最新《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》第三版重點、總復(fù)習(xí)資料

精品文檔一、填空題（共30分）1、 流體的粘性、熱傳導(dǎo)性和—質(zhì)量擴散性—通稱為流體的分子傳遞性質(zhì)。2、 當流場中速度分布不均勻時，分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生切應(yīng)力；溫度分布不均勻時，分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生熱傳導(dǎo)；多 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(jié)果會產(chǎn)生該組分的 _質(zhì)量擴散_；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、熱流體的流動方向，可分為 ___順流—式、_逆流__式、—叉流―式和「混合 式。工程計算中當管束曲折的次數(shù)超過 ___4___次，就可以作為純逆流和純順流來處理。5、 __溫度差-是熱量傳遞的推動力，『_濃度差_則是產(chǎn)生質(zhì)交換的推動力。6、質(zhì)量傳遞有兩種基本方式：分子擴散 和對流擴散，兩者的共同作用稱為 _對流質(zhì)交換_。7、 相對靜坐標的擴散通量稱為絕對擴散通量，而相對于整體平均速度移動的動坐標擴散通量則稱為相對擴散通 8在濃度場不隨時間而變化的穩(wěn)態(tài)擴散條件下，當無整體流動時，組成二元混合物中的組分 A和組分B發(fā)生互擴散，dCAf2=—Dab kg/ms其中組分A向組分B的質(zhì)擴散通量mA與組分A的_濃度梯度成正比，其表達式為 dy ；當混合物以某一質(zhì)平均速度V移動時，該表達式的坐標應(yīng)取—隨整體移動的動坐標—。9、麥凱爾方程的表達式為： dQz二hmdi-iddA，它表明當空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時進行時?？倱Q熱量的推動力可以近似認為是濕空氣的焓差—1、有空氣和氨組成的混合氣體，壓力為 2個標準大氣壓，溫度為 273K,則空氣向氨的擴散系數(shù)是1.405X10-5m2/s。3、 噴霧室是以實現(xiàn)霧和空氣在直接接觸條件下的熱濕交換。4、當表冷器的表面溫度低于 空氣的露點濕度 時，就會產(chǎn)生減濕冷卻過程。5、某一組分的速度與整體流動的平均速度之差，成為該組分的 擴散速度。6劉伊斯關(guān)系式是h/hmad=Cp。2、冷凝器的類型可以分為水冷式 ，空氣冷卻式（或稱風(fēng)冷式）和蒸發(fā)式三種類型.3、冷卻塔填料的作用是—延長冷卻水停留時間，增加換熱面積，增加換熱量 ?。均勻布水?！獙⑦M塔的熱水盡量細化，增加水和空氣的接觸面，延長接觸時間，增進水汽之間的熱值交換4、冰蓄冷空調(diào)可以實現(xiàn)電力負荷的調(diào)峰填谷 （均衡）。6、 劉伊斯關(guān)系式文中敘述為_h/hmacEC^劉伊斯關(guān)系式文中敘述為即在空氣一水系統(tǒng)的熱質(zhì)交換過程中，當空氣溫度及含濕量在實用范圍內(nèi)變化很小時，換熱系數(shù)與傳質(zhì)系數(shù)之間需要保持一定的量值關(guān)系，條件的變化可使這兩個系數(shù)中的某一個系數(shù)增大或減小，從而導(dǎo)致另一系數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生同樣的變化。7、一套管換熱器、誰有200C被冷卻到120C，油從100C都被加熱到120C,則換熱器效能是 25% 。&總熱交換是潛熱交換和顯熱交換的總和。9、吸收式制冷機可以“以熱制冷”，其向熱源放熱Q1，從冷熱吸熱Q2,消耗熱能Qo,則其性能系數(shù)COP=Q1-Q2/QO。10、冬季采暖時，蒸發(fā)器表面易結(jié)霜，融霜的方法有 電除霜、四通閥換相除霜、排氣溫度除霜 1、當流體中存在速度、溫度、和濃度的梯度時，就會分別產(chǎn)生 動量、熱量和質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象。2、鍋爐設(shè)備中的過熱器、省煤器屬于 間壁式—式換熱器。3、大空間沸騰可以分為自然對流沸騰區(qū)、核態(tài)沸騰區(qū)、 過度沸騰區(qū) 和 四個區(qū)域。8、潛熱交換是 發(fā)牛熱交換的同時伴有質(zhì)交換（濕交換）空氣中的水蒸氣凝結(jié)（或蒸發(fā)）而放出（或吸收）汽化潛熱 的結(jié)果。10、有一空氣和二氧化碳組成的混合物，壓力為 3個標準大氣壓，溫度為 0C,則此混合物中空氣的質(zhì)擴散系數(shù)為TOC\o"1-5"\h\z-5 20.547*10 m/s。12、一管式逆流空氣加熱器，平均換熱溫差為40C，總換熱量位40kW，傳熱系數(shù)為40W/（m2C）則換熱器面積為 252m。1、流體的粘性、熱傳導(dǎo)性和 質(zhì)量擴散通稱為流體的分子傳遞性質(zhì)。2、當流場中速度分布不均勻時， 分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生 切應(yīng)力：溫度分布不均勻時,分子傳遞的結(jié)果產(chǎn)生 熱傳導(dǎo)；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(jié)果會產(chǎn)生該組分的 質(zhì)量擴散：描述這三種分子傳精品文檔遞性質(zhì)的定律分別是牛頓粘性定律、傅里葉定律、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、直接接觸式、蓄熱式、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 直接接觸式。3、熱質(zhì)交換設(shè)備按其內(nèi)冷、熱流體的流動方向，可分為 」順流_式、逆流—式、_混合流—式和—叉流_式。工程計算中當管束曲折的次數(shù)超過_4__次，就可以作為純逆流和純順流來處理。5、 —溫差_是熱量傳遞的推動力，而—焓差—則是產(chǎn)生質(zhì)交換的推動力。TOC\o"1-5"\h\z6、質(zhì)量傳遞有兩種基本方式： 分子傳質(zhì)和對流傳質(zhì) ，兩者的共同作用稱為 。7、相對靜坐標的擴散通量稱為 以絕對速度表示的質(zhì)量通量 ，而相對于整體平均速度移動的動坐標擴散通量則稱為 以擴散速度表示的質(zhì)量通量 。8在濃度場不隨時間而變化的穩(wěn)態(tài)擴散條件下，當無整體流動時，組成二元混合物中的組分 A和組分B發(fā)生互擴散，其中組分A向組分B的質(zhì)擴散通量mA與組分A的濃度梯度 成正比。9、麥凱爾方程的表達式為： —hw（ti-w）=hmd（i-ii） ，它表明當空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時進行時?？倱Q熱量的推動力可以近似認為是濕空氣的 傳熱系數(shù)與焓差驅(qū)動力的乘積TOC\o"1-5"\h\z10、相際間對流傳質(zhì)模型主要有 薄膜理論、溶質(zhì)滲透理論、表面更新理論 。1?當流體中存在著速度、溫度和濃度的梯度時，則分別會發(fā)生 動量___傳遞、熱量 傳遞和 質(zhì)量___傳遞現(xiàn)象。質(zhì)量傳遞的基本方式可分為 分子傳質(zhì) 與 對流傳質(zhì) 。冰蓄冷系統(tǒng)中的制冰方式主要有兩種： _動態(tài)_制冰方式禾口_靜態(tài)_制冰方式。一個完整的干燥循環(huán)由 吸濕過程、再生 過程和冷卻過程構(gòu)成。用吸收、吸附法處理空氣的優(yōu)點是 獨立除濕 。熱質(zhì)交換設(shè)備按不同的工作原理分類，可分為 間壁式 、 _直接接觸式 、 蓄熱式 、 熱管式 。蒸發(fā)冷卻所特有的性質(zhì)是—蒸發(fā)冷卻過程中伴隨著物質(zhì)交換，水可以被冷卻到比用以冷卻它的空氣的最初溫度還要低的程度 。當流體流過一物體表面，并與表面之間又有熱量冷卻塔的熱工計算原則是 _冷卻數(shù)N=特性數(shù)N，當流體流過一物體表面，并與表面之間又有熱量交換時，同樣可用類比關(guān)系由傳熱系數(shù) h計算傳質(zhì)系數(shù)hm。和（10和（10）可以得到:hm2/3Leu得到 hm hLe，/3（上述方框表示乘號點）Cp0.6<Sc<2500,0.6<Pr<100對于氣體或液體，上式成立的條件是0.6<Sc<2500,0.6<Pr<1002溴化鋰水溶液的表面蒸氣壓1不同濃度下壓力和飽和溫度的關(guān)系。由于溶液沸騰時只有水蒸氣氣化，所以圖中縱坐標所示的壓力即是溶液表面上水蒸氣的飽和分壓力。2在一定的溫度下，溶液表面上的水蒸氣飽和分壓力低于純水的飽和壓力。溶液的濃度越高，液面上水蒸氣飽和分壓力越低。 （濃溶液吸收水蒸氣的能力強） 3.在一定濃度下，溶液溫度越低，液面上的水蒸氣分壓力越低。（低溫溶液吸收水蒸氣的能力強） 4結(jié)晶線表明了不同溫度下溶液的飽和濃度。溫度越低則飽和濃度越小。這又說明了溶液的溫度過低或濃度過高時都容易產(chǎn)生結(jié)晶，這是溴化鋰制冷機應(yīng)該避免的現(xiàn)象。 （同熱質(zhì)交換）3濕空氣在冷表面上的冷卻降濕空調(diào)工程中，常用表面式空氣冷卻器來冷卻、干燥空氣。濕空氣進入冷卻器內(nèi)，當冷卻器表面溫度低于濕空氣的露點溫度，水蒸氣就要凝結(jié)，從而在冷卻器表面形成一層流動的水膜。緊靠水膜處為濕空氣的邊界層，這是可認為與水膜相鄰的飽和空氣層的溫度與冷凝器表面上的水膜溫度近似相等。因此，空氣的主體部分與冷凝器表面的熱交換是由空氣的主流與凝結(jié)水膜之間的溫差（ t-ti）而產(chǎn)生的，質(zhì)交換則是由于空氣主流與凝結(jié)水膜相鄰的飽和空氣層中的水蒸氣的分壓力差，即含濕量差（ d-di）而引起的。在冷卻表面的兩側(cè)，分別存在濕空氣的水膜和邊界層以及冷卻劑側(cè)的邊界層，所有的熱質(zhì)交換都需要克服冷卻表面兩側(cè)的兩層膜所帶來的阻力。4干燥循環(huán)（簡答或判斷對錯）（干燥劑表面的水蒸氣分壓與其吸濕量的關(guān)系、干燥劑吸濕量與水蒸氣分壓及溫度的關(guān)精品文檔精品文檔系）吸附空氣中水蒸氣的吸附劑被稱為干燥劑。干燥劑的吸濕和放濕是由于干燥劑表面的蒸汽壓與環(huán)境空氣的蒸汽壓造成的：當前者較低時，干燥劑吸濕，反之放濕，兩者相等時，達到平衡，既不吸濕，也不放濕。 吸濕量增加，表面蒸汽壓力也隨之增加。當表面蒸汽壓超過周圍空氣的蒸汽壓時，干燥劑脫濕，這一過程稱為再生過程。干燥劑加熱干燥后，它的蒸汽壓仍然很高，吸濕能力較差。冷卻干燥劑，降低其表面蒸汽壓使之課重新吸濕。5表面器熱工計算的主要原則1） 該冷卻器能達到的￡1應(yīng)該等于空氣處理過程需要的 ￡12） 該冷卻器能達到的￡2應(yīng)該等于空氣處理過程需要的 ￡23） 該冷卻器能吸收的熱量應(yīng)該等于空氣放出的熱量6空氣與水直接接觸的狀態(tài)變化過程A-1:twv露點溫度，twvtlvtA,Pq1<PqA,冷卻和干燥。A-2:tw=露點溫度，twvtA,Pq1=PqA,等濕冷卻。A-3:tw>露點溫度，但<濕球溫度，twvtA和Pq3>PqA,冷卻和加濕。A-4:tw=濕球溫度，等濕球溫度線與等焓線相近， 空氣狀態(tài)沿等焓線變化而被加濕?？偀峤粨Q量近似為零，而且 twvtA和Pq4>PqA,空氣的顯熱量減少、潛熱量增加，二者近似相等。水蒸發(fā)所需熱量取自空氣本身。A-5:tw>濕球溫度而<干球溫度，twvtA,Pq5>PqA,冷卻和加濕。水蒸發(fā)所需熱量部分來自空氣，部分來自水。A-6:tw=干球溫度，tw=tA和Pq6>PqA,不發(fā)生顯熱交換，等溫加濕。水蒸發(fā)所需熱量來自水本身。A-7:tw>干球溫度，tw>tA和Pq7>PqA,加熱和加濕。蒸發(fā)所需熱量及加熱空氣的熱量均來自水本身。以冷卻水為目的的濕空氣冷卻塔內(nèi)發(fā)生的便是這種過程。艸萌與械鮒儲隸化遞過程線 1水溫特點t或QxD或QxI或Qx過程名稱A-1tw<t1減減減減濕冷卻A-2tw=t1減不變減等濕冷卻A-3t1<tw<ts減增減減焓加濕A-4tw=ts減增不變等焓加濕A-5ts<tw<tA減增增增焓加濕A-6tw=tA不變增增等溫加濕A-7tw>tA減增增增溫加濕7菲克定律在濃度場不隨時間而變化的穩(wěn)態(tài)擴散的條件下，當無整體流動時，組成二元混合物中組分 A和組分B將發(fā)生互擴散。其中組分A向組分B的擴散通量與組分A的濃度梯度成正比。8傳質(zhì)的存在對壁面導(dǎo)熱量和總傳熱量的影響方向是相反的。在 C。大于0時，隨著C。的增大，壁面導(dǎo)熱量是逐漸減小的，而膜總傳熱量是逐漸增大的；在 C。小于0時，隨著C。的逐漸減小，壁面導(dǎo)熱量是逐漸增大的，而膜總傳熱量是逐漸減小的。由圖可知，當 C。為正值時，壁面上的導(dǎo)熱量明顯減少，當 C。值接近4時，壁面上的導(dǎo)熱量幾乎9干燥劑表面水蒸氣分壓與其吸濕量的關(guān)系 ：吸濕量增加，表面蒸汽壓力也隨之增加；干燥劑吸濕量與水蒸氣分壓及溫度的關(guān)系：當表面蒸汽壓超過了周圍空氣的蒸汽壓事，干燥劑脫濕，這一過程稱為再生過程。干燥劑加熱干燥后，它的蒸汽壓仍然很高，吸濕能力較差，冷卻干燥劑，降低其表面蒸汽壓使之可重新吸濕。10溴化鋰水溶液的表面蒸汽壓：表面分析：溴化鋰溶液的蒸汽壓，遠低于同溫下水的飽和蒸汽壓，這表明溴化鋰溶液有較強的吸收水的能力。在一定溫度下溶液面上水蒸氣飽和分壓力低于純水的飽和分壓力；溶液的溫度越低，液面上的水蒸氣飽和分壓力越低；溶液質(zhì)量分數(shù)越高，液面上水蒸氣飽和分壓力越低；溴化鋰水溶液的質(zhì)量分數(shù)過高或過低均形成結(jié)晶。11箭頭向右一等溫加濕，噴水蒸氣；箭頭向下一等濕冷卻，表冷器； 箭頭向上一等濕加熱，表面式空氣加熱；箭頭斜向下一等焓加濕，固體吸附12影響混合式熱質(zhì)交換的主要因素：空氣的質(zhì)量流量：Vp=G/Ac噴嘴系數(shù)：u=W/G?？諝馀c水之間的焓差；空氣的流動狀況；水滴大小；水氣比；設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性噴嘴排數(shù)、噴嘴密度13噴淋室計算的主要原則：該噴淋室能達到的 應(yīng)該等于空氣處理過程需要的 ；該噴淋室能達到的應(yīng)該等于空氣處理過程需要的；高噴淋塔噴出的水能吸收（或放出）的熱量應(yīng)該等于空氣失去（獲得到）的熱量14噴淋式的結(jié)構(gòu)特性對空氣處理的影響1）空氣質(zhì)量流速2）噴水系數(shù)3）噴嘴排數(shù)4）噴嘴密度5）噴水方向6）排管間距7）噴嘴孔徑8）空氣與水的初參數(shù)15.三傳方程：當v=D或者v/D=1時，速度分布和濃度分布曲線相重合，或速度邊界層和濃度邊界層厚度相等。當a=D或a/D=1時，溫度分布和濃度分布曲線形重合，或溫度邊界層和濃度濃度邊界層厚度相等。16.qt（-Co）=qc（Co）公式可得：上式表明，傳質(zhì)的存在對壁面導(dǎo)熱量和總傳熱量的影響方向是相反的。在 C0>0,時隨著C0的增大，壁面導(dǎo)熱量是逐漸減小的，而膜總傳熱是逐漸增大的，在 C0<0時，隨著C0的逐漸減小，壁面導(dǎo)熱量是逐漸增大的，而膜總傳熱量是逐漸減小的。17表冷器處理空氣時發(fā)生熱質(zhì)交換的特點：當冷凝器表面溫度低于被處理空氣的干球溫度，但高于其露點溫度時，則空氣只被冷卻而并不產(chǎn)生凝結(jié)水。這種過程稱為等濕冷卻過程或干冷過程 （干工況）。如果冷凝器的表面溫度低于空氣的露點溫度，則空氣不但被冷卻，而且其中所含水蒸氣也將被部分地凝結(jié)出來，并在冷卻器的肋片管表面上形成水膜。這種過程稱為減濕冷卻過程或濕冷過程 （濕工況）。在這個過程中，在水膜周圍將形成一個飽和空氣邊界層，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。18影響混合式設(shè)備熱質(zhì)交換的主要因素1）空氣質(zhì)量流速2）噴水系數(shù)3）噴嘴排數(shù)4）噴嘴密度5）噴水方向6）排管間距7）噴嘴孔徑8）空氣與水的初參數(shù)19常見的固體制冷劑： 硅膠、沸石、氧化鋁、氯化鈣常見的液體吸濕劑：溴化鋰、氯化鋰、乙二醇、三甘醇20影響混合式設(shè)備熱質(zhì)交換的主要因素主要包括五個方面1）空氣與水之間的焓差2）空氣的流動狀況3）水滴大小4）水氣比5）設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性。21?傳質(zhì)阿克曼修正系數(shù)C0值有正有負。當傳質(zhì)方向是從壁面到流體主流方向時， C0為正傳，反之為負值。二、分別寫出對流換熱與對流傳質(zhì)的基本計算式以及式中各項的單位和物理意義；并指出當熱質(zhì)傳遞同時存在時，對流換熱系數(shù)h和對流傳質(zhì)系數(shù)hm之間存在什么樣的關(guān)系？（ 10分）答：（1）對流換熱的基本計算式： q=htw-t：：W.：q 一一流體與壁面之間的對流換熱熱流通量， Wm；h ――對流換熱系數(shù)，WmK；壁面溫度，K。對流傳質(zhì)的基本計算式:m對流傳質(zhì)的基本計算式:mA=hm「A,S-；：A,::mA一一組分A的質(zhì)擴散通量，kgs；hm——對流傳質(zhì)系數(shù)，mS；'a，s，'a,：:一一組分在壁面處和在主流中的質(zhì)量濃度， kgm3；（2）當熱質(zhì)傳遞同時存在時，對流換熱系數(shù) h和對流傳質(zhì)系數(shù)hm之間滿足下列關(guān)系式:

三、下表以空氣外掠平板的受迫對流為例，將二維穩(wěn)態(tài)常物性層流條件下的對流換熱與對流傳質(zhì)進行了類比，請將其補充完整。（20分）對流換熱對流傳質(zhì)控制方程+=0& dy和 Sv 小+=0ex cy2dd cU vcu2du cu -jcuu +v —Y2u+V—丫2ex &y cyex cy cya ct c2t2cCa cC^ CCau+v—a2uA+v -D 2A(X dy dyex cy cy微分方程(ct、fcCA' f .一九—[=h（tw-忖）_D ! =hm(CA,w—Ca,^)H ■邊界條件y=0,u=v=0,t=twy=0,U=0,v=vw常0,CA=Ca,wyT叫utu旳tTJyT°o,utu旳CatCa,^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22石心或22石心或h^fLe3四、簡述表面式冷卻器處理空氣時發(fā)生的熱質(zhì)交換過程的特點。 （10分）答：當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溫度時，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）；當冷卻器表面溫度低于空氣的露點溫度時，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，推動總熱交換的動力濕濕空氣的焓差，而不是溫差。五、空氣與水直接接觸時，在水量無限大、接觸時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，然后將給出的表格填寫完整。 （15分）過程線水溫特點tdi過程名稱A-1tYtLw〔I減減減減濕冷卻A-2tw=t|減不變減等濕冷卻A-3t-<tYtl| lw Is減增減減焓加濕A-4tw=ts減增不變等焓加濕A-5tYtYtLs Lw LA減增增增焓加濕A-6tw“A不變增增等溫加濕A-7tAfLw LA增增增增溫加濕、質(zhì)量傳遞的推動力是什么？傳質(zhì)有幾種基本方式？其機理有什么不同？（ 10分）答：質(zhì)量傳遞的推動力是濃度梯度。傳質(zhì)有兩種基本方式：分子擴散與對流擴散。在靜止的流體或垂直于濃度梯度方向作層流運動的流體及固體中的擴散，本質(zhì)上由微觀分子的不規(guī)則運動引起，稱為分子擴散，機理類似于熱傳導(dǎo)；流體作宏觀對流運動時由于存在濃度差引起的質(zhì)量傳遞稱為對流擴散，機理類似于熱對流。二、簡述斐克定律，并寫出其數(shù)學(xué)表達式以及各項的意義；當混合物以整體平均速度 V運動時，斐克定律又該如何表示？（20分）答：斐克定律克：在濃度場不隨時間而變的穩(wěn)態(tài)擴散條件下，當無整體流動時，組成二元混合物中組分 A和B發(fā)生互擴散，其中組分A向組分B的擴散通量與組分A的濃度梯度成正比，其表達式為：dCA/2 dnA/2m^--Dab kgmsNA--DABkmolmsdy'或 dymA ，na—分別為組分A的相對質(zhì)擴散通量和摩爾擴散通量；dCAdnAdy'dy――分別為組分a的質(zhì)量濃度梯度和摩爾濃度梯度；Dab――組分A向組分B中的質(zhì)擴散系數(shù)，單位m2/s；dCa/2mu=—Dab—kg/m￡+Vc,a當混合物以整體平均速度V運動時 dy四、 在什么條件下，描述對流傳質(zhì)的準則關(guān)聯(lián)式與描述對流換熱的準則關(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時，描述對流換熱系數(shù)和對流傳質(zhì)的準則關(guān)聯(lián)式具有完全類似的形式。此時，對流換熱與對流傳質(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，此時對流換熱和對流傳質(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式并說明其物理意義。 （5分）答.dQz=hmdi-iddA麥凱爾方程表明，當空氣與水發(fā)生直接接觸，熱濕交換同時進行時?？倱Q熱量的推動力可以近似認為是濕空氣的焓差。上式中，dQz為潛熱和顯熱的代數(shù)和；i為主流空氣的焓，ib為邊界層中飽和濕空氣的焓， hmd為濕交換系數(shù)或空氣與水表面之間按含濕量之差計算的傳質(zhì)系數(shù)。名詞解釋熱舒適性（人體對周圍空氣環(huán)境的舒適熱感覺） 、絕熱飽和溫度（絕熱增濕過程中空氣降溫的極限卜傳質(zhì)通量（單位時間通過垂直與傳質(zhì)方向上單位面積的物質(zhì)的量） 、擴散系數(shù)（沿擴散方向在單位時間每單位濃度降的條件下，垂直通過單位面積所擴散某物質(zhì)的質(zhì)量或摩爾數(shù)、 ）空氣調(diào)節(jié)（利用冷卻或者加熱設(shè)備等裝置，對空氣的溫度和濕度進行處理，使之達到人體舒適度的要求）、新風(fēng)（從室外引進的新鮮空氣， 經(jīng)過熱質(zhì)交換設(shè)備處理后送入室內(nèi)的環(huán)境中） 、回風(fēng)（從室內(nèi)引出的空氣，經(jīng)過熱質(zhì)交換設(shè)備的處理再送回室內(nèi)的環(huán)境中） 、露點溫度（指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下冷卻到飽和時的溫度）、機器露點（空氣在機器上結(jié)露產(chǎn)生凝結(jié)水的溫度值 ）、分子傳質(zhì)（由于分子的無規(guī)則熱運動而形成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象 ）（擴散傳質(zhì)）、對流傳質(zhì)（：是流體流動條件下的質(zhì)量傳輸過程）、質(zhì)量濃度（單位體積混合物中某組分的質(zhì)量）、濃度邊界層（質(zhì)量傳遞的全部阻力集中于固體表面上一層具有濃度梯度的流層中，該流層即為濃度邊界層） 、速度邊界層（質(zhì)量傳遞的全部阻力集中于固體表面上一層具有濃度梯度的流層中，該流層即為濃度邊界層）、熱邊界層流體流動過程中?在固體壁面附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的薄層、雷諾類比（對流傳熱和摩擦阻力間的聯(lián)系） 、宣烏特準則數(shù)（流體傳質(zhì)系數(shù)hm和定型尺寸的乘積與物體的互擴散系數(shù)（Di）的比值）、施密特準則數(shù)（流體的運動黏度（v）與物體的擴散系數(shù)（D）的比值）、普朗特準則數(shù)（流體的運動黏度（v）與物體的導(dǎo)溫系數(shù)a的比值）《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》試卷一、 簡答（4X5=20分）二、試寫出斐克定律的普遍表達形式并舉例說明其應(yīng)用（ 20分）

TOC\o"1-5"\h\z二、試比較分析對流傳質(zhì)與對流傳熱的相關(guān)準數(shù)之間的關(guān)系（ 20分）三、試討論空氣與水直接時的狀態(tài)變化過程（ 20分）h三、試推導(dǎo)空調(diào)計算中常用的劉伊斯關(guān)系式 Cp （20分）hmd四、 分析說明動量、熱量和質(zhì)量三種傳遞現(xiàn)象之間的類比關(guān)系（ 20分）四、簡述換熱器熱工計算常用的計算方法（ 20分）五、 分別討論空氣在夏季、冬季熱質(zhì)處理的方案，并加以說明（ 20分）一、簡答題，簡要說明理由（每題 5分，共30分）1?對流傳質(zhì)系數(shù)的數(shù)學(xué)定義與物理意義是什么？2?施密特數(shù)的定義與物理意義是什么？d03?為什么動量、熱量和質(zhì)量的傳遞公式可以統(tǒng)一用 FD「二-C'表示?dy已知三傳本構(gòu)方程引入濃度概念，將三傳的本構(gòu)方程改寫成濃度的表達式。已知三傳本構(gòu)方程八號,q= =_Dab、普Ady dy dy5將紙張通過加熱蒸汽加熱的筒使之干燥，指出紙張的傳熱傳質(zhì)過程。6.你可能聽說過，放到冰箱中的溫水要比冷水結(jié)冰快，試基于傳熱和傳質(zhì)角度考慮此事是否有可能？二、填空題（共20分）（2分5將紙張通過加熱蒸汽加熱的筒使之干燥，指出紙張的傳熱傳質(zhì)過程。6.你可能聽說過，放到冰箱中的溫水要比冷水結(jié)冰快，試基于傳熱和傳質(zhì)角度考慮此事是否有可能？二、填空題（共20分）（2分）已經(jīng)各組份的摩爾質(zhì)量卩i和摩爾數(shù)ni,則組份i的質(zhì)量分數(shù)ai表達式為（（2分）已知傳熱因子Jh，傳質(zhì)因子Jd和摩阻系數(shù)Cf,按照柯爾本類比它們滿足（1.2.3.）。）的關(guān)系式。）時，顯熱和潛熱都是由水流向空氣。），當（ ）時，總交換熱量4.5.（4分）空氣與水直接接觸時，，水溫tw，空氣濕球和露點溫度 ts、tL，當（當（ ）時，顯熱和潛熱都是熱流相反，總交換熱是方向是 （為0,水溫不變，（2分）對于管內(nèi)的層流傳質(zhì)，假設(shè)從進口就是充分發(fā)展流動，在管內(nèi)壁面處的傳質(zhì)通量是恒定時，則對流傳質(zhì)的Sh=（ ）.（2分）劉易斯準則表示溫度分布和（的相互關(guān)系）的相互關(guān)系，施密特準則表示速度分布和（TOC\o"1-5"\h\z（2分）對流傳熱規(guī)律可用Nu二fRe,Pr表示，按照相似理論，在傳質(zhì)與其相似時，對流傳質(zhì)規(guī)律可用 （ ）.表達式表示。（2分）初溫為的t0水放在干、濕球溫度分別為 ta,ts的環(huán)境中，則其穩(wěn)定溫度為（ ）.（4分）組分A從平表面蒸發(fā)到組分B中。假定濃度邊界層中組分A的濃度分布為CA（y^Dy2EyF，其中D、E和F是常數(shù)，為方向和壁面垂直。用上述常數(shù)、自由流中 A的濃度g以及質(zhì)量擴散系數(shù)Dab表示的對流傳質(zhì)系數(shù)為 hm（ ）.三、作圖題（每題10分，共20分）1空氣與水直接接觸時（空氣是欠飽和狀態(tài)），假定與空氣接觸的水量無限大，接觸時間無限長，全部空氣都能達到具有水溫的飽和狀態(tài)點，在以下條件下，在i-d圖上劃出相應(yīng)的過程線，分析熱質(zhì)交換過程中空氣顯熱、潛熱和總熱是增還是減少，將結(jié)果填在下表中。1） 水溫tw等于空氣露點溫度tL2） 水溫tw等于空氣濕球溫度ts1-—b21-—b2<_1h1擲能JLf3Tc」1c3）水溫tw等于空氣干球溫度tA過程線水溫特點QxQqQz過程名稱2下圖是除濕型新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖，圖中 1是蒸發(fā)冷卻器，2是熱交換器，3是家熱器，4是除濕器，試在空氣溫度和濕度坐標圖上畫出響應(yīng)的空氣處理過程，并簡單扼要介紹這種系統(tǒng)的優(yōu)點。四、計算題（每題15分，共30分）1大家知道，在晴朗的夜晚，空氣溫度不需要降到 0度以下地上的一層水就會結(jié)冰，對于有效天空溫度為 -30C,以及由于風(fēng)引起的對流傳熱系數(shù)h=25W/（m2.K）的晴朗的夜晚，討論這樣的水層，可假定水的發(fā)射率為 1并就熱傳導(dǎo)而言認為它和大地絕熱。黑體的輻射常數(shù)二=5.6710^W/m2K4?？諝獾拿芏葹?.295kg/m3，定壓比熱1.005Kj（/kgC,汽化潛熱hfg=2501kJ/kg）.1） 忽略蒸發(fā)，確定不發(fā)生結(jié)冰的空氣最低溫度。2）對于給定條件，計算水蒸發(fā)的傳質(zhì)系數(shù) hm。3） 現(xiàn)在考慮蒸發(fā)的影響，不發(fā)生水結(jié)冰的空氣最低溫度是多少？空氣假定是干空氣。3.10bar和27度的氣態(tài)氫放在直徑為 100mm的鋼制容器中。鋼壁內(nèi)表面的氫的濃度為 1.5kmol/m，外表面氫的濃度可忽略。氫在鋼材中的質(zhì)量擴散系數(shù)為 0.310J2m2/s，求開始時通過鋼壁的氫的質(zhì)量損失速度和壓力下降速度。2009~2010學(xué)年第二學(xué)期期末考試《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》試卷（A）一、簡答題、推導(dǎo)題1、寫出動量、熱量和質(zhì)量的分子擴散的定律及通用表達式 10分發(fā)生動量傳遞。dydyd（5）dy――動量濃度的變化率u――動量濃度，單位體積內(nèi)流動的動量在 y方向上的變化率。傳熱、傅立葉定律精品文檔

,dt 人d(PCpt) d(PCpt)q a—dy PCpdy dyd(Ppt)dy――焓濃度的變化率■Cpt焓濃度，單位體積內(nèi)流體的焓在y方向上的變化率。入——導(dǎo)熱系數(shù)a――熱擴散系數(shù)q 熱流通量傳質(zhì)、斐克定律〃Ca*mA-DAB;'dyc*CA——質(zhì)量百分數(shù)；-A A組分密度~P 混合物密度dPAdy――質(zhì)量濃度的變化率，密度的變化率Dab——A在B中的擴散系數(shù)mA――質(zhì)流通量這三個表達式從“分子擴散”機理的角度說明了三傳的類比性。'傳遞的量 ％--單位體積流體的動量，焓,質(zhì)量傳遞的量的速率比例常數(shù)傳遞的量的傳遞速率正比于傳遞的量的變化率，從而為通過傳熱來研究物質(zhì)提供了可能性。FD"d>FD"d>2、混合物的質(zhì)量分數(shù)與摩爾分數(shù)表示方法及互換關(guān)系質(zhì)量分數(shù)：摩爾分數(shù):

aAMaaA*aB\MAMB10分310分Na「哼CaNanb等分子反向擴散N等分子反向擴散Na「-Nb得出:dCAdzNA PA1-PA2zRTTOC\o"1-5"\h\z4、推導(dǎo)傳質(zhì)微分方程 15分+流體微元內(nèi)積累的質(zhì)量速率輸入流體微元的質(zhì)量速率+反應(yīng)生成的質(zhì)量速率=+流體微元內(nèi)積累的質(zhì)量速率mA,conv mA,dif mA,g mA,st》-"A\o"CurrentDocument"[」(Ln)'(Dab)-'a“A]dV AdVV V 「tCa)八(Dab)」anA5、寫出施密特準則數(shù)和宣烏特準則數(shù)及他們的物理含義施密特準則數(shù)（Sc）對應(yīng)于對流傳熱中的普朗特準則數(shù)（Pr）Sc=—DiDi:物體的擴散系V:流體的運動粘度（即動量傳輸系數(shù)） aDi:物體的擴散系數(shù)聯(lián)系動量和質(zhì)量傳遞的相似準則表示速度分布和濃度分布的相互關(guān)系。體現(xiàn)了流體的傳質(zhì)物性。舍