《热质交换原理与设备》习题答案(第3版).pdf

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1、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

2、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

3、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。第二章 传质的理论基础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

4、与浓度的乘积。以绝对速度表示的质量通量：,AAABBBAABBmumume ue u以扩散速度表示的质量通量：(),(),AAABBBBABjuujuu ujjj以主流速度表示的质量通量：1()()AAAABBAABe uee ue uamme()BBABe uamm 2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22COCO，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、从分子运动论的观点可知：D312p 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：3241133435.71110()A

5、BABTDp VV若在压强5001.013 10,273PPa TK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32000PTDDPT（1）氧气和氮气：2233025.6 10/()32oVmkg kmol223331.1 10/()28NNVmkg kmol3425211523311435.72981032281.54 10/1.0132 10(25.631.1)Dms（2）氨气和空气：51.013210PPa25273298TK501.0132 10PPa0273TK3221.0132980.2()0.228/1.0132273Dcms2-4、解：气体等摩尔

6、互扩散问题124230.610(160005300)()0.0259/()8.314298 1010AAADNPPkmolmsRT zm2s R0通用气体常数单位：J/kmolK 5、解：250C时空气的物性：351.185/,1.835 10,kg mPa s6242015.53 10/,0.22 10/ms Dms32420006640.25 10/40.08Re2060515.53 1015.53 100.620.25 10ocPTDDmsPTu dvvSD用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023 206050.6270.9570.95 0.25

7、 100.0222/0.08mecmmshRSsh Dhm sd设传质速率为AG，则211220000()()()44ln4AAAmA sAAlAmA sAA sAmA sAdGd dx hd udduddxhdulh 2-6、解：20时的空气的物性：（注：状态不同，D 需修正）353352244200505541.205/,1.81 10,1.013 102930.22 100.24 10/1.0132 102730.05 3 1.205Re99901.81 101.81 100.6261.205 0.24 10ockg mPa sPTDDmsPTu dvSD（1）用式0.830.440.0

8、23mecshRS计算mh0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05mmsh Dhd（2）用式13340.0395ecshRS计算mh134340.0395(9990)(0.626)0.24 100.01621/0.05msh Dhm sd 2-7、错解：氨在水中的扩散系数921.2410/Dms，空气在标准状态下的物性为；353591.293/,1.72 10,Pr0.708,1.005 10/()1.721010727.741.293 1.2410pckgmPa scJkg kSD由热质交换类比律可得231PrmpchhcS223351Pr560.70

9、87.04 10/1.293 100110727.74mpchmshcS1）（第 3 版 P25）用水吸收氨的过程，气相中的NH3（组分 A）通过不扩散的空气（组分 B），扩散至气液相界面，然后溶于水中，所以D 为 NH3 在空气中的扩散。2）刘易斯关系式只对空气 水系统成立，本题为氨 空气系统，计算时类比关系不能简化。3）定压比热的单位是J/kgK 正解：组分A 为 NH3，组分 B 为空气，空气在0时物性参数查附录3-1)2-2P36(/102.0708.0Pr664.0102.01028.132446表查smDDSc231PrmpchhcShmsmScchhpm/10161/98.447

10、08.0664.0005.1293.156Pr33/23/28、解：325100.04036/8314(27325)iCOPCkmol mRT22NCOCC222220.5NNCONCOCxxCC322544 101.776/8314298COiCOMPkg mRT322528101.13/8314298NiNMPkg mRT22220.611COCOCONa20.3 8 9Na9、解：（a）已知AM，BM，Ax，BxAAAAAAABAABBAABBMn Mx MaMMn Mn Mx Mx MBBBBBBABAABBAABBMn Mx MaMMn Mn Mx Mx M已知Ba，Aa，AM，BM

11、AAAAAAABABABABABmanMMxmmaannMMMMBBBBBBABABABABABmanMMxmmaannMMMM（b）222222222320.3077322844OOOOONNCOCOx Max MxMxM20.2692Na20.4231COa若质量分数相等，则2222222221320.3484111322844OOOONCOONCOaMxaaaMMM20.3982Nx20.2534COx 10、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。2-11、解；12()aVAAaVAADAGN

12、ACCz21212()lnaVL rrArr 1）柱形：LdVrrrrLAav2121241,ln)(2球形：32134,4dVrrAav2）d=100mm 为内径，所以r1=50，r2=52 若为球形 Aav=0.033，质量损失速率为1.46 10-12kg/s；压力损失速率3.4810-2Pa/s 2-12、解：9812310(0.020.005)()1.510/()1 10AAADNCCkmolm sz 1）jA为 A 的质量扩散通量，kg/m2s；JA为 A 的摩尔扩散通量kmol/m2s；2）题中氢氦分子量不同 2-13、解：氨-空气4250000.210/,1.013 10,27

13、3,350,OaDms PP TK TK PP3322442003500.2 100.29 10/273OD PTDmsPT氢 空气420.511 10/ODms3322442003500.511 100.742 10/273OD PTDmsPT 2-14 溶解度 s需先转化成摩尔浓度：34311/105.103.0105mkmolsPCAAskmolCCZDAANGAAavavAA/1025.20105.101.05310104921skgMGMAAA/1005.4181025.29102-15、解、3221212()20.5 100.12420lnln19.5aVL rrAmrr31116

14、02320/AACsPkmolm3221600.116/AACsPkomlm1161231.8 100.124()(32016)1.357100.510aVAAADAGCCz/koml s质量损失661.3571022.714 10/AGkg s 16、解：02225CONC和在时，扩散系数420.16710/Dms33121013.6109.86664AAaPPP（100-50）511121.67 106664()48.8 10/8314 298 1AAAAD PPGN Akoml sRT z 18、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程(),0AAAABBAAAAdGNDxNNNdrdGN

15、Dx Ndr,AAAAPPCxRTPAAAAdPPDNNRT drP整理得()AAAdPDPNRT PPdr24AArGN Ar24()AAAGdPDPrRT PPdr分离变量，并积分得0024ASAArPAG RTdPdrDPrPP得4lnASAPPDPrGRTP第 3 章传热传质问题的分析和计算1、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。2、答：将

16、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2233rP2mHDttcGJJSSS 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,mcuhtttc aDDSNSSS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mh23mhhLee 3：答：斯密特准则civSD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rPcvSDaLevDa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4、解：定性温度为0

17、252022.5,2gtC此时空气的物性23-6=1.195kg/m,=15.29510 m/s查表得：-42oD=0.2210m/s,0C25饱和水蒸汽的浓度30.02383/vkg m332244001.0132980.22 100.25 10/1.0132273OD PTDm sPT02220209.48/3.14 0.02536001.195 360044um sd0e9.480.025R15488u d-615.2951040.25 100.61cDS-615.29510用式（2-153）计算0.830.440.830.440.0230.023 154880.6155.66,mecs

18、hRS4255.660.24105.566 10/0.025mmsh Dhm sd设传质速率为AG，则20()()()4AmA sAAdGd dx hd ud21004AAlAmA sAduddxh1204exp()A sAAA smhdu020 C时，饱和水蒸汽的浓度30.0179/A skg m11AAd1330.003 1.1953.57 10/110.003Adkg md代入上面的式子得：230.01193/Akg m112.23/AAdg kg 5、解：040,C时 空气的物性23-6=1.128kg/m,=16.9610 m/s60e210R1.18 10u l-616.9610转

19、折点出现在56e5 10101.18 10eR,4.24Rcxlm因此，对此层流-湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)ecLRSSh查表 2 4得，定性温度为350C时，324000.264 10OD PTDPT2m/s40.264 100.64cDS-616.96 10360.80.037(1.18 10)8700.641548.9LSh430.288 101548.94.46 10/10mLLDhShm sL每2m池水的蒸发速率为mAA SAnh300C时，3030.03037/;40,0.05116/A SA Skg mCkg m时354.46 10(0.030

20、370.5 0.05116)2.14 10mAA SA Snh6、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()sfgH Oh TTh n其中fgh为水的蒸发潜热222()H OHOH OmSnh22()HOH OmsfgShTThh又23rP1mpchhcS查附录 21，当sT=035 C时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808SP于是325808 180.0408/8314308HOSSsP Mkg mRT0 3-7、三种方法1）含湿量是什么？d 与相对湿度的区别2）主体空气为湿空气，其Cf不等于 0。2-14 分析方法 3 解：2()(

21、)sH OmSh TTr nr h其 中0026,20StC tC查 表21，当020StC时 水 蒸 汽 的 饱 和 蒸 汽 压 力2330SaPP于是22338180.017278314293H OSSsP MkgRT2454.3/rkJkg1Vdd当026tC，时定性温度为023,2stttC31.193/1.005/()pkg mckJkg k由奇科比拟知22334rP110.749.59 101.197 1.0050.6mpchhcS()1SsmhdTTdrh41.1 9 32 62 00.0 1 7 2 712 4 5 4 7 0 09 0 5 91 0ddd=12.5g/kg 3

22、-8、解：()AmA SAnh查表得当温度为270C时，30.026446/A Skg mAA S154.02/(13090)0.026446AmA SAnhm h 3-9、解：（a）当温度为230C时，A S=0.0212143/kg m0A121.5 10170.27/()0.0230.0212144AmA SAnhm sA(b)2()170.270.0230.021214(10.5)0.075/4AmA SA Snh Akg s(c)当温度为470C，A S=0.0734623/kg m2170.270.0230.0734620.519/4AmA Snh Akg s求 hm时需除以面积A

23、 3-10、解：320.11 102.7810/3600Ankg s当温度为305K 时，A S=0.034533/kg m22.78 101.34/(1)1 0.3453(1 0.4)AmA Snhm sA11、解：244612()10(6105 10)10AmAAmh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。我们称其为湿空气，其主要成分是：氮、氧有、氩、二氧化碳、水蒸气等。（2）在湿空气中水蒸气的含量虽少，但其变化确对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的影响。且使湿空气的物理性质随之改变。因此研究湿空气中水蒸气的含量在空气调节行业中占重要地位.2、（1）湿空气的

24、密度等于干空气密度与蒸汽密度之和。30.001315/287sPBkg mTT在大气压力B和 T 相同情况下，湿度增大时，湿空气的密度将变小。天气由晴转阴时，空气中水蒸汽的含量增加，由此降低了空气的密度，于是大气压要下降。（2）在冬季。天气干燥。水蒸汽在空气中含量减少，而且温度T 也减少了，所以密度增加了，于是冬季大气压高于夏季的。3、（1）在大气压强。温度一定的条件下，湿空气的水蒸汽分压力是指，在与湿空气同体积的条件下，将干空气抽走，水蒸汽单独存在时的压力。湿空气的水蒸汽饱和分压力是指，在与饱和湿空气同体积的条件下，将干空气抽走，水蒸汽单独存在时的压力。湿空气的水蒸汽饱和分压力是湿空气的水蒸

25、汽分压力的上限。（2）它们的大小是受大气压力影响的。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 41 可知：湿空气201=50%时，i=39kJ/kg(干空气)；湿空气 15，2=90%时，i=39kJ/kg(干空气)；所以空气的焓值没有发生变化。6、由已知得，=Q/W=14000/2=7000（kJ/kg）由初始状态B=0.1MPa,1t=18,1=50%终状态2t=25,查 附录 41 得2=40%，2i=45.5 kJ/kg(干空气)2d=7.

26、9g/kg(干空气)4-7、由已知得，=5000（kJ/kg）由初始状态1t=20,终状态2t=30,2=50%查 附录 41 得1=62%，1i=43 kJ/kg(干空气)1d=9g/kg(干空气)8、解：（a,b,c）由室内空气状态：温度20，压力101325Pa 水蒸汽分压力为1400Pa，查附录41 得d=8.8g/kg(干空气)=6 0%，i=42 kJ/kg(干空气)（d）已知干空气的气体常数为287J/（kg*k）干空气分压力B-Pq=101325-1400=99925(Pa)干空气密度：3999251.188/287287293ggpkg mT室内干空气质量；1.1885 3.

27、3358.8ggMVkg(e)：室内水蒸汽质量:Mq=8.8*58.8=517.5g(f)：如果使室内空气沿等温线家湿至饱和状态，则角系数=2500 kJ/kg当空气的状态是温度为 20，=100%时，则 d=14.6g/kg(干空气)水蒸汽分压力2350 Pa 此时室内的干空气的密度为310132523501.177/287293gkg m室内干空气质量为Mg=1.17753.33=58.26kg 室内水蒸汽质量为14.658.26=850.6g 加入的水蒸汽量；850.6-517.5=333.1g 4-9、解：由题意得，可知，假设室内空气的露点温度为7，则在标准大气压下，初始温度为20，露

28、点温度为7的空气参数。可由附录41 得 d=6.2g/kg(干空气)=42.5%，所以允许最大相对湿度为42.5%，最大允许含湿量是6.2g/kg(干空气)10、解：a，由附录41 得1t=25,1=70%时，1d=14g/kg(干空气)2t=15,2=100%时，2d=10.5g/kg(干空气)失去的水蒸汽d=1d-2d=14-10.5=3.5g(b,c,d)由(2500)1000p gp qdictct()1(2515)10/p gQctkJkg干空气114(25001.8425)35.644/1000QkJkg210.5(25001.84 15)26.54/1000QkJkg29.1/Q

29、kJkg空气状态变化时失去的总热量是19.1 kJ/kg 11、当大气压发生变化时，空气所有的状态参数都会发生变化。4-12、A B C D 0100tC初0100tC初00tC初00tC初设过一段时间后A、B、C、D 温度分别为ABCDtttt、环境温度为ft，则有AfBfttttCfDftttt A、C与环境进行热交换主要是通过外表面热辐射和外表面与环境进行热交换。B、D 除拥有 A、C的换热特点外，还有液体表面与环境直接进行的热质交换，因此它们的热量传递速率较A、C的快，更能在短时间内接近ft足够长的时间，A、B、C、D 与环境平衡，而且A、C 的温度应等于环境干球温度B、D 应等于环境

30、湿球温度。13、解：a 由初始状态湿球温度为25，室内空气温度为24，相对湿度为50%3i查附录 41 则新风的焓为76 kJ/kg(干空气)回气的焓为48 kJ/kg(干空气)由能量守衡，()M iM iMMi混回 回回新 新新276+348=5i混i混=59.2 kJ/kg(干空气)(b)由已知查附录41 得1d=15.8g/kg(干空气)2d=9.3g/kg(干空气)则由质量守衡M1 d1+M2 d2=(M1+M2)d3 215.8+39.3=5d3 d3=11.9 g/kg(干空气)(c)/1.005(25011.86)11.959.21.005(25071.86)1000kJkght

31、dttt29t(d)1122cmtcmt 2(35-t)=3(t-24)t=28.414、解：由题意的空气温度为15，相对湿度为100%时，查附录41 得当加热到22时，含湿量为d3=10.5 g/kg(干空气)当1t=30,1=75%时，1i=82 kJ/kg(干空气)1d=20.2g/kg(干空气)当2t=15,2=100%时，2i=42kJ/kg(干空气)2d=10.5 当1t=30,1=75%g/kg(干空气)当3t=22,3d=10.5g/kg(干空气)时i3=49 kJ/kg(干空气)则在冷却器中放出的热量为500 kg/min（82 kJ/kg-42 kJ/kg）=20000 k

32、J/min 凝结水量500 kg/min(20.2g/kg(干空气)-10.5g/kg(干空气)=4850g/min 加热器加入的热量500 kg/min49 kJ/kg(干空气)-42 kJ/kg(干空气)=3500 kJ/min 4-15、查焓湿图i-d图错解：查附录41 得 初态为 50时，1i=62 kJ/kg(干空气)1d=4.3g/kg(干空气)末状态为35时2i=129 kJ/kg(干空气)2d=36.5g/kg(干空气)d=36.5-4.3=32.2 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=

33、31(129-62)=2077 kJ 正解：热量是由于加热过程是1 到 2 加入的。干燥过程是2 到 3过程完成的。2 状态为 50时，1i=62 kJ/kg(干空气)1d=4.3g/kg(干空气)3 状态为 35时2i=129 kJ/kg(干空气)2d=36.5g/kg(干空气)d=36.5-4.3=32.2 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=3130.5=945.5 kJ 4-16、由附录 41 得空气：初态：t=15,=50%得1i=28.5 kJ/kg(干空气)1d=5.3g/kg(干空气)末

34、态：t=30 ,=100%得2i=100 kJ/kg(干空气)2d=27.3g/kg(干空气)所以 i=71.5 kJ/kg(干空气)d=22 g/kg(干空气)由能量守衡的c mtGi水水气 4.210031015=G气71.5 G气=88310kg/h M水蒸汽=G气d=8831022=1936 kg/h 查附得从塔府进入的空气的温度为15，相对湿度为50%时其湿球温度为为9.7 则冷却塔水从38冷 却至9.7 G水m t=G气 I 4.210031020.3=G气71.5 G气=166310kg/h 令解：17、解：总热交换量以空气初状态的湿球温度Ts 为界，显热交换量以空气初状态的干球

35、温度T1 为界，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=18 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41 得1d=23g/kg(干空气)被冷却到10的饱和空气由附录41 得知2d=7.5g/kg(干空气)所以每千克干空气中的水分减少了15.5g（b）若将气体加热到30，由附录41 得湿球温度为17.8。19、解：因为不计喷入水的焓值，则可以认为是等焓变化。查附录得末状态：含湿量为26g/kg 干空气水蒸汽分压力

36、：4100Pa 相对湿度为：42%湿球温度为：32.4 焓值为：113kJ/kg 干空气第 5 章吸附和吸收处理空气的原理与方法1.解：物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，它是一种可逆过程，物理吸附是无选择的，只要条件适宜，任何气体都可以吸附在任何固体上。吸附热与冷凝热相似。适应的温度为低温。吸附过程进行的急快参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。化学吸附是固体表面与吸附物间的化学键力起作用的结果。吸附力较物理吸附大，并且放出的热也比较大，化学吸附一般是不可逆的，反应速率较慢，升高温度可以大大增加速率，对于这类吸附的脱附也不易进行，有选择性吸附层在高温下稳定。人们还

37、发现，同一种物质，在低温时，它在吸附剂上进行物理吸附，随着温度升到一定程度，就开始发生化学变化转为化学吸附，有时两种吸附会同时发生。2、硅胶是传统的吸附除湿剂，比表面积大，表面性质优异，在较宽的相对湿度范围内对水蒸汽有较好的吸附特性，硅胶对水蒸汽的吸附热接近水蒸汽的汽化潜热，较低的吸附热使吸附剂和水蒸汽分子的结合较弱。缺点是如果暴露在水滴中会很快裂解成粉末。失去除湿性能。与硅胶相比，活性铝吸湿能力稍差，但更耐用且成本降低一半。沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根据分子大小有选择的吸收或排除分子，故而称作“分子筛沸石”。3、目前比较常用的吸附剂主要是活性炭，人造沸石，分子筛等。活性炭的制备比较

38、容易，主要用来处理常见有机物。目前吸附能力强的有活性炭纤维，其吸附容量大吸附或脱附速度快，再生容易，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如2SO2X、H S、NO等有也很强的吸附能力，吸附完全，特别适用于吸附去除6931010/gm、量级的有机物，所以在室内空气净化方面有着广阔的应用前景。4、有效导热系数通常只与多孔介质的一个特性尺度-孔隙率有关。第 6 章 间壁式热质交换设备的热工计算1、解:间壁式换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、螺旋板式等。提高其换热系数措施：在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气与换热面的接触面积。增加气流的扰动性。采用小管径。6-2、解

39、：空气的湿球温度越高所具有的焓值也愈大，在表冷器减湿冷却中，推动总热质交换的动力是焓差，焓差越大，则换热能力就愈大。6-3、表冷器的传热系数定义为111smnyKAVBwKs 随迎风面积Vy 的增加而增加：随水流速w的增加而增加。析水系数 与被处理的空气的初状态和管内水温有关，所以二者改变也会引起传热系数Ks 的变化。6-4、解：总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，用表示，定义为()tbpbdQiidQctt表示由于存在湿交换而增大了换热量，其值大小直接反映了表冷器上凝结水析出的多少。5、解：逆流流动时，t=100-90=100C，t=120-50=700C90270ttmt=（

40、90+70）/2=800C管束未加肋光管，管壁很薄，所以fR、wR可不记，则15011580050k传热量为Q=FKmt=105080=40000W 顺流流动时：t=120-10=1100Ct=100-50=500C1105076.1110ln50mt0CQ=10 5076.1=38050W 6-6、解：设冷水的温度为2t，QQ吸放11pG C2112p22（t-t）=GC(t-t)20.632.09(19365)1.05 1.67(149)t解得2t=52.90C(193 149)(6552.9)24.6193149ln6552.9mt0CQ=KAmt230.632.09(19365)9.8

41、0.71024.6mQAmKt即保持这样的负荷需要换热面积为29.8m7、解：设机油出口温度为1t11pG C2112p22（t-t）=GC(t-t)12.61.9(100)1.04.18(8040)167.2t0166.2tC66.24026.2t1008020t26.2220tt221180400.6710040ttPtt112210066.20.8458040ttRtt026.22023.12tfmCtCQ=KAmt由 P-R 值图 527 得=0.78 mt=0.7823.1=18 320167.2 10464.4/()20 18kWmC8、解：黄铜管的导热系数为：2111/()Wmk

42、（1）相对与管外表面积的总传热系数为：21188.3/()1160.0161610.0002050.00004190.0111ln6000132 1111390kWmk（2）管壁热阻可以忽略，则传热系数为：21174/()10.000205180kWmk传热增加了97%（3）2189.3/()1160.01111200013kWmk传热增加了1%。9、解：14200/pCJkg K2pCQQ吸放11pG C2112p22（t-t）=GC(t-t)2000(80)3000(3010)1t得050 C1t（1）顺流时0max801070tC0min503020tC0m702039.970ln20t

43、C（2）逆流时0max803050tC0min501040tC0m504044.850ln40tC6-10、（1）计算需要的接触系数2，确定冷却器的排数，如图所示：2122113 11.7110.86229 19.6sstttt根据附录64 可知，在常用的yV范围内，JW型 6 排表面冷却器能满足2=0.862 的要求，所以决定选择6 排。（2）确定表面冷却器的型号先假定一个yV，算出所需冷却器的迎风面积yA，再根据yA选择合适的冷却器型号及并联台数，并算出实际的yV值。假定yV=3m/s，根据yyGAV可得2102.83 1.2yAm根据yA=2.82m，查得附录65 可以选用JW 404

44、型号表面冷却器，其yA=3.432m，所以实际的yV为102.4/3.43 1.2yyGVm sA在查附录6-4 知，在yV=2.4m/s时，6排 JW型表面冷却器实际的2=0.891，与需要的2=0.862 差别不大，故可以继续计算，由附录 6 5可知，所需的表冷器的每排传热面积为dA=44.5，通水截面积为wA=0.005532m（3）求析湿系数：125633.21.411.01(2913)piiC12（t-t）（4）求传热系数假定流水速率为w=1.5m/s，根据附录63 中的相应公式可以计算出传热系数：11200.521.020.80.521.020.8111181.83/()41.53

45、25.641.5 2.41.41325.6 1.5syKWmCVw（5）求冷水量根据 W=wAw310得 W=0.005531.5310=8.3kg/s（6）求表冷器能达到的1先求传热单元数及水当量比根据式（6-63）得：381.8344.561.53/1.41 10 1.01 10NTUkg s根据式（6-62）得331.41 10 1.01 100.418.34.1910rC根据 NTU和rC值查图 612 或按式 644 计算得：1=0.71（7）求水温由公式（5-70）可得冷水初温102913296.50.71wtC冷水终温：21012()10(5633.2)6.513.18.34.1

46、9wwG iittCWC（8）求空气阻力和水阻力：查附录 63 中的 JW型 6 排表冷器的阻力计算公式得：1.931.9314.4514.5 1.531.7ahwkp1.111.1162.2362.23 2.4164SyHVPa11、解：如图所示；G=24000kg/h=6.67kg/s W=30000kg/h=8.33kg/s(1)求表冷器迎面风速yV及水流速w 由 附 录6 5 知JW 30 4 型 表 面 冷 却 器 迎 风 面 积yA=2.572m，每 排 散 热 面 积dA=33.402m，通水面积wA=0.005532m，所以6.672.16/2.571.2yyGVm sA338

47、.331.5/100.00553 10wWwm sA（2）求冷却器可提供的2根据附录64，当yV=2.16m/s 时，N=8排时，2=0.96080.961（3）先假定029.5tC根据210212()(1)10.5(2419.5)(1 0.961)9.3ssttttC查 i d 图可知，当209.3stC时，2=27.5kJ/kg i（4）求析湿系数根据12piiC12（t-t）得：55.827.51.931.01(249.5)（5）求传热系数：根据附录63，对于 JW型的 8 排冷却器，1200.581.00.81187.9/()35.52.161.93353.61.5sKWmC（6）求表

48、面冷却器所能达到的1值传热单元数按式（6-63）得387.933.4081.841.936.671.01 10NTU水当量比按照式（6-62）得331.936.671.01 100.378.334.1910rC根据 NTU和rC的值，查图612 或按式（6-44）计算得1=0.77（7）求所需要的1并与上面的1比较，11211249.50.763245wtttt而110.01，所以假设029.5tC合适，于是在此题的条件下，得到空气得到终参数为029.5tC209.3stC2=27.5kJ/kg i（8）求冷量及终温根据公式（5-9）可得Q=6.67（55.8-27.5）=188.76KW 2

49、06.67(55.827.5)510.48.334.19wtC第 7 章混合式热质交换设备的热工计算1、解：混合式换热器按用途分为以下几种类型：冷却塔洗涤塔喷射式热交换器混合式冷凝器a、冷却塔是用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。b、洗涤塔是以液体与气体的直接接触来洗涤气体以达到所需要的目的，例液体吸收气体混合物中的某些组分除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。c、喷射式热交换器是使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用

50、户。d、混合式冷凝器一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝，最后得到的是水与冷凝液的混合物，或循环使用，或就地排放。2、解：湿式冷却塔可分为：（1）开放式冷却塔（2）风筒式自然冷却塔（3）鼓风逆流冷却塔（4）抽风逆流冷却塔、抽风横流冷却塔a、开放式冷却塔是利用风力和空气的自然对流作用使空气进入冷却塔，其冷却效果要受到风力及风向的影响，水的散失比其它形式的冷却塔大。b、风筒式自然冷却塔中利用较大高度的风筒，形成空气的自然对流作用，使空气流过塔内与水接触进行传热，冷却效果较稳定。c、鼓风逆流冷却塔中空气是以鼓风机送入的形式，而抽风冷却塔中空气是以抽风机吸入的形式，鼓风冷却塔和抽风冷却塔冷却效果好