热质交换第一章绪论
《热质交换原理与设备》课后习题答案(第3版)
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。
1) 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。
2) 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。
3) 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。
4) 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。
1) 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。
2) 叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
3) 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。
4) 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。
《热质交换原理与设备》课程教学大纲(本科)
热质交换原理与设备(Principle and Equipment of Heat and Mass Transfer)课程代码：02410040学分：2.0学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：《传热学》、《工程热力学》、《流体力学》适用专业：建筑环境与能源应用工程教材：热质交换原理与设备，连之伟，北京：中国建筑工业出版社，第四版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热质交换原理与设备》是具有承上启下意义，同时起到连接相关专业基础课与专业课桥梁作用的专业基础课。
它是在《传热学》、《流体力学》和《工程热力学》的基础上，将专业中《冷热源工程》、《暖通空调》、《热泵原理与应用》等专业课中涉及流体热质交换原理及相应设备的共性内容抽出，经综合、充实和系统整理而形成的一门专业基础课程。
此课程兼顾理论知识和设备知识，培养学生较全面掌握动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论的基础知识，掌握本专业中的典型热质交换设备的热工计算方法，为进一步学习本专业的专业课程打下坚实的基础。
（二）课程目标课程目标1:掌握传质的理论基础，包括传质的基本概念，扩散传质、对流传质的过程及分析, 相际间的热质传递模型。
课程目标2：理解传热传质的分析和计算知识，包括动量、热量和质量的传递类比，对流传质的准则关联式，热量和质量同时进行时的热质传递；学会运用所学知识分析实际问题。
课程目标3：熟悉空气热质处理方法，包括空气处理的各种途径，空气与水/固体表面之间的热质交换过程及主要影响因素，吸附和吸收处理空气的原理与方法，用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的原理与方法；学会理论联系实际，分析环境控制领域常用的空气热质处理原理。
课程目标4：掌握热质交换设备的热工计算方法，包括间壁式热质交换设备的热工计算，混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算，能够针对具体需求对常见热质交换设备进行设计计算和校核计算。
热质交换原理与设备教学大纲
“热质交换原理与设备”课程教学大纲课程名称：热质交换原理与设备英文名称：Principle and Equipment Heat-Mass Exchanging课程编码：CJX0540学时：48 学分：3适用对象：建筑环境与设备工程专业本科生先修课程：传热学，工程热力学，流体力学使用教材：《热质交换原理与设备》，连之伟编著，中国建筑工业出版社，2011主要参考书：[1]《建筑环境传质学》，张寅平、张立志、刘晓华编，中国建筑工业出版社，2006[2]《热质交换原理与设备》，许为全编，清华大学出版社，1999一、课程介绍本课程为建筑环境与设备工程专业主要的专业基础课之一。
主要用于增强学生的专业理论水平，开阔学生的科学视野，从动量、热量和质量传递的统一的传递过程理论的高度上学习和研究本专业工程实践中遇到的诸如：热质交换设备的设计、加工、运行管理方面遇到的一些问题。
起到联系本专业基础课与技术课的桥梁作用，培养学生理论联系实际的能力。
掌握传输过程的基本理论及三种传输过程的类比；掌握空气热质交换理论方法和常用热质交换设备的热工计算方法，具备初步的优化设计和性能评价能力。
二、教学基本要求掌握质传递的基本规律和热质传递的类比，了解制冷剂为主的沸腾、凝结的基本规律；掌握强迫流的相变传热及固液相变热质交换基本原理，熟悉空气处理的各种途径；掌握空气与水/固表面之间的热质交换，熟悉用吸收剂的吸附材料处理空气的机理，熟悉被处理空气与室内空气发生的热质交换，了解常用热质交换设备的形式与结构、基本性能参数；掌握间壁式、混合式，有相变热质交换设备的热工计算，了解热质交换设备的评价的优化设计。
三、课程内容第一章绪论：建筑环境与设备专业涉及的热质交换现象及其设备分类，本门课程在专业中的地位与作用，本门课程的主要研究内容与方法。
第二章传质的理论基础：传质概论，扩散传质，对流传质，相际间的对流传质模型。
基本要求:理解浓度，扩散通量等基本概念，传质的两大基本方式和常见的8种形式，掌握Fick定律，Stefan定律，扩散系数概念，薄膜理论，三传的传递方程，传热传质同时传递模型的建立，雷诺类似律；了解柯尔本类似律，动量交换与热交换的类比在质交换中的应用；掌握对流传质的准则关联式，刘易斯关系式。
热交换器-绪论
0.6MPa以下，120-150度
§0.3 各种类型的间壁式热交换器 8. 螺旋板式热交换器
§0.3 各种类型的间壁式热交换器
螺旋形传热板，隔板， 头盖，连接管
两流体均匀螺旋流 动 一侧流体螺旋流动， 另一侧流体只作轴 向流动
§0.1 研究热交换器的重要性
本课程研究内容 各类常规热交换器的工作原理、设计方法 及性能测试方面的基本知识。
管壳式热交换器 板式热交换器 螺旋板式热交换器 板翅式热交换器 翅片管式热交换器
§0.2 热交换器的分类
1. 按照用途来分类
（1）加热器：用于把流体加热到所需温度，被加 热流体在加热过程中不发生相变。 （2）预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺 装置的效率。 （3）过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热 状态。 （4）蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。
(4) 保证较低的流动阻力，以减少热交换器的动力 消耗。（泵与风机的功耗）。
§0.1 研究热交换器的重要性
4. 热交换器的研究与传热学研究的关系 热交换器的发展为传热学研究提供了日渐广泛而 深刻的课题，而传热学的研究又为热交换器在传热性 能和设计方面提供切实有效的数据和计算方法。 热交换器和传热机理之间的关系是互相促进、 不可分割的。
热交换器对传热虽有其依赖关系，但又有其相 对的独立性。
§0.1 研究热交换器的重要性
热交换器深入的研究内容
(1)强化传热机理的研究和新型热交换器的研制 ；
(2)流体热物性的研究 ；（纳米流体）
(3) 制造材料和防腐蚀技术的研究；（材料与保护） (4) 结垢和防垢技术的研究； (5)设计工作的自动化和制造技术的研究； (6)振动与防振措施的研究； (7)测试技术的研究； (8)换热器标准的制定研究等等。
《热质交换原理与设备》教学大纲
《热质交换原理与设备》教学大纲大纲说明课程代码：5125042总学时：40学时（讲课40学时）总学分：2.5课程类别：必修适用专业：建筑环境与设备工程预修要求：传热学、工程热力学、流体力学一、课程的性质、目的、任务：热质交换原理与设备是以动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论为基础，重点研究发生在建筑环境与设备中的热质交换原理、热工计算方法及相应的设备的一门课程。
通过本课程的学习，使学生初步了热质交换过程、原理以及热质交换设备等方面的知识，为学生毕业后从事暖通空调、燃气供应、建筑给排水等公共设施系统和建筑热能供应系统的设计、安装、调试、运行等工作打好理论基础。
二、课程教学的基本要求：在学习传热学、工程热力学、流体力学、供暖工程、空调技术、锅炉及锅炉房设备、燃料燃烧等专业课的基础上，使学生获得热质交换原理有关的理论知识，了解热质交换设备，初步具备应用热质交换原理进行研究和设计建筑环自动化系统方案的能力。
三、大纲的使用说明：本大纲适用于建筑环境与设备工程专业本科教学。
大纲正文第一章绪论学时：2学时（讲课2学时）本章讲授要点：分子传递（传输）性质，湍流传递性质。
重点：分子传递（传输）性质，湍流传递性质。
第一节：三种传递现象的类比1、分子传递（传输）性质2、湍流传递性质第二节：热质交换设备的分类第三节：本门课程在专业中的地位于作用第四节：本门课程的主要研究内容第二章热质交换过程学时：8学时（讲课8学时）本章讲授要点：传质的基本方式，浓度的概念，扩散通量，斐克定律，斯蒂芬定律，扩散系数，对流传质的基本特点，浓度边界层，对流传质简化模型，对流传质系数的模型理论，对流传质过程的相关准则数，三传方程及传质相关准则数，动量交换与热交换的类比在质交换中的应用，对流质交换的准则关联式，同时进行传热与传质的过程和薄膜理论，同一表面上传质过程对传热过程的影响，刘伊斯关系式，湿球温度的理论基础。
重点：对流传质的基本特点，浓度边界层，对流传质简化模型，对流传质系数的模型理论，对流传质过程的相关准则数，三传方程及传质相关准则数，动量交换与热交换的类比在质交换中的应用，对流质交换的准则关联式。
热值交换原理第1讲绪论传质基本概念
• 一、传质的基本方式
• 日常的传质现象：水分蒸发、煤气泄漏
• 基本方式：分子扩散－分子热运动
•
对流扩散－对流运动
• 二、浓度 • 质量浓度 • 质量份额 • 摩尔浓度 • 摩尔份额
定义式，二者的关系 定义式，二者的关系
• 三、扩散通量 • 质扩散通量 • 摩尔扩散通量 • 绝对扩散通量 • 相对扩散通量
冷流体 热流体
逆流式
冷流体 热流体
叉流式
热流体 冷流体
混合式
按用途分：
表冷器 预热器 加热器 喷淋室
按制造材料分：
金属材料 非金属材料 稀有金属材料
第1章 质交换过程
• 主要讲述内容： 传质的基本概念 传质的基本形式及其规律 传质的基本定律 三种传递现象的类比关系 热质传递模型
1.1 传质基本概念
• 动量传递 • 热量传递 • 质量传递
1、三传的起因
动量传递 流体中存在速度梯度
热量传递 流体中存在温度梯度
质量传递 流体中存在浓度梯度
2、传递基本型式
• 分子扩散
分子热运动引起
• 对流扩散
流体微团宏观运动引起
分子扩散性质
动量传递规律－牛顿粘性定律
du
dy
热量传递规律－傅立叶定律 q dt
绪论
绪论的主要讲述内容
• 一、本课程的主要研究对象 • 二、动量、热量、质量三传类比 • 三、热质交换设备简介
一、本课程的主要研究对象
热量、质量的传输理论及其本专业中所 用到的热质交换设备及其热工计算。 主要内容包括：
热质交换过程； 空气热质处理方法 热质交换设备 热工计算
二、动量、热量、质量三传类比Biblioteka DABC A!
热质交换原理
热质交换原理热质交换原理是指在热力学系统中，热量和质量之间的相互转换和交换的基本规律。
热质交换原理在工程领域中有着广泛的应用，特别是在热能转换和传递过程中起着至关重要的作用。
下面将从热量和质量的交换、热质交换的基本原理、热质交换的应用等方面进行详细介绍。
热量和质量的交换。
热量和质量在热力学系统中可以相互转换和交换。
热量是热力学系统中的能量形式，是由高温物体传递给低温物体的能量，而质量则是热力学系统中物质的量。
在热质交换过程中，热量和质量可以相互转换，例如在蒸汽发生器中，水的热量可以转化为蒸汽的质量，而在冷凝器中，蒸汽的热量可以转化为水的质量。
热质交换的基本原理。
热质交换的基本原理是热量和质量之间的能量转换和传递。
在热质交换过程中，热量和质量的交换是同时进行的，二者之间相互影响。
热质交换的基本原理可以用热力学和流体力学的知识来解释，其中包括热传导、对流传热和辐射传热等热传递方式，以及质量传递的扩散和对流等流体力学过程。
热质交换的应用。
热质交换原理在工程领域中有着广泛的应用。
在热能转换装置中，如锅炉、燃气轮机、蒸汽轮机等，热质交换原理被用来实现热能的转换和传递。
在化工生产过程中，热质交换原理被用来进行物料的加热、冷却和蒸发等操作。
在环境工程中，热质交换原理被用来进行空气和水的加热、冷却和干燥等处理。
总之，热质交换原理在工程实践中有着重要的应用，为各种热力学系统的设计和运行提供了理论基础和技术支持。
结语。
热质交换原理作为热力学系统中热量和质量交换的基本规律，在工程领域中有着广泛的应用。
通过对热质交换原理的研究和应用，可以实现能量的高效转换和利用，提高能源利用率，减少能源消耗，促进工程技术的发展和进步。
希望通过本文的介绍，读者能够对热质交换原理有一个更加深入的了解，为工程实践提供理论指导和技术支持。
《热质交换原理与设备》课程教学大纲
《热质交换原理与设备》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：本课程是建筑环境与能源应用工程专业学生的一门专业基础课程，其目的是通过该门课程的学习，增强学生的专业理论水平，为学生的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中理论联系实际的能力。
课程教学中不仅关注学生“当下发展”，更关注学生“未来发展”所需要的正确价值观念、必备品格和关键能力，即把知识、技能和过程、方法提炼为能力，把情感态度、价值观提炼为品格。
（二）课程目标：本课程涉及内容主要是建筑环境与能源应用专业中的热质交换原理及相应设备,它是以动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论为基础,重点研究发生在建筑环境与能源应用中的热质交换原理及相应的设备热工计算方法,为进一步创造良好的建筑内环境打下基础。
也是创造建筑室内环境所用热质交换方法的理论知识与设备知识同时兼顾的一门课程，它是建筑环境与能源应用工程专业的一门主要专业基础课，起着连接本专业理论课与技术课的桥梁作用。
课程目标1：掌握热质交换的原理1．1掌握涉及传质的基本概念、扩散传质、对流传质、热质传递模型及动量、热量和质量的传递类比等知识。
1．2掌握空气处理的各种途径，空气与水/固体表面之间的热质交换，用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的机理与方法。
课程目标2：掌握热质交换的设备结构、热工计算等2．1掌握本专业中常见的热质交换设备的形式与结构，热质交换设备的基本性能参数，间壁式热质交换设备的热工计算，混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算，同时对热质交换设备的仿真建模方法及其性能评价与优化设计也给予了介绍。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容（具体描述各章节教学目标、教学内容等。
实验课程可按实验模块描述）第一章绪论1.教学目标了解：建筑环境与能源应用工程专业涉及的热质交换现象及其设备分类。