热质交换原理与设备》习题答案.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，但逆流也热质交换原理与设备习题答案热质交换原理与设备习题答案有一定的缺点，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

4、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：mAAuA,mBBuB,m eAuAeBuB以扩散速度表示的质量通量：jAA(uAu),jBB(uBu)uB,j jA jB1eAu eA(eAuAeBuB)aA(mAmB)e以主流速度表示的质量通量：eBu aB(mAmB)2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为C O2 CO2，即为 1 摩尔的 C 与 1 摩尔的O2反应，生成 1 摩尔的CO2，所以O2与CO2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：Dp 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

5、估算：132D 435.7T1332131p(VAVB)A51B10432若在压强P01.01310 Pa,T0 273K时各种气体在空气中的扩散系数D0，在其他P、TD D0状态下的扩散系数可用该式计算（1）氧气和氮气：P0 T PT0V02 25.6103m3/(kgkmol)o232VN231.1103m3/(kgkmol)N2 28111043228D 1.54105m2/s111.0132105(25.6331.13)2435.7298 32（2）氨气和空气：P 1.0132105PaT 25273 298KP01.0132105PaT0 273K2-42-4、解：气体等摩尔互扩散问

6、题1.0132983D 0.2()2 0.228cm2/s1.0132273D0.6104(160005300)2NA(PA1 PA2)0.0259kmol/(m s)3RTz8.3142981010mm2 2s s R0通用气体常数单位：J/kmolK05、解：25C时空气的物性：1.185kg/m,1.83510Pas,3515.53106m2/s,D0 0.22104m2/sP0 T D D0 0.25104m2/sPT0Re uod40.08 206056v15.5310v15.53106Sc 0.62D0.2510432用式子（2-153）进行计算shm 0.023Re0.83Sc0

7、.44 0.023206050.830.620.44 70.95shmD70.950.25104hm 0.0222m/sd0.08设传质速率为GA，则dGAd(dx)hm(AsA)4d2u0(dA)l0dx du0A2dA4hmA1AsA 2-6、解：20时的空气的物性：（注：状态不同，D 需修正）du0AsA1l ln4hmAsA21.205kg/m,31.81105Pas,D D0Re P0 T 1.01310 293442 0.2210 0.2410 m/s5PT01.013210273325320.0531.205 9990v1.811051.81105Sc 0.626D1.2050.

8、241040.830.44sh 0.023RSmec（1）用式计算hmshmD0.02399900.830.6260.440.24104hm 0.01875d0.05（2）用式uodsh 0.0395Re4Sc计算hm3413313sh D0.0395(9990)(0.626)0.24104hm 0.01621m/sd0.0592 2-7、错解：氨在水中的扩散系数D 1.2410 m/s，空气在标准状态下的物性为；1.293kg/m,31.72105Pas,Pr 0.708,cp1.005103J/(kgk)由热质交换类比律可得1.72105Sc10727.749D1.2931.2410hm1

9、hcp Pr Sc232323hm1 Pr 560.7085 7.0410 m/shcpSc1.293100110727.74 1 1）（第（第 3 3 版版 P25P25）用水吸收氨的过程，气相中的）用水吸收氨的过程，气相中的 NH3NH3（组分（组分 A A）通过不扩散的空气）通过不扩散的空气（组分（组分 B B），扩散至气液相界面，然后溶于水中，所以，扩散至气液相界面，然后溶于水中，所以 D D 为为 NH3NH3 在空气中的扩散。在空气中的扩散。2 2）刘易斯关系式只对空气刘易斯关系式只对空气水系统成立，水系统成立，本题为氨本题为氨空气系统，空气系统，计算时类比关计算时类比关系不能简化

10、。系不能简化。3 3）定压比热的单位是）定压比热的单位是 J/kgKJ/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 3-113.28106Sc 0.6644D0.210Pr 0.708D 0.2104m2/s(查P36表2-2)hm1hcphhmcp Pr Sc ScPr2/323560.6641.2931.0050.7082/3 44.98m/s 161103m/h3Pi105CCO2 0.04036kmol/mRT8314(27325)8、解：CN2xN2 xCO2 0.5CN2CCO2CN2 CCO2CO344101.776kg/m2RT8314298

11、MNPi3281052N21.13kg/mRT8314298MCO2Pi5aCO2CO22CON 0.6112aN2 0.3899、解：（a）已知MA，MB，xA，xBMAnAMAxAMAMA MBnAMAnBMBxAMA xBMBMBnBMBxBMBaBMA MBnAMAnBMBxAMA xBMB已知aB，aA，MA，MBaA（b）nAaAanAnBmAmBBMAMBMAMBmBaBnBMBMBxBaAanAnBmAmBBMAMBMAMBxO2MO232aO2 0.3077xO2MO2 xN2MN2 xCO2MCO2322844xAmAMAaAMAaN2 0.2692aCO2 0.4231a

12、O2MO2aN2MN2aCO2MCO2xO2若质量分数相等，则aO2MO2132 0.3484111322844xN2 0.3982 xCO2 0.2534 10、解；（a）O2，N2的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动：（b）O2，N2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；GA NAAaVDAaV(CA1CA2)zAaV2L(r2r1)rln2r12L(r2r1)1,V d2Lr4ln2r14球形：Aav 4r1r2,V d33 1）柱形：Aav 2）d=100mm 为内径，所以 r1=50，r2=52-12若为球形 Aav=0.033，质量损失速率为 1.

13、4610kg/s；压力损失速率 3.4810-2Pa/s109(0.02 0.005)DNA(CA1CA2)1.5108kmol/(ms)3z110 2-12、解：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DO 0.2104m2/s,P01.013105Pa,T0 273K,T 350K,P P0D 氢空气DOP0 T 435042 0.210 0.2910 m/sPT02733232DO 0.511104m2/sD 2-14 溶解度 s 需先转化成摩尔浓度：CA1 sPA1 5103DOP0 T

14、435042 0.51110 0.74210 m/sPT02730.03 1.5104kmol/m33232DAav10935CA1CA2GA NA Aav1.51040 2.251010kmol/sZ0.01MA GAMA 2.25101018 4.05109kg/s2L(r2r1)20.5103AaV 0.124m2r20lnln219.5r12-15、解、CA1 sPA11602 320kmol/m3CA2 sPA21600.116koml/m311DA1.8100.1246aVGA(CA1CA2)(32016)1.35710koml/sz0.510366质量损失GA1.357102 2

15、.71410kg/s042CO 和N 在25 C时，22 16、解：扩散系数D 0.16710 m/sPA1 PA2（100-50）10313.61039.8 6664PaGA NAANA DD(PA1PA2)RTz1.6710566648314298148.81011koml/s 18、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程dGA xA(NA NB),NB 0drdGNA DA xANAdrPPCAA,xAARTPD dPAPANA NART drPdPADPNA RT(P PA)dr整理得GAdPADP 4r2RT(P PA)dr0GARTdrdPA r0r2PASP PA4DP分离变量，

16、并积分得得4DPrP PASGA lnRTPGA NAAr 4r2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22G3JH JD StPr StmSc32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

17、数用对流传质中相对应的代换即可，如：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2hhmLe3e热系数 h 计算传质系数hmvScDi 3：答：斯密特准则t c,a D,D,Pr Sc,Nu Sh,St Stm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vSDaLe cvPrDa刘伊斯准则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tg2520 22.50C,此时空气的223-6=1.195kg/m,=15.29510 m/s物性-4230D=0.2210 m/s,0.02383kg/mov25 C查表得：饱和

18、水蒸汽的浓度D DOP0 T 1.013 29844 0.2210 0.2510 m/sPT01.01322733232u0209.48m/sd23.140.025236001.195360044u d9.480.025Re01548815.29510-6-615.29510ScD0.25104 0.6120用式（2-153）计算shm 0.023Re0.83Sc0.44 0.023154880.830.610.44 55.66,shmD55.660.24104hm 5.566102m/sd0.025设传质速率为GA，则dGAd(dx)hm(AsA)4d2u0(dA)du0A2dA0dx 4h

19、mA1AsAlAAs2AsAexp(14hm)du03200C时，饱和水蒸汽的浓度As 0.0179kg/m10.00330.01193kg/mA代入上面的式子得：21A dAd 0.0031.195A 3.57103kg/m3111dAd 2.23g/kgA113-62 5、解：40 C时,空气的物性=1.128kg/m,=16.9610 m/s021061.181016.9610-6Re10510 xc,l 5 4.24m1.18106Re转折点出现在Re因此，对此层流-湍流混合问题，应用式（2-157）ShLu0l(0.037Re0.8870)Sc30查表 24 得，定性温度为 35C时

20、，D DOP0 T 42 0.26410 m/sPT0332ScShLD1016.96 0.640.264104-60.037(1.18106)0.88700.641548.940.28810 D hmL ShL1548.9 4.46103m/s10L2n hmASA每m池水的蒸发速率为A30 0.05116kg/m3 0.03037kg/m;40 C时,CASAS30时，06、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nA hmASAS 4.46103(0.030370.50.05116)2.14105h(TTs)hfgnH2O其中h

21、fg为水的蒸发潜热nH2O hm(H OSH O)22TTshfghm(SH O)2hH2O23hm1 PrhcpSc又0查附录 21，当Ts=35 C时，水蒸汽的饱和蒸汽压力PS 5808于是SPSMH O2RTs 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 03580818 0.0408kg/m8314308方法 3 解：h(TTs)rnH2O rhm(S)000t 26 C,t 20 Ct 20 C时水蒸汽的饱和蒸汽压力PS 2330PaSS其中查表 21，当PSMH O2338182S 0.01727kgRTs831

22、4293于是d r 2454.3kJ/kg1dtts0t 23 C,1.193kg/m3c 1.005kJ/(kgk)0t 26 Cp2当，时定性温度为Vhm1 Pr10.744 9.5910hcpSc1.1971.0050.6由奇科比拟知hd 2620S(TTs)d 1.193 0.01727 1drhm1d245470090591042323d=12.5g/kg 3-8、解：nA hm(ASA)3 0.026446kg/mASC查表得当温度为 27时，AASnA1hm 54.02m/hASA(13090)0.0264460 3-9、解：（a）当温度为 230C时，AS=0.021214kg

23、/m3A 0nA1.5101hm170.27m/sA(ASA)0.02320.0212144(b)nA hmA(ASAS)170.2740.02320.021214(10.5)0.075kg/s(c)当温度为 470C，AS=0.073462kg/m340.02320.073462 0.519kg/snA hmAAS170.27求 hm时需除以面积 A3-10、解：nA0.11103 2.78102kg/s3600当温度为 305K 时，AS=0.03453kg/m3nA2.78102hm1.34m/sAAS(1)10.3453(10.4)2446m h()10(610510)10AmA1A2

24、11、解：第四章空气的热湿处理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）湿空气的密度等于干空气密度与蒸汽密度之和。PB0.001315skg/m3287TT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

25、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 41 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

26、附录 41 可知：湿空气 20湿空气 15，1=50%时，i=39kJ/kg(干空气)；2=90%时，i=39kJ/kg(干空气)；所以空气的焓值没有发生变化。t6、由已知得，=Q/W=14000/2=7000（kJ/kg）由初始状态 B=0.1MPa,1=18,终状态1=50%t2=25,查 附录 41 得2=40%，2=45.5 kJ/kg(干空气)id2=7.9g/kg(干空气)4-7、由已知得，=5000（kJ/kg）由初始状态1=20,终状态气)tt2=30,2=50%查附录 41 得1=62%，i1=43 kJ/kg(干空气)d1=9g/kg(干空8、解：（a,b,c）由室内空气状

27、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：gpg287T999251.188kg/m3287293室内干空气质量；MggV 1.18853.33 58.8kg(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/k

28、g(干空气)水蒸汽分压力 2350 Pa 此时室内的干空气的密度为g10132523501.177kg/m3287293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=333.1g4-9、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1=25,1=70%时，td1=

29、14g/kg(干空气)t2=15,2=100%时，d2=10.5g/kg(干空气)d1d2-=14-10.5=3.5g失去的水蒸汽d=(b,c,d)由i cpgt(2500cpqt)d1000Q cpgt 1(25 15)10kJ/kg(干空气)Q1(25001.8425)Q2(2500 1.8415)Q2 9.1kJ/kg14 35.644kJ/kg100010.5 26.54kJ/kg1000空气状态变化时失去的总热量是19.1 kJ/kg11、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 Dt初1000Ct初1000Ct 00C初t 00C初，则有设过一段时间

30、后A、B、C、D 温度分别为tA、tB、tC、tD环境温度为tftAtf tBtftCtf tDtf 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tf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%3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

31、衡，iM新i新M回i回(M新M回)i混i混i混=59.2 kJ/kg(干空气)276+348=5(b)由已知查附录 41 得d1=15.8g/kg(干空气)d2=9.3g/kg(干空气)则由质量守衡M1d1+M2d2=(M1+M2)d3 215.8+39.3=5d3 d3=11.9 g/kg(干空气)hkJ/kg1.005t d(25011.86t)59.2 1.005t(c)(d)11.9(25071.86t)t 291000 2(35-t)=3(t-24)t=28.4cm1t1 cm2t214、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

32、=10.5 g/kg(干空气)当1=30,当t1=75%时，i1=82 kJ/kg(干空气)d1=20.2g/kg(干空气)2=100%时，i2=42kJ/kg(干空气)d2=10.5 当t1=30,1=75%g/kg(干空气)d3=10.5g/kg(干空气)时3=49 kJ/kg(干空气)t2t=15,当3=22,i则在冷却器中放出的热量为500 kg/min（82 kJ/kg-42 kJ/kg）=20000 kJ/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)-

33、42 kJ/kg(干空气)=3500 kJ/min4-15、查焓湿图 i-d 图错解：查附录 41 得 初态为 50时，1=62 kJ/kg(干空气)末状态为 35时2=129 kJ/kg(干空气)id1=4.3g/kg(干空气)id2=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=Gi=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，1=62 kJ/kg(干空气)3 状态为 35

34、时2=129 kJ/kg(干空气)id1=4.3g/kg(干空气)id2=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=Gi=3130.5=945.5 kJ4-16、由附录 41 得空气：初态：t=15,=50%得1=28.5 kJ/kg(干空气)id1=5.3g/kg(干空气)末态：t=30,=100%得i2=100 kJ/kg(干空气)d2=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水m水t G气i

35、3GG 4.21001015=气71.5气=8810kg/h33M水蒸汽G气=d=881022=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 9.73G水GGmt=气I4.21001020.3=气71.5G气=16610kg/h3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

36、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 得被冷却到 10的饱和空气由附录41 得知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：4100Pa相对湿度为：42%湿球温度为：32.4焓值为：113kJ/kg 干空气d1=23g/kg(干空气)d2=7.5g/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

37、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

38、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SO2、H2S、NOX等有也很强的吸附能力

39、，吸69310、10g/m附完全，特别适用于吸附去除量级的有机物，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。第第 6 6 章章 间壁式热质交换设备的热工计算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：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、11KsmnAVBwy表冷器的传热

40、系数定义为Ks 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1dQtiibdQcp(t tb)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。005、解：逆流流动时，t=100-90=10C，t=120-50=70Ct90 2t0t70m=（90+70）/2=80Ck 管束未加肋光管，管壁很薄，所以11158005050Rf、Rw可不记，则传热量为 Q=FKtm=105080=40000

41、W00顺流流动时：t=120-10=110Ct=100-50=50Ctm11050 76.1110ln0C50Q=105076.1=38050W6-6、解：设冷水的温度为t2，Q放 Q吸G1C（p1t1-t1）=G2Cp2(t2-t2)0.632.09(19365)1.051.67(149t2)解得t2=52.90Ctm(193149)(6552.9)24.6193149ln0C6552.9Q=KAtmA Q0.632.09(19365)9.8m23Ktm0.710 24.62即保持这样的负荷需要换热面积为9.8m7、解：设机油出口温度为t1G1C（p1t1-t1）=G2Cp2(t2-t2)2

42、.61.9(100t1)1.04.18(8040)167.2t1 66.20Ct66.240 26.2t10080 20t26.2 2t20t2t28040P 0.6710040t1t1t1t110066.2R 0.8458040t2t2tmCtf26.220 23.10C2Q=KAtm由 P-R 值图 527 得=0.78tm=0.7823.1=18167.2103k 464.4W/(m20C)20182111W/(m k)8、解：黄铜管的导热系数为：（1）相对与管外表面积的总传热系数为：k 1188.3W/(m2k)1160.0161610.0002050.00004190.0111ln6

43、000132111139010.0002051180（2）管壁热阻可以忽略，则传热系数为：k 174W/(m2k)传热增加了 97%k（3）189.3W/(m2k)1160.01111200013传热增加了 1%。9、解：Cp1 Cp2 4200J/kg KQ放 Q吸G1C（p1t1-t1）=G2Cp2(t2-t2)2000(80t1)3000(3010)500Ct1得（1）顺流时tmtmax 8010 700C tmin 5030 200C（2）逆流时7020 39.90C70ln20tmtmax 8030 500Ctmin 5010 400C6-10、（1）计算需要的接触系数5040 44

44、.80C50ln402，确定冷却器的排数，如图所示：21t2ts2t1ts111311.7 0.8622919.6Vy根据附录 64 可知，在常用的所以决定选择 6 排。（2）确定表面冷却器的型号先假定一个范围内，JW 型 6 排表面冷却器能满足2=0.862 的要求，Vy，算出所需冷却器的迎风面积Ay，再根据Ay选择合适的冷却器型号及并联台数，并算出实际的Vy值。假定VyAy=3m/s，根据GVy可得Ay10 2.8m22A31.2根据y=2.8m，查得附录 65 可以选用 JW404 型号表面冷却Ay=3.43m，2器，其所以实际的VyVy为G10 2.4m/sAy3.431.2在查附录

45、6-4 知，在Vy=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Ad=44.5，通水截面积为65 可知，所需的表冷器 的每排传热面积为（3）求析湿系数：Aw=0.00553m2i1i25633.21.41C（pt1-t2）1.01(2913)（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：11111Ks81.83W/(m20C)0.521.020.80.521.020.8325.6w325.61.541.52.41.4141.5Vy（5）求冷水量1根据 W=3Aw103

46、w得 W=0.005531.510=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：NTU 81.8344.561.53kg/s31.41101.0110根据式（6-62）得1.41101.01103Cr 0.418.34.19103根据 NTU 和Cr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tw1 292913 6.50C0.71冷水终温：tw2 tw1G(i1i2)10(5633.2)6.513.10CWC8.34.19（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

47、得：h 14.45w1.9314.51.51.93 31.7kpaHS62.23Vy1.11 62.232.41.11164Pa11、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Vy及水流速 w由附录 65 知 JW304 型表面冷却器迎风面积Ay2=2.57m，每排散热面积Ad=33.40m，通水面积2Aw=0.00553m，所以2Vyw G6.67 2.16m/sAy2.571.2W8.331.5m/sAw1030.00553103（2）求冷却器可提供的根据附录 64，当（3）先假定根据22=0.96080.961V

48、y=2.16m/s 时，N=8 排时，t2 9.50Cts2t2(t1ts1)(12)10.5(2419.5)(10.961)9.30Cts29.30C时，查 id 图可知，当（4）求析湿系数i2=27.5kJ/kg根据i1i2C（pt1-t2）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，1120Ks87.9W/(m C)0.581.00.8353.61.535.52.161.93（6）求表面冷却器所能达到的传热单元数按式（6-63）得11值NTU 87.933.4081.8431.936.671.0110水当量比按照式（

49、6-62）得1.936.671.01103Cr 0.378.334.19103根据 NTU 和Cr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，1t1t2249.5 0.763t1tw1245而11 0.01，所以假设t2 9.50C合适，于是在此题的条件下，得到空气得到终参数为0t2 9.50Cts29.3 Ci2=27.5kJ/kg（8）求冷量及终温根据公式（5-9）可 得Q=6.67（55.8-27.5）=188.76KWtw2 56.67(55.827.5)10.40C8.334.19第 7 章混合式热质交换设备的热工计算1、解：混合式换热

50、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。