热质交换原理与设备复习资料

热质交换原理与设备

第六章

1、间壁式换热器可分为哪几种类型？如何提高其换热系数？

间壁式换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、 螺旋板式等。

提高其换热系数措施：⑴在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气

与换热面的接触面积。⑵增加气流的扰动性。⑶采用小管径

2、 在湿工况下，为什么一台表冷器，在其他条件相同时，所处理的

空气湿球温度愈高则换热能力愈大？

空气的湿球温度越高所具有的焓值也愈大，在表冷器减湿冷却

中，推动总热质交换的动力是焓差，焓差越大，则换热能力就愈大。

3、 说明水冷式表面冷却器在以下几种情况其传热系数是否发生变

化？如何变化？

K

s

表冷器的传热系数定义为

Ks随迎风面积Vy的增加而增加：随水流速w的增加而增加。

析湿系数E与被处理的空气的初状态和管内水温有关，所以二者 改变也会引起传热系数Ks的变化。

4、什么叫析湿系数？它的物理意义是什么？

解：总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，用£表 示，定义为 （a）改变迎面风速 （b）改变水流速

（c）改变进水温度 （d）空气初状态发生变化 1 =

dQ Cp （-七）表示由于存在湿交换而增大了换热量，其值大小直 接反映了表冷器上凝结水析出的多少。

5、表冷器的热交换效率（P177）及接触系数（P178）的含义？

表冷器的热交换效率定义式：8 1=上勺

1 -tw1

气--处理前空气的干球温度，C

'2 ―处理后空气的干球温度，C 扇―冷水初温，°。

8 Gc （ t1 - 12 ） 表冷器中的实际换热量

1 1

Gc （七一妇）表冷器中最大可能换热量

13 --表冷器在理想条件下（接触时间非常充分）工作时，空气

终状态的温度1

8 2随冷却器排数N增加而变大，并随Vy的增加而变小

6、 表冷器热工计算的主要原则？ P180

1） 该表冷器能达到的8 1应该等于空气处理过程需要的8 1

2） 该表冷器能达到的8 2应该等于空气处理过程需要的8 2

3） 该表冷器能吸收的热量应该等于空气放出的热量

7、 表冷器管排数N、迎面风速Vy如何选择？

82随N增加和Vy减小而增大，但：

1） N增加也将使空气阻力增加。而N过多时，后面几排还会因为冷

水与空气之间温差过小而减弱传热作用。一般多用4-8排。 dQ i - i

七= 1 = --- b

,实质上讲的就是传热效能

表冷器的接触系数定义式: t — t

-4 ------- 2

t -t

1 3 2) Vy过低，则冷却器尺寸变大，初投资增加。

Vy过高，e 2减小，空气阻力大，携带冷凝水进入送风系统。

Vy —般取 2一3 m/s。

8、表冷器的工作特点？ P175

干工况：当冷却器表面温度低于被处理空气的干球温度，但高于其露 点温度时，空气只被冷却而并不产生凝结水。该过程称为等湿冷却过 程或干冷过程。

湿工况：如果冷却器的表面温度低于空气的露点温度，则空气不但被 冷却，而且其中所含水蒸汽也将部分地凝结出来，并在冷却器的肋片 管表面上形成水膜。这种过程称为减湿冷却过程或湿冷过程。

湿工况中空气与表冷器之间不但发生显热交换，而且也发生质交换和 由此引起的潜热交换

第七章

1、混合式换热器分为哪几种类型？各种类型的特点是什么？

解：混合式换热器按用途分为以下几种类型：

⑴冷却塔⑵洗涤塔⑶喷射式热交换器⑷混合式冷凝器

a—令却塔是用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温 度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。

b、 洗涤塔是以液体与气体的直接接触来洗涤气体以达到所需要的目 的，例液体吸收气体混合物中的某些组分除净气体中的灰尘，气 体的增湿或干燥等。

c、 喷射式热交换器是使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速 度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质，并一

同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。

d、混合式冷凝器一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝，最 后得到的是水与冷凝液的混合物，或循环使用，或就地排放。

2、湿式冷却塔可分为哪几类？各类型的特点是什么？

解：湿式冷却塔可分为：（1）开放式冷却塔（2）风筒式自然冷却塔

（3）鼓风逆流冷却塔（4）抽风逆流冷却塔、抽风横流冷却塔

a、 开放式冷却塔是利用风力和空气的自然对流作用使空气进入冷却 塔，其冷却效果要受到风力及风向的影响，水的散失比其它形式的 冷却塔大。

b、 风筒式自然冷却塔中利用较大高度的风筒，形成空气的自然对流作 用，使空气流过塔内与水接触进行传热，冷却效果较稳定。

c、 鼓风逆流冷却塔中空气是以鼓风机送入的形式，而抽风冷却塔中 空气是以抽风机吸入的形式，鼓风冷却塔和抽风冷却塔冷却效果 好，稳定可靠。

3、影响喷淋室热质交换的结构因素P196

（1）喷嘴排数（2）喷嘴密度（3）喷嘴方向（4）排管间距（5）喷

嘴孔径（6）空气与水的初参数

4、影响冷却塔内热质交换效果的结构因素194

淋水装置，配水系统，通风筒

5、冷却塔内传热传质的特点P197

冷却塔是利用环境空气温度处理用于冷却制冷机组冷凝器的冷 却循环水。）令却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间的 接触传热。

湿球温度代表着当地气温条件下，水可能冷却到的最低温度。

6、喷淋室热交换效率系数和接触系数的含义P199 喷淋室热交换效率系数n

1 （第一热交换效率或全热交换效率）

n 1= ‘s2 -，w2 八1 -妇

妇二tw2时，即空气终状态与水终温相同时，n1=io妇与tw2的差值愈

大，说明热湿交换愈不完善，因而〃1愈小。

喷淋室的接触系数n 2 （第二热交换效率或通用热交换效率）

n 2=1-土乌

7、 喷淋室计算的主要原则 P200

（1）该喷淋室能达到的n 1应该等于空气处理过程需要的n 1

（2） 该喷淋室能达到的〃 2应该等于空气处理过程需要的^ 2

（3） 该喷淋室喷出的水能够吸收（或放出）的热量应该等于空气失 去的（或得到）的热量。

8、 冷却塔内热质交换的基本方程（用语言描述）有哪些？

Merkel 焓差方程 式（7-19） P206

水气热平衡方程 式（7-22） P207

9、冷却塔特性数及冷却数的含义 P208

冷却塔特性数N’

冷却数N表示水温从t1降到t2所需要的特征数数值，它代表冷却 负荷的大小。

10、若某冷却塔足够高，其入塔空气干球温度为200，湿球温度为 16C,入塔水温为600，液气比很小，则出塔水温为多少？若入塔 空气湿度增大，其他条件均不变，则出塔水温怎么变？（上升，下降 或不变）为什么？

11、干式塔、湿式塔定义？ P196

干式冷却塔是把循环水通入安装于冷却塔中的散热器内被空气 冷却，这种塔多用于水源奇缺，而不允许水分散失或循环水有特殊污 染的情况。

湿式冷却塔则是让循环水与空气直接接触。

第八章

1、 什么是复合式热质交换设备？ P221

同时具有间壁式和混合式设备两者的特点的设备称为复合式热质交

换设备 2、 影响复合式交换的因素有哪些？ P221-222

（1） 设备内流体流动状况

（2） 流体物性

（3） 设备表面状况

（4） 设备换热面形状与大小

3、 复合式热质交换设备举例？ P221

多级蒸发冷却空调机、温湿度独立调节空调系统、喷水式表面冷却器

第九章

1、热质交换设备优化设计的基本原理是什么？

解：任何一个优化设计方案都要用一些相关的物理量和几何量来表 示。由于设计问题的类别和要求不同，这些量可能不同，但不论那种 优化设计，都可将这些量分成给定的和未给定的两种。末给定的那些 量就需要在设计中优选，通过对他们的优选。最终使目标函数达到最 优值。

热质交换设备的优化设计，就是要求所设计的热质交换设备在满 足一定的要求下，人们所关注的一个或数个指标达到最好。

2、热质交换设备有哪些性能评价方法？简述各评价方法的优缺点？

(1) 单一性能评价法：

可直观地从能量的利用或消耗角度描述了热质交换设备的传热或 阻力性能，给实用带来了方便，易为用户所接受，但在应用上有其 局限性，而且可能顾此失彼。只能从能量利用的数量上，并且常是 从能量利用的某一方面来衡量其热性能。

(2) 传热量与流动阻力损失相结合的性能评价法：

它把传热量与阻力损失结合在一起一个指标中加以考虑了，可以比 较不同热质交换设备之间或热质交换设备传热强化前后的热性能的 高低，但此指标只能从能量利用的数量上来反映热质交换设备的热 性能。 (3) 熵分析法

提出使用熵产单元数Ns作为评定热质交换设备热性能的指标, 此一方面可以用来指导热质交换设备的设计，使它更接近于热力学 上的理想情况；另一方面可以从能源合理利用角度来比较不同的形 式热质交换设备传热和流动性能的优劣。它将热质交换设备的热性 能评价指标从以往的能量数量上的衡量提高到能量质量上的评价

(4) 佣分析法

从能量的质量上综合考虑传热与流动的影响而且也能用于优化设 计，佣分析法是从可用能的被利用角度来分析的n e值愈大愈好， 但实用不方便。

(5) 纵向比较法

结果比较明确，具有一定的实用价值，但还不够全面。

(6) 两指标分析法

此种分析方法可得到一些有参考价值的结论，它对于换热设备的优 化，特别是解决肋片管簇换热器的优化问题，提供了一个良好的思 路与方法，但此种方法也存在一些局限性需要的关系或获得也有一 定困难。也要求一系列准确可靠的经济参数。

(7) 热经济学分析法 它是一种把技术和经济融为一体，用热 力学第二定律

分析法与经济优化相结合的热经济学分析法。对一个系统或一个设 备作出全面的热经济性评价，热经济学分析法牵涉面很广，比较复 杂，使用中还有一种目前所提出的各种方法中最为完善的方法。

3、试分析热质交换设备会向哪些方向发展？