热质交换原理自测试卷(E)

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一、填空题(每空1分,共15分)

1、质交换有两种基本方式: 和 ;

2、系数v a D ,,具有扩散的性质,它们分别称为 、 、 ;

3、菲克扩散定律dy d D j A AB A ρ-=中的A j 为扩散物质A 的 通量。当混合物以某一质平均速度v 移动时,其坐标应取随 的动坐标。

4、扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的 及其 和压力。

5、准则数 表示速度分布和温度分布的相互关系;准则数 表示温度分布和浓度分布的相互关系。

6、吸附剂吸附除湿过程是 (放热、吸热)过程。

7、用表面式换热器可实现的空气处理过程有: 、 、 。

二、简答题(每题5分,共25分)

1、我们应用薄膜理论分析对流传质的机理并对对流传质系数做出估计,请简述薄膜理论的主要观点。

2、何谓独立除湿?举出两种典型的独立除湿方式?简述独立除湿和表冷器除湿的优缺点?

3、写出热质交换在同一个表面同时进行且符合刘伊斯关系式时(比如空气和水之间的热质交换)总热、显热和潜热(质)交换的动力分别是什么,并写出微元面积dA 上总热、显热和潜热交换量的表达式。

4、冷却塔中的空气是否能够冷却低于其温度的水,解释其原因?

5、说明表面式换热器的热交换系数1ε和接触系数2ε的意义?对结构形式一定的表冷器,接触系数2ε主要与哪些因素有关?

三、作图分析题(每题10分,共20分)

1、分析空气与水直接接触时,随着水温的不同,空气状态变化的过程并将这些过程在焓湿图(i-d )上表示出来。(水量无限大,接触时间无限长)

2、要将夏季和冬季分别为W, W ’点的室外空气处理到送风状态O ,针对下面2种处理方案在焓湿图上定性表示出来。(1)夏季:表冷器冷却减湿——加热器再热;(2)冬季:加热器预热——喷蒸汽加湿——加热器再热。

四、计算题(共40分)

1、一直立管中盛有甲醇,甲醇液面和管顶之间的距离为300mm ,管顶上方有25 0C 的空气缓缓吹过,试求甲醇液面下降1mm 所需要的时间?

已知甲醇的密度=ρ792kg/m 3,=T 25 0C 时甲醇的蒸汽压为17051.9Pa ,=0T 0 0C 时甲醇在空气中的扩散系数为=0D 0.132x 10-4m 2/s ,大气压为101325Pa 。

p p T T D D 075.100⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 。 (10分)

2、空气以4.47m/s 的速度由一盛水的盘子上方流过,盘子宽度很大,流动方向上的长度为1m 。盘中水层厚度均匀,为m 21027.1-⨯,温度恒定为288K 。若远离盘子的空气中水蒸汽分压力a v p p 155.808=,试问使盘子水全部挥发所需时间为若干? 已知上述条件下空气的运动粘度为s m /10

58.125-⨯=ν,水蒸汽在空气中的扩散系数s m D AB /1059.225-⨯=,水蒸汽的饱和蒸汽压Pa p A 2.1705=,临界雷诺数5103⨯=xc R 。大气压为101325Pa 。 (10分) 附:平板层流传质:

2/13/1Re .332.0x

x Sc Sh =(局部) 2/13/1Re .664.0Sc Sh =(平均)

平板紊流传质: 5/43/1Re .0296.0x

x Sc Sh =(局部) 5/43/1Re .037.0Sc Sh =(平均)

3、已知被处理的空气量G 为4.44kg/s ;当地大气压为101325Pa ;空气的初始参数

为C t kg KJ i C t s 011015.20,/1.59,25===。空气的终态参数为C t kg KJ i C t s 011021.10,/7.29,5.10===。如选择的JW20-4型表冷器(6排,每排传热面积205.24m A d =,迎风面积287.1m A y =,通水截面积200407.0m A w =)满足设计要求。已知冷却水流速s m w /6.1=,空气的密度3/2.1m kg =ρ,定压比热为)/(01.1C kg KJ c p ︒⋅=,水的密度为1000=w ρ3/m kg ,比热为)/(19.4C kg KJ c ︒⋅=。试完成下列计算:

(1)计算需要的接触系数2ε;

(2)析湿系数ξ;

(3)表冷器的传热系数s K ;

(4)冷水量W ;

(5)传热单元数NTU 和水当量数r C ;

(6)表冷器能达到的1ε;

(7)冷量、冷水初温1w t 和终温2w t 。 (20分)

附:表冷器传热系数公式为18.002.152.06.32515.411-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣

⎡+=w V K y s ξ 逆流表冷器热交换效率[][])1

12

111(exp 1)1(exp 1r r r w C NTU C C NTU t t t t ------=--=ε 表冷器水当量比 Wc

Gc C p

r ξ= 传热单元数 p

s Gc A

K NTU ξ=