热质交换原理与设备试卷答案a

1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是1。

405*10-5 m2/s。

2、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。

3、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的扩散速度。

4、冷却塔填料的作用是将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量，均匀布水。

5、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。

6、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。

7、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。

8、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。

9、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。

10、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）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。

11、有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为3个标准大气压，温度为0℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。

12、一管式逆流空气加热器，平均换热温差为40℃，总换热量位40kW，传热系数为40W/(m2.℃)则换热器面积为25m2。

13、流体的粘性、热传导性和质量扩散通称为流体的分子传递性质。

14、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的质量扩散；描述这三种分子传递性质的定律分别是牛顿粘性定律、傅里叶定律、菲克定律。

……………………………… 装 ……………………………… 订 ………………………………… 线 ………………………………2009~2010学年第二学期期末考试《热质交换原理与设备》试卷（A ）标准答案和评分标准﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉一、简答题、推导题1、写出动量、热量和质量的分子扩散的定律及通用表达式 10分 发生动量传递。

)()(ρνμρνμτ===dyu d dy dudy u d )(ρ——动量浓度的变化率u ρ ——动量浓度，单位体积内流动的动量在y 方向上的变化率。

传热、傅立叶定律dyt C d a dy t C d C dy dt q p p p )()(ρρρλλ-=-=-=dyt C d p )(ρ——焓浓度的变化率tC p ρ——焓浓度，单位体积内流体的焓在y 方向上的变化率。

λ——导热系数 a ——热扩散系数 q ——热流通量传质、斐克定律dy dC D m A AB A *ρ=*A C ——质量百分数 混合物密度组分密度A Aρρdy d D m A ABA ρ-=ρ为常数时dy dp A——质量浓度的变化率，密度的变化率AB D ——A 在B 中的扩散系数 A m ——质流通量这三个表达式从“分子扩散”机理的角度说明了三传的类比性。

⎪⎩⎪⎨⎧--比例常数传递的量的速率质量焓单位体积流体的动量传递的量,,u ρ传递的量的传递速率正比于传递的量的变化率，从而为通过传热来研究物质提供了可能性。

2、混合物的质量分数与摩尔分数表示方法及互换关系 5分'd FD CdyΦΦ=-质量分数：摩尔分数： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=***B B A A AA A M a M a M a x3、推出气体中稳态扩散过程的等分子反向扩散通量方程 10分()B A AA A N N CC dz dC DN ++-= 等分子反向扩散B A N N -=得出：dz dC DN AA -=()21A A A p p zRT DN -∆=4、推导传质微分方程 15分()()()()速率流体微元内累积的质量率输出流体微元的质量速反应生成的质量速率率输入流体微元的质量速+=+st A g A dif A conv A m m m m,,,, =++dV t dV n D n VAA A AB V A ⎰⎰⎰⎰⎰⎰∂∂=+∇⋅∇+⋅-∇→ρρρ])()([A A AB A AnD t +∇⋅∇=⋅∇+∂∂→ρυρρ)()(5、写出施密特准则数和宣乌特准则数及他们的物理含义 施密特准则数(Sc)对应于对流传热中的普朗特准则数（Pr)i D Sc ν=ν: 流体的运动粘度（即动量传输系数） α：物体的导温系数（即热量传输系数） Di ：物体的扩散系数①联系动量和质量传递的相似准则 ②表示速度分布和浓度分布的相互关系。

第二章 传质的理论基础3、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：410D -=若在压强5001.01310,273PPa T K =⨯=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 状态下的扩散系数可用该式计算32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅=223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=52115233 1.5410/1.013210(25.6)D m s -==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+=50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K =3221.0132980.2()0.228/1.0132273D cm s=⨯⨯=2-4、解：气体等摩尔互扩散问题124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯错误！未找到引用源。

m 2sR 0通用气体常数单位：J/kmol ﹒K5、解：250C 时空气的物性：351.185/, 1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则211220000()()()44ln4A A A m A s A A lA m A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰2-6、解：20℃时的空气的物性：（注：状态不同，D 需修正）353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023m e c sh R S =计算m h0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===第3章传热传质问题的分析和计算5、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s60e 210R 1.1810u lυ⨯===⨯⨯-616.9610转折点出现在56e 510101.1810e R , 4.24R c x l m μν⨯⨯⨯=== 因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)e c LR S Sh γ=-查表2—4得，定性温度为350C 时，324000.26410O D P T D P T -⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭2m /s40.264100.64c DS υ-⨯⨯===-616.9610360.8[0.037(1.1810)870]0.641548.9LSh γ=⨯⨯-⨯=430.288101548.9 4.4610/10mLL D h Sh m sL --⨯⎛⎫==⨯=⨯ ⎪⎝⎭每2m 池水的蒸发速率为()m A A S A n h ρρ⋅∞=-300C 时，3030.03037/;40,0.05116/A S A S kg m C kg m ρρ⋅⋅'==时()354.4610(0.030370.50.05116) 2.1410m A A S A S n h ρϕρ--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯6、解：在稳定状态下，湿球表面上水蒸发所需的热量来自于空气对湿球表面的对流换热，即可得以下能量守衡方程式2()s fg H O h T T h n ∞-=其中fg h 为水的蒸发潜热222()H O H O H O m S n h ρρ⋅⋅∞=-22()H O H O ms fgS h T T h h ρρ∞⋅⋅∞=+-又23r P 1m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭ 查附录2—1，当s T =035C 时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808S P=于是 325808180.0408/8314308H OS S sP M kg mRT ρ⨯===⨯0ρ∞=第四章 空气的热湿处理1、（1）大气是由干空气和一定量的水蒸汽混合而成的。

学年第二学期热质交换原理与设备课程试卷标准答案与评分标准A( √)/B( ) 卷专业_建筑环境与设备专业班级_注意：标题请用宋体4号，内容请用宋体5号。

一、判断题〔2分×10=20分〕1．利用液体除湿剂吸收空气中的水蒸汽，溶液的活度系数越小表明其偏离理想溶液性质越大，其表面蒸汽压越大、除湿能力越弱。

〔×〕2．在冷却塔冷却水的过程中，室外空气干球温度相同情况下，其湿球温度越低越不利于水的冷却。

〔×〕3．干燥剂的吸湿和放湿是由干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽压差造成的，吸附剂表面的蒸汽压越小，表明其吸湿能力越强。

〔√〕4．吸附剂的比表面积越大，越有利于吸附质在吸附剂上的吸附。

〔√〕5．表冷器为一种间壁式热交换设备，因此处理空气过程不存在质交换。

〔×〕6. 喷淋室处理空气过程中，只要水温低于空气的温度，就可以达到减湿冷却的目的。

〔×〕7.常用的固体吸附剂可以分为极性吸附剂和非极性吸附剂，沸石是一种非极性吸附剂，对水分子具有很强的吸附能力。

〔×〕8．根据对流传质模型中的薄膜理论，对流传质系数与扩散系数成正比，与薄膜的厚度成反比。

〔√〕9．质扩散系数、热扩散系数和动量扩散系数具有相同的单位。

〔√〕10．对套管式换热器而言，冷、热两种流体的进出口温度相同，逆流布置的平均温差小于顺流布置的平均温差。

〔×〕二、填空题〔1分×10=10分〕1、质扩散系数：米2/秒〔m2/s〕对流传质系数: 米/秒〔m/s〕质流通量: 千克/〔米2·秒〕，kg/(m2·s)传热系数：瓦/〔米2·度〕，w/(m2·℃)传质速率: 千克/秒，kg/s2、传质通量是指单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量。

3、换热器热工计算的常用计算方法有 对数平均温差法和 效能-传热单元数法。

4、表冷器的肋通系数是指 每排肋片管外表面面积与迎风面积之比。

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热质交换原理与设备2一、填空题(共30分）1、流体的粘性、热传导性和_质量扩散性__通称为流体的分子传递性质。

2、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导;多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的_质量扩散_；描述这三种分子传递性质的定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。

3、热质交换设备按照工作原理不同可分为_间壁式、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。

表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。

3、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向，可分为___顺流__式、_逆流__式、__叉流___式和__混合_____式。

工程计算中当管束曲折的次数超过___4___次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理.5、__温度差_是热量传递的推动力,而_浓度差_则是产生质交换的推动力。

6、质量传递有两种基本方式：分子扩散和对流扩散，两者的共同作用称为__对流质交换__。

7、相对静坐标的扩散通量称为绝对扩散通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为相对扩散通量。

8、在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中的组分A和组分B发生互扩散，其中组分A向组分B的质扩散通量m A与组分A的_浓度梯度成正比，其表达式为；当混合物以某一质平均速度V 移动时，该表达式的坐标应取___随整体移动的动坐标__。

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业
一、单选题（客观）
1(5.0分) （）反映了流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比。

A) 普朗特准则数
B) 斯坦顿准则数
C) 施密特准则数
D) 舍伍德准则数
参考答案：D
2(5.0分) 以下不属于表冷器除湿特点的是（）。

A) 不需要对空气进行冷却
B) 易产生霉菌，会影响室内空气质量
C) 不需要对空气进行压缩
D) 噪声低，露点温度低
参考答案：D
3(5.0分) 喷淋室前挡水板的作用是（）。

A) 挡住飞溅的水滴和均匀进风
B) 均匀进风和水滴分离
C) 挡住飞溅的水滴和水滴分离
D) 均匀进风和增大空气与水的接触面积
参考答案：A
4(5.0分) 当传质方向从流体主流到壁面，传质阿克曼修正系数的值为（），此时壁面上的导热量（）。

A) 正，减小为0
B) 正，增大
C) 负，减小
D) 负，增大
参考答案：D
5(5.0分) 湿空气在冷却表面进行冷却除湿过程中，湿空气主流与紧靠水膜饱和空气的( )是热、质交换的推动势。

A) 温差
B) 焓差
C) 压差
D) 浓度差
参考答案：B
6(5.0分) 关于顺流和逆流换热器说法错误的是（）。

A) 在相同进出口温度下，逆流比顺流平均温差大
B) 顺流时冷流体的出口温度一定小于热流体的出口温度。

第一章 绪论1、答：分为三类。

动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。

第二章 热质交换过程1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。

传质通量等于传质速度与浓度的乘积。

以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+以主流速度表示的质量通量：1()()A A A AB B A A B e u e e u e u a m m e ⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦()B B A B e u a m m =+2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。

3、答：当物系中存在速度、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。

动量、热量和质量的传递，（既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递）动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类似的。

4、答：将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子等于传质因子①2233r P 2m H D t t c GJ J S S S ===⋅=⋅② 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质，只要将对流传热计算式中的有关物理参数及准则数用对流传质中相对应的代换即可，如：r ,,,P ,,mc u h t t t c a D D S N S S S λ↔↔↔↔↔↔③当流体通过一物体表面，并与表面之间既有质量又有热量交换时，同样可用类比关系由传热系数h 计算传质系数m h 23m hh Le e φ-=⋅5：答：斯密特准则c i v S D =表示物性对对流传质的影响，速度边界层和浓度边界层的相对关系刘伊斯准则r P c v S D a Le v D a ===表示热量传递与质量传递能力相对大小 热边界层于浓度边界层厚度关系6、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：410D -=若在压强5001.01310,273P Pa T K =⨯=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T状态下的扩散系数可用该式计算32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅= 223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=525233 1.5410/1.013210(25.631.1)D m s -==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+= 50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K =3221.0132980.2()0.228/1.0132273D cm s=⨯⨯=7、解：124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯8、解：250C 时空气的物性：351.185/, 1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅ 6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则211220000()()()44ln4A A A m A s A A lAm A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰9、解：200C 时的空气的物性：353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023m e c sh R S =计算m h0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===10、解：氨在水中的扩散系数921.2410/D m s -=⨯，空气在标准状态下的物性为；353591.293/, 1.7210,Pr 0.708, 1.00510/()1.721010727.741.293 1.2410p c kg m Pa s c J kg k S D ρμμρ----==⨯⋅==⨯⋅⨯===⨯⨯ 由热质交换类比律可得231Pr m pc h h c S ρ⎛⎫= ⎪⎝⎭223351Pr 560.7087.0410/1.293100110727.74m p c h m s h c S ρ-⎛⎫⎛⎫==⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭11、解：定性温度为0252022.5,2g t C +==此时空气的 物性ρυ⨯23-6=1.195kg/m ,=15.29510m /s 查表得：⨯-42o D =0.2210m /s,0C 25饱和水蒸汽的浓度30.02383/v kg m ρ=33224400 1.0132980.22100.2510/1.0132273O D P T D m sP T --⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭02220209.48/3.140.0253600 1.195360044u m sd πρ===⨯⨯⨯⨯⨯0e 9.480.025R 15488u d υ⨯===⨯-615.2951040.25100.61c D S υ-⨯⨯===-615.29510用式（2--153）计算0.830.440.830.440.0230.023154880.6155.66,m e c sh R S ==⨯⨯=4255.660.2410 5.56610/0.025m m sh D h m sd --⨯⨯===⨯设传质速率为A G ，则 20()()()4A m A s A A dG d dx h d u d ππρρρ⋅=-=21004A A lAm A s A du d dx h ρρρρρ⋅=-⎰⎰1204exp()A s A A A s m h du ρρρρ⋅⋅-=-020C 时，饱和水蒸汽的浓度30.0179/A s kg m ρ⋅=11AAdρρρ=-1330.003 1.1953.5710/110.003A d kg m d ρρ-⋅⨯∴===⨯++∴ 代入上面的式子得：230.01193/A kg m ρ=112.23/A Ad g kgρρρ==-12、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s 60e 210R 1.1810u l υ⨯===⨯⨯-616.9610转折点出现在56e 510101.1810e R , 4.24R c x l m μν⨯⨯⨯===因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)e c LR S Sh γ=-查表2—4得，定性温度为350C 时，324000.26410O D P T D P T -⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭2m /s40.264100.64c DS υ-⨯⨯===-616.9610360.8[0.037(1.1810)870]0.641548.9LSh γ=⨯⨯-⨯=430.288101548.9 4.4610/10mL L D h Sh m sL --⨯⎛⎫==⨯=⨯ ⎪⎝⎭每2m 池水的蒸发速率为()m A A S A n h ρρ⋅∞=-300C 时，3030.03037/;40,0.05116/A S A S kg m C kg m ρρ⋅⋅'==时()354.4610(0.030370.50.05116) 2.1410m A A S A S n h ρϕρ--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯13、解：在稳定状态下，湿球表面上水蒸发所需的热量来自于空气对湿球表面的对流换热，即可得以下能量守衡方程式2()s fg H Oh T T h n ∞-=其中fgh 为水的蒸发潜热222()H O H O H O m S n h ρρ⋅⋅∞=-22()H O H O ms fgS h T T h h ρρ∞⋅⋅∞=+-23r P 1m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭查附录2—1，当s T =035C 时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808SP =于是325808180.0408/8314308H OS S sP M kg mRT ρ⨯===⨯0ρ∞=14、解：2()()s H O m S h T T r n r h ρρ∞∞-=⋅=⋅-其中0026,20S t C t C ∞== 查表2—1，当20S t C =时水蒸汽的饱和蒸汽压力2330S a P P = 于是22338180.017278314293H OS S sP M kgRT ρ⨯===⨯ 2454.3/r kJ kg =1V d d ρρρ∞⋅==+当26t C ∞=，时定性温度为023,2st t t C ∞+==31.193/ 1.005/()p kg m c kJ kg k ρ=⋅=⋅由奇科比拟知22334r P 110.749.59101.197 1.0050.6m p c h h c S ρ-⎛⎫⎛⎫===⨯ ⎪ ⎪⋅⨯⎝⎭⎝⎭()1S s m h d T T d rh ρρ∞⋅=--+ 41.19326200.0172712454700905910d d-⨯-=-+⨯⨯d=12.5g/kg15、解：325100.04036/8314(27325)i CO P C kmol mRT ===+22N CO C C = 222220.5N N CO N CO C x x C C ===+32254410 1.776/8314298CO iCO M P kg mRT ρ⨯⨯===⨯32252810 1.13/8314298N i N M P kg mRT ρ⨯⨯===⨯22220.611COCO CO Na ρρρ==+20.389N a =16、解：（a ）已知A M ，B M ，A x ，B xA A A A AA AB A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ B B B B BB A B A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ 已知B a ，A a ，A M ，B MA A AA AA A BA BA B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++B BB B BB A BA BA B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++（b ）222222222320.3077322844O O O O O N N CO CO x M a x M x M x M ===++++20.2692N a =20.4231CO a =若质量分数相等，则2222222221320.3484111322844O O O O N CO O N CO a M x a a a M M M ===++++20.3982N x =20.2534CO x =17、解；（a ）2O ，2N 的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动： （b ）2O ，2N 的浓度梯度沿垂直方向空气由下部向上部运动，有传质过程。

热质交换原理与设备习题答案第版SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#第一章绪论1、答：分为三类。

动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）；热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。

2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。

间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。

直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。

蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。

热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。

3、 解：顺流式又称并流式，其内冷 、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷 、热两种流体由同一端进入换热器。

逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷 、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。

叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。

混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。

顺流和逆流分析比较：在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。

一、填空题（共30分）1、流体旳粘性、热传导性和_质量扩散性__通称为流体旳分子传递性质。

2、当流场中速度分布不均匀时，分子传递旳成果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递旳成果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递旳成果会产生该组分旳_质量扩散_；描述这三种分子传递性质旳定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。

3、热质互换设备按照工作原理不一样可分为_间壁式、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。

表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。

3、热质互换设备按其内冷、热流体旳流动方向，可分为___顺流__式、_逆流__式、__叉流___式和__混合_____式。

工程计算中当管束波折旳次数超过___4___次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。

5、__温度差_是热量传递旳推进力，而_浓度差_则是产生质互换旳推进力。

6、质量传递有两种基本方式：分子扩散和对流扩散，两者旳共同作用称为__对流质互换__。

7、相对静坐标旳扩散通量称为绝对扩散通量，而相对于整体平均速度移动旳动坐标扩散通量则称为相对扩散通量。

8、在浓度场不随时间而变化旳稳态扩散条件下，当无整体流动时，构成二元混合物中旳组分A和组分B发生互扩散，其中组分A向组分B旳质扩散通量mA与组分A旳_浓度梯度成正比，其体现式为smkgdydCDm AABA⋅-=2；当混合物以某一质平均速度V移动时，该体现式旳坐标应取___随整体移动旳动坐标__。

9、麦凯尔方程旳体现式为：()dAiihdQdmdz-=，它表明当空气与水发生直接接触，热湿互换同步进行时。

总换热量旳推进力可以近似认为是湿空气旳焓差。

四、简述表面式冷却器处理空气时发生旳热质互换过程旳特点。

（10分）答：当冷却器表面温度低于被处理空气旳干球温度但高于其露点温度时，空气只被冷却并不产生凝结水，此为等湿冷却过程（干冷）；当冷却器表面温度低于空气旳露点温度时，空气不仅被冷却且其中所含水蒸气也将部分凝结出来，此为减湿冷却过程（湿冷）；在湿冷过程，推进总热互换旳动力湿湿空气旳焓差，而不是温差。