《熱質(zhì)交換原理與設(shè)〉課后習(xí)題答案

1 第一章 緒論 1、答：分為三類。動(dòng)量傳遞：流場(chǎng)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(zhì)量傳遞：物體的濃度分布不均勻（或濃度梯度的存在）。 第二章 熱質(zhì)交換過程 1、答：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過垂直與傳質(zhì)方向上單位面積的物質(zhì)的量稱為傳質(zhì)通量。傳質(zhì)通量等于傳質(zhì)速度與濃度的乘積。 以絕對(duì)速度表示的質(zhì)量通量： ,A A A B B B A A B Bm u m u m e u e u 以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量： ( ) , ( ) ,A A A B B B B A Bj u u j u u u j j j 以主流速度表示的質(zhì)量通量： 1 ( ) ( )A A A A B B A A Be u e e u e u a m ()B B A Be u a m m 2、答：碳粒在燃燒過程中的反應(yīng)式為 22C O C O ，即為 1摩爾的 摩爾的 2O 反應(yīng)，生成 1摩爾的 2所以 2O 與 2過碳粒表面邊界界層的質(zhì)擴(kuò)散為等摩爾互擴(kuò)散。 3、答：當(dāng)物系中存在速度、溫度和濃度的梯度時(shí)，則分別發(fā)生動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞現(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)引起的分子擴(kuò)散，也可以是由旋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） 動(dòng)量傳遞、能量傳遞和質(zhì)量傳遞三種分子傳遞和湍流質(zhì)量傳遞的三個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系式都是類似的。 4、答：將雷諾類比律和柯爾本類比律推廣應(yīng)用于對(duì)流質(zhì)交換可知，傳遞因子等于傳質(zhì)因子2233 t t S S S 且可以把對(duì)流傳熱中有關(guān)的計(jì)算式用于對(duì)流傳質(zhì)，只要將對(duì)流 傳熱計(jì)算式中的有關(guān)物理參 數(shù) 及 準(zhǔn) 則 數(shù) 用 對(duì) 流 傳 質(zhì) 中 相 對(duì) 應(yīng) 的 代 換 即 可 ， 如 ：r, , , P , , mc u h t tt c a D D S N S S S 當(dāng)流體通過一物體表面，并與表面之間既有質(zhì)量又有熱量交換時(shí)，同樣可用類比關(guān)系由傳熱系數(shù) h 計(jì)算傳質(zhì)系數(shù) 23m 5：答：斯密特準(zhǔn)則 c 表示物性對(duì)對(duì)流傳質(zhì)的影響，速度邊界層和濃度邊界層的相對(duì)關(guān)系 劉伊斯準(zhǔn)則 a 表示熱量傳遞與質(zhì)量傳遞能力相對(duì)大小 熱邊界層于濃度邊界層厚度關(guān)系 6、從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)可知： D 31 2 兩種氣體 之間的分子擴(kuò)散系數(shù)可用吉利蘭提出的半經(jīng)驗(yàn)公式估算： 2 32 411334 3 5 . 7 1 1 10() V 若在壓強(qiáng) 5001 . 0 1 3 1 0 , 2 7 3P P a T K 時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù) 0D ，在其他 P、 （ 1）氧氣和氮?dú)猓?22330 2 5 . 6 1 0 / ( ) 3 2oV m k g k m o l 333 1 . 1 1 0 / ( ) 2 8m k g k m o l 34252115233114 3 5 . 7 2 9 8 1 03 2 2 8 1 . 5 4 1 0 /1 . 0 1 3 2 1 0 ( 2 5 . 6 3 1 . 1 )D m s （ 2）氨氣和空氣： 51 . 0 1 3 2 1 0P P a 2 5 2 7 3 2 9 8 50 1 . 0 1 3 2 1 0P P a 0 273 3 221 . 0 1 3 2 9 80 . 2 ( ) 0 . 2 2 8 /1 . 0 1 3 2 2 7 3D c m s 7、解： 124 230 . 6 1 0 ( 1 6 0 0 0 5 3 0 0 )( ) 0 . 0 2 5 9 / ( )8 . 3 1 4 2 9 8 1 0 1 0A A P k m o l m z 8、解： 250C 時(shí)空氣的物性： 351 . 1 8 5 / , 1 . 8 3 5 1 0 ,k g m P a s 6 2 4 201 5 . 5 3 1 0 / , 0 . 2 2 1 0 /m s D m s 32420006640 . 2 5 1 0 /4 0 . 0 8R e 2 0 6 0 51 5 . 5 3 1 01 5 . 5 3 1 00 . 6 20 . 2 5 1 0D D m 用式子（ 2行計(jì)算 0 . 8 3 0 . 4 4 0 . 8 3 0 . 4 440 . 0 2 3 0 . 0 2 3 2 0 6 0 5 0 . 6 2 7 0 . 9 57 0 . 9 5 0 . 2 5 1 0 0 . 0 2 2 2 /0 . 0 8m e h R Ss h Dh m 設(shè)傳質(zhì)速率為 則 3 211220000( ) ( ) ( )44m A s A s AA s s d d x h d u 9、解： 200C 時(shí)的空氣的物性： 353 35224 4 200 505541 . 2 0 5 / , 1 . 8 1 1 0 ,1 . 0 1 3 1 0 2 9 30 . 2 2 1 0 0 . 2 4 1 0 /1 . 0 1 3 2 1 0 2 7 30 . 0 5 3 1 . 2 0 5R e 9 9 9 01 . 8 1 1 01 . 8 1 1 00 . 6 2 61 . 2 0 5 0 . 2 4 1 0g m P a D D m （ 1）用式 0 . 8 3 0 . 4 40 . 0 2 3m e cs h R S 計(jì)算 0 . 8 3 0 . 4 4 40 . 0 2 3 9 9 9 0 0 . 6 2 6 0 . 2 4 1 0 0 . 0 1 8 7 50 . 0 5mm s h Dh d （ 2）用式 13 340 . 0 3 9 5 h R S 計(jì)算 13 4340 . 0 3 9 5 ( 9 9 9 0 ) ( 0 . 6 2 6 ) 0 . 2 4 1 0 0 . 0 1 6 2 1 /0 . 0 5ms h Dh m 10、解：氨在水中的擴(kuò)散系數(shù) 921 . 2 4 1 0 /D m s ，空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的物性為； 353591 . 2 9 3 / , 1 . 7 2 1 0 ,P r 0 . 7 0 8 , 1 . 0 0 5 1 0 / ( )1 . 7 2 1 0 1 0 7 2 7 . 7 41 . 2 9 3 1 . 2 4 1 0g m P a k g 由熱質(zhì)交換類比律可得 231 P c S 2 23 3 51 P r 5 6 0 . 7 0 8 7 . 0 4 1 0 /1 . 2 9 3 1 0 0 1 1 0 7 2 7 . 7 4c S 11、解：定性溫度為 02 5 2 0 2 2 . 5 ,2此 時(shí) 空 氣 的 物性 23 - 6=m , =0 m /s 查表得： - 4 2 0 . 2 2 1 0 m / s ,0和水蒸汽的濃度 30 . 0 2 3 8 3 /v k g m 4 3 32 244001 . 0 1 3 2 9 80 . 2 2 1 0 0 . 2 5 1 0 /1 . 0 1 3 2 2 7 3D m 0 222 0 2 0 9 . 4 8 /3 . 1 4 0 . 0 2 53 6 0 0 1 . 1 9 5 3 6 0 044u m 0e 9 . 4 8 0 . 0 2 5R 1 5 4 8 8 . 2 9 5 1 0 40 . 2 5 1 0 0 . 6 1c . 2 9 5 1 0 用式（ 2算 0 . 8 3 0 . 4 4 0 . 8 3 0 . 4 40 . 0 2 3 0 . 0 2 3 1 5 4 8 8 0 . 6 1 5 5 . 6 6 ,m e cs h R S 4 25 5 . 6 6 0 . 2 4 1 0 5 . 5 6 6 1 0 /0 . 0 2 5mm s h Dh m 設(shè)傳質(zhì)速率為 則 2 0( ) ( ) ( )4A m A s A d d x h d u d 2100 4m A s h 1204e x p ( )A s 020C 時(shí)，飽和水蒸汽的濃度 30 . 0 1 7 9 /As k g m 11 1330 . 0 0 3 1 . 1 9 5 3 . 5 7 1 0 /1 1 0 . 0 0 3A d k g 代入上面的式子得： 2 30 . 0 1 1 9 3 /A k g m 112 . 2 3 /g k g 12、解： 04 0 ,C 時(shí) 空 氣 的 物 性 23 - 6=m , =0 m /s 60e 2 1 0R 1 . 1 8 1 0 . 9 6 1 0 轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在56e 5 1 0 1 01 . 1 8 1 0 4 . 2 4l m 因此，對(duì)此層流 用式（ 20 . 8( 0 . 0 3 7 8 7 0 ) 5 查表 2 4得，定性溫度為 350C 時(shí)，32 4000 . 2 6 4 1 0D 2m / s 40 . 2 6 4 1 0 0 . 6 4c . 9 6 1 0 36 0 . 8 0 . 0 3 7 (1 . 1 8 1 0 ) 8 7 0 0 . 6 4 1 5 4 8 . 9 4 30 . 2 8 8 1 01 5 4 8 . 9 4 . 4 6 1 0 /10m L h m 每 2m 池水的蒸發(fā)速率為 S 300C 時(shí)， 3 0 30 . 0 3 0 3 7 / ; 4 0 , 0 . 0 5 1 1 6 /A S A Sk g m C k g m 時(shí) 354 . 4 6 1 0 ( 0 . 0 3 0 3 7 0 . 5 0 . 0 5 1 1 6 ) 2 . 1 4 1 0 S A 13、解：在穩(wěn)定狀態(tài)下，濕球表面上水蒸發(fā)所需的熱量來自于空氣對(duì)濕球表面的對(duì)流換熱，即可得以下能量守衡方程式 2()s f g H T h n 其中 水的蒸發(fā)潛熱 2 22()H O H m 22()H O H f g h h 23c S 查附錄 2 1，當(dāng) 035C 時(shí)，水蒸汽的飽和蒸汽壓力 5808 于是 32 5 8 0 8 1 8 0 . 0 4 0 8 /8 3 1 4 3 0 8k g 0 14、解： 2( ) ( )s H O m T r n r h 其中 002 6 , 2 0 t C 查表 2 1，當(dāng) 020時(shí)水蒸汽的飽和蒸汽壓力 2330 于是2 2 3 3 8 1 8 0 . 0 1 7 2 78 3 1 4 2 9 3 2 4 5 4 r k J k g 1V d d 當(dāng) 026 ，時(shí)定性溫度為 02 3 ,2 31 . 1 9 3 / 1 . 0 0 5 / ( )pk g m c k J k g k 由奇科比擬知2 23 3 4 0 . 7 4 9 . 5 9 1 01 . 1 9 7 1 . 0 0 5 0 . 6c S ()1 Td r h 41 . 1 9 3 2 6 2 00 . 0 1 7 2 71 2 4 5 4 7 0 0 9 0 5 9 1 0d d 6 d=5、解： 32510 0 . 0 4 0 3 6 /8 3 1 4 ( 2 7 3 2 5 )k m o l 22N 222220 . 5 32254 4 1 0 1 . 7 7 6 /8 3 1 4 2 9 8C O k g 32252 8 1 0 1 . 1 3 /8 3 1 4 2 9 8N k g 22220 . 6 1 1 2 16、解：（ a）已知 A A A A A A B B A A B BM n M x M n M n M x M x M B B B B A A B B A A B BM n M x M n M n M x M x M 已知 A A m a M M A A m a M M （ b）2222 2 2 2 2 232 0 . 3 0 7 73 2 2 8 4 4 N N C O C x M x M 2 2 0 3 1 若質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等，則2222 2 22 2 2132 0 . 3 4 8 41 1 13 2 2 8 4 4 C C a a M 2 2 0 3 4 17、解；（ a） 2O ， 2N 的濃度梯度沿垂直方向空氣由上部向下 部運(yùn)動(dòng)： （ b） 2O ， 2N 的濃度梯度沿垂直方向空氣由下部向上部運(yùn)動(dòng)，有傳質(zhì)過程。 7 18、解； 12() a V A A C 21212 ( )r 19、解：9 812 31 0 ( 0 . 0 2 0 . 0 0 5 )( ) 1 . 5 1 0 / ( )1 1 0A A C k m o l m 20、解： 氨 4 2 50 0 00 . 2 1 0 / , 1 . 0 1 3 1 0 , 2 7 3 , 3 5 0 ,m s P P T K T K P P 3 32 24 4 2003500 . 2 1 0 0 . 2 9 1 0 /273D m 氫 空氣 420 . 5 1 1 1 0 /OD m s 3 32 24 4 2003500 . 5 1 1 1 0 0 . 7 4 2 1 0 /273D m 22、解、3221212 ( ) 2 0 . 5 1 0 0 . 1 2 420 . 5r 311 1 6 0 2 3 2 0 /s P k m o l m 322 1 6 0 0 . 1 1 6 /s P k o m l m 11 612 31 . 8 1 0 0 . 1 2 4( ) ( 3 2 0 1 6 ) 1 . 3 5 7 1 00 . 5 1 0 /s 質(zhì)量損失 661 . 3 5 7 1 0 2 2 . 7 1 4 1 0 /AG k g s 23、解： 022 25C O N 時(shí) ，擴(kuò)散系數(shù) 420 . 1 6 7 1 0 /D m s 3312 1 0 1 3 . 6 1 0 9 . 8 6 6 6 4A A P （ 100511121 . 6 7 1 0 6 6 6 4() 48 . 8 1 0 /8 3 1 4 2 9 8 1 P A k o m l z 25、解、該擴(kuò)散為組分通過停滯組分的擴(kuò)散過程 ( ) , 0 A B x N N x , P 8 d r P 整理得 () T P P d r 24A A A r 24 ( )d T P P d r 分離變量，并積分得 0024 G R T d r P P 得 4 T P 27、解： ()A m A S 查表得當(dāng)溫度為 270C 時(shí)， 30 . 0 2 6 4 4 6 /AS k g m A A S 1 5 4 . 0 2 /(1 3 0 9 0 ) 0 . 0 2 6 4 4 6 S m h 28、解：（ a）當(dāng)溫度為 230C 時(shí)， = 121 . 5 1 0 1 7 0 . 2 7 /() 0 . 0 2 3 0 . 0 2 1 2 1 44 m (b) 2( ) 1 7 0 . 2 7 0 . 0 2 3 0 . 0 2 1 2 1 4 ( 1 0 . 5 ) 0 . 0 7 5 /4A m A S A Sn h A k g s (c) 當(dāng)溫度為 470C ， = 29、解： 320 . 1 1 1 0 2 . 7 8 1 0 /3600An k g s 當(dāng)溫度為 305 =( 1 ) 1 0 . 3 4 5 3 ( 1 0 . 4 )m 30、解： 2 4 4 612( ) 1 0 ( 6 1 0 5 1 0 ) 1 0A m A 第四章 空氣熱質(zhì)處理方法 1、（ 1）大氣是由干空氣和一 定量的水蒸汽混合而成的。我們稱其為濕空氣，其主要成分是：氮、氧 、氬、二氧化碳、水蒸氣等。 （ 2）在濕空氣中水蒸氣的含量雖少，但其變化確對(duì)空氣環(huán)境的干燥和潮濕程度產(chǎn)生重要的9 影響。且使?jié)窨諝獾奈锢硇再|(zhì)隨之改變。因此研究濕空氣中水蒸氣的含量在空氣調(diào)節(jié)行業(yè)中占重要地位 . 2、（ 1）濕空氣的密度 等于干空氣密度與蒸汽密度之和。 30 . 0 0 1 3 1 5 /287 k g 在大氣壓力 相同情況下，濕度增大時(shí)，濕空氣的密度將變小。 天氣由晴轉(zhuǎn)陰時(shí)，空氣中水蒸汽的含量增加，由此降低了空氣的密度，于是大氣壓要下降。 （ 2） 在冬季。天氣干燥。水蒸汽在空氣中含量減少，而且溫度 以密度增加了，于是冬季大氣壓高于夏季的。 3、（ 1）在大氣壓強(qiáng)。溫度一定的條件下，濕空氣的水蒸汽分壓力是指，在與濕空氣同體積的條件下，將干空氣抽走，水蒸汽單獨(dú)存在時(shí)的壓力。濕空氣的水蒸汽飽和分壓力是指，在與飽和濕空氣同體積的條件下，將干空氣抽走，水蒸汽單獨(dú)存在 時(shí)的壓力。 濕空氣的水蒸汽飽和分壓力是濕空氣的水蒸汽分壓力的上限。 （ 2）它們的大小是受大氣壓力影響的。 4、（ 1）會(huì)有凝結(jié)水產(chǎn)生。 （ 2）由附錄 4 1 可知：當(dāng)房中漏點(diǎn)溫度為 而冷水管表面溫度為 8 所以會(huì)有凝結(jié)水產(chǎn)生。 （ 3）若想管道表面不產(chǎn)生凝結(jié)水，則可以對(duì)房間內(nèi)空氣進(jìn)行除濕。 5、由附錄 4 1可知：濕空氣 20 1 =50%時(shí)， i=39kJ/空氣 ) ； 濕空氣 15， 2 =90% 時(shí)， i=39kJ/空氣 )； 所以空氣的焓值沒有發(fā)生變化。 6、由已知得， =Q/W =14000/2=7000 （ kJ/ 由初始狀態(tài) B= 1t =18 , 1 =50% 終狀態(tài) 2t =25 ,查 附錄 4 1 得 2 =40%， 2i =45.5 kJ/空氣 ) 2d =空氣 ) 7、由已知得， =5000 （ kJ/ 由初始狀態(tài) 1t =20 , 終狀態(tài) 2t =30 , 2 =50% 查 附錄 4 1 得 1 =62%， 1i =43 kJ/空氣 ) 1d =9g/空氣 ) 8、解：（ a,b,c） 由室內(nèi)空氣狀態(tài)：溫度 20，壓力 101325水蒸汽分壓力為 1400查附錄 4 1 得d=空氣 ) =6 0%， i=42 kJ/空氣 ) （ d） 已知干空氣的氣體常數(shù)為 287J/（ kg*k）干空氣分壓力 013259925(干空氣密度： 399925 1 . 1 8 8 /2 8 7 2 8 7 2 9 3k g 室內(nèi)干空氣質(zhì)量； 1 . 1 8 8 5 3 . 3 3 5 8 . 8 k g (e)：室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量 :f)：如果使室內(nèi)空氣沿等溫線家濕至飽和狀態(tài)，則角系數(shù) =2500 kJ/空氣的狀態(tài)是溫度為 20， =100%時(shí)，則 d=空氣 ) 水蒸汽分壓力 2350 時(shí)室內(nèi)的干空氣的 密度為 31 0 1 3 2 5 2 3 5 0 1 . 1 7 7 /2 8 7 2 9 3g k g m 室內(nèi)干空氣質(zhì)量為 5 3=內(nèi)水蒸汽質(zhì)量為 入的水蒸汽量； 、解：由題意得，可知，假設(shè)室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度為 7，則在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，初始溫度為 20，露點(diǎn)溫度為 7的空氣參數(shù)?？捎筛戒?4 1 得 d=空氣 ) =所以允許最大相對(duì)濕度為 最大允許含濕量是 空氣 ) 10、解： a，由附錄 4 1 得 1t =25 , 1=70%時(shí)， 1d =14g/空氣 ) 10 2t =15 , 2 =100%時(shí)， 2d =空氣 ) 失去的水蒸汽 d= 1d - 2d =b,c,d ) 由 ( 2 5 0 0 ) 1000p g p q di c t c t ()1 ( 2 5 1 5 ) 1 0 /c t k J k g 干 空 氣 1 14( 2 5 0 0 1 . 8 4 2 5 ) 3 5 . 6 4 4 /1000Q k J k g 2 1 0 . 5( 2 5 0 0 1 . 8 4 1 5 ) 2 6 . 5 4 /1000Q k J k g 2 9 Q k J k g 空氣狀態(tài)變化時(shí)失去的總熱量是 19.1 kJ/1、 當(dāng)大氣壓發(fā)生變化時(shí)，空氣所有的狀態(tài)參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化。 12、 A B C D 010000 010000設(shè)過一段時(shí)間后 A、 B、 C、 D 溫度分別為 A B C Dt t t t、 、 、 環(huán)境溫度為 則有A f B ft t t t C f D ft t t t A、 B、 D 除擁有 A、 C 的換熱特點(diǎn)外，還有液體表面與環(huán)境直接進(jìn)行的熱質(zhì)交換，因此它們的熱量傳遞速率較 A、 能在短時(shí)間內(nèi)接近 足夠長的時(shí)間， A、 B、 C、 D 與環(huán)境平衡，而且 A、 C 的溫度應(yīng)等于環(huán)境干球溫度 B、 D 應(yīng)等于環(huán)境濕球溫度。 13、解： a 由初始狀態(tài)濕球溫度為 25，室內(nèi)空氣溫度為 24，相對(duì)濕度為 50%3i 查附錄 4 1 則新 風(fēng)的焓為 76 kJ/空氣 ) 回氣的焓為 48 kJ/空氣 ) 由能量守衡， ()M i M i M M i 混回 回 回新 新 新 2 76+3 48=5 59.2 kJ/空氣 ) (b) 由已知查附錄 4 1 得 1d =空氣 ) 2d =空氣 ) 則由質(zhì)量守衡2 2)2 1.9 g/空氣 ) (c) / 1 . 0 0 5 ( 2 5 0 1 1 . 8 6 )1 1 . 95 9 . 2 1 . 0 0 5 ( 2 5 0 7 1 . 8 6 )1000k J k gh t d 29t (d) 1 1 2 2c m t c m t 2 (353 ( t= 14、解：由題意的空氣溫度為 15，相對(duì)濕度為 100%時(shí)，查附錄 4 1得當(dāng)加熱到 22時(shí)，含濕量為 0.5 g/空氣 ) 當(dāng) 1t =30 , 1 =75%時(shí)， 1i =82 kJ/空氣 ) 1d =空氣 ) 當(dāng) 2t =15 , 2 =100%時(shí)， 2i =42kJ/空氣 ) 2d =t =30 , 1 =75%g/空氣 ) 當(dāng) 3t =22 , 3d =空氣 ) 時(shí) 49 kJ/空氣 ) 則在冷卻器中放出的熱量為 500 kg/（ 82 kJ/kJ/=20000 kJ/1 凝結(jié) 水量 500 kg/(空氣 )- 空氣 )=4850g/熱器加入的熱量 500 kg/49 kJ/干空氣 )- 42 kJ/干空氣 )=3500 kJ/5、解：查附錄 4 1得 初態(tài)為 50時(shí)， 1i =62 kJ/空氣 ) 1d =空氣 ) 末狀態(tài)為 35時(shí) 2i =129 kJ/空氣 ) 2d =空氣 ) d=2.2 g/空氣 ) 所以從被干燥的物體中吸收 1 需的干空氣量G=1000/1 加熱量 Q=G i=31 (1292077 6、由附錄 4 1得 空氣：初態(tài)： t=15 , =50% 得 1i =28.5 kJ/空氣 ) 1d =空氣 ) 末態(tài)： t=30 , =100% 得 2i =100 kJ/空氣 ) 2d =空氣 ) 所以 i=71.5 空氣 ) d=22 g/空氣 ) 由能量守衡的 c m t G i 水 水 氣 100 310 15= 88 310 kg/h 汽 = d=88 310 22=1936 kg/h 查附得從塔府進(jìn)入的空氣的溫度為 15，相對(duì)濕度為 50%時(shí)其濕球溫度為為 冷卻塔水從 30冷卻至 m t= I 100 310 氣 119 310 kg/h 17、解：總熱交換量以空氣初狀態(tài)的濕球溫度 界， 顯熱交換量以空氣初狀態(tài)的干球溫度 界， 潛熱交換量以空氣初狀態(tài)的露點(diǎn)溫度 界，由 0 ，水蒸汽的分壓力為 2000 水溫 t 50 30 18 10 傳熱方向 氣 水 氣水 氣水 氣水 傳質(zhì)方向 氣水 氣水 氣水 氣水 18、解：（ a）常壓下氣溫為 30 ，濕球溫度為 28 ，由附錄 4 1 得 1d =23g/空氣 ) 被冷卻到 10的飽和空氣由附錄 4 1得知 2d =空氣 ) 所以每千克干空氣中的水分減少了 b）若將氣體加熱到 30，由附錄 4 1得濕球溫度為 19、解：因?yàn)椴挥?jì)噴入水的焓值，則可以認(rèn)為是等焓變化。查附錄得 末狀態(tài)：含濕量為 26g/空氣 水蒸汽分壓力： 4100對(duì)濕度為： 42% 濕球溫度為： 焓值為： 113kJ/理吸附是被吸附的流體分子與固體表面分子間的作用力為分子間吸引力，它是一種可逆過程，物理吸附是無選擇的，只要條件適宜，任何氣體都可以吸附在任何固體上。吸附熱與冷凝熱相似。適應(yīng)的溫度為低溫。吸附過程進(jìn)行的急 快參與吸附的各相間的平衡瞬時(shí)即可達(dá)到。 化學(xué)吸附是固體表面與吸附物間的化學(xué)鍵力起作用的結(jié)果。吸附力較物理吸附大，并且放出的熱也比較大，化學(xué)吸附一般是不可逆的，反應(yīng)速率較慢，升高溫度可以大大增加速率，對(duì)于這類吸附的脫附也不易進(jìn)行，有選擇性吸附層在高溫下穩(wěn)定。人們還發(fā)現(xiàn)，同一種物質(zhì)，在低溫時(shí)，它在吸附劑上進(jìn)行物理吸附，隨著溫度升到一定程度，就開始發(fā)生化學(xué)變化轉(zhuǎn)為化學(xué)吸附，有時(shí)兩種吸附會(huì)同時(shí)發(fā)生。 21、硅膠是傳統(tǒng)的吸附除濕劑，比表面積大，表面性質(zhì)優(yōu)異，在較寬的相對(duì)濕度范圍內(nèi)對(duì)水12 蒸汽有較好的吸附特性，硅膠對(duì)水蒸汽 的吸附熱接近水蒸汽的汽化潛熱，較低的吸附熱使吸附劑和水蒸汽分子的結(jié)合較弱。 缺點(diǎn)是如果暴露在水滴中會(huì)很快裂解成粉末。失去除濕性能。 與硅膠相比，活性鋁吸濕能力稍差，但更耐用且成本降低一半。 沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根據(jù)分子大小有選擇的吸收或排除分子，故而稱作“分子篩沸石”。 22、目前比較常用的吸附劑主要是活性炭，人造沸石，分子篩等。 活性炭的制備比較容易，主要用來處理常見有機(jī)物。 目前吸附能力強(qiáng)的有活性炭纖維，其吸附容量大吸附或脫附速度快，再生容易，而且不易粉化，不會(huì)造成粉塵二次污染，對(duì)于無機(jī) 氣體如 2X、 附完全，特別適用 于吸附去除 6 9 31 0 1 0 /、 量級(jí)的有機(jī)物，所以在室內(nèi)空氣凈化方面有著廣闊的應(yīng)用前景。 23、有效導(dǎo)熱系數(shù)通常只與多孔介質(zhì)的一個(gè)特性尺度 25、解： 獨(dú)立除濕空調(diào)節(jié)約電能：中央空調(diào)消耗的能量中， 40%來除濕，冷凍水供水溫度提高 1 ,效率可提高 3%左右，采用獨(dú)立除濕方式，同時(shí)結(jié)合空調(diào)余熱回收，中央空調(diào)電耗降低 30%以上，我國已開發(fā)成功溶液獨(dú)立除濕空調(diào)方式的關(guān)鍵技術(shù)，以低溫?zé)嵩礊閯?dòng)力高效除濕，所以節(jié)能 空氣品質(zhì)，可感知的空氣品質(zhì)優(yōu)異，個(gè)體滿意度提高。 26、解：鹽水空調(diào)吸入懂得新鮮空氣通過鹽水，吸收其中的潮氣、花粉和氡氣之類的污染物，同時(shí)還能吸收空氣中含的熱量，最后使空氣和水一起噴灑。利用水的蒸發(fā)吸熱特性，使溫度降到 12，這種空調(diào)不需要壓縮機(jī)，所以其耗能也就減少一半。因此這種空調(diào)處理的空氣的品質(zhì)更高，更能給人以舒適感，同時(shí)也更節(jié)能。 常規(guī)空調(diào)具有鹽水空調(diào)所不具有的特點(diǎn)：常規(guī)空調(diào)體積小，占地面積少：常規(guī)空調(diào)的材料要求低，它無需像鹽水空調(diào)那樣要求無腐，同時(shí)鹽水空調(diào)有污染，對(duì)鹽水處理時(shí)，可能對(duì)環(huán)境有影響。 第 五章 1、解：熱質(zhì)交換設(shè)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(zhì)在各自的流道中連續(xù)流動(dòng)完成熱量傳遞任務(wù)，彼此不接觸，不摻混。 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(zhì)量后，在理論上變成同溫同壓的混合介質(zhì)流出，傳熱傳質(zhì)效率高。 蓄熱式又稱回?zé)崾交蛟偕綋Q熱器，它借助由固體構(gòu)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(shí)間先后交替流過蓄熱體組成的流道，熱流體先對(duì)其加熱，使蓄熱體壁溫升高，把熱 量?jī)?chǔ)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(yīng)的殼體內(nèi)窮腔分別形成熱、冷流體通道，熱、冷流體在通道內(nèi)橫掠管束連續(xù)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳熱。 2、 解：順流式又稱并流式，其內(nèi)冷 、熱兩種流體平行地向著同方向流動(dòng)，即冷 、熱兩種流體由同一端進(jìn)入換熱器。 逆流式，兩種流體也是平行流體，但它們的流動(dòng)方向相反，即冷 、熱兩種流體逆向流動(dòng)，由相對(duì)得到兩端進(jìn)入換熱器，向著相反的方向流動(dòng)，并由相對(duì)的 兩端離開換熱器。 叉流式又稱錯(cuò)流式，兩種流體的流動(dòng)方向互相垂直交叉。 混流式又稱錯(cuò)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(jìn)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(shí)，冷流體的出口溫度總是低于熱流體的出口溫度，而逆流時(shí)冷流體的出口溫度卻可能超過熱流體的出口溫度，以此來看，熱質(zhì)交換器應(yīng)當(dāng)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(diǎn)，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(shí)有意 改為順流。 13 3、解 :間壁式 換熱器從構(gòu)造上可分為：管殼式、膠片管式、板式、板翹式、螺旋板式等。 提高其換熱系數(shù)措施：在空氣側(cè)加裝各種形式的肋片，即增加空氣與換熱面的接觸面積。增加氣流的擾動(dòng)性。采用小管徑。 4、解：混合式換熱器按用途分為以下幾種類型： 冷卻塔洗滌塔噴射式熱交換器混合式冷凝器 a、冷卻塔是用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。 b、洗滌塔是以液體與氣體的直接接觸來洗滌氣體以達(dá)到所需要的目的，例液體吸收氣體混合物中的某 些組分除凈氣體中的灰塵，氣體的增濕或干燥等。 c、噴射式熱交換器是使壓力較高的流體由噴管噴出，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，并一同進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力和溫度后送給用戶。 d、混合式冷凝器一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝，最后得到的是水與冷凝液的混合物，或循環(huán)使用，或就地排放。 5、解：濕式冷卻塔可分為：（ 1）開放式冷卻塔（ 2）風(fēng)筒式自然冷卻塔（ 3）鼓風(fēng)逆流冷卻塔（ 4）抽風(fēng)逆流冷卻塔、抽風(fēng)橫流冷卻塔 a、開放式冷卻塔是利用風(fēng)力和空氣的自然對(duì)流作用使空 氣進(jìn)入冷卻塔，其冷卻效果要受到風(fēng)力及風(fēng)向的影響，水的散失比其它形式的冷卻塔大。 b、風(fēng)筒式自然冷卻塔中利用較大高度的風(fēng)筒，形成空氣的自然對(duì)流作用，使空氣流過塔內(nèi)與水接觸進(jìn)行傳熱，冷卻效果較穩(wěn)定。 c、鼓風(fēng)逆流冷卻塔中空氣是以鼓風(fēng)機(jī)送入的形式， 而抽風(fēng)冷卻塔中空氣是以抽風(fēng)機(jī)吸入的形式，鼓風(fēng)冷卻塔和抽風(fēng)冷卻塔冷卻效果好，穩(wěn)定可靠。 6、解：冷卻塔的主要部件及作用： （ 1）淋水裝置，又稱填料，作用在于將進(jìn)塔的熱水盡可能的形成細(xì)小的水滴或水膜，增加水和空氣的接觸面積，延長接觸時(shí)間，從而增進(jìn)水氣之間的熱質(zhì)交換。 （ 2）配水系統(tǒng)，作用在于將熱水均勻分配到整個(gè)淋水面積上，從而使淋水裝置發(fā)揮最大的冷卻能力。 （ 3）通風(fēng)筒：冷卻塔的外殼氣流的通道。 7、解：空氣的濕球溫度越高所具有的焓值也愈大，在表冷器減濕冷卻中，推動(dòng)總熱質(zhì)交換的動(dòng)力是焓差，焓差越大，則換熱能力就愈大。 8、 表冷器的傳熱系數(shù)定義為111s V B w y 的增加而增加：隨水流速 析水系數(shù)與被處理的空氣的初狀態(tài)和 管內(nèi)水溫有關(guān)，所以二者改變也會(huì)引起傳熱系數(shù) 9、解：總熱交換量與由溫差引起的熱交換量的比值為析濕系數(shù)，用 表示 ，定義 為 () i c t t 表示由于存在濕交換而增大了換熱量，其值大小直接反映了表冷器上凝結(jié)水析出的多少。 10、解：逆流流動(dòng)時(shí)， t =10000C ， t =12000C 90 270 =（ 90+70） /2=800C 管束未加肋光管，管壁很薄，所以 不記，則 1 50115 8 0 0 5 0k 傳熱量為 Q=FK =10 50 80=40000W 14 順流流動(dòng)時(shí)： t =120100C t =10000C 1 1 0 5 0 7 6 . 1110 0C Q=10 50 8050W 11、解：設(shè)冷水的溫度為 2t ， 吸放 11 21 1 2 p 2 2（ t - t ） = G C ( t - t ) 20 . 6 3 2 . 0 9 ( 1 9 3 6 5 ) 1 . 0 5 1 . 6 7 ( 1 4 9 )t 解得 2t =( 1 9 3 1 4 9 ) ( 6 5 5 2 . 9 ) 2 4 . 61 9 3 1 4 9 5 2 . 9 0C Q=KA 230 . 6 3 2 . 0 9 (1 9 3 6 5 ) 9 . 80 . 7 1 0 2 4 . 6 即保持這樣的負(fù)荷需要換熱面積為 12、解：設(shè)機(jī)油出口溫度為 1t 11 21 1 2 p 2 2（ t - t ） = G C (