热质交换原理与设备试卷答案a

………………………………装………………………………订…………………………………线………………………………2009~2010学年第二学期期末考试《热质交换原理与设备》试卷（A）标准答案和评分标准﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉一、简答题、推导题1、写出动量、热量和质量的分子扩散的定律及通用表达式10分发生动量传递。)()(dyuddydudyud)(——动量浓度的变化率u——动量浓度，单位体积内流动的动量在y方向上的变化率。传热、傅立叶定律dytCdadytCdCdydtqppp)()(dytCdp)(——焓浓度的变化率tCp——焓浓度，单位体积内流体的焓在y方向上的变化率。λ——导热系数a——热扩散系数q——热流通量传质、斐克定律dydCDmAABA**AC——质量百分数混合物密度组分密度AAdydDmAABA为常数时dydpA——质量浓度的变化率，密度的变化率ABD——A在B中的扩散系数Am——质流通量这三个表达式从“分子扩散”机理的角度说明了三传的类比性。比例常数传递的量的速率质量焓单位体积流体的动量传递的量,,u传递的量的传递速率正比于传递的量的变化率，从而为通过传热来研究物质提供了可能性。2、混合物的质量分数与摩尔分数表示方法及互换关系5分'dFDCdy质量分数：摩尔分数：***BBAAAAAMaMaMax3、推出气体中稳态扩散过程的等分子反向扩散通量方程10分BAAAANNCCdzdCDN等分子反向扩散BANN得出：dzdCDNAA21AAAppzRTDN4、推导传质微分方程15分速率流体微元内累积的质量率输出流体微元的质量速反应生成的质量速率率输入流体微元的质量速stAgAdifAconvAmmmm,,,,dVtdVnDnVAAAABVA])()([AAABAAnDt)()(5、写出施密特准则数和宣乌特准则数及他们的物理含义施密特准则数(Sc)对应于对流传热中的普朗特准则数（Pr)iDScν:流体的运动粘度（即动量传输系数）α：物体的导温系数（即热量传输系数）Di：物体的扩散系数①联系动量和质量传递的相似准则②表示速度分布和浓度分布的相互关系。③体现了流体的传质物性。舍伍德准则数（Sh）对应于对流传热中的努谢尔特准则数(Nu)imDlhShα:对流传热系数λ：物体的导热系数l:定型尺寸系数hm:对流传质系数Di：物体的扩散系数6、解释析湿系数10分换热扩大系数ξAAnxnxzdQdQqxzdQdQdQdAddrhtthdQbmdbz)]([7、冷却塔热质交换的特点10分•冷却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间的接触传热。因为冷却塔多为封闭形式，且水温与周围构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑•在冷却塔内，不论水温高于还是低于周围空气温度，总能进行水的蒸发随着水温的降低Q=Qβ+QαQ＝QβQ=Qβ-QαQ=Qβ-Qα=05、写出施密特准则数和宣乌特准则数及他们的物理含义施密特准则数(Sc)对应于对流传热中的普朗特准则数（Pr)iDScν:流体的运动粘度（即动量传输系数）α：物体的导温系数（即热量传输系数）Di：物体的扩散系数①联系动量和质量传递的相似准则②表示速度分布和浓度分布的相互关系。③体现了流体的传质物性。7、说明喷淋室的热交换效率系数及含义喷淋室的热交换效率系数η1η1的值越小，说明热湿交换不完善。二、计算题1、空气处理各种途径的方案说明3、直径为10mm的萘球在空气中进行稳态扩散。空气的压力101.3kPa,温度318k，萘球表面温度318k。在此条件下，萘在空气中的扩散系数为6.92×10-6m2/s，萘的饱和蒸汽压为0.074kPa.。试计算萘球表面的扩散通量NA.10分解：该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程BAAAANNydzdCDNNB=0得出：AAAANydzdCDNdrdPPPRTDPrGAAA24由RTPCAAPPyAA分离变量并积分pppRTDGasAlnPr40得出：drdPPPRTDPNAAA81088.3ANkmol/(m2.s)季节空气处理途径处理方案说明夏季(1)W→L→O(2)W→1→O(3)W→O（1）喷淋室喷冷水(或用表面冷却器)冷却减湿→加热器再热（2）固体吸湿剂减湿→表面冷却器等湿冷却（3）液体吸湿剂减湿冷却冬季(1)W’→2→L→O(2)W‘→3→L→O(3)W'→4→O(4)W'→L→O(5)W'→5→L'→O（1）加热器预热→喷蒸汽加湿→加热器再热（2）加热器预热→喷淋室绝热加湿→加热器再热（3）加热器预热→喷蒸汽加湿（4）喷淋室喷热水加热加湿→加热器再热（5）加热器预热→一部分喷淋室绝热加湿→与另一部分未加湿的空气混合过程线水温特点t或Qxd或Qsi或Qx过程名称A-1A-2A-3A-4A-5A-6A-7twtltw=tltltwtstw=tststwtAtw=tAtwtA减减减减减不变增减不变增增增增增减减减不变增增增减湿冷却等湿冷却减焓加湿等焓加湿增焓加湿等温加湿增温加湿三、课程教学内容体系第一章绪论三种传递现象的初步类比，热质交换设备的分类，本课程的地位与作用。第二章热质交换过程传质的基本概念，斐克定律，斯蒂芬定律，对流传质，三传类比，热质传递模型。重点掌握：分子扩散的基本定律，对流传质，三传类比的基本方法。第三章相变热质交换原理沸腾换热，凝结换热，固液相变传热。重点掌握：在相变换热情况下发生的以制冷剂为主的相变换热的物理机理和计算方法。第四章空气热质处理方法空气热质处理的途径，空气与水表面之间的热质交换，吸附材料处理空气的基本知识，吸收剂处理空气的机理和方法。重点掌握：空气与水表面之间的热质交换的原理及特点。第五章热质交换设备热质交换设备的形式与结构，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，典型燃烧装置主要尺寸和运行参数的计算，相变热质交换设备，热质交换设备的优化设计及性能评价。重点掌握：间壁式和混合式热质交换设备的热工计算。