熱質(zhì)交換原理與設(shè)備第三版習(xí)題答案

1、第一章?緒論1答：分為三類。動(dòng)量傳遞：流場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）。2、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

2、，熱、 冷流體依時(shí)間先后交替流過蓄熱體組成的流道，熱流體先對其加 熱，使蓄熱體壁溫升高， 把熱量儲(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。第二章傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)1答：單位時(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。以絕對速度表示的質(zhì)量通量：mAaUaMbBUB,meAUAUb以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量：jAa(Ua u),j BB(U

3、BU)Ub, jjA jB以主流速度表示的質(zhì)量通量：eAu1eA GaUaCbUb)eaA(mAmB)?2、答：碳粒在燃燒過程中的反應(yīng)式為C O2C。2 ,即為1摩爾的C與1摩爾的。2反應(yīng),生成1摩爾的C2,所以。2與C2通過碳粒表面邊界界層的質(zhì)擴(kuò)散為等摩爾互擴(kuò)散。3p 1T 2?3、從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)可知：D s pT兩種氣體A與B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：5若在壓強(qiáng)p0 13 10 Pa，To 273K時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D。，在其他p、t3D昭F狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用該式計(jì)算P ,0（1）氧氣和氮?dú)猓海?）氨氣和空氣：2-4、解：氣體等摩爾互擴(kuò)散問題X? =

4、 ?* ?1?s?R0通用氣體常數(shù)單位：J/kmol K0355、解：25 C 時(shí)空氣的物性：1.185kg/m,1.835 10 Pa S,用式子（2-153 ）進(jìn)行計(jì)算?設(shè)傳質(zhì)速率為Ga ,則?2-6、解：20C時(shí)的空氣的物性：（注：狀態(tài)不同，D需修正）（1 ）用式 Shm O.O23Re0.83Sc0.44 計(jì)算 hm, 1（2）用式 Sh 0.0395Re/4Sc3 計(jì)算 hm92?2-7、錯(cuò)解：氨在水中的擴(kuò)散系數(shù) D 1.24 10 m /s，空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的物性為； 由熱質(zhì)交換類比律可得1）（第3版P25）用水吸收氨的過程，氣相中的NH3 （組分A）通過不擴(kuò)散的空氣（組分B）,擴(kuò)

5、散至氣液相界面，然后溶于水中，所以D為NH3在空氣中的擴(kuò)散。2）劉易斯關(guān)系式只對空氣水系統(tǒng)成立，本題為氨一一空氣系統(tǒng)，計(jì)算時(shí)類比關(guān)系不能簡化。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 C時(shí)物性參數(shù)查附錄 3-1kgp= 1-293 帝；？6= 1-005?/?8、解:9、解:已知aBCco2PRT(a)已知MaaA M aaO2(b)XO2 M O2若質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等，則?10 解；(a) 2 ,1058314(273M BXAMb25)Xb30.04036kmol /mXq M oXn2M n2XC2 M c2XO2MOaN232aO2aN2aCO2M O2

6、M n2 m co2320.307728 44丄320.3484丄丄丄3228442的濃度梯度沿垂直方向空氣由上部向下部運(yùn)動(dòng):（b） 2 , n2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。2-11GA N AAaV、解；?1)柱形：Aav匹(Ca1 Ca2)z2 L(r2rj v.r2InAaV球形：Av2 L(r2ri)In -石rir2,V- d33為內(nèi)徑，所以n=50,質(zhì)量損失速率為1.46 x 10-12kg/s;壓力損失速率10 9 (0.020.005)31.5 101 10 3kg/m2s; Ja為A的摩爾擴(kuò)散通量2)d=100mm 若為球形Aav=0.033，DN

7、A (CA1 CA2) ?2-12、解：z?1)jA為A的質(zhì)量擴(kuò)散通量，2)題中氫氦分子量不同?2-13、解： 氨-空氣氫一空氣?2-14溶解度s需先轉(zhuǎn)化成摩爾濃度：22=523.48 x 10-2Pa/s8kmol /(m s)2kmol/m s；2-152血 rj、解、r1Ga 1.357 10 6 2Aav0.5 10 320.124m2 .20In19.5質(zhì)量損失2.714 10 6kg/s?16、解:?18、解、Na整理得CO?和N2在250C時(shí)，擴(kuò)散系數(shù) D 0.167 10 4m2/s 該擴(kuò)散為組分通過停滯組分的擴(kuò)散過程DPdPART(P Pa) drGART dr00dPAFA

8、s2分離變量，并積分得4 DP r0 r第3章傳熱傳質(zhì)問題的分析和計(jì)算1、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。?2、答：將雷諾類比律和柯爾本類比律推廣應(yīng)用于對流質(zhì)交換可知，G-JH JD SPr Stm Sc且可以把對流傳熱中有關(guān)的計(jì)算式用于對流傳質(zhì)，數(shù)及準(zhǔn)則數(shù)用c, a D,D,PrP Pa得傳遞因子等于傳質(zhì)因子參tSti m只要將對流傳熱計(jì)

9、算式中的有關(guān)物理相對應(yīng)的代換即可，如：StI m當(dāng)流體通過一物體表面,熱系數(shù)h計(jì)算傳質(zhì)系數(shù)hm對流傳質(zhì)中Sc, NuSh , St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hm Le eSc?3:答：斯密特準(zhǔn)則 表示物性對對流傳質(zhì)的影響，速度邊界層和濃度邊界層的相對關(guān)系vScDaLePrvd劉伊斯準(zhǔn)則a表示熱量傳遞與質(zhì)量傳遞能力相對大小熱邊界層于濃度邊界層厚度關(guān)系4、解：定性溫度為tg25 20222.50C,此時(shí)空氣的物性=1.195kg/m 3,=15.29510-6mF/s-42查表得：Do=0.22 10 m/s, 250C飽和水蒸汽的濃度v用式（2-153）計(jì)算設(shè)傳質(zhì)速

10、率為Ga，則320 C時(shí)，飽和水蒸汽的濃度as 0.0179kg/m3代入上面的式子得：A2 0.01193kg/m?5、解：40C時(shí),空氣的物性=1.128kg/m 3, =16.9630.02383kg/m10-6m/sXc轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在ReRe,l55 105 101.18 1064.24m因此，對此層流-湍流混合問題，應(yīng)用式（2-157）ShL3D D0E0 T 查表2 4得，定性溫度為35 0C時(shí)，PTo每m2池水的蒸發(fā)速率為 nA hm AS A0.8(0.037 Re3870) Sc0.264 10 4m2/s300C 時(shí)，as 0.03037kg/m3;40 0C時(shí)，as0.05

11、116kg/m36、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濕球表面的對流換熱， 即可得以下能量守衡方程式 h仃 Ts） hfgAH2其中hfg為水的蒸發(fā)潛熱2hm 丄 PL 3又 hcp Sc查附錄2 1,當(dāng)人=35七時(shí)，水蒸汽的飽和蒸汽壓力Ps 5808于是?3-7、三種方法1）含濕量是什么？ d與相對濕度的區(qū)別2）主體空氣為濕空氣，其 Cf不等于0。2-14分析方法 3 解.h（TTs） r nH2 r hm（ S ）其中t 26 C,ts 20 C 查表2 1 ,當(dāng)ts 20 C時(shí)水蒸汽的飽和蒸汽壓力PsMH2O2338 18FS 2330RRTs8314 2930.0

12、1727kg26 0Ct，時(shí)定性溫度為t $230C,21.193kg/mCp1.005kJ /(kg k)由奇科比擬知d=12.5g/kg?3-8、解：nAcpPrSC0.74查表得當(dāng)溫度為?3-9、解：(a)nAhmA(b)hm( A S27 0C 時(shí),AS1.197 1.0050.026446kg /m30.6239.5910當(dāng)溫度為 23 C 時(shí)，AS =0.021214 kg/m2ASAS) 170.270.0230.0212144(1 0.5)0.075kg/s0 3(C)當(dāng)溫度為 47 C , AS =0.073462 kg/m?求hm時(shí)需除以面積AnA1 1032.78 10

13、2kg /s3-10、解：3600當(dāng)溫度為11、解:305K 時(shí)，AS =0.03453 kg / m2446mA hm( A1 A2)10(6 105 10 ) 10第四章空氣的熱濕處理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 氧化碳、水蒸氣等。?1、(1)是：氮、氧有、氬、(2 )在濕空氣中水蒸氣的含量雖少，但其變化確對空氣環(huán)境的干燥和潮濕程度產(chǎn)生重要的影響。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BP30.001315 s kg/m2、 (1)濕空氣的密度等于干空氣密度與蒸汽密度之和。287TT在大氣壓力B和T相

14、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T也減少了，所以密度增加了，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

15、4 1可知：當(dāng)房中漏點(diǎn)溫度為 9.5 C 而冷水管表面溫度為 8C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，則可以對房間內(nèi)空氣進(jìn)行除濕。5、由附錄41可知：濕空氣 20C=50%寸，i=39kJ/kg（干空氣）；濕空氣15C, 2 =90%時(shí)，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， =Q/W =14000/2=7000（ kJ/kg ）由初始狀態(tài) B=0.1MPa, 人二佗。,1=50%終狀態(tài) t2=25C,查 附錄 4 1 得 2=40% 0=45.5 kJ/kg（ 干空氣）d2=7.9g/kg（干空氣）4-7、由已知得，=5000 （kJ/k

16、g ）由初始狀態(tài)b=20C ,終狀態(tài) t2=30C,2=50% 查 附錄 4 1 得 1=62% h=43 kJ/kg（干空氣）d1=9g/kg（干空8、解：（a,b,c ）由室內(nèi)空氣狀態(tài)：溫度20C,壓力101325Pa水蒸汽分壓力為 1400Pa,查附錄 4 1得d=8.8g/kg（干空氣）$ =6 0%, i=42 kJ/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）干空氣密度:旦逢生 1.188kg/m3287T287 293室內(nèi)干空氣質(zhì)量;MggV 1.188 5 3.3 3 58.8kg（

17、e）:室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量：Mq=8.8*58.8=517.5g（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/kg當(dāng)空氣的狀態(tài)是溫度為20C, =100%寸，則d=14.6g/kg（干空氣）水蒸汽分壓力2350 Pa此時(shí)室內(nèi)的干空氣的密度為101325 23501.177kg/m3287 293室內(nèi)干空氣質(zhì)量為Mg=1.177 5 3.33=58.26kg室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量為14.658.26=850.6g加入的水蒸汽量;850.6-517.5=333.1g4-9、解:由題意得，可知，假設(shè)室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度為7 C,則在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，初始溫度為20C,露點(diǎn)溫度為7C的空氣參數(shù)

18、?？捎筛戒? 1得d=6.2g/kg（干空氣）$ =42.5%,所以允許最大相對濕度為42.5%，最大允許含濕量是6.2g/kg（干空氣）10、解：a,由附錄 4 1 得 tl=25C, $ 仁70%寸，dl=14g/kg（干空氣）t2=i5C ,2 =100%寸，d2=i0.5g/kg(干空氣)失去的水蒸汽 d=d1 - d2=14-10.5=3.5g(b,c,d )diCpg t (2500 Cpq t)-由 pgpq 1000空氣狀態(tài)變化時(shí)失去的總熱量是19.1 kJ/kg 11、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。4-12、A設(shè)過一段時(shí)間后A、B、C、D溫度分別為tA

19、tB、tc、tD環(huán)境溫度為tf則有tB tftCtftD tfA、C與環(huán)境進(jìn)行熱交換主要是通過外表面熱輻射和外表面與環(huán)境進(jìn)行熱交換。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、C的快，更能在短時(shí)間內(nèi)接近tf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 25C，室內(nèi)空氣溫度為 24C，相對濕度為 50%3查附錄4 1則新風(fēng)的焓為76 kJ/kg（干空氣）回氣的焓為48 kJ/kg（干空氣）由能量守衡,M新i新M回i回 （M新M回）i混2 76+3 48

20、=5 混混=59.2 kJ/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(zhì)量守衡M1d1+M2d2=(M1+M2)d3 215.8+39.3=5 d3d3=11.9 g/kg(干空氣）hkJ / kg1.005td(25011.86t)(c)59.21.005t11 9(25071.86t)1000t 29 C(d)cmi t1cm2t2 2(35-t)=3(t-24) t=28.4C14、解：由題意的空氣溫度為15 C，相對濕度為100%寸，查附錄4 1得當(dāng)加熱到22C時(shí),含濕量為d3=10.5 g/kg（ 干空氣）當(dāng) ti=3

21、0C ,2狀態(tài)為50C時(shí),i1 =62 kJ/kg（干空氣）d1 =4.3g/kg（干空氣）3狀態(tài)為35 C時(shí)J=129 kJ/kg（干空氣）d2=36.5g/kg（干空氣） d=36.5-4.3=32.2 g/kg（ 干空氣）所以從被干燥的物體中吸收 kg水分時(shí)所需的干空氣量G=1000/32.2=31 kg 加熱量 Q=G i=3130.5=945.5 kJ=75%寸，il=82 kJ/kg（干空氣）dl =20.2g/kg（干空氣）當(dāng) t2=i5C ,2=100%寸，i2=42kJ/kg（干空氣）d2=10.5 當(dāng) tl =30 C ,1 =75%g/kg（干空氣）當(dāng) t3 =22C ,

22、 d3=10.5g/kg（干空氣）時(shí) i3 =49 kJ/kg（干空氣）則在冷卻器中放出的熱量為500 kg/min （82 kJ/kg-42 kJ/kg ） =20000 kJ/min凝結(jié)水量 500 kg/min （20.2g/kg（ 干空氣）-10.5g/kg（ 干空氣）=4850g/min加熱器加入的熱量 500 kg/min 49 kJ/kg （ 干空氣）-42 kJ/kg （ 干空氣）=3500 kJ/min4-15、查焓濕圖i-d圖 錯(cuò)解：查附錄4 1得 初態(tài)為50C時(shí)，k=62 kJ/kg（干空氣）d1 =4.3g/kg（干空氣） 末狀態(tài)為35C時(shí)0=129 kJ/kg（干空氣

23、）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吸收1 kg水分時(shí)所需的干空氣量G=1000/32.2=31 kg 加熱量 Q=G i=31（129-62）=2077 kJ正解：熱量是由于加熱過程是1到2加入的。干燥過程是2到3M水蒸汽=（3氣厶d=88103 * * * * * * *22=1936 kg/h過程完成的。查附得從塔府進(jìn)入的空氣的溫度為15C，相對濕度為50%寸其濕球溫度為為 9.7 C則冷卻塔水從 38 C冷卻至 9.7 C水m t= G氣 I 4.2100 120.3= 氣71.5&氣=16613 kg/h(a)常壓下

24、氣溫為 30C1&解: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(diǎn)溫度T2為界,由T仁30C，水蒸汽的分壓力為2000Pa得Ts=21.4C T2=17.5 C =18水溫t50C30C18C10C傳熱方向氣水氣=水氣t水氣t水傳質(zhì)方向氣J水氣水氣=水氣t水，濕球溫度為28C，由附錄4 1得d1=23g/kg(干空被冷卻到10C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 30C,由附錄4 1得濕球溫度為17.8 C。19、解：因?yàn)椴挥?jì)

25、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/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章吸附和吸收處理空氣的原理與方法1. 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?；瘜W(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，

26、升高溫度可以大大增加速率，對 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。2、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，在較寬的相對濕度范圍內(nèi)對水蒸汽有較好的吸附特性， 硅膠對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，

27、故而稱作“分子篩沸石”。3、目前比較常用的吸附劑主要是活性炭，人造沸石，分子篩等?；钚蕴康闹苽浔容^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，對于無機(jī)氣體如SQ、&S、NOX等有也很強(qiáng)的吸附能力，吸693量級的有機(jī)物，所以在室內(nèi)空氣凈附完全，特別適用 于吸附去除10、1 g/m化方面有著廣闊的應(yīng)用前景。4、有效導(dǎo)熱系數(shù)通常只與多孔介質(zhì)的一個(gè)特性尺度孔隙率有關(guān)。第6章間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算1、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

28、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。在表冷器減濕冷卻中，推動(dòng)總熱質(zhì)交換6-2、解：空氣的濕球溫度越高所具有的焓值也愈大, 的動(dòng)力是焓差，焓差越大，則換熱能力就愈大。6-3、Ks表冷器的傳熱系數(shù)定義為1AVymiiBwnKs隨迎風(fēng)面積 Vy的增加而增加：隨水流速w的增加而增加。析水系數(shù)E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)表示，定義 為dQtdQ Cp(t tb)i ib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。5、解：逆流流動(dòng)時(shí),t =100-90=10 0C , t =120-50=

29、70 匕匸90 2t 70tm = (90+70) /2=80 0CKs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)，用管束未加肋光管，管壁很薄，所以Rf、Rw可不記，則1580050傳熱量為 Q=FK tm=10 50 80=40000W.0小順流流動(dòng)時(shí)： t =120-10=110 Ct =100-50=50 CQ=10 50 76仁38050W6-6、解：設(shè)冷水的溫度為t2，放解得 t2 =52.9 0CQ=KA tm即保持這樣的負(fù)荷需要換熱面積為9.8m27、解：設(shè)機(jī)油出口溫度為上 16 0.0111 12000 13Q=KA tm 由 P-R 值圖 5 27

30、得 =0.78tm=0.7823.仁1828、解：黃銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為：111W/(m k)(1 )相對與管外表面積的總傳熱系數(shù)為:(2) 管壁熱阻可以忽略，則傳熱系數(shù)為:傳熱增加了97%12(3)89.3W /(m2 k)傳熱增加了1%9、解:得 t1500C(1) 順流時(shí)(2)逆流時(shí)6-10、(1)計(jì)算需要的接觸系數(shù) 2，確定冷卻器的排數(shù)，如圖所示:2=0.862的要求,根據(jù)附錄6 4可知，在常用的Vy范圍內(nèi)，JW型6排表面冷卻器能滿足 所以決定選擇6排。(2 )確定表面冷卻器的型號先假定一個(gè)Vy ,算出所需冷卻器的迎風(fēng)面積,再根據(jù) A選擇合適的冷卻器型號及并聯(lián)臺(tái)數(shù)，并算出實(shí)際的Vy值。假定

31、 Vy =3m/s,根據(jù)AyVy可得2.8m2根據(jù)Ay =2.82m，查得附錄6 5可以選用JW 404型號表面冷卻器，其Ay =3.43vVy所以實(shí)際的Vy為GAy102.4m/s3.43 1.2在查附錄6-4知，在Vy=2.4m/S時(shí)，6排JW型表面冷卻器實(shí)際的2 =0.891，與需要的2=0.862差別不大，故可以繼續(xù)計(jì)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 傀=0.00553亦（3）求析濕系數(shù)：（4）求傳熱系數(shù)假定流水速率為 w=1.5m/s，根據(jù)附錄63中的相應(yīng)公式可以計(jì)算出傳熱系數(shù):141.5Vy052 02(5 )求冷水量Ks1325

32、.6W。810.521.0241.5 2.4 1.411325.6 1.5。8181.83W/(m2 C)根據(jù) W= Aww10 得 W=0.0055331.510 =8.3kg/s（6）求表冷器能達(dá)到的1先求傳熱單元數(shù)及水當(dāng)量比根據(jù)式（6-63 ）得：根據(jù)式（6-62 ）得根據(jù)NTU和Cr值查圖6 12或按式644計(jì)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63中的JW型6排表冷器的阻力計(jì)算公式得：11、解：如圖所示；G=24000kg/h=6.67kg/s W=30000kg/h=8.33kg/s（1）求表冷器迎面風(fēng)速Vy及

33、水流速w由附錄6 5知JW 30 4型表面冷卻器迎風(fēng)面積A =2.57 m2 ,每排散熱面積A =33.40 m2，通水面積 Aw =0.00553 m2，所以（2）求冷卻器可提供的22 =0.96080.961根據(jù)附錄6 4，當(dāng)Vy=2.16m/s時(shí)，N=8排時(shí),（3）先假定t29.5 0C根據(jù)繪t2(tltj(12) 10.5 (24 19.5)(1 0.961) 9.3C查i d圖可知，當(dāng)婦09.3 C 時(shí) i2=27.5kJ/kg（4）求析濕系數(shù)55.8 27.51.01 (24 9.5)1.93i1 i2根據(jù)CP（t1-t 2）得:（5）求傳熱系數(shù)：根據(jù)附錄6 3，對于JW型的8排冷

34、卻器,（6）求表面冷卻器所能達(dá)到的1值傳熱單元數(shù)按式（6-63 ）得 水當(dāng)量比按照式（6-62 ）得根據(jù)NTU和Cr的值，查圖612或按式（6-44 ）計(jì)算得1=0.77（7）求所需要的1并與上面的1比較,0.01 t9 50C，所以假設(shè)t2 9.5 C合適，于是在此題的條件下，得到空氣得到終參數(shù)為 t29.50C ts29.30C i2=27.5kJ/kg（8）求冷量及終溫根據(jù)公式（5-9 ）可得Q=6.67（ 55.8-27.5 ） =188.76KW第7章混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算1、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

35、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。2、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

36、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)力和空氣的自然對流作用使空氣進(jìn)入冷卻塔，其冷卻效果要受到風(fēng) 丁及風(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。3、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

37、）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。4、解：由空氣的初狀態(tài) ti=35C，tsi =270C可查i d圖得1 =85kJ/kg由 t2 =20C，=95%查 i d 圖得 i2=55.5 kJ/kgG（ h - i2 ） =wc（ tw2- tw1）10000（85-55.5）=120004.19（如-16）t0W2 =21.9 C即噴淋水后的水溫為 21.9 C由 t1=100C，ts=5ct2=13，=100%0C 查 i d 圖得 h=18.6kJ/kg ，i2=36.6kJ/kgG（ 11 -

38、12 ） =wc（如-tw1）10000（36.6-18.6）=120004.19（16- tw2 ）tw2 =12.4 0C即第二種窮困感情況下噴淋后水的溫度為12.4 0C5、解：對空氣進(jìn)行加濕冷卻過程，使空氣由t=21 0C，d=9g/kg,變?yōu)閠=21 C ,d=10g/kg 狀態(tài)，先對其進(jìn)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(shí)，噴水方向可改為逆噴，雙排時(shí)可改為對噴，三排時(shí)應(yīng)為一順二逆。但實(shí)際上不可以， 因?yàn)閲娝疁乩碚撋鲜强赏ㄟ^降低噴水水溫來提高其熱交換效率值的, 愈低，我們要設(shè)置價(jià)格較貴的制冷設(shè)備，這個(gè)不合理。&解

39、.(1)do 5mm, n 13個(gè) /( m2 排)，=2.8kg/( m2 s)雙排對噴。所以噴淋室斷面風(fēng)速2 82.3m/s1.2(2)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)為該空氣的處理過程為冷卻干燥過程，根據(jù)附錄(5-8 )查得相應(yīng)的噴淋室的接觸系數(shù)所以 0.8750.7550.120.270.120 270.8750.755 2.8=1.09所以總噴水量W=G=1.09 30200=32918kg/h(3)由附錄(5-8)查出噴淋室1實(shí)驗(yàn)公式，并列方程式ts2tw1 Itstw0.7450.070.265(4)由 tsi t1 , ts2 t2 查 i d 圖得i1 =6

40、4.5kJ/kg，i2=41.9kJ/kg根據(jù)熱平衡方程(5-83 )得2= c( tw2(5) 聯(lián)立得,解得:tw17.410C(6 )求噴嘴前水壓: 根據(jù)已知條件知噴淋室斷面為:兩排噴嘴的總噴嘴數(shù)為：N=2 nA=2 13 3=785mm，查圖545，可得噴嘴前所需的水所以每個(gè)噴嘴的噴水量為:根據(jù)每個(gè)噴嘴的噴水量422kg.h及噴嘴孔徑d0 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(jì)算：空氣在檔水板斷面上的迎面風(fēng)速由（5-87 ）得前后檔水板阻力為由5 89的水苗阻力為 9、解：由 tw1 =90C 人 30 C,ts1 22 C 查 i d

41、圖知 tc1=18.7 C ,則依據(jù)式（5 90）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=1.27 30200=38345kg/h利用新的 =1.27 , tw1 =9C求所求的問題求空丄2 0.745ts1 tw10.070.265代入數(shù)據(jù)得:所以ts.tS2kW210.09根據(jù)表54,當(dāng)當(dāng)312.88,ts122 0C由于ts2未知，故暫設(shè)3 =2.87代入上式有；整理得；tw20.54 ts220.91聯(lián)立并求得ts220.10CtW210.10C2ts20.7550.120.272t由t1ts1代入數(shù)據(jù)得由眺a2ts2Cg由 S2=20.10C ,查表5 4 得去

42、=2.87所以空氣的參數(shù)為tw210.1 Cts220.1 C水的0小終溫為20.8 C第8章復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算1.空氣冷卻除濕有什么特點(diǎn)?答：原理：利用濕空氣被冷卻到露點(diǎn)溫度以下，將冷凝水脫除的除濕方法，又稱露點(diǎn)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;缺點(diǎn):僅為降溫，表冷器中冷媒溫度為20 C左右即可；為除濕，冷媒溫度降低到 7 C以下，使制冷機(jī) COP降低。無法使用自然冷源；再熱、雙重能量浪費(fèi)；霉菌2、說明空氣調(diào)節(jié)方式中熱濕獨(dú)立處理的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：1）熱濕負(fù)荷分開處理， 即采用獨(dú)立除濕以消除潛熱，獨(dú)立降溫以消除顯熱；由于不承擔(dān)濕負(fù)荷，冷凍水的溫度為1518C

43、，高于室內(nèi)的露點(diǎn)溫度，不會(huì)產(chǎn)生凝水，從而消除了室內(nèi)的一大污染源。提咼了室內(nèi)空氣品質(zhì)。2）再生器可以采用低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)，可方便實(shí)現(xiàn)能量儲(chǔ)存，尤其適合以城市熱網(wǎng)連續(xù)均勻供 熱作熱源。3）減小電能消耗，有效緩解用電量峰谷現(xiàn)象，優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)。4）整個(gè)裝置在常壓下運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)部件少，噪聲低、運(yùn)行維護(hù)方便；缺點(diǎn)：對濕度的控制不夠精確，有時(shí)候會(huì)造成室內(nèi)溫度過干；成本較高。3、蒸發(fā)冷卻器可以實(shí)現(xiàn)哪些空氣處理過程？答：直接蒸發(fā)冷卻器：在降低空氣溫度的同時(shí)，使空氣的含濕量和相對濕度有所增加，實(shí)現(xiàn)了加濕，等焓過程。間接蒸發(fā)冷卻器：實(shí)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 以避免由于加濕，而把過

44、多的濕量帶入室內(nèi)。4、蒸發(fā)冷卻器的工作過程有什么特點(diǎn)？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 接與待處理空氣接觸來冷卻空氣。適用于低 濕度地區(qū)，如我國海拉爾一一在降低空氣溫 度的同時(shí)，使空氣的含濕量和相對濕度有所增加，實(shí)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(jīng)噴淋水（循環(huán)水）直接蒸發(fā)冷卻，溫度降低后,，并使之降低溫度。再通過空氣-空氣換熱器來冷卻待處理空氣（即準(zhǔn)備進(jìn)入室內(nèi)的空氣）所實(shí)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,從而得以避免由于加濕，而要求較低含濕量或比焓的場除濕器與外界的熱傳遞很把過多的濕量帶入室內(nèi)。適用于低濕度地區(qū)和中等濕度地區(qū), 合。5、液體除濕器分為哪幾類？各有什么特點(diǎn)?1）絕熱型除濕器：在空氣和液體除濕劑的流動(dòng)接觸中完成除濕,小，可以忽略，除濕過程可近似看出絕熱過程。2）內(nèi)冷型除濕器：除濕器中空氣和液體除濕劑之間進(jìn)行除濕