熱質(zhì)交換原理與設(shè)備期末考題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上熱質(zhì)交換原理與設(shè)備綜合復(fù)習(xí)資料一、填空題1、 流體的黏性、熱傳導(dǎo)和質(zhì)量（分子擴(kuò)散）通稱為流體的分子傳遞性質(zhì)。2、 將熱質(zhì)交換設(shè)備系統(tǒng)由于過程不可逆而產(chǎn)生的熵增與兩種流體中熱容量較大的流體的熱容量之比稱之為（熵產(chǎn)單元數(shù)），常用來作為熱質(zhì)交換設(shè)備的評(píng)價(jià)指標(biāo)。3、 按不同的工作原理，熱質(zhì)交換設(shè)備可分為：（間壁式）、（直接接觸式）、蓄熱式和熱管式。4、 （濃度差）是產(chǎn)生質(zhì)交換的驅(qū)動(dòng)力，質(zhì)交換有兩種基本方式為分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散。5、 由于擴(kuò)散傳質(zhì)引起的熱傳遞，這種現(xiàn)象稱為（杜弗爾）效應(yīng)。6、 二元混合氣體作為理想氣體用分子動(dòng)力理論可以得出質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)與溫度、壓力關(guān)系為：（ ）。

2、7、 （ 相變貯能）是利用固-液相變、液-汽相變、固-汽相變和固-固相變過程來吸收和釋放熱量，進(jìn)行蓄冷和蓄熱的一項(xiàng)技術(shù)。8、 準(zhǔn)則數(shù)Pr表示速度分布和溫度分布的相互關(guān)系；準(zhǔn)則數(shù)（Le ）表示溫度分布和濃度分布的相互關(guān)系。9、 雷諾類似率表述了對(duì)流傳熱、傳質(zhì)和摩擦阻力之間的關(guān)系，它們以準(zhǔn)則數(shù)（Sh，Nu，Re，Pr，Sc）形式的表述形式分別為、（）。10、 吸附劑吸附除濕過程是（ 放熱 ）過程，吸附熱一般( 大于 )水蒸氣的凝結(jié)熱。11、 菲克擴(kuò)散基本定律（kg/m2.s）中的為擴(kuò)散物質(zhì)A的（相對(duì)擴(kuò)散）通量。當(dāng)混合物以某一質(zhì)平均速度移動(dòng)時(shí)，其坐標(biāo)應(yīng)取隨整體平均速度的動(dòng)坐標(biāo)。12、 系數(shù)D，a，具

3、有擴(kuò)散的性質(zhì)，它們的單位均為m2/s，它們分別稱為（分子擴(kuò)散系數(shù)）、熱擴(kuò)散系數(shù)和（動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)）。13、 濃度差是產(chǎn)生質(zhì)交換的驅(qū)動(dòng)力，質(zhì)交換有兩種基本方式為（分子擴(kuò)散）和（對(duì)流擴(kuò)散）。14、 二元體系中，由于存在溫度差引起的擴(kuò)散，稱為熱擴(kuò)散，也稱（索瑞特）效應(yīng)。15、 吸附劑的再生方式有加熱再生、（減壓再生）、使用清洗氣體再生和（置換脫附再生）。16、 舍伍德準(zhǔn)則數(shù)Sh的物理意義是（反映流體的邊界擴(kuò)散阻力與對(duì)流傳質(zhì)阻力之比 ）。17、 （吸附）現(xiàn)象是產(chǎn)生在相異兩相的邊界面上的一種分子積聚現(xiàn)象。二、判斷題1、 在沒有濃度差的二元體系中即使各處存在溫度差或總壓差，也不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)擴(kuò)散。（ ）2、 當(dāng)傳

4、質(zhì)方向從流體主流到壁面，即傳質(zhì)阿克曼修正系數(shù)的值為負(fù)，此時(shí)壁面上的導(dǎo)熱量就大為增加。（ ）3、 把冷水和溫水同時(shí)放入冰箱中，則冷水將比溫水結(jié)冰快。（ ）4、 送風(fēng)射流較之回風(fēng)氣流的作用范圍大得多，因而在空調(diào)房間中，氣流流型及溫度與濃度分布主要取決于送風(fēng)射流。（ ）5、 噴淋室的前擋水板具有擋住飛濺出來的水滴和使進(jìn)風(fēng)均勻流動(dòng)的雙重作用，所以也稱為均風(fēng)板。（ ）6、 濕球溫度受傳遞過程中各種因素的影響，它不完全取決于濕空氣的狀態(tài)，所以不是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。（ ）7、 水在冷卻塔中進(jìn)行蒸發(fā)冷卻，其溫度只能被冷卻到空氣的最初溫度，此時(shí)水溫稱為水的冷卻極限。（ ）8、 表冷器用來減濕冷卻，噴淋室可以完成

5、除減濕冷卻以外的所有空氣處理過程。（ ）9、 濕式冷卻塔和噴淋室都屬氣水直接接觸式熱質(zhì)交換設(shè)備，均是用來處理空氣用的。（ ）10、 預(yù)混燃燒熱強(qiáng)度比擴(kuò)散燃燒高很多，燃燒完全程度也高，燃燒火焰的穩(wěn)定性也好，不易產(chǎn)生回火。（ ）11、 表冷器的熱交換效率是指表冷器中的實(shí)際換熱量與最大可能換熱量的比值，其實(shí)質(zhì)就是換熱器的傳熱效能。（ ）12、 濕空氣與水直接接觸時(shí)，當(dāng)接觸時(shí)間足夠長，但水量有限時(shí)，水溫在任何熱濕交換過程中都將發(fā)生變化。（ ）13、 物質(zhì)的分子擴(kuò)散系數(shù)表示物質(zhì)的擴(kuò)散能力，是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一，與物質(zhì)的濃度直接相關(guān)。（ ）1、×2、3、×4、5、6、7、×8

6、、×9、×10、×11、12、×13、×三、名詞解釋1、 燒蝕冷卻：為了冷卻表面，在物體的表面上涂上一層材料，當(dāng)溫度升高時(shí)涂層材料就會(huì)升華、熔化或分解，這些化學(xué)過程吸收熱量，而反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量流從表面離去，從而有效地冷卻壁面，這種冷卻方法稱為燒蝕冷卻。2、 濃度邊界層：在流體表面處，存在一個(gè)濃度梯度很大的流體薄層區(qū)域，這個(gè)區(qū)域就稱為濃度邊界層。3、 換熱擴(kuò)大系數(shù)：在熱濕交換中，把總熱交換量與顯熱交換量之比稱為換熱擴(kuò)大系數(shù)。4、 斐克定律：在濃度場不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無整體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中組分A和組分B發(fā)生擴(kuò)散。其中組

7、分A向組分B的擴(kuò)散通量與組分A的濃度梯度成正比，這就是斐克定律。5、 析濕系數(shù)：在熱濕交換中，把總熱交換量與顯熱交換量之比稱為換熱擴(kuò)大系數(shù)，也稱為析濕系數(shù)。6、 傳質(zhì)冷卻：為了冷卻表面，通過一個(gè)不斷從表面離去的質(zhì)量流開冷卻高溫表面的方法，這種冷卻方法稱為傳質(zhì)冷卻。四、簡答題1、 寫出劉易斯關(guān)系式，并闡明其成立的條件答： 條件：(1)0.6<Pr<60；(2)0.6<Sc<3000；(3)；(4)湍流 2、 寫出麥凱爾方程式，并說明其物理意義答：意義：濕空氣在冷卻表面進(jìn)行冷卻降濕過程中，使空氣主流與緊靠水膜飽和空氣的焓差是熱、質(zhì)交換的推動(dòng)勢。3、 同一表面上傳質(zhì)過程如何影

8、響傳熱過程答：由于傳質(zhì)的存在，傳質(zhì)速率的大小和方向影響了壁面上的溫度梯度，從而影響了壁面上的總傳熱量。同時(shí)傳質(zhì)的存在對(duì)壁面熱傳導(dǎo)和總傳熱量的影響是方向相反的傳質(zhì)阿克曼修正系數(shù)>0，隨著，總熱量，導(dǎo)熱量；傳質(zhì)阿克曼修正系數(shù)<0，隨著，總熱量，導(dǎo)熱量。4、 吸附除濕法和表冷器除濕處理空氣的優(yōu)缺點(diǎn)如何答：表冷器除濕：（1）低溫露點(diǎn)除濕，除濕要求較低的冷源溫度（低于露點(diǎn)溫度），降低了制冷機(jī)的效率，同時(shí)由于冷媒溫度較低（較低露點(diǎn)要求），自然低溫冷源難以利用；（2）除濕后須將空氣加熱到適宜的溫度，浪費(fèi)了能源，增加污染，易出霉菌；（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，安裝運(yùn)行方便。獨(dú)立除濕：（1）不需對(duì)空氣進(jìn)行冷

9、卻和壓縮；（2）降溫和除濕分開獨(dú)立處理，冷源只需將空氣降低到送風(fēng)溫度即可；（3）采用吸附或吸收方法除濕節(jié)省能源；（4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬新概念空調(diào)。五、分析題 要將夏季和冬季分別為點(diǎn)的室外空氣處理到送風(fēng)狀態(tài)O，針對(duì)下面幾種處理方案在焓濕圖上定性表示出來。 （1）夏季：表冷器冷卻減濕-加熱器再熱；（2）冬季：加熱器預(yù)熱-一部分噴淋室絕熱加濕-與另一部分未加濕的空氣混合。一、填空題（共30分）1、流體的粘性、熱傳導(dǎo)性和_質(zhì)量擴(kuò)散性_通稱為流體的分子傳遞性質(zhì)。2、當(dāng)流場中速度分布不均勻時(shí)，分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生切應(yīng)力；溫度分布不均勻時(shí)，分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生熱傳導(dǎo)；多組分混合流體中，當(dāng)某種組分濃度分布不均勻時(shí)，分

10、子傳遞的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生該組分的_質(zhì)量擴(kuò)散_；描述這三種分子傳遞性質(zhì)的定律分別是_牛頓粘性定律_、傅立葉定律_、_菲克定律_。3、熱質(zhì)交換設(shè)備按照工作原理不同可分為_間壁式、_混合式_、_蓄熱式_和熱管式等類型。表面式冷卻器、省煤器、蒸發(fā)器屬于_間壁_式，而噴淋室、冷卻塔則屬于_混合式。3、熱質(zhì)交換設(shè)備按其內(nèi)冷、熱流體的流動(dòng)方向，可分為_順流_式、_逆流_式、_叉流_式和_混合_式。工程計(jì)算中當(dāng)管束曲折的次數(shù)超過_4_次，就可以作為純逆流和純順流來處理。5、_溫度差_是熱量傳遞的推動(dòng)力，而_濃度差_則是產(chǎn)生質(zhì)交換的推動(dòng)力。6、質(zhì)量傳遞有兩種基本方式：分子擴(kuò)散 和對(duì)流擴(kuò)散，兩者的共同作用稱為_對(duì)流質(zhì)交

11、換_。7、相對(duì)靜坐標(biāo)的擴(kuò)散通量稱為絕對(duì)擴(kuò)散通量，而相對(duì)于整體平均速度移動(dòng)的動(dòng)坐標(biāo)擴(kuò)散通量則稱為相對(duì)擴(kuò)散通量。8、在濃度場不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無整體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中的組分A和組分B發(fā)生互擴(kuò)散，其中組分A向組分B的質(zhì)擴(kuò)散通量mA與組分A的_濃度梯度成正比，其表達(dá)式為；當(dāng)混合物以某一質(zhì)平均速度V移動(dòng)時(shí)，該表達(dá)式的坐標(biāo)應(yīng)取_隨整體移動(dòng)的動(dòng)坐標(biāo)_。9、麥凱爾方程的表達(dá)式為：，它表明當(dāng)空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時(shí)進(jìn)行時(shí)。總換熱量的推動(dòng)力可以近似認(rèn)為是濕空氣的焓差。二、分別寫出對(duì)流換熱與對(duì)流傳質(zhì)的基本計(jì)算式以及式中各項(xiàng)的單位和物理意義；并指出當(dāng)熱質(zhì)傳遞同時(shí)存在時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)h和

12、對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)hm之間存在什么樣的關(guān)系？（10分）答：（1）對(duì)流換熱的基本計(jì)算式：流體與壁面之間的對(duì)流換熱熱流通量，；對(duì)流換熱系數(shù)，；壁面溫度，。對(duì)流傳質(zhì)的基本計(jì)算式：組分A的質(zhì)擴(kuò)散通量，；對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，；組分在壁面處和在主流中的質(zhì)量濃度，；（2）當(dāng)熱質(zhì)傳遞同時(shí)存在時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)h和對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)hm之間滿足下列關(guān)系式：或三、下表以空氣外掠平板的受迫對(duì)流為例，將二維穩(wěn)態(tài)常物性層流條件下的對(duì)流換熱與對(duì)流傳質(zhì)進(jìn)行了類比，請將其補(bǔ)充完整。（20分）對(duì)流換熱對(duì)流傳質(zhì)控制方程微分方程邊界條件假設(shè)條件常物性流體（1）組分A在空氣中濃度很低（2）界面法線方向速度可忽略不計(jì)四、簡述表面式冷卻器處理空氣時(shí)發(fā)生的熱

13、質(zhì)交換過程的特點(diǎn)。（10分）答：當(dāng)冷卻器表面溫度低于被處理空氣的干球溫度但高于其露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣只被冷卻并不產(chǎn)生凝結(jié)水，此為等濕冷卻過程（干冷）；當(dāng)冷卻器表面溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣不但被冷卻且其中所含水蒸氣也將部分凝結(jié)出來，此為減濕冷卻過程（濕冷）；在濕冷過程，推動(dòng)總熱交換的動(dòng)力濕濕空氣的焓差，而不是溫差。五、空氣與水直接接觸時(shí)，在水量無限大、接觸時(shí)間無限長的假象條件下，隨著水溫不同，可以得到如圖所示的七種典型空氣狀態(tài)變化過程，請分析這七種過程的特點(diǎn)，然后將給出的表格填寫完整。（15分）過程線水溫特點(diǎn)過程名稱A-1減減減減濕冷卻A-2減不變減等濕冷卻A-3減增減減焓加濕A-4減增不變等

14、焓加濕A-5減增增增焓加濕A-6不變增增等溫加濕A-7增增增增溫加濕一、質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力是什么？傳質(zhì)有幾種基本方式？其機(jī)理有什么不同？（10分）答：質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力是濃度梯度。傳質(zhì)有兩種基本方式：分子擴(kuò)散與對(duì)流擴(kuò)散。在靜止的流體或垂直于濃度梯度方向作層流運(yùn)動(dòng)的流體及固體中的擴(kuò)散，本質(zhì)上由微觀分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起，稱為分子擴(kuò)散，機(jī)理類似于熱傳導(dǎo)；流體作宏觀對(duì)流運(yùn)動(dòng)時(shí)由于存在濃度差引起的質(zhì)量傳遞稱為對(duì)流擴(kuò)散，機(jī)理類似于熱對(duì)流。二、簡述斐克定律，并寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式以及各項(xiàng)的意義；當(dāng)混合物以整體平均速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，斐克定律又該如何表示？（20分）答：斐克定律：在濃度場不隨時(shí)間而變的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無整體

15、流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中組分A和B發(fā)生互擴(kuò)散，其中組分A向組分B的擴(kuò)散通量與組分A的濃度梯度成正比，其表達(dá)式為：或，分別為組分A的相對(duì)質(zhì)擴(kuò)散通量和摩爾擴(kuò)散通量；分別為組分A的質(zhì)量濃度梯度和摩爾濃度梯度；組分A向組分B中的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)，單位；當(dāng)混合物以整體平均速度運(yùn)動(dòng)時(shí)三、簡述“薄膜理論”的基本觀點(diǎn)。（15分）答：當(dāng)流體流經(jīng)固體或液體表面時(shí)，存在一層附壁薄膜，靠近壁面一側(cè)膜內(nèi)流體的濃度分布為線性，而在流體一側(cè)，薄膜與濃度分布均勻的主流連續(xù)接觸，且薄膜內(nèi)流體與主流不發(fā)生混和與擾動(dòng)。在此條件下，整個(gè)傳質(zhì)過程相當(dāng)于集中在薄膜內(nèi)的穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散傳質(zhì)過程。四、在什么條件下，描述對(duì)流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式與描述對(duì)流換

16、熱的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式具有完全類似的形式？請說明理由。（10分）答：如果組分濃度比較低，界面上的質(zhì)擴(kuò)散通量比較小，則界面法向速度與主流速度相比很小可以忽略不計(jì)時(shí)，描述對(duì)流換熱系數(shù)和對(duì)流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式具有完全類似的形式。此時(shí)，對(duì)流換熱與對(duì)流傳質(zhì)的邊界層微分方程不僅控制方程的形式類似，而且具有完全相同的邊界條件，此時(shí)對(duì)流換熱和對(duì)流傳質(zhì)問題的解具有完全類似的形式。 五、寫出麥凱爾方程的表達(dá)式并說明其物理意義。（5分）答：麥凱爾方程表明，當(dāng)空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時(shí)進(jìn)行時(shí)?？倱Q熱量的推動(dòng)力可以近似認(rèn)為是濕空氣的焓差。 上式中，為潛熱和顯熱的代數(shù)和；為主流空氣的焓，為邊界層中飽和濕空氣的焓，為濕交換系

17、數(shù)或空氣與水表面之間按含濕量之差計(jì)算的傳質(zhì)系數(shù)。六、氫氣和空氣在總壓強(qiáng)為1.013×105Pa，溫度為25的條件下作等摩爾互擴(kuò)散，已知擴(kuò)散系數(shù)為0.62/s，在垂直于擴(kuò)散方向距離為10的兩個(gè)平面上氫氣的分壓強(qiáng)分別為16000Pa和5300Pa。試求這兩種氣體的摩爾擴(kuò)散通量。(10分)解：用A和B分別代表氫氣和空氣由于等摩爾互擴(kuò)散，根據(jù)菲克定律負(fù)號(hào)表示兩種氣體組分?jǐn)U散方向相反。七、含少量碘的壓力為1.013×105Pa、溫度為25的空氣，以5.18m/s的速度流過直徑為3.05×10-2m的圓管。設(shè)在空氣中碘蒸汽的平均摩爾濃度為nm，管壁表面碘蒸汽的濃度可視為0，空

18、氣碘的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)D=0.826×10-5/s，試求從氣流到管壁的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)以及碘蒸汽在管子表面上的沉積率。（空氣的動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)）（15分）管內(nèi)受迫層流：管內(nèi)受迫紊流：解：課程   熱質(zhì)交換原理與設(shè)備    考試形式（開 / 閉卷，考試 / 查） 一、填空題（每題2分，共16分）1.      按照工作原理的不同可以將熱質(zhì)交換設(shè)備分為_、_ _、蓄熱式和熱管式。2.      _ _與_質(zhì)_兩者的共同作用稱為對(duì)流傳質(zhì)。3.&#

19、160;     蓄熱用固液相變材料的熱性能要求為：合適的相變溫度、 較大的相變潛熱 以及合適的導(dǎo)熱性能。4.      吸附空氣中水蒸氣的吸附劑稱為干燥劑，干燥劑的吸濕和放濕的機(jī)理是_由干燥劑表面的蒸汽壓與環(huán)境空氣的蒸汽壓差造成，當(dāng)前者較低時(shí)，干燥劑吸濕，反之放濕_。5.      吸附劑的再生方式有_加熱再生方式_、_減壓再生方式_、_使用清洗氣體的再生方式_、_。6.    濕工況下表冷器的析濕系數(shù)的定義：_， ，其值的

20、大小直接反映了_    _  _。7.      蒸發(fā)冷卻所特有的性質(zhì)是_     _   _。8.      在冷卻塔的熱工計(jì)算中，一般要求冷卻水出口溫度 t2 比當(dāng)?shù)貧鉁貤l件下的濕球溫度 ts 高_(dá)35_。 二、分析簡答題（每題6分，共36分）1.      溫度為30、水蒸氣分壓力為2kPa的濕空氣吹過下面四種狀態(tài)的水表面時(shí)，試用箭

21、頭表示傳質(zhì)和總傳熱的方向。水溫t50301810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  2.    如何理解動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞現(xiàn)象的類比

22、性？答：當(dāng)物系中存在速度、溫度和濃度的梯度時(shí)，則分別會(huì)發(fā)生動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞現(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)引起的分子傳遞，也可以是由漩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。對(duì)三類現(xiàn)象的分子傳遞和湍流傳遞分析可以得出這三種傳遞現(xiàn)象背后的機(jī)理是相同的，它們依從的規(guī)律也類似，都可以用共同的形式表示：傳遞速率擴(kuò)散系數(shù)×傳遞推動(dòng)力，清楚地表明了“三傳”之間的類比性。（4分）另外，從動(dòng)量方程、熱量方程和擴(kuò)散方程及相對(duì)應(yīng)的邊界條件可以看出它們在形式上是完全類似的，也清楚地表明了“三傳”之間的類比性。（2分）    3.

23、60;     根據(jù)關(guān)系式，以及，說明同一表面上傳質(zhì)對(duì)傳熱過程的影響。答：式表明，傳質(zhì)的存在對(duì)壁面導(dǎo)熱量和總傳熱量的影響是相反的。在C0 > 0時(shí)，隨著C0的增大，壁面導(dǎo)熱量是逐漸減少的，而膜總傳熱量是逐漸增大的；（3分）在C0 < 0時(shí)，隨著C0的減小，壁面導(dǎo)熱量是逐漸增大的，而膜總傳熱量是逐漸減少的。（3分） 4.    分析用吸收、吸附法處理空氣的優(yōu)點(diǎn)。答：利用吸收、吸附法處理空氣的優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立除濕在空氣處理過程中，將降溫和除濕分開來獨(dú)立處理。即由吸收或吸附來完成除濕任務(wù)，降溫的任務(wù)只是將空氣溫度降

24、低到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)溫度即可，而不需要額外的加熱處理。（2分）傳統(tǒng)的除濕方法是使用表冷器，冷卻和除濕同時(shí)完成，由于除濕需冷卻劑（冷凍水、制冷劑）的溫度必須較低，一般為7-12，就會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過表冷器處理后的空氣溫度也較低，一般都需要通過加熱器將空氣加熱，方能達(dá)到送風(fēng)溫度。（2分）當(dāng)使用表冷器進(jìn)行降溫和除濕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生以下一些缺點(diǎn)：（1）由于除濕的需要，要將表冷器的表面溫度降低到空氣的露點(diǎn)溫度以下，這樣冷卻劑（冷凍水、制冷劑）的溫度必須較低，而為了得到較低溫度的冷卻劑（冷凍水、制冷劑），會(huì)使制冷機(jī)的性能系數(shù)COP值降低。（）（2）一些天然冷源不能直接得到利用。（3）由于除濕析出的冷凝水，使表冷器長期工作在濕

25、工況下，容易滋生細(xì)菌，被處理的空氣經(jīng)過表冷器時(shí)會(huì)被（二次）污染，繼而影響到室內(nèi)空氣品質(zhì)。（2分） 5.      說明集中空調(diào)系統(tǒng)采用冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。答：蓄冷空調(diào)系統(tǒng)可使制冷機(jī)容量減少，且經(jīng)常在滿負(fù)荷高效率下工作，它利用夜間廉價(jià)電，均衡電網(wǎng)負(fù)荷，是符合我國國情的。從典型蓄冷空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析亦可知，系統(tǒng)所增加的制冰及蓄冷設(shè)備費(fèi)可由12年所節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)回收。目前空調(diào)電量常占建筑物內(nèi)用電量的大部分，若能綜合分析空調(diào)負(fù)荷及建筑物內(nèi)能源利用狀況，利用樓宇整體化手法設(shè)計(jì)蓄冰空調(diào)系統(tǒng)，即可達(dá)到調(diào)峰填谷、降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。（6分） 

26、6.    簡述在表冷器進(jìn)行冷卻減濕時(shí)所發(fā)生的熱質(zhì)交換過程。答：濕工況下，表冷器的表面溫度低于被處理空氣的露點(diǎn)溫度，空氣不但被冷卻，而且其所含的水蒸氣也部分地凝結(jié)出來，在表冷器的肋片管表面上形成水膜，（3分）水膜周圍形成一個(gè)飽和空氣邊界層，被處理空氣與表冷器之間不但發(fā)生顯熱交換，而且也發(fā)生質(zhì)交換和由此引起的潛熱交換，空氣被冷卻減濕。（3分） 三、（12分）試導(dǎo)出空氣與水直接接觸時(shí)發(fā)生熱質(zhì)交換的5個(gè)基本方程式，并說明麥凱爾方程表示的物理意義。解：假設(shè)當(dāng)空氣與水在一微元面 dA 上接觸時(shí)，假設(shè)空氣溫度變化為 dt ，含濕量變化為 d(d) 。（1）顯熱交換量

27、：          （2分） 濕空氣的質(zhì)量流量，kg/s濕空氣與水表面之間的顯熱交換系數(shù)，W/(m2.)（2）濕交換量：     （2分）潛熱交換量：       （2分） 溫度為 tb 時(shí)水的汽化潛熱，kJ/kg 單位時(shí)間單位面積蒸發(fā)（凝結(jié)）的水量，kg/(m2.s)（3）總熱交換量：對(duì)空氣水系統(tǒng)，存在劉易斯關(guān)系式：所以上式     

28、          （2分）因?yàn)椋寒?dāng)溫度為 t 時(shí)，濕空氣焓為：當(dāng)溫度為 tb 時(shí)，濕空氣焓為：如果忽略水蒸汽從0加熱到t時(shí)的焓，即  項(xiàng)，并考慮到 t 和tb 差別不大，所以空氣的比熱和水的汽化潛熱變化不大，即有：  所以從（3）式可以得到：（4） 麥凱爾方程麥凱爾方程表明：在熱質(zhì)交換同時(shí)進(jìn)行時(shí)，如果滿足劉伊斯關(guān)系式，則總熱交換的推動(dòng)力為空氣主流濕空氣與緊靠水面的飽和邊界層空氣的焓差。（2分）由于是空氣與水之間發(fā)生的熱質(zhì)交換，所以不僅空氣的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，水的狀態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。如果在

29、熱質(zhì)交換中，水的溫度變化為 dtw ，則根據(jù)熱平衡：（5）      （2分） 水的質(zhì)量流量，kg/s 水的定壓比熱，kJ/(kg.)（1）（2）（3）（4）（5）稱為空氣與水直接接觸時(shí)的熱濕交換基本方程式。四、計(jì)算題（每題12分，共24分）1. 在氧（A）通過靜止氣體一氧化碳（B）的一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散系統(tǒng)中，壓力為1bar，溫度為0。已知2mm長的擴(kuò)散途徑兩端氧的分壓力分別為13000Pa和6500Pa，在給定狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)DAB = 1.87×10-6 m2/s。試計(jì)算氧的質(zhì)量擴(kuò)散通量。解：已知13000Pa，65

30、00Pa；則1300087000 Pa，650093500 Pa 平均分壓強(qiáng)  （6分）則氧的質(zhì)量擴(kuò)散通量： （6分） 2. 一溫度計(jì)的溫包被濕布包覆。當(dāng)壓力為1.013×105Pa的干燥空氣吹過該溫包時(shí)，溫度計(jì)示值為22。試計(jì)算干空氣的溫度。計(jì)算時(shí)取Sc/Pr = 0.845。解：由于水從濕球紗布上蒸發(fā)帶入空氣的熱量等于空氣通過對(duì)流換熱傳遞給濕球的熱量，即：而單位時(shí)間單位面積濕紗布上蒸發(fā)的水量：已知熱、質(zhì)傳遞同時(shí)存在的類比關(guān)系：綜合上述幾式，可得：    （6分）代入數(shù)據(jù)，得：= 66.2  

31、 （6分）即干空氣的溫度為66.2。  五、（12分）對(duì)表冷器給定已知條件：空氣量G，空氣初狀態(tài)t1，ts1，終狀態(tài)t2，ts2 ，冷水量W；求解內(nèi)容：表冷器型號(hào)、臺(tái)數(shù)、排數(shù)、冷水初溫tw1、冷水終溫tw2 。要求作焓濕圖并給出熱工計(jì)算原則。解：表冷器的熱工計(jì)算原則： （1）該冷卻器能達(dá)到的1應(yīng)該等于空氣處理過程所需要的1（3分）  （2）該冷卻器能達(dá)到的2應(yīng)該等于空氣處理過程所需要的2（3分） （3）該冷卻器吸收的熱量應(yīng)該等于空氣放出的熱量 （3分） 作出焓濕圖（3分） 注：如果將本題答案寫成表冷器的熱工計(jì)算步驟

32、形式，只要包含上述三條計(jì)算原則，也可作為正確答案。   干空氣的熱物性( p = 1.01325×105 Pa)              干飽和水蒸氣的熱物性t()cp(kJ/(kg.K)(kg/m3)×106 (m2/s) t()p×10-5 (Pa)r(kJ/kg)101.0051.24714.16100.012272477.7201.0051.20515.06200.023382454.3

33、301.0051.16516.00300.042412430.9401.0051.12816.96400.073752407.0501.0051.09317.95500.123352382.7 中原工學(xué)院建環(huán)01 熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程期末試卷一、填空題（共30分）1、流體的粘性、熱傳導(dǎo)性和_質(zhì)量擴(kuò)散性_通稱為流體的分子傳遞性質(zhì)。2、當(dāng)流場中速度分布不均勻時(shí)，分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生切應(yīng)力；溫度分布不均勻時(shí)，分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生熱傳導(dǎo)；多組分混合流體中，當(dāng)某種組分濃度分布不均勻時(shí)，分子傳遞的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生該組分的_質(zhì)量擴(kuò)散_；描述這三種分子傳遞性質(zhì)的定律分別是_牛頓粘性定律_、傅立葉定律_、_菲克定律_。3、熱質(zhì)交換設(shè)備按照工