热质交换原理与设备
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，则空气向氨的扩散系数是1。405*10-5 m2/s。
2、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。
3、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。
4、冷却塔填料的作用是将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量，均匀布水。
5、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。
6、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。
7、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。
8、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。
9、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。
10、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）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。
11、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℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。
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.℃)则换热器面积为25m2。
13、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。
14、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。
15、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。表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于间壁式，而喷淋室、冷却塔则属于直接接触式。
16、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。
17、_温差_是热量传递的推动力，而_焓差_则是产生质交换的推动力。
18、质量传递有两种基本方式：分子传质和对流传质，分子扩散和对流扩散的总作用称为对流传质
19、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则称为以扩散速度表示的质量通量。
20、麦凯尔方程的表达式为：hw （ti –tw）=hmd(i-i i)，它表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
21、相际间对流传质模型主要有薄膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。
22、一个完整的干燥循环由___吸湿___过程、___再生___过程和冷却过程构成。
23、用吸收、吸附法处理空气的优点是_独立除湿。
24、蒸发冷却所特有的性质是__蒸发冷却过程中伴随着物质交换，水可以被冷
却到比用以冷却它的空气的最初温度还要低的程度_。
25、冷却塔的热工计算原则是____冷却数N = 特性数N ＇______________。 26、吸附空气中水蒸气的吸附剂称为干燥剂，干燥剂的吸湿和放湿的机理是由干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽压差造成，当前者较低时，干燥剂吸湿，反之放湿。
27、扩散类型的判别压力越大,密度越大,λ值越小.故高压下的气体和常压下液体密度大, λ很小,因此在多孔固体中扩散时,一般发生Fick 型扩散.压力越小, λ值越大,因此处于低压下气体, λ值较大,在多孔固体中扩散一般发生Kundsen 扩散. 当Kn ＜0.01时,扩散主要为Fick 型扩散.当Kn ＞10时,扩散主要为Kundsen 扩散.当0.01≤Kn ≤10时为过渡区扩散
名词解释
湿工况下表冷器的析湿系数的定义：_ 总换热量与显热换热量的比值， ，
其值的大小直接反映了 表冷器上凝结水析出的多少_.
斐克定律：稳态扩散下,当无整体流动时,二元混合物中组分A 和组分B 发生互扩散,其中组分A 向组分B 的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比,这就是扩散基本定律—斐克定律
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，传质通量=传质速度×浓度） 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、物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一) 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，使之达到人体舒适度的要求） 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) 分子传质(由于分子的无规则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表面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表面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（流体流动过程中.在固体壁面附近流体温度发生剧烈变化的薄层） Pr i D a υυμυρ
?=
=
c 运动黏度动力黏度
施密特准则数S =
普朗特准则数，扩散系数
热扩散率
m
i h l hl D λ?=
（传质系数）（定型尺寸）宣乌特准则数Sh=
努谢尔准则数Nu
R e m p h Sh h
Sc
u
c u
ρ=
?=
m 斯坦登准则数St =
斯坦登准则数St
刘易斯准则数
D a
Sc Le =
=
Pr
表示温度分布和浓度分布的相互关系，体现传热和传质之间的联系
○1施密特准则数反映了流体动量传递能力和质量传递能力的相对大小。
○2宣乌特准则数是以流体的边界扩散阻力对对流传质阻力之比来标志过程的相似特征，反映了对流传质的强弱。
s kg/m 2
?-=dy
d D j A AB A ρ
1、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。
2、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。
3、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（实际速度）=主体速度+扩散速度
4、简述“薄膜理论”的基本观点。
当流体靠近物体表面流过，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。
5、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。
6、请说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点？
表冷器除湿：优点：冷却和除湿同时完成缺点（1）低温露点除湿，除湿要求较低的冷源温度（低于露点温度），降低了制冷机的效率，同时由于冷媒温度较低（较低露点的要求），自然低温冷源难以利用（2）除湿后须将空气加热到适宜的温度，浪费了能源，增加污染，易出霉菌（3）设备结构简单，安装运行方便。
独立除湿是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。优点（1）不需对空气进行冷却和压缩（2）降温和除湿分开独立处理，冷源只需将空气降低到送风温度即可（3）采用吸附或吸收方法除湿节省能源缺点结构复杂，需再生设备，属新概念空调
7、简述表面式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点。
当冷却器表面温度低于被处理空气的干球温度，但高于其露点温度时，则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，则空气不被冷却，且其中所含水蒸气部分凝结出来，并在冷凝器的肋片管表面形成水膜，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。
8、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，则分别发生动量、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。
9、间壁式换热器可分为哪几种类型？如何提高其换热系数？
解:间壁式换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、螺旋板式等。
提高其换热系数措施：⑴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。
⑵增加气流的扰动性。⑶采用小管径。
10、在湿工况下，为什么一台表冷器，在其他条件相同时，所处理的空气湿球温度越高则换热能力越大？解：空气的湿球温度越高所具有的焓值也愈大，在表冷器减湿冷却中，推动总热质交换的动力是焓差，焓差越大，则换热能力就愈大。
11.热质交换设备按照工作原理分为几类，他们各自的特点是什么？
解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。
间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。
直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。
蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。
热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。
12、简述顺流、逆流、汊流、和混合流各自的特点，并对顺流和逆流做一比较和分析
顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。
逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。
叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。
顺流和逆流分析比较：
在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。
13、简述冷却塔的各主要部件及其作用。
解：冷却塔的主要部件及作用：
（1）淋水装置，又称填料，作用在于将进塔的热水尽可能的形成细小的水滴或水膜，增加水和空气的接触面积，延长接触时间，从而增进水气之间的热质交换。
（2）配水系统，作用在于将热水均匀分配到整个淋水面积上，从而使淋水装置发挥最大的冷却能力。
（3）通风筒：冷却塔的外壳气流的通道。
14、简述在冷却塔（湿式）中所发生的热质交换过程。
答：在冷却塔内，空气被加热加湿，水被冷却。不论水温高于还是低于周围空气温度，总能进行水的蒸发（质交换），蒸发所消耗的热量总是由水传给空气。当水温高于空气温度时，蒸发散热和温差传热都由水传向空气，结果使水温下降；当水温下降到等于空气温度时，温差传热量为0，蒸发散热仍在进行；当水温继续下降到低于空气温度时，温差传热和蒸发散热的方向相反，当水温下降到某一程度时，由空气传给水的温差传热量等于由水传给空气的蒸发散热量，总传热量等于0，水温也不再下降，这时的水温为水的冷却极限，近似等于空气的湿球温度，但一般在实际生产中，要求冷却后的水温比湿球温度高3－5℃。
15、试讨论空气与水直接时的状态变化过程（湿空气在冷表面上的冷却降湿）。
解：空气的主体部分与冷却器表面的热交换是由于空气的主流与凝结水膜之间的温差而产生的，质交换则是由于空气主流与凝结水膜相邻的饱和空气层中的水蒸气的分压力差，即含湿量差而引起的。假设当空气与水在一微元面dA上接触时，假设空气温度变化为dt ，含湿量变化为d(d) 。
（1）显热交换量：（2分）
——湿空气的质量流量，kg/s
——湿空气与水表面之间的显热交换系数，W/(m2.℃)
（2）湿交换量：（2分）
潜热交换量：（2分）
——温度为tb 时水的汽化潜热，kJ/kg
——单位时间单位面积蒸发（凝结）的水量，kg/(m2.s)
Hmd—以含湿量差为推动力的传质系数，W/(m2.℃)
（3）总热交换量：
对空气——水系统，存在刘易斯关系式：（2分）
所以上式
（2分）
所以从（3）式可以得到：
（4）——麦凯尔方程
麦凯尔方程表明：在热质交换同时进行时，如果满足刘伊斯关系式，则总热交换的推动力为空气——主流湿空气与紧靠水面的饱和边界层空气的焓差。（2分）
由于是空气与水之间发生的热质交换，所以不仅空气的状态会发生变化，水的状态也会发生变化。如果在热质交换中，水的温度变化为dtw ，则根据热平衡：
（5）（2分）
——水的质量流量，kg/s
——水的定压比热，kJ/(kg.℃)
（1）（2）（3）（4）（5）称为空气与水直接接触时的热湿交换基本方程式。
16、说明水冷式表面冷却器在以下几种情况其传热系数是否发生变化？如何变化？a , b, c,
b ,表冷器的传热系数定义为Ks随迎风面积V y的增加而增加：随水流速w的增加而增加。析水系数ξ与被处理的空气的初状态和管内水温有关，所以二者改变也会引起传热系数Ks的变化。
17、理想情况下空气状态变化的特点
假想过程：空气与水接触的时间无限长、水量无限大则空气的终态达到饱和，且等于水温，状态变化过程为一直线. 理想过程：空气与水接触的时间无限长、水量有限。则空气的终态仍达到饱和，终温等于水终温（顺流）或水初温（逆流），状态变化过程为一曲线.
实际情况下空气状态变化的特点
实际过程：空气与水接触的时间有限、水量有限。则空气的终态不可能达到饱和，通常用连接空气初、终状态点的直线表示空气状态的变化过程
18、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。
19、根据关系式，以及，说明同一表面上传质对传热过程的影响。
答：式表明，传质的存在对壁面导热量和总传热量的影响是相反的。在C0 > 0时，随着C0的增大，壁面导热量是逐渐减少的，而膜总传热量是逐渐增大的；在C0 < 0时，随着C0的减小，壁面导热量是逐渐增大的，而膜总传热量是逐渐减少的。
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/m 3，另一端浓度为0.4 Kmol/m 3，两端相距50cm ，已知D AB =0.5×10-4m 2/s ，计算稳态下氮气的物质的量通量。 解：由斐克第一定律得：?
?-=2
1
2
1,CA CA AB
z z A n dcA D dz j
()
1
221z z C C D j A A AB --=
=
5
.0)4.00.1(10
5.04
-??-=6×10-5kmol/(m 2.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 ，已知D AB =0.687×10-4m 2
/s ，计算稳态下氮气的物质的量通量。
解：由斐克第一定律得：?
?-=2
1
2
1,CA CA AB
z z A n dcA D dz j
()
1
221z z C C D j A A AB --=
对于理想气体，RT n V p A A =，RT
p V
n c A A A =
=
)
()(1221,z z RT p p D j A A AB A n --=
=
3
.0300314.8)
100600(10
678.04
??-??-=4.59×10-6kmol/m 2
·s
3、某空气冷却式冷凝器，以R134a 为制冷剂，冷凝温度为t s =50℃，蒸发温度t 0=5℃，时的制冷量Q 0=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）已知在空气平均温度39℃下，空气的比热为1013J/kg.K ，密度为1.1kg/m 3,所需空气流量是多少？ 解：（1）△t ‘=50-35=15℃,△t ’’=50-43=7℃ '
'''''t t In t t m ???-?=
θ=10.5℃
(2)冷凝总负荷021W Q Q +==5500+1500=7000W
ρ
t c Q q v ?=
1=7000/（1.1×1013×8）=0.79m 3/s
4、一个直径为3cm 的萘球悬挂于空气管道中，求下述条件的瞬时传质系数；（1）萘球周围的空气静止，温度为259K ，压力为101.325kPa ，萘在空气中的扩散率为5.14×10-6m 2/s ；（2）空气以0.15m/s 的速度流过萘球，温度为259K ，压力为101.325kPa ，1=?Sc Gr 。
解：（1）Sh=2.0（2分） d
D sh h AB
c ?=
=2.0×5.14×10-6/0.03=3.43×10-4
m/s
（2）υ
ud
=
Re =0.15×0.03/1.0×105=4.5×102，（1分）AB
D Sc υ
=
=1.95
+=0.2Sh 0.569（Sc Gr ?）0.25
=2.569
d
D sh h AB
c ?=
=2.569×5.14×10-6/0.03=4.4×10-4m/s
5、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/(m 2
.℃),求：（1）平均换热温差；（2）换热器面积。
解：（1）△t ‘
=80-30=50℃,△t
’’
=40-15=25℃ '
'''''t t In t t t m ???-?=
?=35.7℃
（2）m
t k Q A ?==30000/（40×35.7）=21m 2
6、试推导空调计算中常用的刘伊斯关系式
p md
c h h =。
7、含少量碘的压力为1.013×105
Pa 、温度为25℃的空气，以5.18m/s 的速度流过直径为3.05×10-2m 的圆管。设在空气中碘蒸汽的平均摩尔浓度为nm ，管壁表面碘蒸汽的浓度可视为0，
空气－碘的质扩散系数D=0.826×10-5
㎡/s ，试求从气流到管壁的对流传质系数以及碘蒸汽在管子表面上的沉积率。（空气的动量扩散系数ν=15.15×10-6m 2/s ）
管内受迫层流：333
.0333.0Re 86.1Sc Sh =，管内受迫紊流：44.083.0Re 023.0Sc Sh =
解：88
.110
826.01053.155
6=??=
=
--D
v Sc
10173
10
53.151005.318.5Re 6
2
=???=
=
--v
ud ()()35
.6488.110173
023.0Re 023.044
.083.044
.083
.0=??==Sc
Sh
s
m d
Sh D h m 017.010
05.310
826.035.642
5
=???=
?=
--
()s
m
kmol n n h N
m m m A
?=-=2
017.00
8、已知空调系统送风量G ＝5㎏/s ，空气初状态参数t 1=35℃，t s1=26.9℃，i 1=85kJ/㎏；终状态参数为t 2=19℃，t s2=18.1℃，i 2=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/m 3，定压比热c p =1.005 kJ/( kg ·℃)，水
定压比热c p =4.19 kJ/( kg ·℃)，可选表冷器中水流速范围w=0.8-1.6m/s ）。 已知水冷式表面冷却器作为冷却用之传热系数（W/ ㎡·℃）:
4排:??
???
???+-=8.003.152.06.3321
7.3911
ωξy k V 6排:
??
??????+-=
8.002.152.06.3251
5.4111
ωξy k V
??
???
???+-=8.00.158.06.35315.3511
ωξy k V 解：（1）计算需要的接触系数2ε，确定冷却器的排数
889
.09
.26351.1819111
1222=---
=---
=s s t t t t ε
查表可知，在常用的
y
V 范围内，JW 型6排表冷器能满足889.02=ε的要求，故选用6排。
（2）假定
s
m V y 5.2='，则
()
2
667.15
.22.15m
V G
A y y
=?=
'
='ρ
查表可选用JW20－4型表冷器一台，其迎风面积2
87.1m
A y =
故实际迎面风速()
s m A G V y y 23.287.12.15=?==ρ
查
2ε表可知，在s m V y 23.2=时，JW 型6排表冷器实际的2ε值可以满足要求，所选JW20
－4型表冷器每排散热面积
,
05.202
m A d =通水断面积
2
00407.0m
A w =。
（3）求析湿系数()
()
1
.21935005.14.51852121=-?-=
--=
t t c i i p ξ
（4）由已知，可选水流速范围s m 6.18.0-=ω
代入??
???
???+-=8.002.152.06.32515.4111
ωξy k V 当8
.0=ω(
)
K
m W y k
V 2
1
9.898.002.152.06.3251
5.411==???
?????+-ωξ
当8.0=ω(
)
K
m W y k V 2
1
6.1048.002.152.06.3251
5.411==??
?
?????+-ωξ
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，已知扩散系数为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
()
s
m mol
y
p p T
R D N N
A A m
B A
??=-?
??=
?-?
=
-=--2
2
4
2
1/10
59.201
.05300
16000298
831410
6.0
负号表示两种气体组分扩散方向相反。
热质交换原理与设备习题答案
第一章 第一章 绪论 1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）； 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。 第二章 热质交换过程 1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。传质通量等于传质速度与浓度的乘积。 以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+ 以主流速度表示的质量通量：1()() A A A A B B A A B e u e e u e u a m m e ?? =+=+???? 2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。 3、答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。动量、热量和质量的传递，（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传递） 动量传递、能量传递和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都是类似的。 4、答：将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子等于传质因子 ①22 3 3 r P 2m H D t t c G J J S S S ===?=? ② 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质，只要将对流传热计算式中的有关物理 参数及准则数用对流传质中相对应的代换即可，如：r ,,,P ,,m c u h t t t c a D D S N S S S λ?????? ③当流体通过一物体表面，并与表面之间既有质量又有热量交换时，同样可用类比关系由传 热系数h 计算传质系数m h 2 3 m h h Le e φ-=? 5：答：斯密特准则 c i v S D = 表示物性对对流传质的影响，速度边界层和浓度边界层的相对关系 刘伊斯准则r P c v S D a Le v D a === 表示热量传递与质量传递能力相对大小 热边界层于浓度边界层厚度关系 6、从分子运动论的观点可知：D ∽3 1 2 p T - 两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算： 若在压强 5 001.01310,273P Pa T K =?=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 32 00 0P T D D P T ??= ??? （1）氧气和氮气：
全热交换器的工作原理
全热交换器的工作原理 2003年出现的SARS疫情，使我们人类的健康面临严峻的挑战，2009年又爆发了猪流感，于是关于人居环境的空气品质问题多有讨论，提出健康空调是今后空调的发展方向。 但究竟什么是健康的空调，怎样去实现健康舒适的空调，关于这个问题，舒适100也进行了一些分析，指出全空气系统是最佳的空调系统，它可以实现对建筑热湿控制及空气品质的全面控制，同时也为充分利用自然资源，进行全新风运行提供条件。 加大新风量是实现良好空气品质的最好方法，只从空气品质的角度来说，进行全新风运行的空调系统才是最好的系统，可是由此带来的能量消耗确实是非常大的。根据武汉的气象资料计算，当室内设计值在26℃，60%时，对于公共建筑，处理1m3/h新风量，整个夏季需要投入的冷能能耗累计约9.5kw·h左右。可见加大新风量后，能量消耗就有很大增加。因此，需要在新风与排风之间加设能量回收设备。 1 目前市场上的能量回收设备有两类： 一类是显热回收型，一类是全热回收型。显热回收型回收的能量体现在新风和排风的温差上所含的那部分能量；而全热回收型体现在新风和排风的焓差上所含的能量。单从这个角度来说，全热性回收的能量要大于显热回收型的能量，这里没有考虑回收效率的因素。因此全热回收型是更加节能的设备。 按结构分，热回收器分为以下几种： （1）回转型热交换器
（2）热回收环热交换器 （3）热管式热交换器 （4）静止型板翅式热交换器 在以上几种热交换器中，热回收环型和热管型一般只能回收显热。回转型是一种蓄热蓄湿型的全热交换器，但是它有转动机构，需要额外的提供动力。而静止型板翅式全热交换器属于一种空气与空气直接交换式全热回收器，它不需要通过中间媒质进行换热，也没有转动系统，因此，静止型板翅式全热交换器（也叫固定式全热交换器）是一种比较理想的能量回收设备。 2 固定式全热交换器的性能 2.1 固定式全热交换器 固定式全热交换器是在其隔板两侧的两股气流存在温差和水蒸 气分压力差时，进行全热回收的。它是一种透过型的空气——空气全热交换器。 这种交换器大多采用板翅式结构，两股气流呈交叉型流过热交换器，其间的隔板是由经过处理的、具有较好传热透湿特性的材料构成。 2.2 三种效率的定义 全热交换器的性能主要通过显热、湿交换效率和全热交换效率来评价，它们的计算公式为： 显热交换效率：SE= 湿交换效率：ME= 全热交换效率：EE=
热质交换题
1、填空题 1、用来表征由分子扩散引起的动量传递规律的定律是。用来表征由分子扩散引起的热量传递规律的定律是。用来表征由分子扩散引起的质量传递规律的定律是。 2、按工作原理分类，热质交换设备可分为、、 和。蒸发器和冷凝器属于。喷淋室属于。蒸气喷射泵属于。 3、按照热流体和冷流体的流动方向分，热质交换设备分为、、、。在相同进出口温度条件下，流动方式平均温差最大， 流动方式平差最小。 4、按用途分类，热质交换设备分为、、、 、、、、。5、按制造材料分类，热质交换设备分为、、 。 6、质交换的推动力是。热交换的推动力是。 动量交换的推动力是。热质交换同时存在过程的推动力是。 7、质交换的基本型式是、。较强烈。 8、对流传质系数的模型理论包括、。 9、对于水－空气系统，当未饱和的空气流过一定量的冷水水面时，空气的温度，湿度，焓值。 10、大容器饱和沸腾的4个特性区为、、 、。 11、凝结形式包括、，其中的换热系数要大于的换热系数。 12、冷却减湿可以使用或设备来实现。其中水温应满足下列条件。 13、若表冷器中的水温小于空气温度，大于空气露点温度，可实现
过程。 14、若喷淋室的水温小于空气露点温度，则可实现过程。若水温等于空气露点温度，可实现过程。 15、热质交换同时存在的过程，其单位面积上的总热交换量等于和 的乘积。 16、未饱和空气与热水接触，温度，湿度，焓也。 17、空气与水接触时，假想条件是指接触时间，水量。理想条件是指接触时间，水量。而实际情况则是 接触时间，水量。 18、独立除湿对空气的和分开处理。 19、干燥剂除湿包括和。前者使用，过程为变化；后者使用，过程为变化。 20、若干燥剂表面的蒸气压大于空气的蒸气压，则空气被。若干燥剂表面的蒸气压小于空气的蒸气压，则空气被。 21、硅胶的吸湿能力活性铝的吸湿能力。 22、固体吸附除湿有和两种方式。 23、吸附剂的再生方式包括、 和。 24、射流按流态不同分为和；按进入空间不同分为和；按送风温度与室温的差异分为和；按喷嘴形状不同分为和。 25、射流温度扩散角速度扩散角，说明热量交换比动量交换。 26、扩散式燃烧的空气过量系数为。火焰长度取决于 、、、 、、。 27、火焰缩入火孔内部的现象叫做。火焰离开火孔，最后完全熄灭的现象叫做。若燃气的出口速度过大，可能出现现象。若燃气出口速度过小，可能出现
热质交换
1.传质通量：单位时间内通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。 2.质量传递的基本方式：分子传质与对流传质。 3.分子传质：又称为分子扩撒，简称扩散，它是由于分子的无规则运动而形成的物质传递现象。 4.对流传质：是指壁面和运动流体之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递。 5.菲克定律：当浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整流运动时，组成二元混合物中组分A和组分Ｂ将发生扩散。其中组分Ａ向组分Ｂ的扩散通与组分Ａ的浓度梯度成正比，这就是扩散基本定律——菲克定律。表达式：，只用于分子扩散传质。 ６.紊流扩撒：凭借物体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象。 ７.当物系中存在速度、温度、浓度梯度，分别发生动量、热量和质量的传递现象。 ８.傅里叶定律指出，在均匀同性材料的一维温度场中通过热传导方式的热量通量密度为：。９.气体中的稳态扩散过程，分子扩散有两种形式：双向扩散和单向扩散。双向扩散（反方向扩散）的扩散通量表达式：NA=JA=D(pA1-pA2)/(RT△z),单向扩散： NA=(Dp/RT△z)ln(p-pA2)/(p-pA1)。 10.浓度边界层：概念：质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层称为浓度边界层。意义：如果在表面处流体中的某组分Ａ的浓度ＣＡｓ和自由流中的ＣＡｓ不同，就将产生浓度边界层。浓度边界层厚度为，其定义通常规定为时与壁面的垂直距离，它是存在较大浓度梯度的流体区域。在表面和自有流的流体之间的对流传质是由这个边界层决定的。 11．薄膜理论：当流体靠近物体表面流过时，存在一层附壁的薄膜，在薄膜的流动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的扰动。在此条件下，整个传质过程相当于此薄膜上的扩散过程，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。传质系数：。 12．渗透理论：当流体流过表面时，当流体质点不断地穿过流体的附壁薄层向表面迁移并与之接触，流体质点在与表面接触之际则进行质量的转移过程，此后流体质点又回到主流核心中去。由薄膜理论确定的对流传值系数与扩散系数呈线性一次方关系，按渗透确定的对流传值系数与扩散系数呈线性二次方根关系。实验表明，对于大多数的对流传质过程，传质系数与扩散系数的关系是：。 13.表面更新理论：。 14.热量、动量和质量传递的类比：当物系中存在速度、温度、浓度梯度，分别发生动量、热量和质量的传递现象。三种分子传递性质的数学关系分别由牛顿粘性定律、傅里叶定律、菲克定律。湍流动量、湍流热量和湍流质量传递的三个数学关系式是类似的。 15.三传方程：及边界层传递方程，当三个方程的扩散系数相等时，即ｖ＝ａ＝Ｄ时，且边界条件的数学表达式也相同时，它们的解应当是一致的。当ｖ＝Ｄ或a/D=1时，速度分布和浓度分布曲线相重合，或速度边界层和浓度边界层厚度相等；当v>D时，速度边界层比浓度边界层厚度厚，当v 新风换气机工作原理 （型号：YH--600） 全热新风换气机的核心器件是全热交换器，室内排出的污浊空气和室外送入的新鲜空气既通过传热板交换温度，同时又通过板上的微孔交换湿度，从而达到既通风换气又保持室内温、湿度稳定的效果。这就是全热交换过程。当全热交换器在夏季制冷期运行时，新风从排风中获得冷量，使温度降低，同时被排风干燥，使新风湿度降低；在冬季运行时，新风从排风中获得热量，使温度升高，同时被排风加湿。 新风换气机是一种将室外新鲜气体经过过滤、净化，热交换处理后送进室内，同时又将室内受污染的有害气体经过过滤、净化。热交换处理后排出室外，而室内的温度基本不受新风影响的一种高效节能，环保型的高科技产品。 一、新风换气机大基本结构 新风换气机主要由热交换系统、动力系统、过滤系统、控制系统、降噪系统及箱体组成。 1、热交换系统 目前，无论在国内或是国外，在新风换气机上采用的热交换器有静止和旋转两种形式其中转轮式热交换器也属于旋转式类型。从正常使用和维护角度出发，静止式优于旋转式，但大于2×10000m3/h的大型机来说，一般只能靠转轮式热交换器才能实现，因此可以说静止式和旋转式各有优缺点。 为了易于布置设备内的气流通道，以缩小整机体积，新风换气机采用了叉流、静止板式热交换器。亦即：冷热气体的运动方向相互垂直，其气流属于湍流边界层内的对流换热性质。 因此充分的热交换可以达到较高的节能效果。 2、动力系统 新风换气机动力部分采用的是高效率、降噪音风机。将经过过滤、净化和热交换处理后的室外新鲜空气强制性送入室内，同时把经过过滤，净化和热交换处理后的室内有害气体强制性排出室外。 3、过滤系统 新风换气机的过滤系统分为初效、中效、亚高效和高效四种过滤器。换气机在两个进风口处分别设置空气过滤器，可有效过滤空气中的灰尘粒子、纤维等杂质，有效地阻止室外空气中的尘埃等杂质进入室内达到净化的目的，并确保主机的热交换部件被污物附着而影响设备性能。 4、控制系统 ①新风换气机选用可靠的电器组件，以安全可靠长寿名运行实现不同风量的 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，则空气向氨的扩散系数是1。405*10-5 m2/s。 2、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。 3、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。 4、冷却塔填料的作用是将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量，均匀布水。 5、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。 6、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。 7、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。 8、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。 9、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。 10、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）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。 11、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℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。 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.℃)则换热器面积为25m2。 13、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。 14、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。 15、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。表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于间壁式，而喷淋室、冷却塔则属于直接接触式。 16、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。 17、_温差_是热量传递的推动力，而_焓差_则是产生质交换的推动力。 18、质量传递有两种基本方式：分子传质和对流传质，分子扩散和对流扩散的总作用称为对流传质 19、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则称为以扩散速度表示的质量通量。 20、麦凯尔方程的表达式为：hw （ti –tw）=hmd(i-i i)，它表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 21、相际间对流传质模型主要有薄膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。 22、一个完整的干燥循环由___吸湿___过程、___再生___过程和冷却过程构成。 23、用吸收、吸附法处理空气的优点是_独立除湿。 24、蒸发冷却所特有的性质是__蒸发冷却过程中伴随着物质交换，水可以被冷 却到比用以冷却它的空气的最初温度还要低的程度_。 热交换新风机工作原理 进入21世纪，随着城市PM2.5的不断加剧，在空气净化行业出现了一颗炙手可热的新星——热交换新风机。那么，热交换新风机的工作原理是怎样的呢？ 热交换新风机是一种高效节能型空调通风装置，其核心功能是利用室内、外空气的温差和湿差,通过能量回收机芯良好的换能特性，在双向置换通风的同时，产生能量交换，使新风有效获取排风中的可用物质，从而大大节约了新风预处理的能耗，达到节能换气的目的，其节能效果非常显著。 夏季，使用全热交换器时通过热交换芯体把室外将室内的炎热、潮湿空气中的温度和湿度，传导至排出室外的室内凉爽、干燥、污浊的空气中去。 冬季，使用热交换器换气时，通过热交换芯体用室内温度的污浊空气中的温度预热将要送入室内的室外寒冷的新鲜空气。并将湿气一并导入将要送入室内的室外干燥的空气中。 广州快净环保科技有限公司生产的快净热交换新风机作为当前最受欢迎的新风系统，拥有非常突出的优势，主要包括以下几点： 一、换热效率高。产品采用先进的逆流结构设计，能够大大的提高换热效率； 二、外形紧凑小巧。全热交换器的外形为六边形，降低了模块的厚度，特殊的通风孔道有利于模块比交叉流机芯做得更短； 三、性能稳定、无需清洁。通风孔道采用了流线设计，可以有效地防止着尘，无需对交叉流机芯进行定期的清洁； 四、使用寿命长。采用了ABS框架结构，非常坚固而耐用，使用寿命相比交叉流机芯增加了一倍。 热交换新风机适用范围: 适合于住宅、写字楼、宾馆、医院、实验室、机房、棋牌室、餐饮、办公、娱乐几乎所有场所，可以根据不同户型面积、人口数量、周边环境设计不同方案，适合各种建筑和人群。 空气是每个人每时每刻都要呼吸的必需品，如果离开清新、自然的空气我们的生活将面临很多健康安全问题，只有保证室内良好的空气质量，才能营造更为舒适健康的居住环境，热交换新风机运用高新技术，可以轻松帮你实现室内空气流通，让您畅享自然健康生活。 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，则空气向氨的扩散系数是1。405*10-5 m2/s。 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，则空气向氨的扩散系数是m2/s。 2、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℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。 3、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、当表冷器的表面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。 2、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、根据冷却介质的不同，冷凝器可以分为、和三类。 （水冷，空冷，水—空气冷却以及靠制冷剂蒸发或其他工艺介质进行冷却的冷凝器。） 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。将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换 4、冰蓄冷空调可以实现电力负荷的调峰填谷(均衡)。 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压缩机装置。 6、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。 7、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是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，则其性能系数COP= Q1-Q2/Qo 。 10、冬季采暖时，蒸发器表面易结霜，融霜的方法有电除霜、四通阀换相除霜、排气温度除霜 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。 4、总压力为0.1MPa的湿空气，干球温度为20℃，湿球温度为10℃，则其相对湿度为。 6、某翅片管换热器，表面对流换热系数位10W/m2·K，翅片表面温度为50℃，表面流体温度为30℃，翅片效率为2.5，则换热器的热流密度为W/m2。 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.℃)则换热器面积为25m2。 8、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）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。 1、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。 学年第二学期热质交换原理与设备课程试卷 标准答案及评分标准A( √)/B( ) 卷 专业_建筑环境与设备专业班级_ 注意：标题请用宋体4号，内容请用宋体5号。 一、判断题（2分×10=20分） 1．利用液体除湿剂吸收空气中的水蒸汽，溶液的活度系数越小表明其偏离理想溶液性质越大，其表面蒸汽压越大、除湿能力越弱。（×） 2．在冷却塔冷却水的过程中，室外空气干球温度相同情况下，其湿球温度越低越不利于水的冷却。（×） 3．干燥剂的吸湿和放湿是由干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽压差造成的，吸附剂表面的蒸汽压越小，表明其吸湿能力越强。（√） 4．吸附剂的比表面积越大，越有利于吸附质在吸附剂上的吸附。（√） 5．表冷器为一种间壁式热交换设备，因此处理空气过程不存在质交换。（×） 6. 喷淋室处理空气过程中，只要水温低于空气的温度，就可以达到减湿冷却的目的。（×） 7.常用的固体吸附剂可以分为极性吸附剂和非极性吸附剂，沸石是一种非极性吸附剂，对水分子具有很强的吸附能力。（×） 8．根据对流传质模型中的薄膜理论，对流传质系数与扩散系数成正比，与薄膜的厚度成反比。（√） 9．质扩散系数、热扩散系数和动量扩散系数具有相同的单位。（√） 10．对套管式换热器而言，冷、热两种流体的进出口温度相同，逆流布置的平均温差小于顺流布置的平均温差。（×） 二、填空题（1分×10=10分） 1、质扩散系数：米2/秒（m2/s） 对流传质系数: 米/秒（m/s） 质流通量: 千克/（米2·秒），kg/(m2·s) 传热系数：瓦/（米2·度），w/(m2·℃) 传质速率: 千克/秒，kg/s 2、传质通量是指单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量。 全热交换器技术参数 1.概述 1.1 工作原理 XFHQ系列全热交换器采用先进科技及工艺，芯体用特殊纸质经过化学处理加工而成，对温度、湿度、冷热能量回收起到最佳效果。 高效换热芯体，当室内空调排风与室外新风分别呈交叉方式流经换热芯体时，由于平隔板两侧气流存在温度差，产生传热，夏季运行时，新风从空调排风获得冷能，使温度降低；在冬季运行时，新风从空调排风中获得热能，使温度升高，这样通过换热芯体的热交换过程使新风从空调排风中回收了能量。 1.2特点 双向换气功能 将室外新风空气经过过滤后送入室内的同时，将室内污浊空气排出室外，彻底改善室内空气品质； 静音设计 内置空调专用低噪音离心风机，机箱内部覆有高效的吸音材料，全静音设计，人性化体现； 能量回收 机组内置高效的热交换器，将排出去的室内空气与送进来的室外空气进行冷热交换，在提供舒适温度空气的同时回收能量，节约能源； 控制方便 电气系统采用二次回路设计，使用开关面板，启动停止机组安全快速简单，可选择远程集中控制系统，与多联机室内机联网控制。 317 MDV4+i 直流变频智能多联中央空调 318 1.3 命名法 A,B,……Z 设计序列 S-三相，单相缺省 Z-纸芯式、L-轮转式、P-普通式 D-吊顶式、L-立柜式 新风量，单位100m 3 /h XFH-显换热式新风机 XFHQ-全换热式新风机 MDV4+i直流变频智能多联中央空调 2.参数 2.200~1200m3/h的产品采用发泡风道，具备旁通功能；2500~12000m3/h机型不带网络集中控制功能。 3.表中噪音是在额定静压安装条件半消音室测得，实际使用条件下的运行噪音可能高于此值，请根据设计安装具体条件，考虑相应的消音措施。 319 热质交换原理与设备第三版重点总复习 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 一、填空题（共30分） 1、流体的粘性、热传导性和_质量扩散性__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___、傅立叶定律_、_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、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。 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、__叉流___式和__混合_____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、__温度差_是热量传递的推动力，而_浓度差_则是产生质交换的推动力。 6、质量传递有两种基本方式：分子扩散和对流扩散，两者的共同作用称为__对流质交换__。 7、相对静坐标的扩散通量称为绝对扩散通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为相对扩散通量。 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m A与组分A的_浓度 梯度成正比，其表达式为 s m kg dy dC D m A AB A ? - =2 ；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___随整体移动的动坐标__。 9、麦凯尔方程的表达式为： ()dA i i h dQ d md z - =，它表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。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，则空气向氨的扩散系数是×10-5 m2/s。 3、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、当表冷器的表面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/h mad=Cp。 2、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. 容积式热交换器的工作原理1.自动控温节能型容积式热交换器，它充分利用蒸汽能源，高效、节能是一种新型热水器。普通热交换器一般需要配置水水热交换器来降低蒸汽凝结水温度以便回用。而节能型热交换器凝结出水温度在75℃左右，可直接回锅炉房重复使用。这样减少了设备投资，节约热交换器机房面积，从而降低基建造价：因此节能型容积式热交换器深受广大设计用户单位欢迎。 2.节能型容积式热交换器工作原理详图示。有立式、卧式两种类型，其技术参数详后项图表，本厂生产规格齐全，还可按用户单位特殊需要设计、加工。 3.本热交换器适用于一般工业及民用建筑的热水供应系统。热媒为蒸汽，加热排管工作压力为＜0.6MPa,壳体工作压力为0～1.6MPa，出口热水温度为65℃。 4.节能型容积式热交换器，壳体材料有三种：碳素钢Q235-A、B，不锈钢IGr18Ni9Ti,碳素钢内衬铜，U型管材料有，紫铜管T2及不锈钢管ICr18Ni9Ti，可按需要加以选用。 5.卧式节能型式为钢制鞍式支座。与国际S154、S165相同。立式为柱脚支座。 6.热交换器必须设置安全装置，下列三种安全装置可选择其中一种装设于交换器上： (1)在交换器顶装安全阀，安全阀压力须与热交换器的最高工作压力相适应(向安全阀生产厂订货时需加以申明)。安全阀的安装与使用应符合劳动人事部《压力容器安全技术监督规程》的规定。 (2)在交换器顶部装设接通大气的引出管(在有条件的场合)。 (3)设膨胀水箱，与水加热器相连，以放出膨胀水量。 7.若水中含有硬度、盐类，使用热交换器时，器壁和管壁会形成水垢，导致换热率降低，能耗增加，因而影响使用，故应采用一定的软化措施。 8.钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水水质良好。钢壳内衬铜的厚度一般为 1.2mm。钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。此阀除非定期检修是绝对不能取消的。部分真空的形成原因可能是排水不当，低水位时从热交换器抽水过度，或者排气系统不良。水锤或突然的压力降也是造成负压的原因。 信息来源：51承压设备论坛https://www.360docs.net/doc/128485029.html, 原文链接：https://www.360docs.net/doc/128485029.html,/thread-25638-1-1.html 一 当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量、和质量的传递现象。 二 单位体积混合物中某成分的质量称为该组分的质量浓度，以符号ρ表示。 组分的实际速度，称为绝对速度。 相对主体流动速度的移动速度，称为扩散速度。 绝对速度=主体流动速度+扩散速度 与热量传递中的导热和对流传热类似，质量传递的方式亦分为分子传质和对流传质。 分子传质又称为分子扩散，简称为扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。 对流传质是指壁面和运动流体之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递。 凭借流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象，称为紊流扩散。 斐克定律： 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，组成二元混合物中组分A 和组分B 将发生扩散。其中组分A 向组分B 的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比，这就是扩散基本定律——斐克定律： 斐克定律只适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程，其传递的速度即为扩散速度u A -u （或u A -u m ） 在气体扩散过程中，分子扩散有两种形式，即双向扩散（反方向扩散）和单项扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）。 等分子反方向扩散：设由A 、B 两组分组成的二元混合物中，组分A 、B 进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等，则成为等分子反方向扩散。 液体中的稳态扩散过程： 液体中的分子扩散速率远远低于气体中的分子扩散速率，其原因是由于液体分子之间的距离较近，扩散物质A 的分子运动容易与邻近液体B 的分子相碰撞，使本身的扩散速率减慢。 常见有两种情况：即组分A 与组分B 的等分子反方向扩散 及 组分A 通过停滞组分B 的扩散。 固体中的稳态扩散过程： 固体中的扩散，包括气体、液体、 1 当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量、和质量的传递现象。 du dy τμ=- 表示两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直运动方向的速度变化率。不同的流体有不同的传递动量的能力，这种性质用流体的动力黏性系数μ来反映，其物理意义可以理解为，它表征了单位速度梯度作用的切应力，反映了流体黏性滞性的动力性质，因此称它为“动力”黏性系数。τ，表示单位时间内通过单位面积传递的动量，又称动量通量密度，N/㎡ dt q dy λ=-,q 为热量通量密度，或能量通量密度，表示单位时间内通过单位面积传递的热 热质交换原理与设备 Revised as of 23 November 2020 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，则空气向氨的扩散系数是 1。405*10-5 m2/s。 2、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。 3、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。 4、冷却塔填料的作用是将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换 热量，均匀布水。 5、刘伊斯关系式文中叙述为 h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水 系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数 增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。 6、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。 7、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。 8、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。 9、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。 10、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）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。 11、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℃，则此混合物中空气的质扩散系数为 *10-5 m2/s。 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.℃)则换热器面积为25 m2。 13、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。 全热交换器工作原理就是一种将室外新鲜气体经过过滤、净化,热交换处理后送进室内,同时又将室内受污染的有害气体进行热交换处理后排出室外,而室内的温度基本不受新风影响的一种高效节能,环保型的高科技产品。 工作原理:全热交换器的核心器件就是全热交换芯体,室内排出的污浊空气与室外送入的新鲜空气既通过传热板交换温度,同时又通过板上的微孔交换湿度,从而达到既通风换气又保持室内温、湿度稳定的效果。这就就是全热交换过程。当全热交换器在夏季制冷期运行时,新风从排风中获得冷量,使温度降低,同时被排风干燥,使新风湿度降低;在冬季运行时,新风从排风中获得热量,使温度升高,同时被排风加湿。 全热交换器主要由热交换系统、动力系统、过滤系统、控制系统、降噪系统及箱体组成。 1、热交换系统 目前,无论在国内或就是国外,在全热交换器上采用的热交换器有静止与旋转两种形式其中转轮式热交换器也属于旋转式类型。从正常使用与维护角度出发,静止式优于旋转式,但大于2×10000m3/h 的大型机来说,一般只能靠转轮式热交换器才能实现,因此可以说静止式与旋转式各有优缺点。 为了易于布置设备内的气流通道,以缩小整机体积,全热交换器采用了叉流、静止板式热交换器。亦即:冷热气体的运动方向相互垂直,其气流属于湍流边界层内的对流换热性质。 因此充分的热交换可以达到较高的节能效果。 2、动力系统 全热交换器动力部分采用的就是高效率、降噪音风机。将经过过滤、净化与热交换处理后的室外新鲜空气强制性送入室内,同时把经过过滤,净化与热交换处理后的室内有害气体强制性排出室外。 3、过滤系统 全热交换器的过滤系统分为初效、中效、亚高效与高效四种过滤器。换气机在两个进风口处分别设置空气过滤器,可有效过滤空气中的灰尘粒子、纤维等杂质,有效地阻止室外空气中的尘埃等杂质进入室内达到净化的目的,并确保主机的热交换部件不被污物附着而影响设备性能。 4、控制系统 ①全热交换器选用可靠的电器组件,以安全可靠长寿命运行实现不同风量的控制。 ②根据不同的使用环境选配不同的控制方式。 ③可实现自动、定时、预置。 5、降噪系统 全热交换器主机外壳内侧粘贴聚乙烯发泡材料,钣金件结合处有长效密封材料,可有效的降低整机的噪音。 6、外壳 全热交换器外壳采用柜架结构。分别采用冷板喷塑、不锈钢板等不同材质,亦可根据用户实际需求选择不同材质加工。 全热交换器的功能 1、过滤净化空气,保证室内的空气品质。 2、保证室内的冷热负荷(温度)基本不受新风的影响。 全热交换器的特点 1、双向换气 室内外双向换气,新风与污风等量置换,根据客户要求可实现正负压操作;新风与排风完全隔开,彻底避免交叉感染发生。 2、过滤处理 二、简答题（36分，每题6分） 1、简述冷却塔设计计算和校核计算的任务是什么？ 答：已知冷却任务和外界气象参数，确定冷却塔的构造和参数已知冷却塔的构造、外界气象参数、气量、水量，求出水温度 2、喷淋室热工计算的原则是什么？ 答：1）空气处理过程需要的热交换效率应该等于喷淋室能达到的热交换效率（2）空气处理过程需要的接触系数应该等于喷淋室能达到的接触系数 3）空气失去（或得到）的热量应等于喷水室喷水吸收（或失去）的热量。 3、说出增强凝结换热的四种措施。 答：1）改变表面的几何特征 2）有效的排出不凝性气体 3）加速凝结液的排出加导流装置、使用离心力、低频振动、静电吸引等 4）促成珠状凝结 4、浓度边界层的意义是什么？ 答：由于浓度边界层的引入，可以将整个求解区域划分为主流区和边界层区。在主流区为等浓度的势流，各种参数视为常数。在边界层内具有较大的浓度梯度，可以用专门的讨论求解边界层内的浓度场，大大简化问题的求解难度。 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，减少电网高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？ 水冷和风冷冷凝器水冷，空冷，水—空气冷却以及靠制冷剂蒸发或其他工艺介质进行冷却的冷凝器。采用水冷式冷凝器可以得到比较低的温度，这对制冷系的制冷能力和运行经济性均比较有利。 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、表冷器与喷水室比较，有什么区别？ 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。 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。 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、试比较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/di Pr=v/a Sh=hm .l/Di Nu=hl/λ Stm=Sh/Re.Sc St=Nu/Re.Pr 8、如何认识传质中的三种速度，并写出三者之间的关系？ UaUb:绝对速度 Um：主题流动速度 Ua- Um ：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？ 热交换器原理与设计 题型：填空20％名词解释（包含换热器型号表示法）20％ 简答10％计算（4题）50％ 0 绪论 热交换器：将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 热交换器的分类：按照热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式 按照传热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式。(2013-2014学年第二学期考题[填空]) 1 热交换器计算的基本原理（计算题） 热容量（W＝Mc）：表示流体的温度每改变1℃时所需的热量 温度效率（P）：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 传热有效度（ε）：实际传热量Q与最大可能传热量Q max之比2 管壳式热交换器 管程：流体从管内空间流过的流径。壳程：流体从管外空间流过的流径。 <1-2>型换热器：壳程数为1，管程数为2 卧式和立式管壳式换热器型号表示法（P43）(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 记：前端管箱型式:A——平盖管箱B——封头管箱 壳体型式:E——单程壳体F——具有纵向隔板的双程壳体H——双分流 后盖结构型式:P——填料函式浮头 S——钩圈式浮头 U——U形管束 管子在管板上的固定：胀管法和焊接法 管子在管板上的排列：等边三角形排列（或称正六边形排列）法、同心圆排列法、正方形排列法，其中等边三角形排列方式是最合理的排列方式。(2013-2014学年第二学期考题[填空]) 管壳式热交换器的基本构造：⑴管板⑵分程隔板⑶纵向隔板、折流板、支持板⑷挡板和旁路挡板⑸防冲板 产生流动阻力的原因：①流体具有黏性，流动时存在着摩擦，是产生流动阻力的根源；②固定的管壁或其他形状的固体壁面，促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件。 热交换器中的流动阻力：摩擦阻力和局部阻力 管壳式热交换器的管程阻力：沿程阻力、回弯阻力、进出口连接管阻力 管程、壳程内流体的选择的基本原则：（P74） 管程流过的流体：容积流量小，不清洁、易结垢，压力高，有腐蚀性，高温流体或在低温装置中的低温流体。(2013-2014学年第二学期考题[简答]) 第一章绪论 1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）； 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。 2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。 ●间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传 递任务，彼此不接触，不掺混。 ●直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量 和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。 ●蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热 量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。 ●热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于 壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。 3、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。 ●逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流 动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。 ●叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。 ●混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。 ●顺流和逆流分析比较： 在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也新风换气机原理
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