水量小，在使用空氣得到較大焓降的同時節(jié)省了水量。因此它更適宜于用在使用自然界冷水或空氣焓降要求較大的地方。雙級噴淋室的缺點是占地面積

9、大，水系統(tǒng)復雜。冷卻塔的構造：各種形式的冷卻塔，一般包括下面所述的幾個主要部分，這些部分的不同結構，可以構成不同形式的冷卻塔。（1）淋水裝置，又稱填料，作用在于能將進塔的熱水盡可能形成細小的水滴或水膜，增加水與空氣的接觸面積，延長接觸時間，以增進水氣之間的熱質交換。 淋水裝置可根據(jù)水在其中所呈現(xiàn)的現(xiàn)狀分為點滴式、薄膜式及點滴薄膜式三種。2）配水系統(tǒng)3）通風筒冷卻塔根據(jù)循環(huán)水在塔內是否與空氣直接接觸，分為干式，濕式。根據(jù)熱質交換區(qū)段內水和空氣流動方向不同有逆流塔、橫流塔之分。配水系統(tǒng)作用在于將熱水均勻的分配到整個淋水面積上，從而使淋水裝置發(fā)揮最大的冷卻能力。常用的配水系統(tǒng)有槽式、管式、池式通風筒

10、是冷卻塔的外殼，氣流的通道。（4）按制造材料分類：金屬材料、非金屬材料及稀有金屬材料等。思考題1、分子傳遞現(xiàn)象可以分為幾類？各自由什么原因引起的？答：分為三類：動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞現(xiàn)象。動量傳遞：流場中的速度分布不均勻（或速度梯度的存在）；熱量傳遞：溫度梯度的存在（或溫度分布不均勻）；質量傳遞：物體的濃度分布不均勻（或濃度梯度的存在）。2、熱質交換設備按照工作原理分為哪幾類？他們各自的特點是什么？答：熱質交換設備按照工作原理分為：間壁式，直接接觸式，蓄熱式和熱管式等類型。 間壁式又稱表面式，在此類換熱器中，熱、冷介質在各自的流道中連續(xù)流動完成熱量傳遞任務，彼此不接觸，不摻混。 直接接觸

11、式又稱混合式，在此類換熱器中，兩種流體直接接觸并且相互摻混，傳遞熱量和質量后，在理論上變成同溫同壓的混合介質流出，傳熱傳質效率高。 蓄熱式又稱回熱式或再生式換熱器，它借助由固體構件（填充物）組成的蓄熱體傳遞熱量，此類換熱器，熱、冷流體依時間先后交替流過蓄熱體組成的流道，熱流體先對其加熱，使蓄熱體壁溫升高，把熱量儲存于固體蓄熱體中，隨即冷流體流過，吸收蓄熱體通道壁放出的熱量。 熱管換熱器是以熱管為換熱元件的換熱器，由若干熱管組成的換熱管束通過中隔板置于殼體中，中隔板與熱管加熱段，冷卻段及相應的殼體內窮腔分別形成熱、冷流體通道，熱、冷流體在通道內橫掠管束連續(xù)流動實現(xiàn)傳熱。3、簡述順流、逆流、叉流和

12、混合流各自的特點，并對順流和逆流做一比較和分析。答：順流式又稱并流式，其內冷、熱兩種流體平行地向著同方向流動，即冷、熱兩種流體由同一端進入換熱器。逆流式，兩種流體也是平行流體，但它們的流動方向相反，即冷、熱兩種流體逆向流動，由相對得到兩端進入換熱器，向著相反的方向流動，并由相對的兩端離開換熱器。叉流式又稱錯流式，兩種流體的流動方向互相垂直交叉。 混流式又稱錯流式，兩種流體的流體過程中既有順流部分，又有逆流部分。 順流和逆流分析比較： 在進出口溫度相同的條件下，逆流的平均溫差最大，順流的平均溫差最小，順流時，冷流體的出口溫度總是低于熱流體的出口溫度，而逆流時冷流體的出口溫度卻可能超過熱流體的出口

13、溫度，以此來看，熱質交換器應當盡量布置成逆流，而盡可能避免布置成順流，但逆流也有一定的缺點，即冷流體和熱流體的最高溫度發(fā)生在換熱器的同一端，使得此處的壁溫較高，為了降低這里的壁溫，有時有意改為順流。第二章 傳質的理論基礎7個基本的物理量：物質的量是國際單位制中7個基本物理量之一（長度、質量、時間、電流強度、發(fā)光強度、溫度、物質的量），它和“長度”，“質量”等概念一樣，是一個物理量的整體名詞。單位為摩爾(mol)。物質的量是表示物質所含微粒數(shù)(N)與阿伏伽德羅常數(shù)(NA)之比,即n=N/NA。它是把微觀粒子與宏觀可稱量物質聯(lián)系起來的一種物理量。 質量濃度：單位體積混合物中某組分的質量稱為該組分的

14、質量濃度，以符號表示。它等于混合物中組分A的質量與混合物的體積V之比。物質的量濃度C：單位體積混合物中某組分的物質的量稱為該組分的物質的量濃度，簡稱濃度。它等于混合物中組分A的物質的量，（kmol）與混合物的體積V之比質量分數(shù)a：混合物中某組分的質量與混合物總質量之比稱為該組分的質量分數(shù)，以符號a表示組分A的質量分數(shù)，它等于混合物中組分A的質量與混合物的總質量M之比。多組分的傳質過程中，uA、uB代表組分A、B的實際移動速度，稱為絕對速度。u代表混合物的移動速度，稱為主體流動速度或平均速度(以質量為基準)（若以摩爾為基準，用um表示）；uA-u及uB-u代表相對于主體流動速度的移動速度，稱為擴

15、散速度。 uA=u+(uA-u) uB=u+(uB-u) uA=um+(uA-um) uB=um+(uB-um)絕對速度主體流動速度（平均速度）擴散速度2.1.2.2 傳質通量【重點看三種傳質通量、表示】單位時間通過垂直于傳質方向上單位面積的物質的量稱為傳質通量。傳質通量傳質速度×濃度質量傳質通量：m (kg/m2·s)；摩爾傳質通量：N (kmol/m2·s)。以絕對速度表示的質量通量： 混合物的總質量通量為 混合物的總摩爾通量為 為A的物質的量濃度 為以絕對速度表示的組分A的摩爾通量，kmol/(.s)以擴散速度表示的質量通量：擴散速度與濃度的乘積為以擴散速度

16、表示的質量通量以主體流動速度表示的質量通量：主體流動速度與濃度的乘積為以主體流動速度表示的質量通量。上式為質量平均速度定義式（總摩爾通量）N=N A+NB=CAuA+CBuB=Cum um=（CAuA+CBuB）/C（2）以擴散速度表示的質量通量傳質通量擴散速度×濃度質量通量： 摩爾通量： 總通量：（3）以主體流動速度表示的質量通量傳質通量主體流動速度×濃度質量通量： 同理：摩爾通量： 同理：穩(wěn)態(tài)擴散：擴散范圍內各點參數(shù)不變（恒定）質量傳遞的方式亦分為分子傳質和對流傳質兩組分擴散系統(tǒng)中，組分A在組分B中的擴散系數(shù)等于組分B在組分A中的擴散系數(shù)。分子傳質又稱為分子擴散，它是由

17、于分子的無規(guī)則熱運動而形成的物質傳遞現(xiàn)象。對流傳質是指壁面和運動流體之間，或兩個有限互溶的運動流體之間的質量傳遞。當流體中存在濃度差時，對流擴散亦必同時伴隨分子擴散，分子擴散與對流擴散兩者的共同作用稱為對流質交換，對流質交換是在流體與液體或固體的兩相交界面上完成的。紊流擴散：分子擴散只有在固體、靜止或層流流動的流體內才會單獨發(fā)生。在湍流流體中，由于存在大大小小的漩渦運動，而引起各部位流體間的劇烈混合，在有濃度差存在的條件下，物質便朝著濃度降低的方向進行傳遞。這種憑借流體質點的湍流和漩渦來傳遞物質的現(xiàn)象，稱為紊流擴散。斐克定律：在濃度場不隨時間而變化的穩(wěn)態(tài)擴散條件下，當無整體流動時，組成二元混合

18、物中組分A和組分B將發(fā)生互擴散。其中組分A向組分B的擴散通量與組分A的濃度梯度成正比。斐克定律只適用于由于分子無規(guī)則熱運動引起的擴散過程，其傳遞的速度即為擴散速度。實際上，在分子擴散的同時經(jīng)常伴有流體的主流運動。在氣體擴散過程中，分子擴散有兩種形式，即雙向擴散和單向擴散。在系統(tǒng)中取和兩個平面，設組分A、B在平面處的濃度為和，處的濃度C恒定，系統(tǒng)的總濃度C恒定組分A通過停滯組分B擴散時，濃度分布為對數(shù)型，在擴散距離的任一點處，和之和為系統(tǒng)總壓力p。在氣體擴散過程中，分子擴散有兩種形式，即雙向擴散（反方向擴散）和單項擴散（一組分通過另一停滯組分的擴散）。等分子反方向擴散：設由A、B兩組分組成的二元

19、混合物中，組分A、B進行反方向擴散，若二者擴散的通量相等，則成為等分子反方向擴散。液體中的穩(wěn)態(tài)擴散過程：液體中的分子擴散速率遠遠低于氣體中的分子擴散速率，其原因是由于液體分子之間的距離較近，擴散物質A的分子運動容易與鄰近液體B的分子相碰撞，使本身的擴散速率減慢。常見有兩種情況：即組分A與組分B的等分子反方向擴散 及 組分A通過停滯組分B的擴散。固體中的擴散，包括氣體、液體和固體在固體內部的分子擴散。一般來說，固體中的擴散分為兩種類型：一種是與固體內部結構基本無關的擴散，另一種是與固體內部結構基本有關的多孔介質中的擴散。當氣體在固體中擴散時，溶質的濃度常用溶解度S表示。在多孔固體中充滿了空隙和孔

20、道，當擴散物質在孔道內進行擴散時，其擴散通量除與擴散物質本身的性質有關外，還與孔道的尺寸密切相關。高壓下的氣體和常壓下的液體，由于其密度較大，因而很小，故密度大的氣體和液體在多孔固體中的擴散時，一般發(fā)生斐克型擴散?？伺瓟U散通量：除與低壓下的氣體在多孔固體中擴散時，一般發(fā)生克努森擴散?？伺瓟U散通量： 擴散系數(shù)：擴散系數(shù)是沿擴散方向，在單位時間每單位濃度降的條件下，垂直通過單位面積所擴散某物質的質量或摩爾數(shù)，,質量擴散系數(shù)D和動量擴散系數(shù)v及熱量擴散系數(shù)a具有相同的單位，擴散系數(shù)的大小主要取決于擴散物質和擴散介質的種類及其溫度和壓力。（擴散系數(shù)：物質的分子擴散系數(shù)表示它的擴散能力，是物質的物理

21、性質之一。對流傳質所涉及的內容即為運動著的流體之間或流體與界面之間的物質傳遞問題，這種過程既包括由流體位移所產(chǎn)生的對流作用，同時也包括流體分子間的擴散作用，這種分子擴散和對流擴散的總作用稱為對流傳質。對流傳質是在流體流動條件下的質量傳輸過程，其中包含著由質點對流和分子擴散兩因素決定的傳質過程。對流傳質過程與流體的運動特性密切相關，如流體流動的起因、流體的流動性質以及流動的空間條件等等。固體壁面與流體之間的對流傳質速率可定義為：，對流傳質系數(shù)與流體的性質、壁面的幾何形狀和粗糙度、流體的速度等因素有關。濃度邊界層：可以認為質量傳遞的全部阻力集中于固體表面上一層具有濃度梯度的流體層中，該流體層稱為濃

22、度邊界層。流體流過壁面進行傳質時，在壁面上會形成兩種邊界層，即速度邊界層與濃度邊界層。濃度邊界層厚度為，其定義通常為=0.99時與壁面的垂直距離。當組分A進行傳遞時，首先以分子傳質的方式通過該靜止流層，然后再向流體主體對流傳質。三種邊界層的主要的表現(xiàn)形式：表面摩擦、對流換熱以及對流傳質，重要的邊界層參數(shù)分別是摩擦系數(shù)、對流換熱系數(shù)h以及對流傳質系數(shù)。對流傳質過程的相關準則數(shù)1 施密特準則數(shù)對應于對流傳熱中的普朗特準則數(shù)，其值由流體的運動黏度與物體的擴散系數(shù)之比構成2 宣烏特準則數(shù)Sh 對應于傳熱中的Nu,其值由流體的邊界擴散阻力與對流傳質阻力之比， 3 傳質的斯坦登準則數(shù) （1）施密特準則數(shù)(

23、Sc)對應于對流傳熱中的普朗特準則數(shù)（Pr) ( 2 ) 宣烏特準則數(shù)（Sh）對應于對流傳熱中的努謝爾特準則數(shù)( Nu ) ( 3 ) 傳質的斯坦頓準則數(shù)(Stm)對應于對流傳熱中的斯坦頓準則數(shù)St 滲透理論：當流體流過表面時，有流體質點不斷地穿過流體的附壁層向表面遷移并與之接觸，流體質點在表面接觸之際則進行質量的轉移過程，此后流體質點又回到主流核心中去?？蓪⒂蔁o數(shù)質點群與表面之間的質量轉移，視為流體靠壁薄層對表面的不穩(wěn)態(tài)擴散擴散傳質過程。薄膜理論：當流體靠近物體表面流過時，存在著一層附壁的薄膜，在薄膜的流體側與具有濃度均勻的主流連續(xù)接觸，并假定膜內流體與主流不相混合和擾動。在此條件下，整個傳

24、質過程相當于此薄膜上的擴散作用，而且認為在薄膜上垂直于壁面方向上呈線性的濃度分布，膜內的擴散傳質過程具有穩(wěn)態(tài)的特性。思考題：簡述質擴散通量的幾種表示方法：以絕對速度表示的質量通量；以擴散速度表示的質量通量；以主體流動速度表示的質量通量。單位時間通過垂直與傳質方向上單位面積的物質的量稱為傳質通量。傳質通量等于傳質速度與濃度的乘積。以絕對速度表示的質量通量：以擴散速度表示的質量通量：以主流速度表示的質量通量：流體宏觀運動既可導致動量傳遞，同時也會把熱量和質量從流體的一個部分傳遞到另一個部分，所以溫度分布、濃度分布和速度分布是相互聯(lián)系的。第三章 傳熱傳質問題的分析和計算【此章有計算題，重點看例題】動

25、量、熱量和質量傳遞類比：當物系中存在速度、溫度和濃度的梯度時，則分別發(fā)生動量、熱量和質量傳遞現(xiàn)象。動量、熱量和質量的傳遞，既可以是由分子的微觀運動引起的分子擴散，也可以是由漩渦混合造成的流體微團的宏觀運動引起的湍流傳遞。動量通量密度正比于動量濃度的變化率，能量通量密度正比于能量濃度的變化率，組分A的質量通量密度正比于組分A的質量濃度的變化率。劉伊斯準則數(shù)是反映熱邊界層與濃度邊界層厚度關系的準則數(shù)。熱質交換類比律：，這個關系稱為劉伊斯關系式同一表面上傳質過程對傳熱過程的影響：傳質阿克曼修正系數(shù)表示傳質速率的大小與方向對傳熱的影響，隨著傳質方向的不同，值有正有負，當傳質的方向是從壁面到流體主流方向

26、時，為正值，反之為負。傳質的存在對壁面導熱量和總傳熱量的影響方向是相反的。在大于0時，隨著的增大，壁面導熱量是逐漸減小的，而膜總傳熱量是逐漸增大的。在小于0時，隨著的減小，壁面導熱量是逐漸增大的，而膜總傳熱量是逐漸減小的。因傳質的存在，傳質速率的大小與方向影響了壁面上的溫度梯度（0）的值，從而影響了壁面上的導熱量。劉伊斯關系式：，即在空氣-水系統(tǒng)的熱質交換過程中，當空氣溫度及含濕量在實用范圍內變化很小時，換熱系數(shù)與傳質系數(shù)之間需要保持一定的量值關系，條件的變化可使這兩個系數(shù)中的某一個系數(shù)增大或減小，從而導致另一系數(shù)也相應地發(fā)生同樣的變化。劉伊斯關系式成立條件：1：, 2：例題3-1常壓下的干空

27、氣從“濕球”溫度計球部吹過。它所指示的溫度是少量液體蒸發(fā)到大量飽和蒸汽空氣混合物的穩(wěn)定平均溫度，溫度計的讀數(shù)是16，如圖所示。在此溫度下的物性參數(shù)為：水的蒸汽壓 PW=0.01817bar；空氣的密度 =1.215kg/m3；空氣的比熱 Cp=1.0045kJ/kg.；水蒸汽的汽化潛熱 r = 2463.1kJ/kg；Sc=0.60，Pr = 0.70 。試計算干空氣的溫度。解：求出單位時間單位面積上蒸發(fā)的水量為 （1）水從濕球上蒸發(fā)帶入空氣的熱量等于空氣通過對流傳熱傳給濕球的熱量：干空氣的溫度為： （2）所以， （3）將（1），（3）帶入（2）中整理得因為所以根據(jù)題意，Cf= 0，水的分子量

28、為18 g /mol，則思考題：1、如何理解動量、熱量和質量傳遞的類比性答：當物系中存在速度、溫度和濃度的梯度時，則分別會發(fā)生動量、熱量和質量傳遞現(xiàn)象。動量、熱量和質量的傳遞，既可以是由分子的微觀運動引起的分子傳遞，也可以是由漩渦混合造成的流體微團的宏觀運動引起的湍流傳遞。對三類現(xiàn)象的分子傳遞和湍流傳遞分析可以得出這三種傳遞現(xiàn)象背后的機理是相同的，它們依從的規(guī)律也類似，都可以用共同的形式表示：傳遞速率擴散系數(shù)×傳遞推動力，清楚地表明了“三傳”之間的類比性。另外，從動量方程、熱量方程和擴散方程及相對應的邊界條件可以看出它們在形式上是完全類似的，也清楚地表明了“三傳”之間的類比性。2、把

29、雷諾類比律和柯爾本類比律推廣應用于對流質交換可以得到什么結論。答：將雷諾類比律和柯爾本類比律推廣應用于對流質交換可知，傳遞因子等于傳質因子 且可以把對流傳熱中有關的計算式用于對流傳質，只要將對流傳熱計算式中的有關物理參數(shù)及準則數(shù)用對流傳質中相對應的代換即可，如：當流體通過一物體表面，并與表面之間既有質量又有熱量交換時，同樣可用類比關系由傳熱系數(shù)h 計算傳質系數(shù) 3、定義施米特準則和劉伊斯準則，從動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞類比的觀點來說明他們的物理意義。答：斯密特準則 表示物性對對流傳質的影響，速度邊界層和濃度邊界層的相對關系劉伊斯準則表示熱量傳遞與質量傳遞能力相對大小 熱邊界層于濃度邊界層厚

30、度關系第四章 空氣的熱濕處理空氣處理過程中的傳熱傳質有幾個概念，如下有空氣調節(jié)，即利用冷卻或者加熱設備等裝置，對空氣的溫度和濕度進行處理，使之達到人體舒適度要求。熱舒適性，就是人體對周圍空氣環(huán)境的舒適熱感覺，在人的活動量和衣著一定的前提下，這主要取決于室內環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度等。新風，就是從室外引進的新鮮空氣，經(jīng)過熱值交換設備處理后送入室內的環(huán)境中。（兩個用途：一是滿足室內人員的衛(wèi)生要求；二是補充室內排風和保持室內正壓）回風，就是沖室內引出的空氣，經(jīng)過熱值交換設備的處理再送回室內的環(huán)境中。送風狀態(tài)點指的是為了消除室內的余熱余濕，以保持室內空氣環(huán)境的要求，送入房間的空氣的狀態(tài)。濕空氣焓濕圖：把

31、描述濕空氣狀態(tài)參數(shù)及其變化過程的特性，描述在以焓值為縱坐標、以含濕量為橫坐標的圖線稱為焓濕圖。主要線條有等焓線、等含濕量線、等溫線、等相對濕度線以及水蒸氣分壓力線等。送風狀態(tài)點：指的是為了消除室內的余熱余濕，以保持室內空氣環(huán)境要求，送入房間的空氣的狀態(tài)。夏季室內設計工況：溫度2428攝氏度，相對濕度40%65%，風速不應大于0.3m/s冬季室內設計工況：溫度1822，濕度40%65%，風速不應大于0.2m/s一般夏季需對室外空氣進行冷卻減濕處理，而冬季則需要加熱加濕?？諝馀c水直接接觸時，根據(jù)水溫的不同，可能僅發(fā)生顯熱交換，也可能既有顯熱交換又有潛熱交換，即發(fā)生熱交換的同時伴有質交換（濕交換）顯

32、熱交換是空氣與水之間存在溫差時，由導熱、對流和輻射作用而引起的換熱結果。潛熱交換是空氣中的水蒸氣凝結（或蒸發(fā)）而放出（或吸收）汽化潛熱的結果?？偀峤粨Q是顯熱交換和潛熱交換的代數(shù)和.溫差時熱交換的推動力，而水蒸氣分壓力是濕（質）交換的推動力?？諝馀c水直接接觸時的狀態(tài)變化過程分析：A-2過程是空氣增濕和減濕的分界線，A-4過程是空氣增焓和減焓的分界線，A-6過程是空氣升溫和降溫的分界線。如圖，當水溫低于空氣露點溫度時，發(fā)生A-1過程。此時由于和，所以空氣被冷卻和干燥。水蒸汽凝結是放出的熱亦被水帶走。當水溫等于空氣露點溫度時，發(fā)生A-2過程。此時由于和，所以空氣被等濕冷卻。當水溫高于空氣露點溫度而低

33、于空氣濕球溫度時，發(fā)生A-3過程。此時由于和，空氣被冷卻和加濕。當水溫等于空氣濕球溫度時，發(fā)生A-4過程。此時由于等濕球溫度線與等焓線相近，可認為空氣狀態(tài)沿等焓線變化而被加濕。在該過程中，由于總熱交換量近似為零，而且，說明空氣的顯熱量減少、潛熱量增加，二者近似相等。實際上，水蒸發(fā)所需熱量取自空氣本身。當水溫高于空氣濕球溫度而低于空氣干球溫度時，發(fā)生A-5過程。此時由于，空氣被加濕和冷卻。水蒸發(fā)所需熱量來自水本身。當水溫等于空氣干球溫度時，發(fā)生A-6過程。此時由于，說明不發(fā)生顯熱交換，空氣狀態(tài)變化過程為等溫加濕。水蒸發(fā)所需熱量來自水本身。當水溫高于空氣干球溫度時，發(fā)生A-7過程。此時由于和，空氣

34、被加熱和加濕。水蒸發(fā)所需熱量及加熱空氣的熱量均來自于水本身。以冷卻水為目的的濕空氣冷卻塔內發(fā)生的便是這種過程?？諝馀c水直接接觸時的對流增濕和減濕P132 hmd=hcp 劉伊斯關系式，它表明對流交換系數(shù)與對流質交換系數(shù)之比是一常數(shù)。公式（4-17）麥凱爾方程，它表明在熱值交換的同時進行時，如果符合劉伊斯關系式的條件存在，則推動總熱交換的動力是空氣的焓差。影響空氣與水表面之間熱質交換的主要因素：1 焓差是總熱交換推動力2 氣液之間的雙膜阻力是熱質交換的控制因素3間接接觸的表冷器深度對熱質交換過程的影響。氣液之間的雙膜阻力是熱質交換的控制因素，影響兩摩阻力的因素有：空氣流動狀況對氣膜阻力的影響（空

35、氣質量流速表示空氣的流動狀況），水滴大小對水膜阻力的影響，淋水裝置的填料材料和結構對于熱質交換也有很大影響，水氣比的影響,其他影響因素還有熱質交換設備的構造以及流體物性等。第五章 吸附和吸收處理空氣的原理與方法吸附的基本知識和概念吸附(adsorption)就是把分子配列程度較低的氣相分子濃縮到分子配列程度較高的固相中。使氣體濃縮的物體叫做吸附劑（adsorbent）,被濃縮的物質叫做吸附質（adsorbate）。（2）吸附的種類：吸附可分為物理吸附和化學吸附。（差別 特征 過程 特點 除濕 吸附劑）物理吸附主要依靠普遍存在于分子間的范德華力起作用。物理吸附是一種表面現(xiàn)象，可以是單層吸附，也可

36、以是多層吸附，主要特征為：1）吸附質與吸附劑之間無化學反應；2）對吸附氣體選擇性不強；3）吸附過程快，參與吸附的各相之間瞬間達到平衡；4）吸附為低放熱過程，放熱量略大于液化潛熱；5）吸附劑與吸附質間的吸附力不強，在條件改變時可以脫附。（化學吸附做不到）化學吸附起因于吸附質分子與吸附劑表面分子（原子）的化學作用，在吸附過程中發(fā)生電子轉移和共有原子重排以及化學鍵斷裂與形成等過程?；瘜W吸附多是單層吸附。物理吸附和化學吸附的比較比較項目物理吸附化學吸附吸附熱?。?163KJ/mol），相當于1.53倍凝結熱大（42125KJ/mol），相當于化學反應熱吸附力范德華力，較小未飽和化學鍵力，較大可逆性可逆

37、，易脫附不可逆，不能或不易脫附吸附速度快慢（因需要活化能）吸附質非選擇性選擇性發(fā)生條件如適當選擇物理條件（溫度、壓力、濃度），任何固體、流體之間都可發(fā)生發(fā)生在有化學親和力的固體、液體之間作用范圍與表面覆蓋程度無關，可多層吸附隨覆蓋程度的增加而減弱，只能單層吸附等溫線特點吸附量隨平衡壓力（濃度）正比上升關系較復雜等壓線特點吸附量隨溫度升高而下降（低溫吸附、高溫脫附）在一定溫度下才能吸附（低溫不吸附，高溫下有一個吸附極大點）好的吸附劑都為多孔介質，多孔介質吸附劑孔按孔隙大小分為三類：微孔、過渡孔和大孔。同較大孔隙的吸附相比，微孔吸附的特點是吸附能力強。微孔中整個空間存在著吸附力場，這是微孔吸附于較

38、大孔隙吸附的根本不同點。吸附密度：表征多孔性物質的密度，采用真密度、表觀密度和堆積密度三種密度表示。常用吸附劑的類型和性能：常用的固體吸附劑可分為“極性吸附劑”和“非極性吸附劑”，極性吸附劑具有親水性，屬于極性吸附劑的有硅膠、多孔活性鋁、沸石等鋁硅酸鹽類吸附劑。硅膠：親水性，易吸附水分，而難于吸附非極性物質。多孔活性氧化鋁：用于氣體干燥，石油氣脫硫，含氟廢氣凈化。沸石：通常為人工合成沸石分子篩，為微孔型、具有立方晶體的硅酸鹽。對極性分子，不飽和有機物具有獨特的吸附特性，選擇吸附能力。而非極性吸附劑則具有憎水性，屬于非極性吸附劑的有活性炭等，這些吸附劑對油的親和性比水強。、活性炭：疏水性，常用于

39、空氣中有機溶劑，催化脫除尾氣中SO2、NOX等惡臭物質的凈化； 優(yōu)點：性能穩(wěn)定、抗腐蝕。硅膠是傳統(tǒng)的吸附除濕劑，因為比表面積大、表面性質優(yōu)異，在較寬的相對濕度范圍內對水蒸氣有較好的吸附特性。缺點是如果暴露在水滴中很快裂解成粉末，失去除濕性能。吸附空氣中水蒸氣的吸附劑被稱為干燥劑。干燥劑吸濕和放濕是由于干燥劑表面的蒸汽壓與環(huán)境空氣的蒸汽壓差造成的：當前者較低時，干燥劑吸濕，反之放濕，兩者相等時，達到平衡，即既不吸濕，也不放濕。（用于大設備）靜態(tài)吸附除濕是指吸附劑和密閉空間內的靜止空氣接觸時，吸附空氣中水蒸氣的方法，也可以說是間歇操作方法。 設計任務：計算吸附劑量、或計算達到平衡的時間動態(tài)吸附除濕

40、法是讓濕空氣流經(jīng)吸附劑的除濕方法。與靜態(tài)吸附除濕法相比，動態(tài)吸附除濕所需要吸附劑量少、設備體積小，花費較少的運轉費就能進行打空氣流量的除濕。按照除濕的方式可分為冷卻除濕和絕熱除濕，冷卻除濕是在除濕的同時通過冷卻水或空氣將吸附熱帶走，保持近似等溫除濕，而絕熱除濕則近似等焓過程，即被除濕的處理氣流含濕量降低的同時，溫度會升高，氣流的焓值基本不變。利用吸附材料降低空氣中的含濕量，優(yōu)點：吸附除濕既不需要對空氣進行冷卻也不需要對空氣進行壓縮。另外吸附除濕噪聲低且可以得到很低的露點溫度。空調領域大量采用表冷器除濕，這種方法也有缺點，僅為降低空氣溫度，冷媒溫度無需很低，但為了除濕，冷媒溫度必須低，一般為7-

41、12C，從而降低了制冷機得COP,而且由于除濕后的空氣溫度過低，往往還需將空氣加熱到適宜的送風狀態(tài)。不僅浪費了能源，還增加了對環(huán)境的污染。傳統(tǒng)空調系統(tǒng)中表冷器產(chǎn)生的冷凝水易產(chǎn)生霉菌，影響室內空氣質量。獨立除濕是對空氣的降溫與除濕分開獨立處理，除濕不依賴于降溫方式實現(xiàn)。典型的獨立除濕方式主要采用吸收或吸附方式，這樣所要求的冷源只需將空氣溫度即可，可以克服傳統(tǒng)空調方式的缺點。吸收劑處理空氣的原理和方法【機理】：吸收能力與氣體分壓（壓差）、溫度、吸收液濃度等有關。吸附平衡、等溫吸附線和等壓吸附線 對于給定的吸附劑和吸附質，平衡時吸附劑對吸附質的吸附量q為：吸附等壓線：吸附等溫線：典型等溫吸附線I-合

42、成沸石等吸附系的；II-Lamgmuri型；III-活性鋁等吸附系的；IV-活性炭吸附水蒸氣；V-BET型；VI-線性吸附（4）吸附劑結構，多孔介質，比表面積 比表面積：單位質量吸附劑具有的表面積 比表面積越大，吸附能力越強。多孔介質比表面積大，所以吸附劑多為多孔介質。多孔介質孔隙越小，比表面積越大，孔隙內吸附能力越強（5）吸附劑的特性參數(shù)1）多孔吸附劑的外觀體積2）吸附劑密度堆積密度： 真密度： 顆粒密度： 3）孔徑分布（測定吸附等溫線、壓汞儀等）4）顆粒當量直徑、單位體積表面積 第6章 間壁式熱質交換設備的熱工計算間壁式換熱器種類很多，從構造上主要可分為：管殼式、肋片管式、板式、板翹式、螺

43、旋板式等，其中前三種用的最為廣泛。換熱器熱工計算常用計算方法：對數(shù)平均溫差法，效能傳熱單元數(shù)法表面式冷卻器的熱工計算：換熱擴大系數(shù)。其值的大小直接反映了表冷器上凝結水析出的多少，因此，又稱為析濕系數(shù)。表冷器的熱工計算：設計步驟：1）計算需要的接觸系數(shù)，確定冷卻器的排數(shù)。2）確定表面冷卻器的型號。先假定一個，算出所需冷卻器的迎風面積，再根據(jù)選擇合適的冷卻器型號及并聯(lián)臺數(shù)，并算出實際的值。3）求析濕系數(shù)4）求傳熱系數(shù)5）求冷水量6）求表冷器能達到的，先求傳熱單元數(shù)及水當量比，根據(jù)NTU和值查圖可得 7）求水溫，冷水初溫，冷水終溫 8）求空氣阻力和水阻力表冷器的校核計算：1）求冷卻器迎面風速及水流速w 2）求冷卻器可提供的 3）假定確定空氣終狀態(tài) 4）求析濕系數(shù) 5）求傳熱系數(shù) 6）求表面冷卻器能達到的值 7）求需要的并與上面得到的比較 8）求冷量及水終溫冷卻塔的熱工計算： 焓差法：它表明塔內任何部位水、氣之間交換的總熱量與該點水溫飽和空氣焓與該處空氣焓之差成正比。冷卻塔特性數(shù)，特性數(shù)中的反映了