热质交换原理与设备-第二章

15、解：查附录4—1得 初态为50℃时， =62 kJ/kg(干空气) =4.3g/kg(干空气)
末状态为35℃时 =129 kJ/kg(干空气) =36.5g/kg(干空气)
△d=36.5-4.3=22.2 g/kg(干空气)所以从被干燥的物体中吸收1 kg水分时所需的干空气量G=1000/32.2=31 kg加热量Q=G △i=31 (129-62)=2077 kJ
4、（1）会有凝结水产生。
（2）由附录4—1可知：当房中漏点温度为9.5℃而冷水管表面温度为8℃ 所以会有凝结水产生。
（3）若想管道表面不产生凝结水，则可以对房间内空气进行除湿。
5、由附录4—1可知：湿空气20℃ =50%时，i=39kJ/kg(干空气)；
湿空气15℃， =90%时，i=39kJ/kg(干空气)； 所以空气的焓值没有发生变化。
潜热交换量以空气初状态的露点温度T2为界，由T1=30℃ ，水蒸汽的分压力为2000Pa得Ts=21.4℃T2=17.5℃
水温t 50℃30℃18℃10℃
传热方向气←水 气←水气→水 气→水
传质方向 气←水 气←水气←水 气→水
18、解：（a）常压下气温为30℃，湿球温度为28℃，由附录4—1得 =23g/kg(干空气)
（b） ， 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。
18、解；
19、解：
20、解：氨---空气
氢—空气
22、解、
质量损失
23、解： 扩散系数
25、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程
整理得
分离变量，并积分得 得
27、解：
查表得当温度为27 时，
28、解：（a）当温度为23 时， =0.021214

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2.1.3 质量传递的基本方式
2.对流传质
对流传质：单纯对流扩散不存在，在流体与流体或 固体的两相交界面上完成。
例如：空气掠过水表面时水的蒸发
紊流传质：凭借流体质点的湍流和漩涡来传递物质 的现象。
在湍流流体中，紊流扩散与分子扩散同时存在，一般，分 子扩散可略。
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2.2扩散传质
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2.2.1斐克定律（Fick’s
热传导 Fourier’s law
law ）
质量传递 Fick’s law
dt q = −λ dx
j A = − D AB
dρ A dz
文字描述：在浓度场不随时间变化的稳态扩散条 件下，当无整体流动时，组分A向组分B的扩散 通量与组分A的浓度梯度成正比。
2.1.2传质的速度和扩散通量
2.1.2.1传质的速度 uA－um u（um） uB－um 绝对速度:相对于固定坐标 主体流速:混合物平均流速 扩散速度:相对于主体流速 uB 静止平面
8
uA
混合物 绝对速度＝主体速度+扩散速度
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2.1.2.2传质的通量
传质通量：单位时间通过垂直于传质方向上单位 面积的物质的量。 传质通量=传质速度×浓度 1.以绝对速度表示的质量通量和摩尔通量（相对 于固定坐标系，考虑主体流速）
1 D = (D1 + D2 ) ρ2 ⎞ 1 ⎛ ρ1 ⎛ ρ ⎞ 2 Cav = ⎜ * ⎟ = ⎜ * + * ⎟ ⎜M ⎟ ⎝ M ⎠ av 2 ⎝ 1 M 2 ⎠

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)简要回答问题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。

2.6对流传质的准则关联式 2.6.1流体在管内受迫流动时的质交换 管内紊流换热
吉利兰（Gilliland）实验结果整理成相似准则
应用范围

应用类比律来计算管内流动质交换系数 因为 St Pr
2 3
f 8
所以

布拉修斯光滑管内的摩阻系数公式
此为类比结果，与 实验结果接近

2.6.2流体沿平板流动时的质交换 平板流动换热的准则式，当流动是层流时
湿布表面蒸发扩散的水分量为：

因为

由于湿球表面水分蒸发的量较小，即传质速率对传热过程 影响不大 C0 0
由湿空气焓的定义
i＝ iwb
i=cp.t+d.r+1.85.t
结论：过程的焓值不变

绝热饱和温度 定义：有限空气和水接触，接触面积较大，接触时 间充分，空气和水达到平衡时，饱和空气温度。
导热 对流
q h(tw t f )

能斯特（Nernst）的薄膜理论的不足：
1、hm与DAB是一次方关系，在层流低层是正确的；
0.5 2、在湍流中心区，湍流扩散为主导hm与DAB是 DAB
的关系；
0.5 3、因此整个区域应该是 hm DAB 1.0

2.7.2传质过程对传热过程的影响 设有一股温度为t2的流体流经温度为tl的壁面。在 质量传递过程中，组分A、B从壁面向流体主流方向 进行传递，传递速率分别为NA， NB。可以认为在 靠近壁面处有一层滞流薄层，假定其厚度为 分析壁面与流体之间的热交换量。
0
，现

温度梯度产生的导热热流

分子扩散，进入微元体的传递组分A、B自身带入 的能量为：