热质交换
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1.传质通量:单位时间内通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。
2.质量传递的基本方式:分子传质与对流传质。
3.分子传质:又称为分子扩撒,简称扩散,它是由于分子的无规则运动而形成的物质传递现象。
4.对流传质:是指壁面和运动流体之间,或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递。
5.菲克定律:当浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下,当无整流运动时,组成二元混合物中组分A和组分B将发生扩散。
其中组分A向组分B的扩散通与组分A的浓度梯度成正比,这就是扩散基本定律——菲克定律。
表达式:,只用于分子扩散传质。
6.紊流扩撒:凭借物体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象。
7.当物系中存在速度、温度、浓度梯度,分别发生动量、热量和质量的传递现象。
8.傅里叶定律指出,在均匀同性材料的一维温度场中通过热传导方式的热量通量密度为:。
9.气体中的稳态扩散过程,分子扩散有两种形式:双向扩散和单向扩散。
双向扩散(反方向扩散)的扩散通量表达式:NA=JA=D(pA1-pA2)/(RT△z),单向扩散:NA=(Dp/RT△z)ln(p-pA2)/(p-pA1)。
10.浓度边界层:概念:质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中,该流体层称为浓度边界层。
意义:如果在表面处流体中的某组分A的浓度CAs和自由流中的CAs不同,就将产生浓度边界层。
浓度边界层厚度为,其定义通常规定为时与壁面的垂直距离,它是存在较大浓度梯度的流体区域。
在表面和自有流的流体之间的对流传质是由这个边界层决定的。
11.薄膜理论:当流体靠近物体表面流过时,存在一层附壁的薄膜,在薄膜的流动侧与具有浓度均匀的主流连续接触,并假定膜内流体与主流不相混合的扰动。
在此条件下,整个传质过程相当于此薄膜上的扩散过程,而且认为在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性的浓度分布,膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。
传质系数:。
12.渗透理论:当流体流过表面时,当流体质点不断地穿过流体的附壁薄层向表面迁移并与之接触,流体质点在与表面接触之际则进行质量的转移过程,此后流体质点又回到主流核心中去。
热质交换原理与设备实验
热质交换是指通过热电材料之间的热电效应实现的能量转移,可
以作为一种高效的能量转换方式。
其基本原理是当两种不同材料的连
接处有温度差时,由于热电效应的存在,将产生电势差和电流。
根据
洛仑兹力的作用,电流在材料内部生成电热效应,从而产生能量转移。
因为热质交换原理需要温差才能发挥作用,所以在实际应用中需要进
行恰当的热管理和优化设计。
热质交换设备包括热电发生器和热电制冷器两类。
热电发生器的
作用是将热能转换成电能,常用于废热利用、能源回收等领域。
热电
制冷器则是将电能转换为制冷效果,常用于航空、汽车、电子设备等
领域。
为了获得良好的热电性能,需要选择合适的热电材料、设计合
理的结构和优化热管理措施。
为了研究热质交换原理,可以进行实验来验证其基本原理和性能。
一般实验设备包括热电材料、热源、温度计、电表和恒流源等。
通过
在不同温度下测量电压和电流,可以计算出热电系数和热导率等关键
指标,进一步优化材料和结构。
空气与固体表面之间的热质交换简介
空气与固体表面之间的热质交换是一个重要的自然现象,也是工程领域中需要重点关注的问题。
在这种交换中,热量和物质会在空气和固体表面之间进行交换,影响着固体表面的温度和热性能。
空气与固体表面之间的热质交换可以通过多种方式进行,其中最主要的是对流传热和热辐射。
对流传热是指空气在固体表面附近形成的对流运动,通过空气和固体表面之间的热传递来降低表面温度。
热辐射则是指固体表面向空气发射的热辐射能量,这种热辐射能量会被空气吸收并转化成热量。
固体表面的温度和热性能会受到空气的温度、风速、湿度等因素的影响。
在工程中,人们需要考虑如何优化固体表面的热质交换,以提高设备的散热效率和热能利用率。
总的来说,空气与固体表面之间的热质交换是一个复杂的过程,涉及多种因素的综合影响。
通过深入研究和分析,可为工程实践提供有益的理论指导。
热质交换和传热学的区别热质交换和传热学是热力学领域中两个相关但又有所不同的概念。
热质交换是指热量和物质之间的交换过程,而传热学则是研究热量在物质之间传递的规律和机制。
下面我们将详细介绍这两个概念的区别。
热质交换主要关注的是热量和物质之间的交换过程。
热质交换可以发生在各种不同的系统中,例如在化学反应、相变过程以及能量转换中。
在热质交换中,热量和物质的交换是同时进行的,它们互相影响并且相互作用。
热质交换的一个重要概念是热力学平衡,即当系统达到稳定状态时,热量和物质的交换不再发生变化。
与此相反,传热学更关注的是研究热量在物质之间传递的规律和机制。
传热学主要研究热传导、对流传热和辐射传热这三种传热方式。
热传导是指热量通过物质内部的分子振动和碰撞传递的过程;对流传热是指热量通过流体的流动传递的过程;辐射传热是指热量通过电磁辐射传递的过程。
传热学研究的重点是热量的传递速率和传递机制,以及如何优化传热过程。
热质交换和传热学在研究方法和应用领域上也有所不同。
热质交换通常是通过实验和数值模拟来研究的,可以利用实验室设备和计算机模拟来模拟不同条件下的热质交换过程。
而传热学更多地侧重于理论分析和数值计算,通过建立数学模型和方程组来描述传热过程,并通过求解这些方程来得到传热过程的定量结果。
在应用领域上,热质交换更多地应用于化工、环境工程和能源系统等领域。
通过研究热质交换过程,可以优化化学反应的效率、改善环境污染物的处理和利用能源资源。
而传热学则广泛应用于各个工程领域,例如建筑、制冷空调、电子设备等。
在这些领域中,传热学的研究成果可以指导系统的设计和优化,提高能源利用效率和设备的性能。
热质交换和传热学是热力学中两个相关但又有所不同的概念。
热质交换关注热量和物质之间的交换过程,研究热量和物质的相互作用;传热学则关注热量在物质之间传递的规律和机制,研究热量传递的速率和传递方式。
虽然两者有所重叠,但在研究方法和应用领域上有所区别,对于不同的工程和科学领域都具有重要的意义。
填空:1、 当流体中存在速度、温度和浓度的梯度时,则分别发生动量、热量和质量的传递现象。
2、 动量、热量和质量的传递,既可以是分子的微观运动引起的分子扩散,也可以是由漩涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。
3、 绝对速度=主体流动速度+扩散速度4、 组分的实际传质通量=分子扩散通量+主体流动通量5、 按扩散物质分子运动的平均自由程λ与孔道直径d 的关系,常将多孔固体中的扩散分为斐克型扩散、克努森扩散及过渡区扩散等类型。
6、 质交换的两种基本形式分子扩散、对流扩散。
7、 麦凯尔方程: aAdz i i h dQ m d )(-''=dA i i h dQ b md z )(-=。
8、 常用的固体吸附剂有极性的 硅胶、多孔活性铝和沸石 及非极性的活性炭 等。
9、 吸收液除湿的最大特征:只要吸收液浓度保持一定,入口温度对空气出口相对湿度 几乎没有影响。
10、按照用途的不同,可将混合式热交换器分为 冷却塔 、气体洗涤塔 、 喷射式热交换器 、和 混合式热交换器 。
11、冷却塔淋水装置点滴式 、 薄膜式、点滴-薄膜式。
12、热质交换设备按工作原理可分为间壁式 、直接接触式/混合式 、蓄热式 、和 热管式 。
13、刘易斯关系式的表达形式 。
14、固体除湿其按工作方式可分为固定式 和 旋转/回转式 。
15、常用的吸收液 氯化锂 、 三甘醇 。
16、喷淋室有卧式和立式、单级和双级、低速和高速 之分。
此外工程上还使用带旁通和带填料层的喷淋室。
17、常用水冷式冷凝器有壳管冷凝器 , 壳-盘管,套管式, 板式冷凝器。
18、满液式蒸发器,若制冷剂为氨,充液高度约为筒径的70~80%,而氟利昂为制冷剂时,其充液高度为筒径的 55~65%。
19、在直接蒸发式空气冷却器中,分液器 和毛细管保证液态制冷剂能够均匀分配给各路肋管的主要部件。
20、制冷剂在管内蒸发时,其流速或质量流速越大,管内沸腾放热系数就越高,而流速的增大又将引起管内制冷剂压力降的增加,故存在最佳质量流速。
<热质交换原理与设备>第一章绪论1.分子传递的三定律3个传递系数、公式、结构上的类似性。
2.紊流传递,分子传递的基本概念基于流态划分的传递现象的两种基本形式。
3.设备的分类以及它们各自的传热机理第二章热质交换过程1.传质定义:分子扩散和对流扩散的概念基于质交换的构因划分的质交换的基本方式对流传质量概念2.5种扩散通量的定义之间的关系扩散通量质扩散通量、摩尔扩散通量、扩散通量向量、绝对扩散通量、相对扩散通量3.斐克定律的其它表示形式质量平均速度与扩散速度4.斯蒂芬定律应用情况;积分形式、微分形式,转化条件(转化为斐克定律)5.扩散系数定义,o D的定义(公式不记),随压强和温度的变化情况6.对流传质的基本公式7.边界层的概念?意义?对流传质简化模型的中心思想。
8.薄膜渗透理论的基本论点、结论(公式、推导不计)9.各准则数的物理意义普朗特,施密特,刘伊斯10.类似律的本质:阐述三传之间的类似关系(建立了…和之间的关系)11.同一表面上传质对传热的影响,对壁面热传导和总传热量影响相反由(2-90)和图2-16来分析影响12.刘伊斯关系式的表达式和意义第三章相变热量交换原理1.什么是沸腾放热的临界热流密度?有何意义?2.汽化核心分析3.影响沸腾换热的因素4.影响凝结现象的因素第四章空气热质处理方法1.麦凯尔方程的意义,热质交换设备的图解方法。
2.空气与水直接接触时热湿交换的原理,显热,潜热推动力,空气状态变化过程,实际过程3.吸收吸附法较之表冷器除湿的优点。
4.干燥循环的3个环节5.吸附剂传质速度的影响因素。
6.吸附原理:表面自由焓7.动态吸附除湿的再生方式8.吸附除湿空调系统9.吸收原理:气液平衡关系第五章 其它形式的热质交换1.空气射流的种类、特点等温自由射流的速度衰减。
非等温射流温度边界层,速度边界层,浓度边界层的特性。
起始段,主体段2.回风口空气衰减规律3.送风温差第六章 热质交换设备1.表冷器的热工计算(1)传热系数与哪些因素有关 迎面风速,析湿系数,水流速(2) 效能—传热单元法 主要原则,几个参量的意义2.喷淋室的热工计算(1)影响喷淋室热交换效果的因素。
热质交换原理的应用
什么是热质交换原理
•热质交换原理是热力学中的一个重要概念
•它描述了热与质的交换过程中的能量转换和转移
具体应用领域
1. 工业生产中的应用
•工业炉的设计和优化
•燃烧器的热效率提高
•蒸汽发生器的热能回收
2. 环境保护中的应用
•热能回收系统的建设和优化
•回收废热用于供暖和发电
•生物质能源的开发和利用
3. 建筑和城市规划中的应用
•建筑材料的热传导特性研究
•建筑节能设计和建筑热环境优化
•城市热岛效应的控制和改善
热质交换原理的基本原理
•热量传递的基本方式
•质量传递的基本方式
•能量的转化和转移
热质交换原理的工程应用案例
1. 工业炉设计优化案例
•研究目标:提高工业炉的热效率
•方法:优化燃烧器、改进燃料供应系统、优化炉体结构
•案例结果:热效率提高20%,节能效果显著
2. 城市建筑节能设计案例
•研究目标:控制建筑能耗,提高建筑能效
•方法:优化建筑外围结构、改善建筑绝热性能、使用高效节能设备
•案例结果:建筑能耗降低30%,环境负荷减少
3. 生物质能源开发利用案例
•研究目标:提高生物质能源利用效率
•方法:改善生物质颗粒燃烧性能、优化燃烧系统设计、提高能源回收效率
•案例结果:生物质能源利用效率提高50%,减少化石能源消耗
热质交换原理在环境保护和可持续发展中的作用•能源的高效利用
•环境负荷的降低
•可持续发展的推动
结语
•热质交换原理是工程学和热力学领域的重要理论基础
•其应用可以帮助工业生产提高能源利用效率、节能减排
•同时也有助于环境保护和可持续发展的实现。
空气与固体面之间的热质交换简介引言热质交换是指空气与固体面之间传递热量和质量的过程。
在许多工程和自然环境中,空气与固体面之间的热质交换是非常重要的现象。
了解和控制这种交换过程对于优化系统性能和健康环境的维护至关重要。
传热方式在空气与固体面之间的热质交换中,热量可以通过三种方式传递:传导、对流和辐射。
传导传导是指热量通过固体材料中分子之间的直接碰撞传递的过程。
在空气与固体面之间,热量可以通过固体材料传导到空气中。
热传导的速率取决于固体材料的热导率和温度差。
对流对流是指通过流体(例如空气)传递热量的过程。
在空气与固体面之间,当空气与固体表面接触时,空气被加热并上升,从而形成对流。
对流的速率取决于流体的性质、速度、密度和温度差。
辐射辐射是指热能以电磁波的形式传播。
在空气与固体面之间,辐射可以通过电磁波的传播传递热量。
辐射的速率取决于固体表面的温度、表面特性和辐射物质的性质。
传质过程除了热量的传递,空气与固体面之间还存在质量的交换过程,即传质。
传质可以通过扩散和对流两种方式进行。
扩散扩散是指物质从浓度较高处向浓度较低处传递的过程。
在空气与固体面之间,物质可以通过扩散从空气中进入固体表面或从固体表面进入空气中。
扩散的速率取决于浓度差、温度和物质的性质。
对流对流也可以促进空气与固体面之间的传质过程。
当空气与固体表面接触时,空气可以带走固体表面的物质,或者将物质输送到固体表面。
对流可以增加传质的速率。
影响因素空气与固体面之间的热质交换受到许多因素的影响。
表面特性固体表面的特性对热质交换有很大的影响。
表面的粗糙度、颜色和厚度会改变热质交换的速率。
例如,黑色的表面吸收更多的热量,而镀银的表面则反射更多的热量。
温度差温度差是空气与固体面之间传热和传质的驱动力。
温度差越大,热量和物质传递的速率就越大。
流动条件当空气流动时,对流传热和传质会增强。
流动可以带走固体表面附近的热量和物质,并将新的空气和物质输送到固体表面。
材料性质固体材料的热导率和传质性质会影响热质交换的速率。
热质交换原理与设备概述在热质交换过程中,热量的传递通过传热表面进行,介质之间不直接接触。
根据传热方式的不同,热质交换可以分为对流换热和辐射换热两种。
对流换热是通过流体的流动来实现热量传递,常见的设备有管壳式换热器、板式换热器等;辐射换热是通过辐射作用来实现热量传递,常见的设备有塔式冷却器、蒸发器等。
换热器是热质交换中应用最广泛的设备之一,其原理是通过传热表面将热量从一个介质传递到另一个介质。
常见的换热器有管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等,其结构形式和换热原理各有不同,可以根据具体的工艺需求进行选择。
冷凝器和蒸发器是热质交换中另外两种重要的设备。
冷凝器主要用于将蒸汽冷凝成液体,蒸发器则用于将液体蒸发成蒸汽。
它们在化工生产过程中起着非常重要的作用,可以有效地实现能源的利用和介质的循环利用。
吸收器是一种特殊的热质交换设备,主要用于吸收剂对溶质的吸收作用。
它在化工领域中应用广泛,可以用于气体的干燥、溶液的浓缩、气液的分离等工艺。
总的来说,热质交换原理与设备是化工、能源、环保等行业中不可或缺的重要内容,它们的应用可以有效地提高能源利用率和生产效率,降低生产成本,保护环境并推动工业发展。
随着技术的不断发展和进步,热质交换原理与设备也将不断完善和改进,为人类社会带来更多的福祉。
热质交换原理与设备作为化工、能源和环保等行业的重要环节,在现代工业生产中发挥着关键作用。
热质交换过程是将两种物质之间的热量转移交换,通常在不同温度的条件下进行。
这需要通过热质交换设备,将热能从一个介质传递到另一个介质,以满足工业生产过程中的热能需求。
在热质交换过程中,介质的传热方式有对流、辐射和传热。
对流换热是指介质之间的热量通过传导和对流进行传递;辐射换热是指介质通过辐射方式进行热量传递;传热是指介质之间的热量通过固体传热表面进行传递。
这些传热方式的不同会影响热质交换设备的选择和设计。
换热器是热质交换中应用最广泛的设备之一,主要用于热能的传递。
二、简答题(36分,每题6分)1、简述冷却塔设计计算和校核计算的任务是什么?答:已知冷却任务和外界气象参数,确定冷却塔的构造和参数已知冷却塔的构造、外界气象参数、气量、水量,求出水温度2、喷淋室热工计算的原则是什么?答:1)空气处理过程需要的热交换效率应该等于喷淋室能达到的热交换效率(2)空气处理过程需要的接触系数应该等于喷淋室能达到的接触系数 3)空气失去(或得到)的热量应等于喷水室喷水吸收(或失去)的热量。
3、说出增强凝结换热的四种措施。
答:1)改变表面的几何特征 2)有效的排出不凝性气体 3)加速凝结液的排出加导流装置、使用离心力、低频振动、静电吸引等 4)促成珠状凝结4、浓度边界层的意义是什么?答:由于浓度边界层的引入,可以将整个求解区域划分为主流区和边界层区。
在主流区为等浓度的势流,各种参数视为常数。
在边界层内具有较大的浓度梯度,可以用专门的讨论求解边界层内的浓度场,大大简化问题的求解难度。
1、什么叫冰蓄冷空调?其系统种类有哪些?冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中,白天融冰将所储存冷量释放出来,减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量2、根据冷却介质和冷却方式的不同,冷凝器可分为哪几类?试说明他们各自的特点?水冷和风冷冷凝器水冷,空冷,水—空气冷却以及靠制冷剂蒸发或其他工艺介质进行冷却的冷凝器。
采用水冷式冷凝器可以得到比较低的温度,这对制冷系的制冷能力和运行经济性均比较有利。
3、冷却塔分为哪几类?由哪些主要构件组成?干式和湿式。
有淋水装置、配水系统、通风筒组成。
4、解释显热交换、潜热交换和全热交换,并说明他们之间的关系。
显热交换是空气与水之间存在温差时,由导热、对流和辐射作用而引起的换热结果。
潜热交换是空气中的水蒸气凝结(或蒸发)而放出(或吸收)汽化潜热的结果。
总热交换是显热交换和潜热交换的代数和。
5、表冷器与喷水室比较,有什么区别?表冷器是给制冷剂散热的,把热量排到室外,它把压缩机压缩排出高温高压的气体冷却到低温高压的气体。
利用制冷剂在表冷器内吸热,使之被冷却空间温度逐渐降低。
喷水室是一种多功能的空气调节设备,可对空气进行加热、冷却、加湿及减湿等多种处理。
喷水室的优点是可以实现空气处理的各种过程;主要缺点是耗水量大,占地面积大,水系统复杂,水易受污染,目前在舒适性空调中应用不多。
6、扩散系数是如何定义的?影响扩散系数值大小的因素有哪些?扩散系数是沿扩散方向,在单位时间每单位浓度降的条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数,大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
7、试比较分析对流传质与对流传热的相关准数之间的关系?传质传热 Sc=v/di Pr=v/a Sh=hm .l/Di Nu=hl/λ Stm=Sh/Re.Sc St=Nu/Re.Pr8、如何认识传质中的三种速度,并写出三者之间的关系?UaUb:绝对速度 Um:主题流动速度 Ua- Um :扩散速度 Ua=Um+(Ua-Um) 绝对速度=主体速度+扩散速度9、写出斐克定律的普遍表达形式并举例说明其应用?NA=-DdCA/dz +xA ( NA+NB) ma=-DdPA/DZ+aA (ma+mb )10、简述“薄膜理论”的基本观点。
当流体靠近物体表面流过,存在着一层附壁的薄膜,在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触,并假定膜内流体与主流不相混合和扰动,在此条件下,整个传质过程相当于此 薄膜上的扩散作用,而且认为在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性的浓度分布,膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。
11、在什么条件下,描述对流传质的准则关联式与描述对流换热的准则关联式具有完全类似的形式?请说明理由。
当边界层传递方程的扩散系数相等时即v=a=D 或V/a=V/D=a/D=1时 具有完全相同的形式12、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。
hw (ti –tw )=hmd(i-ii) 湿空气在冷却降湿过程中,湿空气主流与仅靠水膜饱和空气的焓差是热值交换的推动势,其在单位时间内单位面积上的总传热量可近似的用传值系数hmd与焓差动力Δi 的乘积来表示。
13、分别写出对流换热与对流传质的基本计算式以及式中各项的单位和物理意义;并指出当热质传递同时存在时,对流换热系数h 和对流传质系数hm 之间存在什么样的关系? hm=0.664DAB/L Re0.5Sc1/314、简述表面式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点。
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,则空气只是冷却而不产生凝结水,称干工况。
如果低于空气露点,则空气不被冷却,且其中所含水蒸气部分凝结出来,并在冷凝器的肋片管表面形成水膜,称湿工况,此过程中,水膜周围形成饱和空气边界层,被处理与表冷器之间不但发生显热交换还发生质交换和由此引起的潜热交换。
15、请说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点?对空气的降温和除湿分开处理,除湿不依赖于降温方式实现。
节约传统除湿中的缺点,节约能源,减少环境污染。
16、表冷器处理空气的工作特点是什么?与空气进行热质交换的介质不和空气直接接触,是通过表冷器管道的金属壁面来进行的。
空气与水的流动方式主要为逆交叉流。
17、吸附(包括吸收)除湿法和表冷器,除湿处理空气的原理和优缺点是什么?吸附除湿是利用吸附材料降低空气中的含湿量。
吸附除湿既不需要对空气进行冷却也不需要对空气进行压缩,且噪声低并可以得到很低的露点温度。
表冷器缺点:仅为降低空气温度,冷媒温度无需很低,但为了除湿必须较低,1、 写出刘易斯关系式,并阐明其成立的条件答:p md hc h 条件:(1)0.6<Pr<60;(2)0.6<Sc<3000;(3) ;(4)湍流2、 写出麦凯尔方程式,并说明其物理意义答:意义:湿空气在冷却表面进行冷却降湿过程中,使空气主流与紧靠水膜饱和空气的焓差是热、质交换的推动势。
3、 同一表面上传质过程如何影响传热过程答:由于传质的存在,传质速率的大小和方向影响了壁面上的温度梯度,从而影响了壁面上的总传热量。
同时传质的存在对壁面热传导和总传热量的影响是方向相反的传质阿克曼修正系数 >0,随着 ↑,总热量 ↑,导热量 ↓;传质阿克曼修正系数 <0,随着 ↑,总热量 ↓,导热量 ↑。
4、吸附除湿法和表冷器除湿处理空气的优缺点如何答:表冷器除湿:(1)低温露点除湿,除湿要求较低的冷源温度(低于露点温度),降低了制冷机的效率,同时由于冷媒温度较低(较低露点要求),自然低温冷源难以利用;(2)除湿后须将空气加热到适宜的温度,浪费了能源,增加污染,易出霉菌;(3)设备结构简单,安装运行方便。
独立除湿:(1)不需对空气进行冷却和压缩;(2)降温和除湿分开独立处理,冷源只需将空气降低到送风温度即可;(3)采用吸附或吸收方法除湿节省能源;(4)结构复杂,属新概念空调。
一、质量传递的推动力是什么?传质有几种基本方式?其机理有什么不同?答:质量传递的推动力是浓度梯度。
传质有两种基本方式:分子扩散与对流扩散。
在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体及固体中的扩散,本质上由微观分子的不规则运动引起,称为分子扩散,机理类似于热传导;流体作宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散,机理类似于热对流。
二、简述斐克定律,并写出其数学表达式以及各项的意义;当混合物以整体平均速度运动时,斐克定律又该如何表示?答:斐克定律:在浓度场不随时间而变的稳态扩散条件下,当无整体流动时,组成二元混合物中组分A和B发生互扩散,其中组分A向组分B的扩散通量与组分A的浓度梯度成正比,其表达式为:或,-分别为组分A的相对质扩散通量和摩尔扩散通量;——分别为组分A的质量浓度梯度和摩尔浓度梯度;——组分A向组分B中的质扩散系数,单位;当混合物以整体平均速度运动时三、简述“薄膜理论”的基本观点。
答:当流体流经固体或液体表面时,存在一层附壁薄膜,靠近壁面一侧膜内流体的浓度分布为线性,而在流体一侧,薄膜与浓度分布均匀的主流连续接触,且薄膜内流体与主流不发生混和与扰动。
在此条件下,整个传质过程相当于集中在薄膜内的稳态分子扩散传质过程。
四、在什么条件下,描述对流传质的准则关联式与描述对流换热的准则关联式具有完全类似的形式?请说明理由。
答:如果组分浓度比较低,界面上的质扩散通量比较小,则界面法向速度与主流速度相比很小可以忽略不计时,描述对流换热系数和对流传质的准则关联式具有完全类似的形式。
此时,对流换热与对流传质的边界层微分方程不仅控制方程的形式类似,而且具有完全相同的边界条件,此时对流换热和对流传质问题的解具有完全类似的形式。
五、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。
答:麦凯尔方程表明,当空气与水发生直接接触,热湿交换同时进行时。
总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的焓差。
六、氢气和空气在总压强为1.013×105Pa,温度为25℃的条件下作等摩尔互扩散,已知扩散系数为0.6㎝2/s,在垂直于扩散方向距离为10㎜的两个平面上氢气的分压强分别为16000Pa和5300Pa。
试求这两种气体的摩尔扩散通量。
解:用A和B分别代表氢气和空气由于等摩尔互扩散,根据菲克定律负号表示两种气体组分扩散方向相反。
七、含少量碘的压力为1.013×105Pa、温度为25℃的空气,以5.18m/s的速度流过直径为3.05×10-2m的圆管。
设在空气中碘蒸汽的平均摩尔浓度为nm,管壁表面碘蒸汽的浓度可视为0,空气-碘的质扩散系数D=0.826×10-5㎡/s,试求从气流到管壁的对流传质系数以及碘蒸汽在管子表面上的沉积率。
(空气的动量扩散系数)管内受迫层流:管内受迫紊流:解:名词解释热舒适性:人体对周围空气环境的舒适热感觉绝热饱和温度:绝热增湿过程中空气降温的极限传质通量:单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量扩散系数:沿扩散方向在单位时间每单位浓度降的条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数空气调节: 利用冷却或者加热设备等装置,对空气的温度和湿度进行处理,使之达到人体舒适度的要求新风: 从室外引进的新鲜空气,经过热质交换设备处理后送入室内的环境中回风: 从室内引出的空气,经过热质交换设备的处理再送回室内的环境中露点温度: 指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下冷却到饱和时的温度机器露点: 空气在机器上结露产生凝结水的温度值分子传质: 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象)(扩散传质)、对流传质: 是流体流动条件下的质量传输过程质量浓度: 单位体积混合物中某组分的质量浓度边界层: 质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流层中,该流层即为浓度边界层速度边界层: 质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流层中,该流层即为浓度边界层热边界层:流体流动过程中.在固体壁面附近流体温度发生剧烈变化的薄层雷诺类比: 对流传热和摩擦阻力间的联系宣乌特准则数: 流体传质系数hm和定型尺寸的乘积与物体的互扩散系数(Di)的比值施密特准则数: 流体的运动黏度(v)与物体的扩散系数(D)的比值普朗特准则数: 流体的运动黏度(v)与物体的导温系数a的比值送风状态点:指的是为了消除室内的余热余湿,以保持室内空气环境的要求,送入房间的空气的状态。