《熱質交換原理及設備》習題第版

《熱質交換原理及設備》習題第版《熱質交換原理及設備》習題第版PAGE/PAGE24《熱質交換原理及設備》習題第版PAGE第 一 章 緒 論

1、答：分為三類。動量傳達：流場中的速度分布不均勻（或速度梯度的存在） ；

熱量傳達：溫度梯度的存在（或溫度分布不均勻） ；

質量傳達：物體的濃度分布不均勻（或濃度梯度的存在） 。

2、解：熱質交換設備依照工作原理分為：間壁式，直接接觸式，蓄熱式和熱管

式等種類。

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

完成熱量傳達任務，相互不接觸，不摻混。

直接接觸式又稱混雜式，在此類換熱器中，兩種流體直接接觸并且相互摻混，

傳達熱量和質量后，在理論上變?yōu)橥瑴赝瑝旱幕祀s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（填補物）構成的蓄

熱體傳達熱量，此類換熱器，熱、冷流體依時間先后交替流過蓄熱體構成的

流道，熱流體先對其加熱，使蓄熱體壁溫高升，把熱量儲蓄于固體蓄熱體中，

隨即冷流體流過，汲取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， 由若干熱管構成的換熱管制經過

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制連續(xù)流動實現(xiàn)傳熱。

3、解：順水式又稱并流式，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，由相對獲取兩端進入換熱器，向著相反的方向流動，并由相

對的兩端走開換熱器。

叉流式又稱錯流式，兩種流體的流動方向相互垂直交織。

混流式又稱錯流式，兩種流體的流體過程中既有順水部分，又有逆流部分。

順水和逆流解析比較：

在進出口溫度相同的條件下，逆流的均勻溫差最大，順水的均勻溫差最小，順

流時，冷流體的出口溫度老是低于熱流體的出口溫度，而逆流時冷流體的出口

溫度卻可能超出熱流體的出口溫度，以此來看，熱質交換器應當盡量部署成逆

流，而盡可能防備部署成順水，但逆流也有必定的弊端，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，

有時有意改為順水。

第二章 傳質的理論基礎

1、答：單位時間經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：mAAuA,mBBuB,meAuAeBuB以擴散速度表示的質量通量：jAA(uAu),jBB(uBu)uB,jjAjB1(eAuAeBuB)aA(mAmB)eAueA以主流速度表示的質量通量：e2、答：碳粒在燃燒過程中的反響式為CO2CO2，即為1摩爾的C與1摩爾的O2反響，生成1摩爾的CO2，所以O2與CO2經過碳粒表面界限界層的質擴散為等摩爾互擴散。

3

3、從分子運動論的看法可知： D∽p1T2

兩種氣體A與B之間的分子擴散系數(shù)可用吉利蘭提出的半經驗公式估量：若在壓強 P01.013105Pa,T0273K時各種氣體在空氣中的擴散系數(shù) D0，在其余

3DD0P0T2PTP、T狀態(tài)下的擴散系數(shù)可用該式計算0（1）氧氣和氮氣：（2）氨氣和空氣：2-4、解：氣體等摩爾互擴散問題2msR通用氣體常數(shù)單位：J/kmol﹒K05、解：250C時空氣的物性：1.185kg/m,31.835105Pas,用式子（2-153）進行計算設傳質速率為 GA，則

2-6、解：20℃時的空氣的物性：（注：狀態(tài)不一樣， D需修正）（1）用式shm0.023Re0.83Sc0.44計算hm34Sc1（2）用式sh0.0395Re3計算hm2-7、錯解：氨在水中的擴散系數(shù)D1.24109m2/s，空氣在標準狀態(tài)下的物性為；由熱質交換類比律可得1）（第3版P25）用水汲取氨的過程，氣相中的NH3（組分A）經過不擴散的空氣（組分B），擴散至氣液相界面，而后溶于水中，所以D為NH3在空氣中的擴散。

2）劉易斯關系式只對空氣——水系統(tǒng)成立，此題為氨——空氣系統(tǒng)，計

算時類比關系不可以簡化。

3）定壓比熱的單位是 J/kgK

正解：組分A為NH3，組分B為空氣，空氣在 0℃時物性參數(shù)查附錄 3-1

P1053CCO2i0.04036kmol/m8、解：RT8314(27325)9、解：（a）已知MA，MB，xA，xB已知aB，aA，MA，MBaO2xO2MO232xO2MO2xN2MN20.3077（b）xCO2MCO2322844

aO21MO2xO2320.3484aO2aN2aCO2111若質量分數(shù)相等，則MO2MN2MCO232284410、解；（a）O2，N2的濃度梯度沿垂直方向空氣由上部向下部運動：

（b）O2，N2的濃度梯度沿垂直方向空氣由下部向上部運動，有傳質過程。

AaV2L(r2r1)DAaVlnr2GANAAaV(CA1CA2)2-11、解；zr11）柱形：Aav2L(r2r1),V1d2Llnr24r1球形：Aav4r1r2,V4d332）d=100mm為內徑，所以r1=50，r2=52若為球形Aav=0.033，質量損失速率為1.46×10-12kg/s；壓力損失速率3.48×10-2Pa/s2-12、解：NAD(CA1CA2)109(0.0230.005)1.5108kmol/(ms)z1101）jA為A的質量擴散通量，kg/m2s；JA為A的摩爾擴散通量kmol/m2s；2）題中氫氦分子量不一樣2-13、解：氨空氣氫—空氣

2-14溶解度s需先轉變?yōu)槟枬舛龋?/p>

2L(rr)20.51032AaV210.124mlnr2ln202-15、解、r119.5質量損失GA1.35710622.714106kg/sCO2和N2在250C時，4216、解：擴散系數(shù)D0.16710/sm18、解、該擴散為組分經過阻滯組分的擴散過程NADPdPART(PPA)dr整理得GARTdrdPA0分別變量，并積分得4DPr0r2PASPPA得第3章傳熱傳詰問題的解析和計算1、答：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

量的傳達現(xiàn)象。動量、熱量和質量的傳達，（既可以是由分子的微觀運動引起的分子擴散，也可以是由旋渦混雜造成的流體微團的宏觀運動引起的湍流傳達）

動量傳達、能量傳達和質量傳達三種分子傳達和湍流質量傳達的三個數(shù)學關系式都是近似的。

2、答：將雷諾類比律和柯爾本類比律推行應用于對流質交換可知，傳達因子

G22JHJD3StmSc3StPr等于傳質因子①2②且可以把對流傳熱衷相關的計算式用于對流傳質，只要將對流傳熱計算式中

的相關物理參數(shù)及準則數(shù)用對流傳質中相對應的代換即可，如：

t c,a D, D,Pr Sc,Nu Sh,St Stm

③當流體經過一物體表面，并與表面之間既有質量又有熱量交換時，相同可用

2hmhLe3類比關系由傳熱系數(shù)h計算傳質系數(shù)hmev3：答：斯密特準則ScDi表示物性對對流傳質的影響，速度界限層和濃度界限層的相對關系

vLe Sc D a

Pr v D

劉伊斯準則 a

表示熱量傳達與質量傳達能力相對大小 熱界限層于濃度界限層厚度關系

4、解：定性溫度為tg2522022.50C,此時空氣的物性=1.195kg/m3,=15.29510-6m2/s查表得：Do=0.2210-4m2/s,250C飽和水蒸汽的濃度v0.02383kg/m3用式（2--153）計算設傳質速率為GA，則200C時，飽和水蒸汽的濃度As0.0179kg/m3代入上邊的式子得：A0.01193kg/m325、解：400C時,空氣的物性=1.128kg/m3,=16.9610-6m2/sxcRe,l5105104.24mRe1.18106轉折點出此刻(0.037Re0.83所以，對此層流湍流混雜問題，應用式（870)Sc2-157）ShL3DOP0T20.2641042350C時，Dm/s查表2—4得，定性溫度為PT0每m2池水的蒸發(fā)速率為nAhmASA

300C時，AS0.03037kg/m3;400C時,AS0.05116kg/m36、解：在穩(wěn)固狀態(tài)下，濕球表面上水蒸發(fā)所需的熱量來自于空氣對濕球表面的對流換熱，即可得以下能量守衡方程式h(TTs)hfgnH2O此中hfg為水的蒸發(fā)潛熱2hm1Pr3又hcpSc查附錄2—1，當Ts=350C時，水蒸汽的飽和蒸汽壓力PS5808于是3-7、三種方法1）含濕量是什么？d與相對濕度的差異2）主體空氣為濕空氣，其f不等于0。C2-14解析方法3解：h(TTs)rnH2Orhm(S)此中t260C,tS200C查表2—1，當tS200C時水蒸汽的飽和蒸汽壓力SPSMH2O2338180.01727kgPS2330PaRTs8314293于是當t260ttts230C,1.193kg/m3cp1.005kJ/(kgk)C，時定性溫度為222hm1Pr310.743104hcpSc1.1971.0059.59由奇科比較知0.6d=12.5g/kg3-8、解：nAhm(ASA)查表適合溫度為270C時，AS0.026446kg/m33-9、解：（a）當溫度為230C時，AS=0.021214kg/m3A0(b)nAhmA(ASAS)170.270.02320.021214(10.5)0.075kg/s4(c)當溫度為470C，AS=0.073462kg/m3m時需除以面積A求h3-10、解：nA0.111032.78102kg/s3600當溫度為305K時，AS=0.03453kg/m311、解：mAhm(A1A2)102(61045104)106第四章 空氣的熱濕辦理

1、（1）大氣是由干空氣和必定量的水蒸汽混雜而成的。我們稱其為濕空氣，其主要成分是：氮、氧有、氬、二氧化碳、水蒸氣等。

（2）在濕空氣中水蒸氣的含量雖少，但其變化確對空氣環(huán)境的干燥和濕潤程度

產生重要的影響。且使?jié)窨諝獾奈锢硇再|隨之改變。所以研究濕空氣中水蒸氣

的含量在空氣調理行業(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。B

0.001315

Pskg/m3

287T

T

在大氣壓力B和T相同狀況下，濕度增大時，濕空氣的密度將變小。

天氣由晴轉陰時，空氣中水蒸汽的含量增添，由此降低了空氣的密度，于是大

氣壓要降落。

（2） 在冬天。天氣干燥。水蒸汽在空氣中含量減少，并且溫度 T也減少了，

所以密度增添了，于是冬天大氣壓高于夏天的。

3、（1）在大氣壓強。溫度必定的條件下，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，水蒸汽單獨存在時的壓力。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

汽單獨存在時的壓力。

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）會有凝結水產生。

（2）由附錄4—1可知：當房中漏點溫度為 9.5 ℃ 而冷水管表面溫度為 8℃所

以會有凝結水產生。

（3）若想管道表面不產生凝結水，則可以對房間內空氣進行除濕。

5、

由附錄4—1可知：濕空氣 20℃ 1=50%時，i=39kJ/kg( 干空氣)；

濕空氣15℃，2=90%時，i=39kJ/kg( 干空氣)；所以空氣的焓值沒有發(fā)生變化。

6、由已知得，ε=Q/W=14000/2=7000（kJ/kg）

由初始狀態(tài)B=0.1MPa, t1=18℃, 1=50%

終狀態(tài)t2=25℃,查附錄4—1得2=40%，i2=45.5kJ/kg(干空氣)d2=7.9g/kg(干空氣)

4-7、由已知得，ε

=5000

（kJ/kg

）

由初始狀態(tài)

t1=20℃,

終狀態(tài)

t2

=30℃,

2=50%查 附錄

4—1

得

1=62%，

i1

=43kJ/kg(

干空氣)

d1=9g/kg(

干空氣

)

8、解：（a,b,c

）

由室內空氣狀態(tài)：溫度 20℃，壓力101325Pa 水蒸汽分壓力為 1400Pa，查附錄

4—1得d=8.8g/kg( 干空氣) φ=60%，i=42kJ/kg( 干空氣)

（d） 已知干空氣的氣體常數(shù)為 287J/（kg*k）干空氣分壓力

B-Pq=101325-1400=99925(Pa)

pg999253g287T2872931.188kg/m干空氣密度：室內干空氣質量；MggV1.18853.3358.8kg(e)：室內水蒸汽質量:Mq=8.8*58.8=517.5g(f)：假如使室內空氣沿等溫線家濕至飽和狀態(tài)，則角系數(shù)ε=2500kJ/kg當空氣的狀態(tài)是溫度為20℃，φ=100%時，則d=14.6g/kg(干空氣)水蒸汽分壓力2350Pa此時室內的干空氣的密度為g10132523501.177kg/m3287293室內干空氣質量為Mg=1.17753.33=58.26kg室內水蒸汽質量為14.658.26=850.6g加入的水蒸汽量； 850.6-517.5=333.1g

4-9、解：

由題意得，可知，假設室內空氣的露點溫度為 7℃，則在標準大氣壓下，初始溫

度為20℃，露點溫度為 7℃的空氣參數(shù)。可由附錄 4—1得d=6.2g/kg( 干空氣)

φ=42.5%，所以同意最大相對濕度為 42.5%，最大同意含濕量是 6.2g/kg( 干空

氣)

10、解：a，由附錄4—1得t1=25℃,φ1=70%時，d1=14g/kg(干空氣)

t2=15℃, 2=100%時，d2=10.5g/kg( 干空氣)

失掉的水蒸汽△d=d1-d2=14-10.5=3.5g

(b,c,d)

icpgt(2500cpqt)d由1000空氣狀態(tài)變化時失掉的總熱量是19.1kJ/kg11、當大氣壓發(fā)生變化時，空氣全部的狀態(tài)參數(shù)都會發(fā)生變化。

4-12、 A B C D

設過一段時間后A、B、C、D溫度分別為tA、tB、tC、tD環(huán)境溫度為tf，則有tAtftBtftCtftDtfA、C與環(huán)境進行熱交換主若是經過表面面熱輻射和表面面與環(huán)境進行熱交換。

B、D除擁有A、C的換熱特色外，還有液體表面與環(huán)境直接進行的熱質交換，所以它們的熱量傳達速率較A、C的快，更能在短時間內湊近tf

足夠長的時間，A、B、C、D與環(huán)境均衡，并且 A、C的溫度應等于環(huán)境干球溫

度B、D應等于環(huán)境濕球溫度。

13、解：a 由初始狀態(tài)濕球溫度為 25℃，室內空氣溫度為 24℃，相對濕度為

i50%3

查附錄4—1則新風的焓為 76kJ/kg( 干空氣)回氣的焓為 48kJ/kg( 干空氣)

由能量守衡， M新i新 M回i回 (M新 M回)i混

276+348=5i混i混=59.2kJ/kg(干空氣)(b)由已知查附錄4—1得d1=15.8g/kg(干空氣)d2=9.3g/kg(干空氣)則由質量守衡M1d1+M2d2=(M1+M2)d3215.8+39.3=5d3d3=11.9g/kg(干空氣)

hkJ/kg1.005td(25011.86t)59.21.005t11.91.86t)(c)(25071000t29℃(d)cm1t1cm2t22(35-t)=3(t-24)t=28.4℃14、解：由題意的空氣溫度為 15℃，相對濕度為 100%時，查附錄 4—1適合加熱到

22℃時，含濕量為

d3=10.5g/kg(

干空氣

)

當t1=30℃,

1=75%時，

i1=82kJ/kg(

干空氣

)

d1=20.2g/kg(

干空氣)

當t2

=15℃

,

2 =100%時，

i2

=42kJ/kg(

干空氣

)

d2

=10.5

當t1

=30

℃

,

=75%g/kg(干空氣)當t3=22℃,

d3=10.5g/kg(

干空氣)

時i3=49kJ/kg(

干空氣)

則在冷卻器中放出的熱量為 500kg/min （82kJ/kg-42

凝結水量500kg/min (20.2g/kg( 干空氣)-10.5g/kg(

kJ/kg）=20000kJ/min干空氣))=4850g/min

加熱器加入的熱量

500kg/min

49kJ/kg(

干空氣)-42kJ/kg(

干空氣

))=3500

kJ/min4-15、查焓濕圖 i-d 圖

錯解：查附錄 4—1得初態(tài)為50℃時，i1=62kJ/kg( 干空氣) d1=4.3g/kg(干空

氣)

末狀態(tài)為35℃時i2=129kJ/kg( 干空氣) d2=36.5g/kg(干空氣)

d=36.5-4.3=32.2g/kg(干空氣)所以從被干燥的物體中汲取1kg水分時所需的干空肚量

G=1000/32.2=31 kg 加 熱 量 Q=G △i=31

(129-62)=2077kJ

正解：熱量是因為加熱過程是

過程是2到3過程完成的。

1到

2加入的。干燥

2 狀態(tài)為

50℃時，

i1

=62

kJ/kg(

干空氣

)

d1=4.3g/kg(

干空氣

)

3狀態(tài)為

35℃時

i2=129kJ/kg(

干空氣

)

d2=36.5g/kg(

干空氣

)

△d=36.5-4.3=32.2g/kg(

干空氣

)

所以從被干燥的物體中汲取

1kg

水分時所

需的干空肚量 G=1000/32.2=31kg

加熱量Q=G△i=31 30.5=945.5kJ

4-16、由附錄4—1得

空氣：初態(tài)： t=15℃,φ=50%得i1=28.5

kJ/kg(干空氣)d1=5.3g/kg(干空氣)末態(tài)：t=30℃,φ=100%得i2=100kJ/kg(干空氣)d2=27.3g/kg(干空氣)所以△i=71.5kJ/kg(干空氣)△d=22g/kg(干空氣)由能量守衡的c水m水tG氣i4.210010315=G氣71.5G氣=88103kg/hM水蒸汽=G氣△d=8810322=1936kg/h查附得從塔府進入的空氣的溫度為15℃，相對濕度為50%時其濕球溫度為為9.7℃則冷卻塔水從38℃冷卻至9.7℃G水m△t=G氣△I4.210010320.3=G氣71.5G氣=166103kg/h令解：17、解：總熱交換量以空氣初狀態(tài)的濕球溫度 Ts為界，

顯熱交換量以空氣初狀態(tài)的干球溫度 T1為界，

潛熱交換量以空氣初狀態(tài)的露點溫度 T2為界，由 T1=30℃，水蒸汽的分壓力

為2000Pa得Ts=21.4℃T2=17.5℃=18

水溫t50℃30℃18℃10℃?zhèn)鳠岱较驓狻畾?水氣→水氣→水傳質方向氣←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d1=23g/kg(干空氣)被冷卻到10℃的飽和空氣由附錄 4—1得知d2=7.5g/kg( 干空氣)

所以每千克干空氣中的水分減少了 15.5g

（b）若將氣體加熱到 30℃，由附錄4—1得濕球溫度為 17.8℃。

19、解：因為不計噴入水的焓值，則可以以為是等焓變化。查附錄得

末狀態(tài)：含濕量為 26g/kg 干空氣

水蒸汽分壓力：4100Pa

相對濕度為：42%

濕球溫度為：32.4

焓值為：113kJ/kg干空氣

第5章吸附和汲取辦理空氣的原理與方法

解：物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，只要條件適合，任何氣體都可以吸附在任何固體上。吸附熱與冷凝熱相似。適應的溫度為低溫。吸附過程進行的急快參加吸附的各相間的均衡剎時即可達到。

化學吸附是固體表面與吸附物間的化學鍵力起作用的結果。吸附力較物理吸附大，并且放出的熱也比較大，化學吸附一般是不行逆的，反響速率較慢，高升溫度可以大大增添快率，對于這種吸附的脫附也不易進行，有選擇性吸附層在高溫下穩(wěn)固。人們還發(fā)現(xiàn)，同一種物質，在低溫時，它在吸附劑長進行物理吸附，跟著溫度升到必定程度，就開始發(fā)生化學變化轉為化學吸附，有時兩種吸附會同時發(fā)生。

2、硅膠是傳統(tǒng)的吸附除濕劑，比表面積大，表面性質優(yōu)異，在較寬的相對濕度

范圍內對水蒸汽有較好的吸附特征，硅膠對水蒸汽的吸附熱湊近水蒸汽的汽化

潛熱，較低的吸附熱使吸附劑和水蒸汽分子的聯(lián)合較弱。

弊端是假如裸露在水滴中會很快裂解成粉末。失掉除濕性能。

與硅膠對比，活性鋁吸濕能力稍差，但更耐用且成本降低一半。

沸石擁有特別一致的微孔尺寸，因此可以依據(jù)分子大小有選擇的汲取或消除分

子，故而稱作“分子篩沸石”。

3、目前比較常用的吸附劑主若是活性炭，人造沸石，分子篩等。

活性炭的制備比較簡單，主要用來辦理常有有機物。

目前吸附能力強的有活性炭纖維，其吸附容量大吸附或脫附速度快，再生簡單，

并且不易粉化，不會造成粉塵二次污染，對于無機氣體如、HS、NOSO22X等有也很強的吸附能力，吸附完整，特別合用`于吸附去除106、9310g/m量級的有機物，所以在室內空氣凈化方面有著廣闊的應用遠景。4、有效導熱系數(shù)平時只與多孔介質的一個特征尺度孔隙率相關。第6章間壁式熱質交換設備的熱工計算

1、解:間壁式 換熱器從構造上可分為：管殼式、膠片管式、板式、板翹式、螺

旋板式等。

提升其換熱系數(shù)措施：⑴在空氣側加裝各種形式的肋片，即增添空氣與換熱面的

接觸面積。⑵增添氣流的擾動性。⑶采納小管徑。

6-2、解：空氣的濕球溫度越高所擁有的焓值也愈大，在表冷器減濕冷卻中，推進

總熱質交換的動力是焓差，焓差越大，則換熱能力就愈大。

6-3、

1Ks11AVymBwn表冷器的傳熱系數(shù)定義為Ks隨迎風面積Vy的增添而增添：隨水流速w的增添而增添。析水系數(shù)ξ與被辦理的空氣的初狀態(tài)和管內水溫相關，所以兩者改變也會引起傳熱系數(shù) Ks的變化。

6-4、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

dQtiibdQcp(ttb)表示因為存在濕交換而增大了換熱量，其值大小直接反響了表

冷器上凝結水析出的多少。5、解：逆流流動時，t=100-90=100C，t=120-50=700Ct902tm=（90+70）/2=800Ct70150kRf、Rw可不記，則11管制未加肋光管，管壁很薄，所以580050傳熱量為Q=FKtm=105080=40000W順水流動時：t=120-10=1100Ct=100-50=500CQ=105076.1=38050W6-6、解：設冷水的溫度為t2，Q放Q吸解得t2=52.90CQ=KAtm即保持這樣的負荷需要換熱面積為 9.8m2

7、解：設機油出口溫度為t1Q=KAtm由P-R值圖5—27得=0.78tm=0.7823.1=188、解：黃銅管的導熱系數(shù)為：111W/(m2k)（1）相對與管表面面積的總傳熱系數(shù)為：

（2）管壁熱阻可以忽視，則傳熱系數(shù)為：

傳熱增添了97%

k189.3W/(m2k)1160.01113）1200013

傳熱增添了1%。

9、解：

得t1500C（1）順水時

（2）逆流時

6-10、（1）計算需要的接觸系數(shù) 2，確立冷卻器的排數(shù)，以下列圖：

依據(jù)附錄6—4可知，在常用的Vy范圍內，JW型6排表面冷卻器能滿足 2=0.862

的要求，所以決定選擇6排。（2）確立表面冷卻器的型號先假設一個Vy，算出所需冷卻器的迎風面積Ay，再依據(jù)Ay選擇適合的冷卻器型號及并聯(lián)臺數(shù)，并算出實質的Vy值。GAy假設Vy=3m/s，依據(jù)Vy可得Ay102.8m2依據(jù)Ay=2.8m2，查得附錄6—5可以采納JW—40—4型31.2號表面冷卻器，其Ay=3.43m2，VyG10Vy2.4m/sVy所以實質的為Ay3.431.2在查附錄6-4知，在=2.4m/s時，6排JW型表面冷卻器實質的2=0.891，與需要的2=0.862差異不大，故可以繼續(xù)計算，由附錄6—5可知，所需的表冷器的每排傳熱面積為Ad=44.5，通水截面積為 Aw=0.00553m2

（3）求析濕系數(shù)：

（4）求傳熱系數(shù)

假設流水速率為 w=1.5m/s，依據(jù)附錄 6—3中的相應公式可以計算出傳熱系數(shù)：

111111Ks1.50.881.83W/(m20C)41.5Vy0.521.02325.6w0.841.52.40.521.411.02325.6（5）求冷水量

依據(jù)W=Aw103得W=0.005531.5103w=8.3kg/s（6）求表冷器能達到的 1

先求傳熱單元數(shù)及水當量比

依據(jù)式（6--63）得：

依據(jù)式（6--62）得

依據(jù)NTU和Cr值查圖6—12或按式6—44計算得：1=0.71（7）求水溫

由公式（5--70）可得冷水初溫

冷水終溫：

（8）求空氣阻力和水阻力：

查附錄6—3中的JW型6排表冷器的阻力計算公式得：

11、解：以下列圖；

G=24000kg/h=6.67kg/s W=30000kg/h=8.33kg/s

求表冷器迎面風速Vy及水流速w

由附錄6—5知JW—30—4型表面冷卻器迎風面積Ay=2.57m2，每排散熱面積Ad=33.40m2，通水面積Aw=0.00553m2，所以

（2）求冷卻器可供給的 2

依據(jù)附錄6—4，當Vy=2.16m/s時，N=8排時，2=0.96080.961（3）先假設t29.50C

依據(jù)ts2t2(t1ts1)(12)10.5(2419.5)(10.961)9.30C查i—d圖可知，當ts209.3C時，i2=27.5kJ/kg（4）求析濕系數(shù)i1i255.827.5依據(jù)（t-t）1.93Cp12得：1.01(249.5)（5）求傳熱系數(shù)：

依據(jù)附錄6—3，對于JW型的8排冷卻器，

（6）求表面冷卻器所能達到的1值傳熱單元數(shù)按式（6--63）得水當量比依照式（6--62）得依據(jù)NTU和Cr的值，查圖 6—12或按式（6--44）計算得 1=0.77

（7）求所需要的 1并與上邊的 1比較，

而110.01，所以假設t29.50C適合，于是在此題的條件下，獲取空氣獲取終參數(shù)為t29.50Cts29.30Ci2=27.5kJ/kg（8）求冷量及終溫依據(jù)公式（5--9）可得Q=6.67（）=188.76KW第7章混雜式熱質交換設備的熱工計算

1、解：混雜式換熱器按用途分為以下幾各種類：

⑴冷卻塔⑵清洗塔⑶發(fā)射式熱交換器⑷混雜式冷凝器

a、冷卻塔是用自然通風或機械通風的方法，將生產中已經提升了溫度的水進行

冷卻降溫以后循環(huán)使用，以提升系統(tǒng)的經濟效益。

b、清洗塔是以液體與氣體的直接接觸來清洗氣體以達到所需要的目的，例液體

汲取氣體混雜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、發(fā)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

體被引入混雜室與射流直接接觸進行傳熱傳質，并一同進入擴散管，在擴散管的出口達到同一壓力和溫度后送給用戶。

d、混雜式冷凝器一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝，最后獲取的是水與冷凝液的混雜物，或循環(huán)使用，或就地排放。

2、解：濕式冷卻塔可分為：（1）開放式冷卻塔（2）風筒式自然冷卻塔（3）鼓風逆流冷卻塔（4）抽風逆流冷卻塔、抽風橫流冷卻塔

a、開放式冷卻塔是利用風力和空氣的自然對流作用使空氣進入冷卻塔，其冷卻

成效要遇到風力及風向的影響，水的消散比其余形式的冷卻塔大。

b、風筒式自然冷卻塔中利用較大高度的風筒，形成空氣的自然對流作用，使空

氣流過塔內與水接觸進行傳熱，冷卻成效較穩(wěn)固。

c、鼓風逆流冷卻塔中空氣是以鼓風機送入的形式， 而抽風冷卻塔中空氣是以

抽風機吸入的形式，鼓風冷卻塔和抽風冷卻塔冷卻成效好，穩(wěn)固靠譜。

3、解：冷卻塔的主要零件及作用：

（1）淋水裝置，又稱填料，作用在于將進塔的熱水盡可能的形成渺小的水滴或水膜，增添水和空氣的接觸面積，延長接觸時間，從而增進水氣之間的熱質交換。

（2）配水系統(tǒng)，作用在于將熱水均勻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。

（3）通風筒：冷卻塔的外殼氣流的通道。

4、解：由空氣的初狀態(tài) t1=350C，ts1=270C可查i—d圖得i1=85kJ/kg

由t2=200C，=95%查i—d圖得i2=55.5kJ/kgG（i1-i2）=wc(tw2-tw1)10000(85-55.5)=12000 4.19(tw2-16)

tw2=21.9 0C

即噴淋水后的水溫為 21.90C

由t1=100C，ts=50Ct2=13，=100%0C查i—d圖得i1=18.6kJ/kg，i2=36.6kJ/kgG（i1-i2）=wc(tw2-tw1)10000(36.6-18.6)=12000 4.19(16- tw2)

tw2=12.40C即第二種貧窮感狀況下噴淋后水的溫度為12.40C5、解：對空氣進行加濕冷卻過程，使空氣由t=210C，d=9g/kg,變?yōu)閠=210C,d=10g/kg狀態(tài)，先對其進行等焓加濕，再等溫加濕或先等溫降濕，在等溫加濕。

6、解：措施：（1）噴嘴不是雙排的改為雙排。

（2）單排時，噴水方向可改為逆噴， 雙排時可改為對噴，三排時應為一順二逆。

理論上是可經過降低噴水水溫來提升其熱交換效率值的，但實質上不行以，因

為噴水水溫愈低，我們要設置價格較貴的制冷設備，這個不合理。

2 28、解：（1）d0 5mm,n 13個（/m 排）， =2.8kg/( m s)2.8

雙排對噴。所以噴淋室斷面風速 1.2

2.3m/s

（2）依據(jù)空氣的初參數(shù)和辦理要求可得需要的噴淋室接觸系數(shù)為

該空氣的辦理過程為冷卻干燥過程，依據(jù)附錄（ 5--8）查得相應的噴淋室的接

觸系數(shù)

所以0.8750.120.270.120.270.7550.8750.7552.8=1.09所以總噴水量 W=G=1.0930200=32918kg/h

由附錄（5--8）查出噴淋室1實驗公式，并列方程式ts2tw20.070.26511tw0.745ts①11（4）由ts1t1，ts2t2查i—d圖得i1=64.5kJ/kg，i2=41.9kJ/kg依據(jù)熱均衡方程（5--83）得i1-i2=c(tw2-tw1)②①②聯(lián)立得，

解得：tw1 7.410C

（6）求噴嘴前水壓：

依據(jù)已知條件知噴淋室斷面為：

兩排噴嘴的總噴嘴數(shù)為：N=2nAc=2133=78所以每個噴嘴的噴水量為：

依據(jù)每個噴嘴的噴水量 422kg.h及噴嘴孔徑d0 5mm，查圖5—45，可得噴嘴前

所需的水壓為：1.7atm（工作壓力）

（7）需要的冷凍水量為：

可得循環(huán)水量為：

（8）阻力計算：空氣在檔水板斷面上的迎面風速由（5-87）得前后檔水板阻力為由5—89的水苗阻力為

tw000tc10t130C,ts22C9、解：由=9C查i—d圖知=18.7C，則依照式（5—90）11可求出新水溫下的噴水系數(shù)為：

于是可得新條件下的噴水量為；W=1.2730200=38345kg/h利用新的=1.27，1ts2tw0.7450.070.2652tw1=90C求所求的問題1ts1tw1求代入數(shù)據(jù)得：所以ts2tw210.09①由a1ts1a2ts2c(tw2tw1)依據(jù)表5—4，當a12.88,ts1220C因為ts2未知，故暫設a2=2.87代入上式有；整理得；tw20.54ts220.91②聯(lián)立①②并求得ts220.10Ctw210.10Ct2ts20.7550.120.2721ts由t11

代入數(shù)據(jù)得

由ts2=20.10C，查表5—4得a2=2.87所以空氣的參數(shù)為tw210.10Cts220.10C水的終溫為20.80C

第8章復合式熱質交換設備的熱工計算

空氣冷卻除濕有什么特色？

答：原理：利用濕空氣被冷卻到露點溫度以

下，將冷凝水脫除的除濕方法，又稱露點法或冷凍法；空氣冷卻器除濕或噴淋

室除濕的方法屬于冷卻除濕；

弊端：

僅為降溫，表冷器中冷媒溫度為20℃左右即可；為除濕，冷媒溫度降低到7℃以下，使制冷機COP降低。沒法使用自然冷源；再熱、兩重能量浪費；霉菌2、說明空氣調理方式中熱濕獨立辦理的優(yōu)弊端。答：長處：

熱濕負荷分創(chuàng)辦理，即采納獨立除濕以除掉潛熱，獨立降溫以除掉顯熱；由

于不肩負濕負荷，冷凍水的溫度為15～18℃，高于室內的露點溫度，不會產生凝水，從而除掉了室內的一大污染源。提升了室內空氣質量。

再生器可以采納低溫熱源驅動，可方便實現(xiàn)能量儲蓄，特別適合以城市熱網連續(xù)均勻供熱作熱源。

減小電能耗費，有效緩解用電量峰谷現(xiàn)象，優(yōu)化城市能源構造。

整個裝置在常壓下運轉，旋轉零件少，噪聲低、運轉保護方便；

弊端：對濕度的控制不夠精確，有時會造成室內溫度過干；成本較高。

3、蒸發(fā)冷卻器可以實現(xiàn)哪些空氣辦理過程？

答：直接蒸發(fā)冷卻器：在降低空氣溫度的同時，使空氣的含濕量和相對濕度有

所增添，實現(xiàn)了加濕，等焓過程。

間接蒸發(fā)冷卻器：實現(xiàn)的便不再是等焓加

濕降溫過程，而是減焓等濕降溫過程，從

而得以防備因為加濕，而把過多的濕量帶

入室內。

4、蒸發(fā)冷卻器的工作過程有什么特色？什

么條件下使用較好？

答：1）直接蒸發(fā)冷卻器是利用淋水填料層直接與待辦理空氣接觸來冷卻空氣。

合用于低濕度地區(qū)，如我國海拉爾——在降低空氣溫度的同時，使空氣的含濕

量和相對濕度有所增添，實現(xiàn)了加濕，等焓過程。

2）間接蒸發(fā)冷卻器是利用一股輔助氣流先經噴淋水（循環(huán)水）直接蒸