《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(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）。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，熱、

2、冷流體依時(shí)間先后交替流過(guò)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(guò)，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(guò)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：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)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：m=pu,m=pu,m=eu+euAAABBBAABB?2、答：碳粒在燃燒過(guò)程中的反應(yīng)式為C+02二CO2，

3、即為1摩爾的C與1摩爾的02反應(yīng),生成1摩爾的CO2，所以2與CO2通過(guò)碳粒表面邊界界層的質(zhì)擴(kuò)散為等摩爾互擴(kuò)散。以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量以主流速度表示的質(zhì)量通量jA二PA(uA-u)，jB二PB(uB-u)uB，jA+jeu=eAA(eu+eu)=a(m+m)eAABBAAB3?3、從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)可知：DsP_1T2兩種氣體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：若在壓強(qiáng)P0二1.013%105To=273K時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)Do，在其他P、TD=dPT120PT狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用該式計(jì)算pITo丿（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

4、問(wèn)題m2s?R0通用氣體常數(shù)單位：J/kmolK5、解:250C時(shí)空氣的物性：P=1,185kg/m，3卩=L835x10-5Pa-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=0.023R0.83S0.44ec計(jì)算(2)用式Sh二0.0395R：4Sc3計(jì)算hm?2-7、錯(cuò)解：氨在水中的擴(kuò)散系數(shù)D二L24X10-9m2/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(guò)程，氣相中的NH3（組分A）通過(guò)不擴(kuò)散的空氣（組分B）,擴(kuò)散至氣液相界面，然后溶于水中，所以D為NH3在空氣

5、中的擴(kuò)散。2）劉易斯關(guān)系式只對(duì)空氣水系統(tǒng)成立，本題為氨空氣系統(tǒng)，計(jì)算時(shí)類比關(guān)系不能簡(jiǎn)化。3）定壓比熱的單位是J/kgK105正解：組分A為NH3，組分B為空氣，空氣在0C時(shí)物性參數(shù)查附錄3-1C二二二0.04036kmol/m38、解：CO2RT8314(273+25)9、解：已知aB，aO2b)2(a)已知Ma，Mb，Xa，a，M，MA，A，BxM二ooxM+xO2O2N232M2+xM32+28+440.3077N2CO2CO2若質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等，xO2則O2aO丄丄CO222MMMCO111+-322844=0.3484?10、解；（a）o2N2的濃度梯度沿垂直方向空氣由上部向下部運(yùn)動(dòng):b）

6、o2n2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(guò)程。2兀L（r一r）二21AaV2-11DAG=NA=a(C-C)；AAaVAzA1A2a2兀L(r-r)1？1)柱形：A=21,V=兀d2Lavr4r14球形：A=4兀rr,V=-nd3av1232)d=100mm為內(nèi)徑，所以r1=50,r2=52若為球形Aav=0.033,質(zhì)量損失速率為1.46X10-12kg/s；壓力損失速率3.48X10-2Pa/sD“廠、10-9x(0.02-0.005)1_in77、N=(C-C)=1.5x10-8kmol/(m-s)解：AAzA1一?1)jA為A的質(zhì)量擴(kuò)散通量，kg/m2s；JA為A的摩爾

7、擴(kuò)散通量kmol/m2s；2)題中氫氦分子量不同解：氨-空氣氫一空氣?2-14溶解度s需先轉(zhuǎn)化成摩爾濃度：2兀L(rr)2兀x0.5x10-3=21=0.124m2?2-12、?2-13、A2lx10-32-15、解、AaV2Inrr1質(zhì)量損失Ga=1.357x10-6x2=2.714x10-6kg/s?16、解：CO2和N2在250C時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)D=0.167x10-4m2/s?18、解、該擴(kuò)散為組分通過(guò)停滯組分的擴(kuò)散過(guò)程N(yùn)整理得ADPdPART(P-P)drA分離變量，GRTpdr=J0dP并積分得溉DPr0r2PasP一PAA第3章傳熱傳質(zhì)問(wèn)題的分析和計(jì)算1、答：當(dāng)物系中存在速度、溫度和

8、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(duì)流質(zhì)交換可知，傳遞因子等于傳質(zhì)因子G22J=J=S-P3=S-S3HD2trtmc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：t分c,a分D,X分D,P分S,N分S,S分Srcuhtt當(dāng)流體通過(guò)一物體表面，并與表面之

9、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)S二?3：答：斯密特準(zhǔn)則cDi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SDaLelPvDr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t4、解：定性溫度為g25+20222.50C,此時(shí)空氣的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在(0.037R0.8-870)Sy3ShecL查表24得，定性溫度為350C時(shí),O-0P00.264x10-4m2/s物性P=1.195kg/m3,u=15.295xlO-em/s查表得：D=.22x10-4m2/s，25OC飽和水蒸汽的濃度Pv-02383kg/m3用式(2-15

10、3)計(jì)算設(shè)傳質(zhì)速率為Ga，則20C時(shí)，飽和水蒸汽的濃度Pas.179kg/m3代入上面的式子得：Pa20,01193kg/m3?5解.400C時(shí),空氣的物性p=1.128kg/m3,u=16.96x10-6m/sR4,l5x105X104.24mRV1.18x106e因此，對(duì)此層流-湍流混合問(wèn)題，應(yīng)用式(2-157)每m2池水的蒸發(fā)速率為ahm(PAS-PaJ30oC時(shí)P0.03037kg/m3；400C時(shí),p=0.05116kg/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(lái)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h(Tl-Ts)hfgnH2O其中hfg為水的蒸發(fā)潛熱、2

11、查附錄21,當(dāng)Ts=350C時(shí)，水蒸汽的飽和蒸汽壓力PS二5808于是?3-7、三種方法1）含濕量是什么？d與相對(duì)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(T-T=苴中t=26oC,t=20oCP二2330PSar-n二r-h(p-p)ssH2查表PM=Sho=RTsP于是SmS21,當(dāng)ts二200C時(shí)水蒸汽的飽和蒸汽壓力2338x18=0.01727kg8314x293當(dāng)t廣260C，時(shí)定性溫度為t+1t=2=230C，p=1.193kg/m3-c=1.005kJ/(kg-k)2ph=1(P2m=由奇科比擬知hpcpIs丿10.74)21.197x1.0051

12、06丿=9.59x10-4d=12.5g/kg?3-8、解：a=hm(PA.s-PA/查表得當(dāng)溫度為270C時(shí)，pa.s=.26446kg/m3?3-9、解：(a)當(dāng)溫度為230C時(shí)，卩AS=0.021214kg/m3p=0A8(b)兀n=hA(p申p)=170.27xxx0.0232x0.021214x(1-0.5)=0.075kg/sAmA.sA.s4(c)當(dāng)溫度為470C，PAS=0.073462kg/m3？求h時(shí)需除以面積Amn=-丄x1x103=2.78x10-2kg/s3-10、解：A3600當(dāng)溫度為305K時(shí)，卩As=0.03453kg/m311、解：m=h（p-p）=10-2x

13、（6x10-4-5x10-4）=10-611、解：AmA1A2第四章空氣的熱濕處理占重要地位.p=B0.001315世kg/m32、（1）濕空氣的密度等于干空氣密度與蒸汽密度之和。287TT?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(duì)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)中在大氣壓力B和T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

14、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。由附錄41可知：當(dāng)房中漏點(diǎn)溫度為9.5C而冷水管表面溫度為8C所以會(huì)有凝結(jié)水產(chǎn)生。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。

15、5、由附錄41可知：濕空氣20Ci=50%時(shí)，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(méi)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,ti=18C,i=50%終狀態(tài)12=25C,查附錄41得“2=40%,1=45.5kJ/kg(干空氣)4=7.9g/kg(干空氣)4-7、由已知得，=5000(kJ/kg)由初始狀態(tài)t1=20C,終狀態(tài)12=30C,“2=50%查附錄41得“i=62%,=43kJ/kg(干空氣)d=9g/kg(干空氣)8、解：(a,b,c)由室內(nèi)空氣狀態(tài)：溫度

16、20C，壓力101325Pa水蒸汽分壓力為1400Pa，查附錄41得d=8.8g/kg(干空氣)Q=60%，i=42kJ/kg(干空氣)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)=1.188kg/m3p99925g=干空氣密度：室內(nèi)干空氣質(zhì)量；287T287x293M=PV=1.188x5x3.3x3=58.8kggg:室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量:Mq=8.8*58.8=517.5g：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)=2500kJ/kg當(dāng)空氣的狀態(tài)是溫度為20C,Q=100%時(shí)，則d=14.6g/kg（干空氣）水蒸汽分壓力23

17、50Pa此時(shí)室內(nèi)的干空P=101325-2350=1.177Kg/M3氣的密度為g287x293室內(nèi)干空氣質(zhì)量為Mg=1.177x5x3.3x3=58.26kg室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量為14.6x58.26=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7C，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)?？捎筛戒?1得d=6.2g/kg（干空氣）Q=42.5%,所以允許最大相對(duì)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41得Ti=25C,Q1=70%時(shí)，di=14g/kg(干空氣)T

18、2=15C,2=100%時(shí)，d2=10.5g/kg(干空氣)失去的水蒸汽Ad二di-d2=14-10.5=3.5g(b,c,d)t+(2500+cp-qD1000空氣狀態(tài)變化時(shí)失去的總熱量是19.1kJ/kg11、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、ABCD設(shè)過(guò)一段時(shí)間后A、B、C、D溫度分別為At、BTc、環(huán)境溫度為則有ttttttttA/B/C/D/A、C與環(huán)境進(jìn)行熱交換主要是通過(guò)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)接近近F足夠長(zhǎng)的時(shí)間，A、B

19、、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(duì)濕度為50%查附錄41則新風(fēng)的焓為76kJ/kg（干空氣）回氣的焓為48kJ/kg（干空氣）亠宀仏Mi+Mi=（M+M）i由能量守衡，新新回回新回混2x76+3x48=5x1混1混=59.2kJ/kg（干空氣）（b）由已知查附錄41得di=15.8g/kg（干空氣）d2=9.3g/kg（干空氣）則由質(zhì)量守衡Mlxd1+M2xd2=（M1+M2）d32x15.8+3x9.3=5xd3d3=11.9g/kg（干空氣）h=1.005t+d（2501+1.8

20、6t）kJ/kg11.959.2=1.005t+9（2507+1.86t）（c）1000t=29r（d）CmU呦2At22x（35-1）=3x（t-24）t=28.4C14、解：由題意的空氣溫度為15C，相對(duì)濕度為100%時(shí)，查附錄41得當(dāng)加熱到22C時(shí)，含濕量為d3=10.5g/kg（干空氣）當(dāng)1=30C,“1=75%時(shí)，1=82kJ/kg（干空氣）d1=20.2g/kg（干空氣）當(dāng)I=15C,2=100%時(shí)，i2=42kJ/kg（干空氣）d2=10.5當(dāng)1=30C,1=75%g/kg（干空氣）tdi當(dāng)3=22C,3=10.5g/kg（干空氣）時(shí)3=49kJ/kg（-干空氣）則在冷卻器中放出

21、的熱量為500kg/minx（82kJ/kg-42kJ/kg）=20000kJ/min凝結(jié)水量500kg/minx（20.2g/kg（干空氣）-10.5g/kg（干空氣）=4850g/min加熱器加入的熱量500kg/minx49kJ/kg（干空氣）-42kJ/kg（干空氣）=3500kJ/min4-15、查焓濕圖i-d圖錯(cuò)解：查附錄41得初態(tài)為50C時(shí),i1=62kJ/kg（干空氣）d1=4.3g/kg（干空氣）id末狀態(tài)為35C時(shí)2=129kJ/kg（干空氣）2=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1kg水分時(shí)所需的干空氣量id

22、末態(tài)：t=30C,0=100%得2=100kj/kg（干空氣）2=27.3g/kg（干空氣）所以i=71.5kJ/kg（干空氣）d=22g/kg（干空氣）由能量守衡的水水山氣14.2xiooxI03x15氣x71.5氣=88x103kg/h“水蒸海氣d=88x103x22=1936kg/h查附得從塔府進(jìn)入的空氣的溫度為15C,相對(duì)濕度為50%時(shí)其濕球溫度為為9.7C則冷卻塔GGG水從38C冷卻至9.7C水xmxt=氣厶I4.2x100 x103x20.3=氣x71.5G氣=166x103kg/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,

23、潛熱交換量以空氣初狀態(tài)的露點(diǎn)溫度T2為界，由T1=30C，水蒸汽的分壓力為2000Pa得Ts=21.4CT2=17.5C=18水溫t50C30C18C傳熱方向氣一水氣=水氣一水傳質(zhì)方向氣一水氣一水氣=水10C氣一水氣一水18、解：（a）常壓下氣溫為30C，濕球溫度為28C，由附錄41得4=23g/kg（干空氣）d被冷卻到10C的飽和空氣由附錄41得知2=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41得濕球溫度為17.8C。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/kg干空氣水蒸汽分壓力：4100

24、Pa相對(duì)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(guò)程，物理吸附是無(wú)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(guò)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，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

25、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(duì)濕度范圍內(nèi)對(duì)水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”。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(lái)處理常見有

26、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SO、HS、NO化，不會(huì)造成粉塵二次污染，對(duì)于無(wú)機(jī)氣體如2、2、X等有也很強(qiáng)的吸附能力，吸附完全，特別適用于吸附去除10_6、109g/m3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。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。6-2、解：空氣的濕球溫度越高所具有的

27、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。11+AVmgpBwn-16-3、K=s表冷器的傳熱系數(shù)定義為Ks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)F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)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dQi-ig=tb其值大小直接反映了表冷器上k1j50+580050dQcpp表示由于存在濕交換而增大了換熱量,凝結(jié)水析出的多少。5、解：逆流流動(dòng)時(shí)，At=100-90=10C,At=120-50=700CAt90小v2At70二

28、m=（90+70）/2=800CRR管束未加肋光管，管壁很薄，所以f、w可不記，則傳熱量為Q=FKAtm=10 x50 x80=40000W順流流動(dòng)時(shí)：At=120-10=1100CAt=100-50=500CQ=10 x50 x76.1=38050W6-6、解：設(shè)冷水的溫度為“2,放吸f解得!=52.9CAtQ=KAm即保持這樣的負(fù)荷需要換熱面積為98m27、解：設(shè)機(jī)油出口溫度為“1Q=KAAtm由P-R值圖527得“=0.78二Atm=0.78x23.1=188、解：黃銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為：111W/（m2k）（1）相對(duì)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

29、了97%k11689.3W/（m2-k）-x16+0.0111（3）1200013傳熱增加了1%。9、解：t500C11）順流時(shí)逆流時(shí)p6-10、(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：Vp根據(jù)附錄64可知，在常用的y范圍內(nèi)，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。確定表面冷卻器的型號(hào)VAA先假定一個(gè)y，算出所需冷卻器的迎風(fēng)面積y，再根據(jù)y選擇合適的冷卻器型號(hào)及并聯(lián)V臺(tái)數(shù)，并算出實(shí)際的y值。假定l=3m/s，根據(jù)根據(jù)A，y=2.8m2，查得附錄65可以選用JW404型號(hào)表面A冷卻器，其y=3.43m2V=所以實(shí)際的Vy為yAyP3.43xl210=2.

30、4m/sV在查附錄6-4知，在y=2.4m/s時(shí)，6pp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AA附錄65可知，所需的表冷器的每排傳熱面積為d=44.5，通水截面積為w=0.00553m2求析濕系數(shù)：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)：141.5V0.521.021325.6wo$-11+1_1_81.83W/(m2-oC)41.5x24o.521.411.o2325.6x1.5o.8y5)求冷水量根據(jù)W=Aww1o3得W=0.00553x1.5x1o3=8.3kg/sp(6)求表冷器能達(dá)到的

31、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Cp根據(jù)NTU和r值查圖612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/sW=30000kg/h=8.33kg/sV（1）求表冷器迎面風(fēng)速y及水流速wA2由附錄65知JW304型表面冷卻器迎風(fēng)面積y=2.57m2,每排散熱面積AAd=33.40m2，通水面積w=0.00553m2，所以（2）求冷卻器可提供的2V根據(jù)附錄64，當(dāng)y=2.16m/s時(shí)，N=8排

32、時(shí)，2=0.9608-0.961(3)先假定9.50Ct根據(jù)s2=t-(t-1)(1-e)=10.5-(24-19.5)(10.961)=9.3oC查id圖可知，當(dāng)；_9.3時(shí),=27.5kJ/kg221s124）求析濕系數(shù)55.8-27.5l.Olx(249.5)i-i=12C(t-t)根據(jù)p12得求傳熱系數(shù)：根據(jù)附錄63，對(duì)于JW型的8排冷卻器,（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Cr根據(jù)NTU和r的值，查圖612或按式（6-44）計(jì)算得1=0.77f（7）求所需要的1并與上面的1比較,f-而118=0.01二9.5oC合適，于是在此題的

33、條件下，得到空氣得到終t=9.5oCt=9.3oCi=27.5kJ/kg參數(shù)為2s22(8)求冷量及終溫根據(jù)公式(5-9)可得Q=6.67x(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(lái)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

34、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(guò)塔內(nèi)與水接觸進(jìn)行傳熱，冷卻效果較穩(wěn)定。c、

35、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(zhǎng)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。4、解：由空氣的初狀態(tài)1=35C，爲(wèi)=27C可查id圖得ii=85kJ/kg由由2=20C，“=95%查id圖得i2=55.5kJ/kgG（i1-i2)=wcttw2-w1

36、t10000(8555.5)=12000 x4.19(w216)w2=21.9C即噴淋水后的水溫為21.9C由ti=10oC,，s=5Ct2=13,e=100%oC查id圖得ii=18.6kJ/kg,i2=36.6kJ/kgG（ii-i2)=wcttw2-wi10000（36.6-18.6）=12000 x4.19（16w2）2=12.4oC即第二種窮困感情況下噴淋后水的溫度為12.4oC5、解：對(duì)空氣進(jìn)行加濕冷卻過(guò)程，使空氣由t=21oC，d=9g/kg,變?yōu)閠=21oC,d=10g/kg狀態(tài)，先對(duì)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

37、。（2）單排時(shí)，噴水方向可改為逆噴，雙排時(shí)可改為對(duì)噴，三排時(shí)應(yīng)為一順二逆。理論上是可通過(guò)降低噴水水溫來(lái)提高其熱交換效率值的，但實(shí)際上不可以，因?yàn)閲娝疁赜?，我們要設(shè)置價(jià)格較貴的制冷設(shè)備，這個(gè)不合理。d=5mm,n=13個(gè)/(m2排)，up=2.8kg/(m2-s)8、解：(1)ou雙排對(duì)噴。所以噴淋室斷面風(fēng)速/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(guò)程為冷卻干燥過(guò)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0.875=0.755（up）0-12yo.270.875=0.755（2.8）0-12r0.27卩-109所以總噴水量W=卩G=1.09x30200

38、=32918kg/h（3）由附錄（58）查出噴淋室i實(shí)驗(yàn)公式，并列方程式=0.745(up-07r0.265w1/4)由1ti，s2t2查id圖得ii=64.5kJ/kg,i2=41.9kJ/kgy.y.根據(jù)熱平衡方程/5-83)得-i2-Rc(w2-W)(5)聯(lián)立得，t=7.41oC解得：w1/6）求噴嘴前水壓：根據(jù)已知條件知噴淋室斷面為A兩排噴嘴的總噴嘴數(shù)為：N=2nc=2x13x3=78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d0二5mm，查圖545，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(jì)算：空氣在

39、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589的水苗阻力為t0廠t=3OoC,t=22oCt0廠9、解：由w1=9oC1$i查id圖知ci=18.7oC,則依據(jù)式（590）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=1.27x30200=38345kg/h利用新的卩=1.27，=9oC求所求的問(wèn)題葉=1一=o.745(ppho7卩o2651求cw22t一ts1w1代入數(shù)據(jù)得：所以tts2=1o.o9w2at一at=卩c(t一t由1s12s2w2w1根據(jù)表54，當(dāng)1=2.88,=22oCs1ta由于S2未知，故暫設(shè)a2=2.87代入上式有;整理得；tW2+r291

40、聯(lián)立并求得ts2=2o.1oCtw2=1o.1oC耳=1一_t七=o.755(up2卩o.272tt由1s1代入數(shù)據(jù)得由s2=20.1oC，查表54得2=2.87所以空氣的參數(shù)為w2s2水的終溫為20.8oC第8章復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算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20C左右即可；為除濕，冷媒溫度降低到7C以下，使制冷機(jī)COP降低。無(wú)法使用自然冷源；再熱、雙重能量浪費(fèi)；霉菌2、說(shuō)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）

41、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，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。提高了室內(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?jī)?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(duì)濕度的控制不夠精確，有時(shí)候會(huì)造成室內(nèi)溫度過(guò)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(guò)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(duì)濕度有所增加，實(shí)現(xiàn)了加濕，等焓過(guò)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(guò)程，而是減焓等濕降溫過(guò)程，從而得以避免由于加濕，而把過(guò)多的濕量帶入室內(nèi)。4、蒸發(fā)冷卻器的工作過(guò)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(lái)冷卻空氣。適用于低濕度地區(qū)，如我國(guó)海拉爾在降低空氣溫度的同時(shí)，使空氣的含濕量和相對(duì)濕度有所增加，實(shí)現(xiàn)了加濕，等焓過(guò)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，再通過(guò)空氣空氣換熱器來(lái)冷卻待處理空氣（即準(zhǔn)備進(jìn)入室內(nèi)的空氣），并使之降低溫度。所實(shí)現(xiàn)的便不再是等焓加濕降溫過(guò)程，而是減焓等濕降溫過(guò)程，從而得以避免由