空气的热湿处理---热质交换与设备原理
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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。
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。
1) 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。
2) 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。
3) 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。
4) 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。
1) 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。
2) 叉流式又称错流式,两种流体的流动方向互相垂直交叉。
3) 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。
4) 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。
热质交换原理与设备(Principle and Equipment of Heat and Mass Transfer)课程代码:02410040学分:2.0学时:32 (其中:课堂教学学时:28实验学时:4上机学时:0课程实践学时:0 )先修课程:《传热学》、《工程热力学》、《流体力学》适用专业:建筑环境与能源应用工程教材:热质交换原理与设备,连之伟,北京:中国建筑工业出版社,第四版一、课程性质与课程目标(一)课程性质《热质交换原理与设备》是具有承上启下意义,同时起到连接相关专业基础课与专业课桥梁作用的专业基础课。
它是在《传热学》、《流体力学》和《工程热力学》的基础上,将专业中《冷热源工程》、《暖通空调》、《热泵原理与应用》等专业课中涉及流体热质交换原理及相应设备的共性内容抽出,经综合、充实和系统整理而形成的一门专业基础课程。
此课程兼顾理论知识和设备知识,培养学生较全面掌握动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论的基础知识,掌握本专业中的典型热质交换设备的热工计算方法,为进一步学习本专业的专业课程打下坚实的基础。
(二)课程目标课程目标1:掌握传质的理论基础,包括传质的基本概念,扩散传质、对流传质的过程及分析, 相际间的热质传递模型。
课程目标2:理解传热传质的分析和计算知识,包括动量、热量和质量的传递类比,对流传质的准则关联式,热量和质量同时进行时的热质传递;学会运用所学知识分析实际问题。
课程目标3:熟悉空气热质处理方法,包括空气处理的各种途径,空气与水/固体表面之间的热质交换过程及主要影响因素,吸附和吸收处理空气的原理与方法,用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的原理与方法;学会理论联系实际,分析环境控制领域常用的空气热质处理原理。
课程目标4:掌握热质交换设备的热工计算方法,包括间壁式热质交换设备的热工计算,混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算,能够针对具体需求对常见热质交换设备进行设计计算和校核计算。
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,也可以是由漩涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。
质量浓度:单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度。
物质的量浓度:单位体积混合物中某组分的物质的量称为该组分的物质的量浓度,符号C。
绝对速度= 主体流动速度+ 扩散速度单位时间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。
传质通量等于传质速度与浓度的乘积。
质量传递的方式分为分子传质和对流传质。
分子传质又称为分子扩散,它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。
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。
在湍流流体中,由于存在大大小小的漩涡运动,而引起各部位流体间的剧烈混合,在有浓度差存在的条件下,物质便朝着浓度降低的方向进行传递,这种凭借流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象,称为紊流扩散。
斐克定律: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,组成二元混合物中组分A和组分B将发生互扩散,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。
斐克定律只适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程,其传递的速度即为扩散速度。
组分的实际传质通量= 分子扩散通量+ 主体流动通量在气体扩散过程中,分子扩散有两种形式,双向扩散和单向扩散。
等分子反方向扩散(双向扩散):设由A、B两组分组成的二元混合物中,组分A、B进行反方向扩散,若二者扩散的通量相等,则成为等分子反方向扩散。
组分A通过停滞组分B的扩散(单向扩散):设组分A、B两组分组成的混合物中,组分A 为扩散组分,组分B为不扩散组分,组分A通过停滞组分B进行扩散。
液体中的等分子反方向扩散发生在摩尔潜热相等的二元混合物蒸馏时的液相中,此时,易挥发组分A向气液相界面方向扩散,而难挥发组分B则向液相主体的方向扩散。