热质交换原理与设备第3章

热质交换原理与设备习题答案第版Standardization of sany group #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。

液面、气氛和换向等。
§3-1 玻璃熔制的温度制度
温度制度是指熔化部的温度制度，而非全 窑的温度制度。温度制度是指沿熔化部窑 长度方向的温度分布，用温度曲线表示。
温度曲线通常是一条由几个温度测定值连 成的折线表示
浮法玻璃熔窑通常采用数字光学高温计测 量小炉腿温度，并与窑顶热电偶的测定值 比较。 熔窑上部空间温度波动范围被控制 在土5℃。
3.7 玻璃熔窑用耐火材料的种类
1、硅砖 硅砖是玻璃窑炉上较常用的耐火材料，是单一
氧化物组成的酸性耐火材料，热稳定性好， 在 650℃以下抗热冲击性极差。因此烤窑时，在 650℃以下要缓慢升温。 硅砖的耐火度不是很 高，但荷重软化温度高，适用于高温下长期使 用。用来作碹顶时， 可承受很高的压力。 硅 砖的抗热冲刷性极差，不能用来作与玻璃液接 触的耐火材料。 硅砖掉进玻璃液中会慢慢扩散、 溶解，不污染玻璃液。
某厂的换火控制如下：熔窑为南北方向。当火焰 由西火换成东火时，首先同时关闭西侧油阀和开 启东侧的介质阀，间隔 2秒钟后，同时开启东侧 油阀和关闭西侧介质阀。
而助燃风是与第一程序同步进行。总的换火时间 约 8-10秒。
3.6 耐火材料的主要技术性能要求
耐火材料是指耐火度不低干 1500℃(我国 和前苏联订为 1580℃)的无机非金属材料 或制品。
边对称，最好不能偏斜。泡界线应整齐清 楚，线外液面清亮， 无沫子。
泡界线移近或移远的原因？如何纠正？
当熔化部温度高时，玻璃液粘度减少，回流速度 加快，参与回流的液量增多，配合料迅速熔化， 泡界线趋近投料口即泡界线移近。
熔化部温度低时，玻璃液粘度变大，回流慢，液 量少；未熔配合料增多，泡界线挪后变远即泡界 线移远。
(1)火焰空间内的热交换： 池窑火焰空间内存在着火焰— 玻璃液、火焰—窑体、窑体— 玻璃液之间的复杂的热交 换过程。这些热交换主要包括热辐射和热对流两种传热方 式，其中火焰和窑体传给玻璃液的热量 90％是以辐射方 式，10％是以对流方式传递的，并且火焰传给玻璃液的热 量比传给窑体的热量多。

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。

第一章练习与自测1 当流体中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别会发生（动量）传递，（热量）传递和（质量）传递。

2 热量、动量和质量的传递，既可以是由分子的微观运动引起的（分子）传递，也可以是由流体微团的宏观运动引起的（湍流）传递。

3.简答题：分子传递现象可以分为几类？各自是由什么原因引起？答案：分子传递现象可以分为动量传递、热量传递和质量传递现象。

在一种物体内部，或在两种彼此接触（包括直接接触或间接接触）的物体之间，当存在势差（梯度）时就会产生传递现象。

例如：当存在温度差时会发生热量传递现象，存在速度差时会发生动量传递现象，存在浓度差或分压力差时会发生质量传递现象。

第二章练习与自测1、有关扩散通量，下列说法正确的是___BCD____。

A、扩散通量是一个标量，只有大小没有方向；B、净扩散通量是相对于静坐标而言；C、相对扩散通量是相对于以混合物整体平均速度移动的动坐标而言；D、当混合物整体流动的平均速度为0时，净扩散通量＝相对扩散通量。

2、质量传递的基本方式为（分子扩散传质）和（对流扩散传质）。

（分子扩散传质）和（对流扩散传质）两者的共同作用称为对流质交换。

3.传质和传热方向相反时，总传热量会（减小）传质和传热方向相同时，总传热量会（增大）。

4.什么是分子扩散传质和对流扩散传质？什么是对流传质？答：在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体以及固体中的扩散，是由微观分子运动所引起，称为分子扩散传质。

在流体中由于对流运动引起的物质传递，称为对流扩散传质。

流体作对流运动，当流体中存在浓度差时，对流扩散亦必同时伴随分子扩散，分子扩散传质与对流扩散传质的共同作用成为对流传质。

5 如何理解动量、热量和质量传递现象的类比性？答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别会发生动量、热量和质量传递现象。

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传递，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。