大工19秋《熱質交換與設備》期末考試復習題

機密★啟用前大連理工大學網絡教育學院2019年秋《熱質交換與設備》期末考試復習題☆考前須知：本復習題總分值共：400分。一、多項選擇題〔本大題共28小題，每題3分，共84分〕1、以下屬于增大對流傳質系數(shù)方法的是〔A、增大流速B、A、增大流速B、增大邊界層內沿垂直方向的濃度梯度C、減小氣流速度方向和濃度梯度方向的夾角D、增大pcp答案：ABC2、當阿克曼修正系數(shù)C0<0時〔〕A、傳質的方向為從流體主流流向壁面A、傳質的方向為從流體主流流向壁面B、傳質的方向為從壁面流向流體主流C、C、壁面導熱量逐漸減小D、壁面導熱量逐漸增加答案：AD3、以下圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-1過程描述正確的選項是〔 〕A、空氣被枯燥PA、空氣被枯燥P陋水蒸汽分壓力〔Pa〕B、空氣的失去顯熱C、空氣被冷卻DC、空氣被冷卻答案：ABCD4、影響熱質交換系數(shù)hmd的主要因素包括〔A、空氣與水的初參數(shù)C、空氣質量流速vp答案：ABCD5、固體中的擴散類型包括〔〕A、等分子反向擴散C、與內部結構根本無關的擴散答案：CD6、流體的分子傳遞性質包括〔〕A、流體的黏性B、流體的流動性C、熱傳導性D、質量擴散性答案：ACD7、以下不會對絕熱飽和溫度造成影響的是〔A、空氣風速B、熱質交換設備的結構特性D、水氣比HB、熱質交換設備的結構特性D、水氣比HB、組分A通過停滯組分B的擴散D、多孔介質中的擴散〕B、接觸面積D、水的狀態(tài)8、以下圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-3過程描述正確的選項是〔 〕°PqNPq4Pq6 水蒸汽分壓力〔Pa〕A、空氣被冷卻 B、空氣被加濕C、空氣焓值增加 D、空氣含濕量減小答案：AB9、以下不屬于化學吸附的特征的是〔 〕2019年秋季《熱質交換與設備》課程期末復習題第2頁共20頁A、吸附熱大，相當于化學反響熱 B、吸附過程可逆，易脫附C、吸附范圍與外表覆蓋程度無關，可多層吸附D、吸附速度慢，需要活化能答案：AD10答案：AD10、以下屬于空調用熱質交換設備的是〔A、蒸發(fā)器C、加濕器答案：BC11、多孔固體中的擴散包括〔 〕A、斐克型擴散C、過渡區(qū)擴散答案：ABC12、當阿克曼修正系數(shù)C>0時〔〕0A、傳質的方向為從流體主流流向壁面C、壁面導熱量逐漸減小答案：BCD〕B、表冷器D、蒸汽噴射泵B、克努森擴散D、紊流擴散B、傳質的方向為從壁面流向流體主流D、膜總傳熱量逐漸增大13、以下圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-4過程描述正確的選項是〔 〕"FqZPq4Pq6水蒸汽分壓力"FqZPq4Pq6水蒸汽分壓力〔Pa〕A、空氣的焓值增加 B、空氣溫度降低C、空氣含濕量降低 D、空氣焓值不變答案：BD14、多孔吸附介質〔 〕，其吸附能力越強。A、孔隙越小 B、孔隙越大C、比外表積越大 D、比外表積越小答案：AC15、以下屬于鍋爐用熱質交換設備的是〔〕A、加濕器C、過熱器答案：CD16、擴散系數(shù)D的大小主要取決于〔A、擴散物質的種類C、溫度答案：ABCD17、劉伊斯關系式成立的條件是〔〕A、0.6<Sc<2500B、30<Sc<7500B、噴淋室D、蓄熱式空氣預熱器〕BB、噴淋室D、蓄熱式空氣預熱器〕B、擴散介質的種類D、壓力rD、Le六118、以下圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-2過程描述正確的選項是〔〕A、18、以下圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-2過程描述正確的選項是〔〕A、為空氣的等濕冷卻過程B、空氣的焓值不發(fā)生變化C、空氣的焓值減小D、為空氣的減濕冷卻過程答案：AC19、以下屬于物理吸附的特征的是〔 〕A、對所吸附的氣體選擇性不強CA、對所吸附的氣體選擇性不強C、吸附過程快附力較大答案：ABC20、以下屬于間壁式熱質交換設備的是〔A、表冷器C、冷卻塔答案：AD21、以下屬于冷卻塔填料的作用的是〔 〕A、增加水和空氣的接觸面積B、吸附過程為低放熱反響過程D、吸附力依靠未飽和的化學鍵，吸〕B、噴淋室D、蒸發(fā)器B、延長接觸時間C、降低水溫D、促進水氣間的熱質交換答案：ABD22、以下圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-5過程描述正確的選項是〔 〕A、空氣被冷卻A、空氣被冷卻B、空氣被加濕C、空氣的焓值增大 D、空氣被加熱答案：ABC23、圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-6過程描述正確的選項是〔 〕PqZPq4Pq6水蒸汽分壓力〔Pa〕A、該過程為空氣的加濕加熱過程B、該過程為空氣的減焓過程C、該過程為空氣等溫加濕過程D、該過程為空氣的增焓過程答案：CDTOC\o"1-5"\h\z24、圖為幾種典型空氣狀態(tài)變化過程，其中對A-7過程描述正確的選項是〔 〕"Pq2Pq4Pq6 水蒸汽分壓力〔P3〕A、空氣溫度降低 B、空氣溫度升高C、空氣焓值增大 D、空氣含濕量增加答案：BCD25、以下吸附劑為親水性吸附劑的是〔 〕A、硅膠 B、活性氧化鋁C、活性炭 D、沸石答案：ABD26、選擇吸附劑材料，需要滿足的要求包括〔 〕A、吸附能力強 B、吸附選擇性好C、容易再生和利用 D、價格低廉、來源廣、機械強度好答案：ABCD27、選擇除濕劑時，期望其滿足的特性包括〔 〕A、對空氣中的水分有較大的溶解度 B、對混合氣體中的其他組分吸收甚微C、高沸點、低凝固點 D、低揮發(fā)、低腐蝕答案：ABCD28、氣體吸收的程度取決于〔 〕A、吸收液外表積 B、氣體的分壓力C、溫度 D、吸收液濃度答案：BCD二、判斷題〔本大題共25小題，每題2分，共50分〕1、液體的分子擴散速率要高于氣體中的分子擴散速率。答案：錯。2、動量傳遞向速度降低的方向進行。答案：對。3、質量傳遞向濃度降低的方向進行。答案：對。4、由三種傳遞的類比關系可知，動量通量密度同熱量通量密度與質量通量密度相同，都為標量。答案：錯。5、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。答案：對。6、在湍流時不管a/DAB是否為1,劉伊斯關系式總是成立的。答案：對。7、濕球溫度是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。答案：錯。8、空氣動態(tài)除濕常用在實驗室中,是一種間歇操作方法。答案：錯。9、對流質交換不包括分子擴散。答案：錯。10、克努森擴散不遵循斐克定律。答案：對。11、劉伊斯關系式為：h=C。hpm答案：錯。12、總熱交換的推動勢是溫度差。答案：錯。13、空氣與水直接接觸，當水溫高于空氣的干球溫度時，總熱流方向流向空氣。答案：錯。14、絕熱飽和溫度是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。答案：對。15、噴淋室和冷卻塔是兩種作用原理相同的熱質交換設備。答案：對。16、斐克定律只適用于由于分子無規(guī)那么熱運動引起的擴散過程。答案：對。17、擴散系數(shù)與壓力成正比。答案：錯。V]18、當萬二1時，速度邊界層和濃度邊界層厚度相等。答案：對。19、采用冷卻除濕對空氣進行處理時，空氣的溫濕度低，那么除濕效率高。答案：錯。20、單純的對流擴散是不存在的。答案：對21、能量傳遞向溫度升高的方向進行。答案：錯。a22、當d=1時，速度邊界層和濃度邊界層厚度相等。答案：錯。23、采用冷卻除濕對空氣進行處理時，空氣的溫濕度高，那么除濕效率高。答案：對。24、空氣與水直接接觸，當水溫高于空氣的露點溫度時，總熱流方向流向水。答案：錯。25、常用的空氣吸附除濕包括靜態(tài)吸附除濕和動態(tài)吸附除濕兩種形式。答案：對。三、填空題〔本大題共63個空，每個空2分，共126分〕1、是熱量傳遞的推動力，是產生質交換的推動力。答案：溫度差；濃度差TOC\o"1-5"\h\z2、容器中放有CO,和N,溫度為25℃,其分壓均為Ibar,那么％ = ,2 2co2\o"CurrentDocument"x= 。N2答案：0.5；0.53、當表冷器的外表溫度低于時，就會產生減濕冷卻過程。答案：空氣露點溫度4、當物系中存在濃度梯度時，那么發(fā)生。答案：質量傳遞TOC\o"1-5"\h\z5、容器中放有CO9和N，溫度為25℃，其分壓均為1bar，那么C= ，2 2co2C= 。N2答案：0.04036kmol/m3；0.04036kmol/m36、空氣與水直接接觸，當水溫高于空氣的濕球溫度時，空氣的焓值，總熱流方向流向。答案：增加；空氣7、熱質交換設備按其內冷、熱流體的流動方向,可分為、、、和。答案：順流式；逆流式；叉流式；混合式8、在飛行器上利用涂層材料升華分解帶走熱量的冷卻方法稱為。答案：燒蝕冷卻9、吸附劑再生的方式包括、、、。答案：加熱再生方式；減壓再生方式；使用清洗氣體的再生方式；置換脫附再生方式10、當流場中速度分布不均勻時，分子傳遞的結果產生；溫度分布不均勻時，分子傳遞的結果產生；多組分混合流體中，當某種組分濃度分布不均勻時，分子傳遞的結果會產生該組分的;描述這三種分子傳遞性質的定律分別答案：切應力；熱傳導；質量擴散；牛頓粘性定律；傅立葉定律；斐克定律11、當物系中存在速度梯度時，那么發(fā)生。答案：動量傳遞12、相對靜坐標的擴散通量稱為，相對于整體平均速度移動的動坐標擴散通量那么稱為。答案：絕對擴散通量；相對擴散通量13、多組分流體中，流體的絕對速度、主體流動速度和擴散速度之間的關系為答案：絕對速度=主體流動速度+擴散速度14、流體中某組分的速度與整體流動的平均速度之差，稱為該組分的。答案：擴散速度15、容器中放有CO2和N2,溫度為25℃，其分壓均為1bar，貝"Ps.N2答案：1.776kg/m3；1.13kg/m3那么aCO216、容器中放有CO2和N2,溫度為25那么aCO2a。N2答案：0.611；0.3817、O.、N、CO.組成的混合物中，各組分摩爾分數(shù)相同，那么a=2 2 2 oa= ，a=N2 CO2答案：0.3077；0.2692；0.423118、由分子的無規(guī)那么熱運動而形成的的物質傳遞現(xiàn)象稱為。答案：分子擴散19、“漂流因數(shù)”的物理意義為。答案：反映了主體對傳質速率的影響20、在總壓力為10.13kPa、溫度為298K的條件下，黏度為1.8X10-5Pa?s的N2通過長為0.02m，平均直徑為5X10-6m的毛細管進行的擴散為。答案：過渡區(qū)擴散21、總壓力為1.0132X105Pa、溫度為25℃時，氧氣和氮氣間的擴散率D=。答案：1.54x10-5m2/s22、質量傳遞的全部阻力集中于固體外表上的具有濃度梯度的流體層稱為。答案：濃度邊界層23、表達傳熱和傳質之間相互聯(lián)系的無量綱準那么水為。答案：Le/劉伊斯準那么24、阿克曼修正系數(shù)表示對傳熱的影響。答案：傳質速率的大小與方向25、空氣與水熱質交換同時進行時，推動總熱交換的動力是。答案：焓差26、空氣與水直接接觸，當水溫低于空氣的干球溫度時，空氣顯熱量。答案：失去27、空氣與水直接接觸，當水溫高于空氣的干球溫度時，總熱流方向流向。答案：空氣28、空氣與水直接接觸，當水溫高于空氣濕球溫度但小于空氣干球溫度時，水溫。答案：降低29、空氣與水直接接觸，當水溫等于空氣濕球溫度時，水溫。答案：不變30、空氣與水直接接觸，當水溫低于空氣濕球溫度時，水溫。答案：升高31、利用吸收、吸附法處理空氣的優(yōu)點是。答案：獨立除濕32、使氣體濃縮的物體叫做，被濃縮的物質叫。答案：吸附劑；吸附質33、化學吸附主要依靠分子間的。答案：化學作用34、衡量吸附劑吸附能力大小的量為。答案：吸附量35、熱質交換設備按照工作原理不同可分為、、等類型。答案：間壁式；混合式；蓄熱式36、換熱器的熱工計算方法包括和。答案：平均溫差法；效能—傳熱單元數(shù)法37、冷卻塔根據(jù)循環(huán)水在塔內是否與空氣直接接觸分為和。答案：干式；濕式38、當Kn>10時，固體中發(fā)生的擴散通常為。答案：克努森擴散四、簡答題〔本大題共5小題，每題10，共50分〕1、質量傳遞的推動力是什么？傳質有幾種根本方式？其機理有什么不同？答案：質量傳遞的推動力是濃度梯度?！?分〕傳質有兩種根本方式：分子擴散與對流擴散?！?分〕在靜止的流體或垂直于濃度梯度做層流運動的流體及固體中的擴散，本質上由微觀分子的不規(guī)那么運動引起，稱為分子擴散，機理類似于熱傳導；〔4分〕流體作宏觀對流運動時由于存在濃度差引起的質量傳遞稱為對流擴散，機理類似于熱對流?！?分〕2、請簡單對表冷器除濕及吸附除濕的優(yōu)缺點進行比擬。答案：表冷器除濕：1〕降低了制冷機的制冷系數(shù)COP；〔1分〕2〕需要將冷卻后的空氣加熱到送風狀態(tài)點，浪費能源；〔2分〕3〕冷凝水產生霉菌，造成空氣污染?！?分〕吸附材料除濕：1〕不依靠低溫冷媒；〔1分〕2〕杜絕傳統(tǒng)空調方式中因“先冷后熱”過程造成的能源浪費；〔2分〕3〕天然冷源〔如低溫地下水〕可以滿足降溫要求，無需人工制冷，節(jié)約制冷設備及其能耗；〔2分〕4〕消除蒸發(fā)器外表冷凝水，防止造成霉菌污染空氣?！?分〕3、寫出麥凱爾方程的表達式并說明其物理意義。答案：麥凱爾方程表達式：dQ=h〔i-i〕dA〔2分〕zmdd上式中，為潛熱和顯熱的代數(shù)和；i為主流空氣的焓，id為邊界層中飽和濕空氣的焓，hmd為濕交換系數(shù)或空氣與水外表之間按含濕量之差計算的傳質系數(shù)?！?分〕麥凱爾方程說明，當空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時進行時，總換熱量的推動力可以近似認為是濕空氣的焓差?！?分〕4、畫圖簡要說明夏季空氣熱濕處理的途徑及方案。答案：該處理過程由枯燥冷卻〔W-L〕和干加熱〔L-0〕兩個過程組合而成。通常使用噴淋室或表冷器對夏季W狀態(tài)的熱濕空氣進行冷卻枯燥處理，使之變成接近飽和的L狀態(tài)，在經各種空氣加熱器等濕升溫，可獲得所需的送風狀態(tài)O?！?分〕固體吸濕劑處理空氣可近似呈等焓減濕變化。由于空氣在減濕同時溫度升高，故欲到達送風參數(shù)要求，后續(xù)要進行一個干冷卻處理過程?！?分〕(3)(3)W-O風狀態(tài)。(1分)5、間壁式換熱器可分為哪幾種類型？如何提高其換熱系數(shù)？答案：間壁式換熱器從構造上可分為：管殼式、板式、肋片管式等?！?分〕提高其換熱系數(shù)的措施有：〔1〕在空氣側加裝各種形式的肋片，即增加空氣與換熱面的接觸面積；〔2分〕〔2〕增加氣流的擾動性；〔2分〕〔3〕采用小管徑。〔2分〕五、計算題〔本大題共6小題，每題15分，共90分〕1、空氣流入內徑為25mm、長1m的濕壁管時的參數(shù)為：壓力1.0132X105Pa、溫度為25℃、含濕量3g/kg干空氣?？諝饬髁繛?0kg/h。由于濕壁管外外表的散熱，濕外表水溫為20℃,試計算空氣在管子出口處的含濕量為多少。25+20解：定性溫度為t=---=22.5C,此時空氣的物性p=1.195kg/m3,g2v=15.295x10-6m2/s。查表得,D0二0.22x10-4m2/s，25c飽和水蒸氣的濃度匕二0.02383k/m332=0.22x10-4x32=0.22x10-4x1.013(298) x1.013232=0.25x10-4m/s(2分)2020px3600x處1.195x3600x3」4x。必2=9.48m/s?ud9.48x0.025.__ooR=-o—= =15488ev15.295x10-6S=—15.295x10-6八一S=—15.295x10-6八一 =0.61cD0.25x10-4Sh=0.0237?o.83S0.44=0.23x15488o.83x0.6I0.44=55.66〔3分〕ShD-m-

d0.025=5.566x10-2加/s〔3分〕設傳質速率為Ga，那么dG=Ttd^dx〕h〔pShD-m-

d0.025=5.566x10-2加/s〔3分〕設傳質速率為Ga，那么dG=Ttd^dx〕h〔p-p〕=—d2u〔dp〕〔2分〕A-SA4 °Adx=odu——0-4hmpdP% ——PAP-P為 AP-P AUh]■tnrexp20C時,飽和水蒸汽的濃度Pa，-0.0179左g/m3P 7--4—二dP-P

A??.PAd?pl+d??.PAd?pl+d 1+0.003=3.57x10-3/m3〔2分〕「?代入上面的式子得,「?代入上面的式子得,p=0.01193kg/m3A2 Jpd=———=2.23g/依〔3分〕P-PA2、需處理的空氣量G為21600kg/h；當?shù)卮髿鈮毫?01325Pa；空氣初參數(shù)為：t=28℃,t=22.5℃,i=65.8kJ/kg；需要處理的空氣終參數(shù)為：中16.6℃,t‘=15.9℃,i=44.4kJ/kgoSI J- Z b/ 乙選Y-l型離心式噴嘴，d0=5mm,n=13個/〔m2?排〕和雙排對噴的噴淋室，冷凍水初溫t『5℃,取vp=3kg/〔巾2.s〕。求噴水量W、水的初溫終溫t,、冷凍水量W1及循環(huán)水量WW1 W，1 X解：〔1〕根據(jù)空氣的初參數(shù)和處理要求可得需要的噴淋室接觸系數(shù)為:2019年秋季《熱質交換與設備》課程期末復習題第16頁共21頁循環(huán)水量：G(i-i循環(huán)水量：G(i-i)c^w2l21600(65.8-44.4))一—4.19(13.31-5)=13270kg/h(3分)W=W-W=22680-13270=9410kg/h(3分)xl3、由O2〔組分A〕和CO2〔組分B〕構成的二元系統(tǒng)中發(fā)生一維穩(wěn)態(tài)擴散。，CA=0.0207kmol/m3,CB=0.0622kmol/m3，uA=0.0017m/s，uB=0.0003m/s，試計算：1〕u、u；m2〕NA、NB、N；3〕mA、mB、m。解：p=CM*=0.0207x32=0.662kg/m3AAAp=CM*=0.0622x44=2.737kg/m3BBBp=p+p=0.662+2.737=3.399kg/m3ABC=C+C=0.0207+0.0622=0.0829kg/m3ABu=-(pu+pu)=-1-(0.662x0.0017+2.737x0.0003)=5.727x10-4m/s(2paabb3.399分)uJ(Cu+Cu)=—1—(0.027x0.0017+0.0622x0.0003)=6.496x10-4m/smCAABB0.0829(2分)N=Cu=0.0207x0.0017=3.519x10-5kmol/(m2-s)(2分)AAAN=Cu=0.0622x0.0003=1.866x10-5kmol/(m2-s)(2分)BBBN=N+N=3.519x10-5+1.866x10-5=5.385x10-5kmol/(m2-s)(2分)ABm=pu=0.622x0.0017=1.125x10-3kg/(m2-s)(1分)AAAm=pu=2.737x0.0003=8.211x10-3kg/(m2-s)(2分)BBBm=m+m=1.125x10-3+8.211x10-3=1.946x10-3kg/(m2-s)(2分)AB4、有一直徑為30mm的直管，底部盛有20℃的水，水面距管口為200mm。當流過管口的空氣溫度為20℃,相對濕度①=30%,總壓力p=1.013X105Pa時，試計算:〔1〕水蒸氣往空氣中的擴散系數(shù)D；〔2〕水的質擴散通量〔即蒸發(fā)速率〕；〔3〕通過此管每小時的蒸發(fā)水量G。解：〔1〕杳表知，D=0.22x104m2/s0當溫度為20℃時,D=Dp0pTD=Dp0pTTo=0.22(293丫5、273,=0.245x104m2/s(5分)〔2〕水外表的蒸汽分壓力相當于水溫20c時的飽和壓力,查水蒸氣表可得J」二2337Pa,管口的水蒸氣分壓力P=0.3x2337=701Pa；A,2相應的空氣分壓力為P=101300—2337=98963PaB,1P=101300—701=100599PaB,2平均分壓力PB,m100599-98963.997788平均分壓力PB,m100599；-_99778.8Paln()98963m'ADP-m'ADP-P A1 A2RTPA b,m0.245(2337-701)h 竽x293x°.2101300x x10-499778.8=1.5x10-6kg/Cm2?s)=5.41x10-3kg/&2.h)(5分)- 1 TC兀，〔3〕G=m'?兀d2=5.41x10-3x—x0.032=0.003822kg/h=3.82g/h〔5分〕A4 45、試計算空氣沿水面流動式的對流傳質交換系數(shù)hm和每小時從水面蒸發(fā)的水量?？諝獾牧魉賣=3m/s,沿氣流方向的水面長度l=0.3m,水面的溫度為15℃,空氣溫度為20℃,空氣總壓強為1.013x105Pa,其中水蒸氣分壓力p2=701Pa,相當于空氣的相對濕度為30%?！部諝馀c水在273K下的D0=0.22cm2/s,空氣在20℃時的物性：V=1.506x10-5m2/s,c=1.005kJ/〔kg℃〕 p=1.205kg/m3〕。p,解：Re=u=3x0.3=