热质交换原理与设备复习重点
三种传递现象：动量传递τ=﹣μdu／dy，热量传递q=﹣λdt／dy,质量传递m A=﹣D AB dC A／dy。统一公式：FDφ’=﹣Cdφ／dy。
传质的通量：单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量，等于传质速度与浓度的乘积。
质量传递的基本方式：分子传质和对流传质。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或其他电势而产生。
分子扩散有两种形式：双向扩散（反方向扩散）和单向扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）。等分子反方向扩散：设由AB两种组分组成的二元混合物中，组分AB进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等。组分A通过停滞组分B进行扩散：设组分AB两组分组成的混合物中，组分A为扩散组分，组分B为不扩散组分（停滞组分）。
对流传质：是指壁面和运动流体之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递，分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。
液体中的分子扩散速率远低于液体中分子扩散速率原因：由于液体分子之间的距离较近，扩散物质A的分子运动容易与邻近液体B的分子相碰撞，使本身的扩散速率减慢。
固体扩散现象：固体物料的干燥、固体吸附、固体除湿。
固体中的扩散包括气体，液体和固体在在固体内的分子扩散
固体扩散的分类：①与固体内部结构基本无关的扩散②与固体内部结构基本有关的多孔介质中的扩散。
当扩散物质在多孔管道内进行扩散时，其扩散通量与扩散物质本身的性质和孔道尺寸密切相关。
物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一。扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。与气体的浓度无关，并随气体温度的升高和总压力的下降而加大，原因：随着气体温度的升高，气体分子的平均运动动能增大故扩散加快，而随着气体压强的升高，分子间的平均自由行程减小，故扩散就减弱。
液相质扩散扩散系数D比气相质扩散的D低一个数量级以上，是由于液体中分子间的作用力强烈地束缚了分子活动的自由程，分子移动的自由度缩小的缘故。在其他p、T状态下的扩散系数的换算式：D=D0p0／p(T／T0) 3/2。
固体壁面与流体之间的对流传质速率：N A=h m(C As-C A∞), h m与流体的性质、壁面的几何形状和粗糙度、流体速度等因素有关。
速度边界层的范围是δ（x），是以存在速度梯度和较大切应力为特征的；热边界层的范围是δt(x),是以存在温度梯度和传热为特征；浓度边界层的范围是δ
c(x),是以存在浓度梯度和组分传递为特征。
三种边界层的主要表现形式：表面摩擦、对流换热、对流传质。
边界层引入后我们可以将整个求解区域划分为主流区和边界层区。
湍流边界层的组成：靠近壁面处为层流内层，壁面稍远处为缓冲层，最外层为
湍流主体。
边界层分析的主要目的：通过求解守恒方程，来确定速度、温度和浓度分布。
边界层理论引入的重要意义在于把描述主流区和边界区的控制方程简化至较易
求解的形式。
普朗特准则：Pr= ν/a 努谢尔特准则：Nu= hl/λ 斯坦登准则：St=Nu/Re*Pr 斯
密特准则：Sc=ν/D 宣乌特准则：Sh=hm l/D, 斯坦登准则：Stm=Sh/Re*Sc=hm/u
类比原理的基础：ν=a=D。边界层的因次速度，温度分布，浓度分布曲线完全
重合。
冰蓄冷中的制冰方式主要有两种：静态制冰方式，动态制冰方式。
融冰的方法：制冷机优先供给，蓄冰优先供给和限定需求量。
空调系统采用蓄冰和低温送风后要注意以下三个问题：（1）凝结（2）空气量不足(3空气倒灌。
空调系统中新风主要用途：①满足室内人员的卫生要求②补充室内排风和保持室内正压。
热交换的动力是温差，质交换的动力是含湿量，热质交换的动力是焓差。
影响热质交换系数hml的主要因素：①空气与水的初参数 ②热质交换的结构特性③空气质量流速vρ④水气比u。
常用的固体吸附剂可分为，极性吸附剂，非极性吸附剂
空气除湿一般有两种形式：空气静态吸附处湿——是指吸附剂和密闭空间内的静止空气接触时，吸附空气中水蒸气的方法。空气动态吸附除湿——是让湿空气流经吸附剂的方法。
一个完整的干燥循环过程构成：吸附过程，脱附过程（再生过程）及冷却过程。除湿的方式：冷却除湿和绝热除湿
常用的液体除湿剂：溴化锂溶液， 氯化锂溶液，氯化钙溶液，乙二醇，三甘醇 注意：① 60％~70％浓度范围的溴化锂溶液在常温就结晶，因而溴化锂溶液的溶液范围不超过70％②当氯化锂溶液浓度大于40％，氯化锂溶液在常温下即发生结晶现象，因此在除湿应用中，其浓度％应小于40％。
吸附剂再生方式：①加热再生方式②减压再生方式③使用清洗气体的再生过程 ④置换脱附再生过程
热质交换设备按原理分：间壁式 ，直接接触式 ，蓄热式 和热管式。热质交换
设备按其内热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式，逆流式，叉流式和混合式。
热质交换设备按用途来分：表冷器，预热器，加热器，喷淋室 ，过热器，冷凝器 ，蒸发器，加湿器，暖风机等。
混合式热交换按用途分：冷却塔 ，气体洗涤塔 ，喷射式热交换器、混合式冷凝器
冷却塔的构造：①淋水装置 ② 配水系统 ③ 通风管
影响混合式设备热质交换的主要因素：① 喷淋室的结构特性② 空气质量流速③ 喷水系数 ④空气与水的初参数
空气的加湿处理方法：①等温加湿② 等焓加湿 ③升温加湿 ④冷却加湿 冷却塔的构造：①淋水装置 ② 配水系统 ③ 通风管
喷淋室的结构特性对空气处理的影响： ①喷嘴排数②喷嘴密度③喷水方向④排管间距⑤空气与水的初参数⑥喷嘴孔径
喷淋室的主要阻力由：前后挡水板的阻力，喷嘴排管阻力，水的阻力
质量浓度ρ：单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度，ρA=M A／V。
物质的量浓度C：单位体积混合物中某组分的物质的量称为该组分的物质的量浓度，C A=n A／V。
质量分数：混合物中某组分的质量与混合物总质量之比，a A=M A／M。
摩尔分数：混合物中某组分的物质的量与混合物的总物质的量之比，x A=n A／n。 热扩散（索瑞特效应）：在没有浓度差的二元体系中如果各处存在温度差而产生的扩散。
压力扩散：在没有浓度差的二元体系中如果各处存在总压力差而产生的扩散。
扩散热（杜菲尔效应）：由于传质引起的热传递的现象。
对流质交换：流体做对流运动，当流体中存在浓度差时，对流扩散亦必同时伴随分子扩散，分子扩散与对流扩散的共同作用。
菲克定律：在浓度场不随时间变化的稳态扩散条件下，无整体流动时组成二元混合物中组分A和组分B将发生扩散，其中组分A和组分B的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比，其表达式为：j A=-D AB*dρA/dz
紊流扩散：在湍流流体中，由于存在大大小小的旋窝运动而引起各部位的剧烈混合，在有浓度差存在的条件下，工质便朝着浓度降低的方向进行传递，这种凭着流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象。
扩散系数：沿着扩散方向，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。
浓度边界层：当流体流过壁面进行质量传递时，由于溶质组分在流体主体中与壁面的浓度不同，故壁面附近的流体将建立组分A的浓度梯度，离壁面一定距离的流体组分A的浓度是均匀的，故此可以认为质量传递的全部力集中在固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层称为浓度边界层（扩散边界层或传质边界层）。
浓度边界层厚度：浓度边界层厚度δc，其定义通常为（C A-C AS）/C A∞-C A=0.99
薄膜理论：当流体靠近物体表面流过时，存在着一层附壁的薄膜，在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触，并假定膜内流体与主流不相混合和扰动。在此条件下，整个传质过程相当于此薄膜上的扩散作用，且在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性的浓度分布。膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。
渗透理论：当流体流过表面时，有流体质点不断的穿过流体的附壁薄层向表面迁移并与之接触，流体质点在与表面接触之际则进行质量的转移过程，此后流
体质点又回到主流核心中去。
刘伊斯关系式（热质交换类比率）：
由刘伊斯关系式得：在空气—水系统的交换中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应的发生同样的变化。
刘伊斯关系式成立的条件：①0.6 在湍流时不论a/D AB是否等于1，刘伊斯关系式总是成立的，这说明在湍流传递过程中，流体之间的湍流缓和在传递过程中起主要作用，对于层流或湍流紧靠固体表面的层流底层来说，刘伊斯关系式仅适用于a/D AB=1的情况。 湿空气焓湿图：把描述湿空气状态参数及其变化过程的特性，描述在以焓值为纵坐标，以含湿量为横坐标的图线称为焓湿图。主要的线条有等焓线，等含湿量线，等温线，等相对湿度线以及水蒸气分压力线等。 麦凯尔方程式h w（t i-tw）=h md（i-i i）表明湿空气在冷却表面进行冷却降温过程中，湿空气主流与紧靠水膜饱和空气的焓差是热，质交换的推动势（符合刘伊斯关系式的条件存在）。 湿球温度：湿球温度计头部被尾端侵入水中的吸液蕊包裹，当空气流过时，大量的不饱和空气流过湿布，湿布表面的水分就会蒸发，并扩散到空气中去，同时空气的热量也传递到湿布表面，达到稳定状态后水银温度计所指示的温度即为湿球温度。 绝热饱和温度是指有限量的空气和水接触，接触面积较大，接触时间足够充分，空气和水总会达到平衡。在绝热的情况下，水向空气中蒸发，水分蒸发所需的热量全部由湿空气供给，故湿空气的温度将降低。另一方面，由于水分的蒸发， 湿空气的含湿量将增大。当湿空气达到饱和状态时，温度不再降低，此时的温度称为绝热饱和温度。 空气调节：就是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。 热舒适性：就是人体对周围空气环境的舒适热感觉，在人的活动量和衣着一定的前提下，这主要取决于室内环境参数，如温度、湿度等。 新风：就是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：就是从室内引出的空气，经过热质交换设备的处理再送回室内的环境中。回风量应该等于系统总送风量减去系统的新风量。 空调系统需要的新风主要有两个用途：1满足室内人员的卫生要求2补充室内排风和保持室内正压 送风状态点：指的是为了消除室内的余热余湿，以保持室内空气环境要求，送入房间的空气状态点。 夏季室内设计工况：舒适性空调室内计算参数为：温度24~28℃;相对湿度：40%~65%；风速不应大于0.3m/s。 冬季室内设计工况：舒适性空调室内计算参数为：温度18~22℃；相对湿度：40%~60%；风速不应大于0.2m/s。 换热扩大系数ξ（析湿系数）：通常把总热交换量与显热交换量只比称为换热扩大系数ξ=dQz/dQx 稳定工况：指在换热过程中，换热设备内任何一点的热力学状态参数都不随时间变化的工况。等湿冷却过程或干冷过程（干工况），当冷却器表面的湿度低于被处理空气的干球温度，但尚高于其露点温度时，则空气只被冷却而并不产生 凝结水。减湿冷却过程或湿冷过程（湿工况）：如果冷却器的表面温度低于空气的露点温度则空气不但被冷却，而且其中所含水蒸气也将部分的凝结出来，并在冷却器的肋片管表面上形成水膜。 水汽比μ：代表水量与气量的比值【kg(水）/kg（气）】，它的大小对热质交换的推动力有重要影响。对于气水逆向流动，水汽比μ应该较大；对于气水同向流动，μ较小。 气水比：是指冷却每千克水所需的空气千克数，气水比越大，冷却塔能力越大。吸附现象是相异二相界面上的一种分子聚集现象。吸附就是把分子配列程度较低的气相分子浓缩到分子配列程度较高的固相中。使气体浓缩的物体叫做吸附剂，被浓缩的物质叫做吸附质。 进行表面式冷却器热工计算的主要目的是要使所选择的表面冷却器能满足下列要求：1该冷却器能达到的ε1应该等于空气处理过程需要的ε1。2该冷却器能达到的ε2应该等于空气处理过程需要的ε2。3该冷却器能吸收的热量应该等于空气放出的热量。 表冷器长时间使用后，因表面积灰，内表面结垢等因素影响，其传热系数会有所降低。为了保证这种情况下表冷器的使用仍然安全可靠，在计算时应考虑一定的安全系数，具体地说可以加大传热面积。增大传热面积的做法有两种，一是在保证V y的情况下增加排数，二是减少V y增加A y保持排数。也可考虑在保持传热面积不变的情况下，用降低水初温t w1的办法来满足安全系数的要求。 简答题 斐克定律：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，组成二元混合物中组分A和组分B将发生相互扩散，其中组分A和组分B的扩散通量（质量通量或摩尔通量）与组分A的浓度梯度称正比。表达式：Ja= -Dab d ρa/dz Jb= - Dba dρb/dz Ja, Jb 组分A,B的质量扩散通量，㎏／﹙㎡·S﹚ dρa/dz, dρb/dz 组分A,B在扩散方向的质量浓度梯度（㎏／m3） Dab 组分A在组分B中的扩散系数。（㎡／S﹚ 上式表示在总质量浓度ρ不变的情况下，由于组分A,B的浓度梯度，所引起的分子传质通量，负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反，即分子扩散朝浓度梯度降低的方向进行。 按扩散物质分子运动的平均自由程λ与孔道直径d的关系，将多孔扩散分为三类。①斐克型扩散：当固体内部孔道的直径d远大于流体分子运动自由程λ时，一般d≧100λ，则扩散时扩散分子间的碰撞机会大于分子与壁面之间的碰撞，扩散仍遵循斐克定律，故称为多孔固体中的扩散为斐克扩散。②克努森扩散：当固体内部孔道的直径d小于流体分子运动自由程λ时，一般d＞100λ，.则气体分子与孔壁面之间的碰撞机会将多余将多于分子与分子之间的碰撞，在此情况下，扩散物质A通过孔道的扩散阻力要取决于分子与壁面的碰撞阻力.③过渡区扩散：当固体内部孔道直径d与流体分子流动的平均自由程λ相差不大时，则气体分子间的碰撞和分子与孔道壁面之间的碰撞同时存在，此时即有斐克型扩散，也有克努森扩散，两种扩散影响同等重要。 边界层引入的重要意义： 把描述主流区和边界区的控制方程简化至较易求解的形式。当流体与它所流过的固体表面之间，因浓度差而发生质量传递时，在固体表面附近形成具有浓度梯度的薄层，这是对流传质过程阻力所在区域传质边界层之外，浓度梯度可以忽视，视为浓度均匀，不存在传质阻力，浓度边界层是流动的，边界层概念在流体组成非均匀情况下的推广，运用边界层的特性，可简化对流扩散方程，确 立浓度分布求的传质系数，以方便对流传质的计算，边界层概念是研究对流传质的理论基础。 确定湍流传递系数μt, λt,Dabt,比起确定分子传递系数μ，λ，Dab困难的原因？ 分子传质系数只取决于流体的热力学状态，不受流体宏观运动的影响，因此分子传递系数μ，λ，Dab,均与温度，压力有关的流体固有属性是物性，然而湍流系数主要取决于流体的平均运动，故不是物性；分子传递性质可以由逐点局部平衡的定律来确定，然而对于湍流传递性质来说，应该考虑其松弛效应；分子传递系数μ，λ，Dab,是各向同性的，而大多数湍流传递系数μt, λt,Dabt,是各向异性的。 热湿交换原理： 当空气与敞开水面或飞溅水滴表面接触时，由于水分子的不规则运动，在贴近水表面处存在一个温度等于水表面温度的饱和空气边界层，边界层的水蒸气压力取决于水表面温度如果边界层内空气温度高于主体空气温度，则由边界层向周围空气传热,反之，则由主体空气向边界层传热，如果边界层内水蒸气压力大于主体空气的水蒸气份压力则水蒸气分子将由边界层向主体空气迁移，反之，则水蒸气分子将由主体空气向边界层迁移。 用制冷剂直接蒸发制冰系统原理：如图所示，夜间电力负荷时，开启制冷机，此时利用制冷剂在蓄水池的冰盘管中直接蒸发，管外形成冰层，将冷量储存起来，白天电力负荷高时，先用冰水泵使蓄水池内冰水循环，将冷量通过换热器供给空调系统。当冷量不足以供给空调系统时，开启制冷机，2下降，1上升，此时制冷剂在并联蒸发器中蒸发制冷，冷却空调系统的水经热交换器再次冷却后共空调系统实用。 间接冷却制冰系统的原理： 如图所示夜间电力负荷低时，开启制冷机，此时调节三通阀，是制冷机从管段流入蒸发器进行蒸发制冷，将冷量储存在蒸发器中，白天电力负荷高时，盐水泵循环系统将储存在蒸发器1中的冷量进行载冷，盐水在通过热交换器将冷量供给空调系统。当蒸发器制冷量不足以提供空调系统时，开启制冷机，调节三通阀使制冷机进入管2，此时制冷机在管2中蒸发制冷，盐水经蒸发器2制冷，并经过蒸发器1进行再冷，载得冷量后将冷量供给空调系统。 空气与水直接接触时的状态变化过程： 全部空气都能达到具有水温的饱和状态点，与空气接触的水温不同，空气的状态变化过程也不同，以下为7种典型的过程的分析：A-2 过程是空气增湿和减湿的分界线；A―4过程是空气增焓和减焓的分界线；A―6过程是空气升温和降温的分界线；当水温低于空气露点温度时，发生A―1过程，此时空气被冷却干燥。当水温等于空气露点温度时，发生A―2过程，此时空气被等温冷却；当水温高于空气露点温度时而小于空气湿球温度时，发生A―3过程，空气被冷却加湿；当水温等于空气湿球温度时，发生A―4过程，空气被等焓加湿；当水温大于空气湿球温度时，发生A―5过程，空气被增焓加湿；当水温等于干球温度时，发生A―6过程，空气被等温加湿；当水温大于空气干球温度时，发生A―7过程，空气被增温增湿； 冷却塔热质交换特点：在冷却塔内，可以认为空气的量是很大的，空气温度表面空气温度变化较小，当水温高于空气时，水蒸发向空气散热的同时水温度高于空气，水向空气既有接触传热也有蒸发散热，导致水的温度降低，当水的温度下降到与空气的温度相等时，空气向水传热，同时水蒸发向空气传热，但水蒸发向空气的散热大于空气向水的传热，水的温度继续下降，睡着水蒸发散热 减小，空气向水传热增大，最终水蒸发散热等于空气向水传热量，水温不在下降，此时温度为水的冷却极限温度。 全热交换器的工作原理 2003年出现的SARS疫情，使我们人类的健康面临严峻的挑战，2009年又爆发了猪流感，于是关于人居环境的空气品质问题多有讨论，提出健康空调是今后空调的发展方向。 但究竟什么是健康的空调，怎样去实现健康舒适的空调，关于这个问题，舒适100也进行了一些分析，指出全空气系统是最佳的空调系统，它可以实现对建筑热湿控制及空气品质的全面控制，同时也为充分利用自然资源，进行全新风运行提供条件。 加大新风量是实现良好空气品质的最好方法，只从空气品质的角度来说，进行全新风运行的空调系统才是最好的系统，可是由此带来的能量消耗确实是非常大的。根据武汉的气象资料计算，当室内设计值在26℃，60%时，对于公共建筑，处理1m3/h新风量，整个夏季需要投入的冷能能耗累计约9.5kw·h左右。可见加大新风量后，能量消耗就有很大增加。因此，需要在新风与排风之间加设能量回收设备。 1 目前市场上的能量回收设备有两类： 一类是显热回收型，一类是全热回收型。显热回收型回收的能量体现在新风和排风的温差上所含的那部分能量；而全热回收型体现在新风和排风的焓差上所含的能量。单从这个角度来说，全热性回收的能量要大于显热回收型的能量，这里没有考虑回收效率的因素。因此全热回收型是更加节能的设备。 按结构分，热回收器分为以下几种： （1）回转型热交换器 （2）热回收环热交换器 （3）热管式热交换器 （4）静止型板翅式热交换器 在以上几种热交换器中，热回收环型和热管型一般只能回收显热。回转型是一种蓄热蓄湿型的全热交换器，但是它有转动机构，需要额外的提供动力。而静止型板翅式全热交换器属于一种空气与空气直接交换式全热回收器，它不需要通过中间媒质进行换热，也没有转动系统，因此，静止型板翅式全热交换器（也叫固定式全热交换器）是一种比较理想的能量回收设备。 2 固定式全热交换器的性能 2.1 固定式全热交换器 固定式全热交换器是在其隔板两侧的两股气流存在温差和水蒸 气分压力差时，进行全热回收的。它是一种透过型的空气——空气全热交换器。 这种交换器大多采用板翅式结构，两股气流呈交叉型流过热交换器，其间的隔板是由经过处理的、具有较好传热透湿特性的材料构成。 2.2 三种效率的定义 全热交换器的性能主要通过显热、湿交换效率和全热交换效率来评价，它们的计算公式为： 显热交换效率：SE= 湿交换效率：ME= 全热交换效率：EE= 换热器基础知识测试题 姓名：分数： 一、填空题（每空1分，共50分） 1、以在（两种流体）之间用来（传递热量）为基本目的的传热设备装置，称为换热器，又叫做（热交换器）。 2、换热器按作用原理和传热方式分类可分为：（直接接触式换热器）、（蓄热式换热器）（间壁式换热器）。 3、、离心式压缩机可用来（压缩）和（输送）化工生产中的多种气体。它具有：处理量大，（体积小），结构简单，（运转平稳），（维修方便）以及气体不受污染等特点。 4、换热器按传热面形状和结构分类可分为：（管式换热器）、（板式换热器）及特殊形式换热器。 5、管壳式换热器特点是圆形的（外壳）中装有（管束）。一种介质流经（换热管）内的通道及其相贯通部分（称为壳程）。它可分为：（浮头式换热器）、（U 型管式换热器）、套管式换热器、（固定管板式换热器）填料函式换热器等。 6、U型管式换热器不同于固定管板式和浮头式，只有一块（管板），换热管作为（U字形）、两端都固定在（同一块管板）上；管板和壳体之间通过（螺栓）固定在一起。 7、（换热管）是管壳式换热器的传热元件，它直接与两种介质（接触），换热管的形状和（尺寸）对传热有很大的影响。 8、写出下列换热管及其在管板上的排列名称分别为： （a）正三角形（b）转角正三角形（c）正方形（d）转角正方形 9、管壳式换热器流体的流程：一种流体走管内称为（管程），另一种流体走管外称为（壳程）。管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为（一程）；对U 形管换热器，管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次称为（两程）。 10、管板与换热管间的连接方式有（胀接）、（焊接）或二者并用的连接方式。 11、折流板的作用是引导（壳程流体）反复地（改变方向）作错流流动或其他形式的流 动，并可调节（折流板间距）以获得适宜流速，提高（传热效率）。另外，折流板还可起到（支撑管束）的作用。 12、换热器的水压试验压力为最高操作压力的（1.25~1.5）倍。 13、换热器的清洗方法有：（酸洗法）、（机械清洗法）、（高压水冲洗法）、海绵球清洗法。 14、写出下面编号的阀门类型:H（止回阀）、D（蝶阀）、J（截止阀）、A（安全阀）Z（闸阀）、Q（球阀） 15、阀门的密封试验通常为公称压力PN的）（1.1）倍。 二、不定项选择题（每题1分，共10分） 第一章 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）。 第二章 热质交换过程 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与浓度的乘积。 以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+ 以主流速度表示的质量通量：1()() A A A A B B A A B e u e e u e u a m m e ?? =+=+???? 2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，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、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。 4、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 ①22 3 3 r P 2m H D t t c G J J S S S ===?=? ② 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 ,,m c u h t t t c a D D S N S S S λ?????? ③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m h 2 3 m h h Le e φ-=? 5：答：斯密特准则 c i v S D = 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r P c v S D a Le v D a === 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 6、从分子运动论的观点可知：D ∽3 1 2 p 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： 若在压强 5 001.01310,273P Pa T K =?=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 32 00 0P T D D P T ??= ??? （1）氧气和氮气： 水气工段维修工劳动竞赛理论考试试题 总分：100分时间：60分钟 姓名：职务分数： 第一题、填空题（每空分，共20分） 1、离心泵主要由（泵体）、（叶轮）、（密封）、（轴）、（轴封箱）等部件组成,有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。 2、泵的常见故障分为（机械故障）和（水力故障）两类。流量不足、发生汽蚀等均为（水力故障）。泵不运转、轴承过热则属于（机械故障）。通常情况下，两种故障同时存在于一种现象中，如扬程不足、泵不出水或泵运行时存在异常振动及声音等。 3、机械密封弹簧的预压缩量一般为（4--6 ）㎜。 4、联轴器对中检查及校正，要求达到：平行偏差不大于（）mm（百分表指示值不大于）；角偏差不大于（）mm（百分表指示值不大于）。 5、游标卡尺是一种常用的量具，具有结构简单、使用方便、精度中等和测量的尺寸范围大等特点，可以用它来测量零件的（内径）、（外径）、（长度）、宽度、厚度、深度和孔距等，应用范围很广。 6、百分表是用来校正零件或夹具的安装位置检验零件的形状精度或相互位置精度的。使用百分表必须注意几点；使用前，应检查测量杆活动的（灵活性）；测量零件时，测量杆必须（垂直）于被测量表面；不要使测量杆的行程超过它的（量程）；不要使百分表受到剧烈的（振动）和（撞击），亦不要把零件强迫推入测量头下，因此，用百分表测量表面粗糙或有显着凹凸不平的零件是错误的。 7、螺杆式冷冻机由（螺杆压缩机）、（蒸发器）、（经济器）、（冷凝器）、（油分离器）、（节流阀）、（控制系统）组成。热水型溴化锂吸收式冷水机组包括：（吸收器）、（蒸发器）、（发生器）、（冷凝器）、溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵、自动抽排气装置及控制系统组成。 8、焊接就是通过（加热）或（加压），或者两者并用，使用或不使用填充材料，使焊件达到永久性的连接的方法。 9、零部件安装时涉及到配合，那么配合的类型分为（间隙）配合、（过渡）配合、（过盈）配合三种。 10、润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起（润滑）、（冷却）、（防锈）、（清洁）、（密封）和缓冲等作用。 第二题判断题，对的在后面括号内打√错的打×。（每题2分，共20分） 1、冷和热是同一个范畴的物理概念，都是物质分子运动平均动能的标志。日常生活中常说的热或冷是指温度高低的相对概念，是人体对温度高低感觉的反应。（√） 2、温度是描述热力系数系统冷热状态的物理量，它的高低反应物体内部分子无规则运动的剧烈程度，是标志物体冷热程度的参数，是物体状态的基本参数之一。（√） 3、蒸发是指液体表面分子汽化变成蒸汽分子的过程。（√） 物理化学试题之一 一、选择题(每题2分，共50分,将唯一的答案填进括号内) 1. 下列公式中只适用于理想气体的是1 A. ΔU=Q V B. W=nRTln(p 2/p 1)(用到了pv=nRT) C. ΔU=dT C m ,V T T 2 1? D. ΔH=ΔU+p ΔV 2. ΔH 是体系的什么 A. 反应热 B. 吸收的热量 C. 焓的变化 D. 生成热 3. 2000K 时反应CO(g)+1/2O 2(g)=CO 2(g)的K p 为 6.443,则在同温度下反应为2CO 2(g)=2CO(g)+O 2(g)的K p 应为 A. 1/6.443 B. (6.443)1/2 C. (1/6.443)2 D. 1/(6.443)1/2 4. 固态的NH 4HS 放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是 A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 5. 下列各量称做化学势的是 A. i j n ,V ,S i )n ( ≠?μ? B. i j n ,V ,T i )n p (≠?? C. i j n ,p ,T i )n (≠?μ? D. i j n ,V ,S i )n U (≠?? 6. A 和B 能形成理想溶液。已知在100℃时纯液体A 的饱和蒸汽压为133.3kPa, 纯液体B 的饱和蒸汽压为66.7 kPa, 当A 和B 的二元溶液中A 的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数是 A. 1 B. 0.75 C. 0.667 D. 0.5 7. 理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变？ A. ΔS=0 B. V=0 C. ΔG=0 D. ΔH=0 7. D ( ) 8. A 、B 两组分的气液平衡T-x 图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为x A =0.7。现有一组成为x A =0.5的AB 液体混合物，将其精馏可得到 A. 纯A 和恒沸混合物 B. 纯B 和恒沸混合物 C. 只得恒沸混合物 D. 得纯A 和纯B 8. B GB151复习题及答案 1、GB151适用的换热器型式及参数范围是什么? 答：GB151-1999： %1适用于固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式。 %1本标准适用的换热器参数为： a.公称直径DNW2600mm； b.公称压力PNW35MPa；内直径（非圆形截面指其最大尺寸）W0.15m； c.公称直径和mm公称压力MPa的乘积不大于1.75X IO、 2、管壳式换热器的管箱、浮头盖在什么情况下应在施焊后进行消除应力的热处理？设备法兰密封面应在何时加工？ 答：①碳素钢和低合金钢的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过1/3管箱壳体内径的管箱，应在施焊后进行消除应力的热处理； ② 设备法兰密封面应在消除应力的热处理后精加工。 3、浮头式换热器应按什么程序试压？ 答：浮头式换热器试压程序： %1用试验压环和浮头专用试验工具进行换热管与管板连接接头试压; %1管程试压; %1壳程试压。 4、在管板和平盖的选材中，何时采用锻件？何时采用板材？采用何种用途板材？答：一?般在以下情况下采用锻件: %1管板厚度大于60mm； %1形状复杂的管板； %1带凸肩与壳体焊接的管板。 除上述情况外可■以采用板材。 板材应采用压力容器用板，并应符合GB15（）的相应规定。 5、管板与换热管之间的连接方式主要的有哪几种？，使用范围如何? 答：① 主要方式有：强度焊、强度胀及胀焊并用。 ② 强度焊适用于设计压力PNW35MPa的换热器，但不适用于有较大振动 及有间隙腐蚀的场合； 强度胀适用于设计压力W4MPa,设计温度W300°C的换热器，操作中无 剧烈振动、无过大的温度变化及无严重的应力腐蚀的换热器； 胀焊并用结构适用于密封性能要求较高的场合、承受振动或疲劳载荷的场合及 有间隙腐蚀的场合。 6、管壳式换热器管程或壳程的介质进口处，什么情况下应设置防冲板？ 答：①管程设置防冲板的条件： 当管程采用轴向入口或换热管内流体流速超过3m/s时，应设置防冲板， 以减少流体的不均匀分布和利换热管端的冲蚀。 ② 壳程设置防冲板的条件： 1）当壳程进口管流体的P U 2值为下列数值时，应在壳程进口处设置防冲板: a）非腐蚀、非磨蚀的单向流体：P u 2>2330kg/m ? s2者； b）其他液体，包括沸点下的液体:P v 2>740kg/m - s2者; 2）有腐蚀或有磨蚀的气体、蒸汽及气液混合物，应设置防冲板： 注：P—流体密度，kg/m3； u—流体流速，m ? So 7、什么情况下，管壳式换热器壳程介质进出口处，设置导流筒？ 答：①当壳程进口管流体的P靛值符合设置防冲板的条件也可?设置导流筒； ② 当壳程进口管距管板较远，流体停滞区过大时，应设置导流简，以减小 流体停滞区，增加换热管有效长度。 传热学基础试题 一、选择题1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过 程次序为A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C. 导热、对流换热、复合换热 D.复合换热、对流换热、导热2．温度对辐射 换热的影响（）对对流换热的影响。大于 D.可能大于、小于 C. 小于 A.等于 B.2℃的壁面，2777）、温度为3．对流换热系数为1000W/（m℃ 的水流经·K）其对流换热的热流密度为（ 24 42×1010W/mW/m ×2424 W/m W/m ××1010),r 热交换新风机工作原理 进入21世纪，随着城市PM2.5的不断加剧，在空气净化行业出现了一颗炙手可热的新星——热交换新风机。那么，热交换新风机的工作原理是怎样的呢？ 热交换新风机是一种高效节能型空调通风装置，其核心功能是利用室内、外空气的温差和湿差,通过能量回收机芯良好的换能特性，在双向置换通风的同时，产生能量交换，使新风有效获取排风中的可用物质，从而大大节约了新风预处理的能耗，达到节能换气的目的，其节能效果非常显著。 夏季，使用全热交换器时通过热交换芯体把室外将室内的炎热、潮湿空气中的温度和湿度，传导至排出室外的室内凉爽、干燥、污浊的空气中去。 冬季，使用热交换器换气时，通过热交换芯体用室内温度的污浊空气中的温度预热将要送入室内的室外寒冷的新鲜空气。并将湿气一并导入将要送入室内的室外干燥的空气中。 广州快净环保科技有限公司生产的快净热交换新风机作为当前最受欢迎的新风系统，拥有非常突出的优势，主要包括以下几点： 一、换热效率高。产品采用先进的逆流结构设计，能够大大的提高换热效率； 二、外形紧凑小巧。全热交换器的外形为六边形，降低了模块的厚度，特殊的通风孔道有利于模块比交叉流机芯做得更短； 三、性能稳定、无需清洁。通风孔道采用了流线设计，可以有效地防止着尘，无需对交叉流机芯进行定期的清洁； 四、使用寿命长。采用了ABS框架结构，非常坚固而耐用，使用寿命相比交叉流机芯增加了一倍。 热交换新风机适用范围: 适合于住宅、写字楼、宾馆、医院、实验室、机房、棋牌室、餐饮、办公、娱乐几乎所有场所，可以根据不同户型面积、人口数量、周边环境设计不同方案，适合各种建筑和人群。 空气是每个人每时每刻都要呼吸的必需品，如果离开清新、自然的空气我们的生活将面临很多健康安全问题，只有保证室内良好的空气质量，才能营造更为舒适健康的居住环境，热交换新风机运用高新技术，可以轻松帮你实现室内空气流通，让您畅享自然健康生活。 1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是1。405*10-5 m2/s。 2、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。 3、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的扩散速度。 4、冷却塔填料的作用是将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量，均匀布水。 5、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。 6、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。 7、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。 8、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。 9、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。 10、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）空气中的水蒸气凝结（或蒸发）而放出（或吸收）汽化潜热的结果。 11、有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为3个标准大气压，温度为0℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。 12、一管式逆流空气加热器，平均换热温差为40℃，总换热量位40kW，传热系数为40W/(m2.℃)则换热器面积为25m2。 13、流体的粘性、热传导性和质量扩散通称为流体的分子传递性质。 14、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的质量扩散；描述这三种分子传递性质的定律分别是牛顿粘性定律、傅里叶定律、菲克定律。 15、热质交换设备按照工作原理不同可分为间壁式、直接接触式、蓄热式、热管式等类型。表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于间壁式，而喷淋室、冷却塔则属于直接接触式。 16、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向，可分为_顺流_式、逆流_式、_混合流_式和_叉流_式。工程计算中当管束曲折的次数超过_4__次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。 17、_温差_是热量传递的推动力，而_焓差_则是产生质交换的推动力。 18、质量传递有两种基本方式：分子传质和对流传质，分子扩散和对流扩散的总作用称为对流传质 19、相对静坐标的扩散通量称为以绝对速度表示的质量通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为以扩散速度表示的质量通量。 20、麦凯尔方程的表达式为：hw （ti –tw）=hmd(i-i i)，它表明当空气与水发生直接接触，热湿交换同时进行时。总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的传热系数与焓差驱动力的乘积 21、相际间对流传质模型主要有薄膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。 22、一个完整的干燥循环由___吸湿___过程、___再生___过程和冷却过程构成。 23、用吸收、吸附法处理空气的优点是_独立除湿。 24、蒸发冷却所特有的性质是__蒸发冷却过程中伴随着物质交换，水可以被冷 却到比用以冷却它的空气的最初温度还要低的程度_。 化工原理习题及答案 第五章传热 姓名 ____________ 班级 ____________ 学号 _____________ 成绩 ______________ 一、填空题： 1.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为240mm,λ =此时单位面积的热损失为_______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 ***1140w 2.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为120mm, λ =此时单位面积的热损失为 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 1000w 3.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为150℃ ,而 环境温度为20℃ , 要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料, 其导热系数λ =则其 厚度不低于 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 91mm 4.（ 6 分）某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形直管内湍流的传热系数表达式为 ___________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 0.8m.s时,此时传热系数α =_____________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr α = .K) 5.（ 6 分）某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形管内湍流的传热系数表达式为 _____________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 1.2m.s时,此时传热系数α =________________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr 热交换器原理与设计 题型：填空20％名词解释（包含换热器型号表示法）20％ 简答10％计算（4题）50％ 0 绪论 热交换器：将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 热交换器的分类：按照热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式 按照传热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式。(2013-2014学年第二学期考题[填空]) 1 热交换器计算的基本原理（计算题） 热容量（W＝Mc）：表示流体的温度每改变1℃时所需的热量 温度效率（P）：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 传热有效度（ε）：实际传热量Q与最大可能传热量Q max之比2 管壳式热交换器 管程：流体从管内空间流过的流径。壳程：流体从管外空间流过的流径。 <1-2>型换热器：壳程数为1，管程数为2 卧式和立式管壳式换热器型号表示法（P43）(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 记：前端管箱型式:A——平盖管箱B——封头管箱 壳体型式:E——单程壳体F——具有纵向隔板的双程壳体H——双分流 后盖结构型式:P——填料函式浮头 S——钩圈式浮头 U——U形管束 管子在管板上的固定：胀管法和焊接法 管子在管板上的排列：等边三角形排列（或称正六边形排列）法、同心圆排列法、正方形排列法，其中等边三角形排列方式是最合理的排列方式。(2013-2014学年第二学期考题[填空]) 管壳式热交换器的基本构造：⑴管板⑵分程隔板⑶纵向隔板、折流板、支持板⑷挡板和旁路挡板⑸防冲板 产生流动阻力的原因：①流体具有黏性，流动时存在着摩擦，是产生流动阻力的根源；②固定的管壁或其他形状的固体壁面，促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件。 热交换器中的流动阻力：摩擦阻力和局部阻力 管壳式热交换器的管程阻力：沿程阻力、回弯阻力、进出口连接管阻力 管程、壳程内流体的选择的基本原则：（P74） 管程流过的流体：容积流量小，不清洁、易结垢，压力高，有腐蚀性，高温流体或在低温装置中的低温流体。(2013-2014学年第二学期考题[简答]) 第一部分选择题 一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1 ．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为（） A ．复合换热、导热、对流换热 B ．导热、对流换热、复合换热 C ．对流换热、复合换热、导热 D ．复合换热、对流换热、导热 2 ．温度对辐射换热的影响对对流换热的影响。（） A ．等于 B ．大于 C ．小于 D ．可能大于、小于 3 ．对充换热系数为 1000W/(m 2 · K) 、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A ． 8 × 10 4 W/m 2 B ． 6 × 10 4 W/m 2 C ． 7 × 10 4 W/m 2 D ． 5 × 10 4 W/m 2 4 ．流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。（） A ．＞ 50 B ．＝ 80 C ．＜ 50 D ．＝ 100 5 ．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（） A ．热对流 B ．复合换热 C ．对流换热 D ．导热 6 ．下述哪个参数表示传热过程的强烈程度？（） A ． k B ．λ C ．α c D ．α 7 ．雷诺准则反映了的对比关系？（） A ．重力和惯性力 B ．惯性和粘性力 C ．重力和粘性力 D ．浮升力和粘性力 8 ．下列何种材料表面的法向黑度为最大？ A ．磨光的银 B ．无光泽的黄铜 C ．各种颜色的油漆 D ．粗糙的沿 9 ．在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率同温度下该物体的黑度。（） A ．大于 B ．小于 C ．恒等于 D ．无法比较 10 ．五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（） A ．辐射换热 B ．热辐射 C ．热对流 D ．无法确定 二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11 ．已知某大平壁的厚度为 10mm ，材料导热系数为 45W/(m · K) ，则通过该平壁单位导热面积的导热热阻为。 12 ．已知某换热壁面的污垢热阻为 0.0003 （ m 2 · K ），若该换热壁面刚投入运行时的传热系数为340W （ m 2 · K ），则该换热壁面有污垢时的传热系数为。 13 ．采用小管径的管子是对流换热的一种措施。 14 ．壁温接近换热系数一侧流体的温度。 15 ．研究对流换热的主要任务是求解，进而确定对流换热的热流量。 16 ．热对流时，能量与同时转移。 17 ．导热系数的大小表征物质能力的强弱。 18 ．一般情况下气体的对流换热系数液体的对流换热系数。 19 ．在一定的进出口温度条件下，的平均温差最大。 20 ．是在相同温度下辐射能力最强的物体。 三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分） 21 ．稳态导热 22 ．稳态温度场 23 ．热对流 24 ．传热过程 25 ．肋壁总效率 四、简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分） 传热复习题 1、多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差__最小__。 2、一定质量的流体在Ф25mm×2.5mm的直管内作强制的湍流流动，其对流传热系数 αi=1000W/(m2·℃)，如果流量和物性不变，改在Ф19mm×2mm的直管内流动，其αi=__1678__W/(m2·℃) 3、在蒸汽—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上最有效的是__A__。 A.提高空气流速 B.提高蒸汽流速 C.采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D.在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液 4、在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则 （1）传热管的壁温接近___饱和蒸汽__温度 （2）换热器总传热系数将接近_____空气____对流传热系数 5、在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在对α的影响是____A____ A. 不凝气体的存在会使α大大降低 B. 不凝气体的存在会使α升高 C. 不凝气体的存在对α无影响 6、大容器内饱和液体沸腾分为____自然对流____、____泡核沸腾_____和____膜状沸腾_____ 阶段。工业上总是设法在_____泡核沸腾_____下操作。 7、斯蒂芬—波尔兹曼定律的数学表达式是 4 0100?? ? ? ? = T C E b ，该式表明__黑体的辐射能力与 热力学温度的四次方成正比___ 8、物体黑度是指在___相同__温度下，灰体的__辐射能力__和__黑体辐射能力__之比，在数值上它与同一温度下物体的__吸收率__相等。 计算题 9、质量流量为7200kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到80℃，选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃)，且已知空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ/(kg·℃)，导热系数为2.85×10-2W/(m·℃)，粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7。 现有一单程列管式换热器，装有Ф25mm×2.5mm钢管200根，管长为2m，核算此换热器能否完成上述传热任务？ 计算中可忽略管壁及两侧污垢的热阻，不计热损失 解：空气需要吸收的热量是已知的，蒸汽冷凝放出热量能否通过该换热器的传递为空气所获得，就与列管换热器的传热速率密切相关。核算现有的列管换热器是否合用，就是用工艺本身的要求与现有换热器相比较，最直接的方法就是比较两者的Q或S0 （1）核算空气所需的热负荷应小于换热器的传热速率，即Q需要＜Q换热器 （2）核算空气所需的传热面积应小于换热器提供的传热面积，即S0需要＜S0换热器 解题时，首先应确定列管换热器中流体的流径，因蒸汽安排在壳程易排出冷凝水，故蒸汽走 填空题 1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是1。405*10-5 m2/s。 有空气和氨组成的混合气体，压力为4个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是m2/s。 2、有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为3个标准大气压，温度为0℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。 3、喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。 4、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。 5、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的扩散速度。 2、冷凝器的类型可以分为水冷式,空气冷却式( 或称风冷式) 和蒸发式三种类型. 3、根据冷却介质的不同，冷凝器可以分为、和三类。 （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。） 3、冷却塔填料的作用是延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量.。均匀布水。将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换 4、冰蓄冷空调可以实现电力负荷的调峰填谷(均衡)。 5、吸附式制冷系统中的脱附—吸附循环装置代替了蒸汽制冷系统中的压缩机装置。 6、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。 7、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。 8、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。 9、吸收式制冷机可以“以热制冷”，其向热源放热Q1，从冷热吸热Q2，消耗热能Q0，则其性能系数COP= Q1-Q2/Qo 。 10、冬季采暖时，蒸发器表面易结霜，融霜的方法有电除霜、四通阀换相除霜、排气温度除霜 1、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。 2、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。 4、总压力为0.1MPa的湿空气，干球温度为20℃，湿球温度为10℃，则其相对湿度为。 6、某翅片管换热器，表面对流换热系数位10W/m2·K，翅片表面温度为50℃，表面流体温度为30℃，翅片效率为2.5，则换热器的热流密度为W/m2。 12、一管式逆流空气加热器，平均换热温差为40℃，总换热量位40kW，传热系数为40W/(m2.℃)则换热器面积为25m2。 8、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）空气中的水蒸气凝结（或蒸发）而放出（或吸收）汽化潜热的结果。 1、流体的粘性、热传导性和质量扩散通称为流体的分子传递性质。 2、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的质量扩散；描述这三种分子传递性质的定律分别是牛顿粘性定律、傅里叶定律、菲克定律。 第一章 绪论 习题及答案 1-1 根据下图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成： (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 下图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。 解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离 开闭自动控制。 系统方框图如图解1-2所示。 1-3 图示为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比， c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。 全热交换器技术参数 1.概述 1.1 工作原理 XFHQ系列全热交换器采用先进科技及工艺，芯体用特殊纸质经过化学处理加工而成，对温度、湿度、冷热能量回收起到最佳效果。 高效换热芯体，当室内空调排风与室外新风分别呈交叉方式流经换热芯体时，由于平隔板两侧气流存在温度差，产生传热，夏季运行时，新风从空调排风获得冷能，使温度降低；在冬季运行时，新风从空调排风中获得热能，使温度升高，这样通过换热芯体的热交换过程使新风从空调排风中回收了能量。 1.2特点 双向换气功能 将室外新风空气经过过滤后送入室内的同时，将室内污浊空气排出室外，彻底改善室内空气品质； 静音设计 内置空调专用低噪音离心风机，机箱内部覆有高效的吸音材料，全静音设计，人性化体现； 能量回收 机组内置高效的热交换器，将排出去的室内空气与送进来的室外空气进行冷热交换，在提供舒适温度空气的同时回收能量，节约能源； 控制方便 电气系统采用二次回路设计，使用开关面板，启动停止机组安全快速简单，可选择远程集中控制系统，与多联机室内机联网控制。 317 MDV4+i 直流变频智能多联中央空调 318 1.3 命名法 A,B,……Z 设计序列 S-三相，单相缺省 Z-纸芯式、L-轮转式、P-普通式 D-吊顶式、L-立柜式 新风量，单位100m 3 /h XFH-显换热式新风机 XFHQ-全换热式新风机 MDV4+i直流变频智能多联中央空调 2.参数 2.200~1200m3/h的产品采用发泡风道，具备旁通功能；2500~12000m3/h机型不带网络集中控制功能。 3.表中噪音是在额定静压安装条件半消音室测得，实际使用条件下的运行噪音可能高于此值，请根据设计安装具体条件，考虑相应的消音措施。 319 一、选择题 1、高压容器的设计压力范围P为：（） （a）P≥10 MPa (b) 1.6≤P＜10 MPa (c) 10≤P＜100 MPa (d) P≥100 2、容器标准化的基本参数有：（） (a)压力Pa (b) 公称直径DN (c) 内径 (d) 外径 3、为了防止管子与管板连接处产生不同程度的泄漏，应采用哪一种管板：（） （a）平管板 (b) 薄管板 (c)椭圆管板 (d) 双管板 4、下列哪一种换热器在温差较大时可能需要设置温差补偿装置？（） (a)填料函式换热器 (b)浮头式换热器（c）固定管板式换热器 5、管壳式换热器属于下列哪种类型的换热器？（） （a）混合式换热器 (b)间壁式换热器 (c)蓄热式换热器 (d)板面式换热器 6、U形管换热器的公称长度是指：（） (a) U形管的抻开长度 (b)U形管的直管段长度 (c)壳体的长度 (d)换热器的总长度 7、换热管规格的书写方法为（） （a）内径×壁厚 (b) 外径×壁厚 (c) 内径×壁厚×长 (d) 外径×壁厚×长 8、有某型号为： 2.59 8002004 1.625 BEM I ----的换热器，其中的200为（） （a）公称换热面积 (b)换热器的公称长度 (c)换热器公称直径 (d) 管程压力为1000Kg/m2 9、折流板间距应根据壳程介质的流量、粘度确定。中间的折流板则尽量等距布置，一般最 小间距不小于圆筒内直径的（）。 (a) 三分之一 (b) 四分之一 (c) 五分之一 (d) 六分之一 10、冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施是( ) (a)提高小的h值； (b) 提高大的h值；(c)两个都同等程度提高；(d) 提高大的h值， 同时降低小的h值。 11、顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为 20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ 12、高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（） A．逆流B．顺流和逆流均可 C．无法确定D．顺流 13、为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（） A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 14、有折流挡板存在时，壳程流体的流动方向不断改变， Re=（），即可达到湍流。 (a)2300； (b) 104；(c)100；(d)105。 热质交换原理与设备第三版重点总复习 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 一、填空题（共30分） 1、流体的粘性、热传导性和_质量扩散性__通称为流体的分子传递性质。 2、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的_质量扩散_；描述这三种分子传递性质的定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。 3、热质交换设备按照工作原理不同可分为_间壁式、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。 3、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向，可分为___顺流__式、_逆流__式、__叉流___式和__混合_____式。工程计算中当管束曲折的次数超过___4___次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。 5、__温度差_是热量传递的推动力，而_浓度差_则是产生质交换的推动力。 6、质量传递有两种基本方式：分子扩散和对流扩散，两者的共同作用称为__对流质交换__。 7、相对静坐标的扩散通量称为绝对扩散通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为相对扩散通量。 8、在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中的组分A和组分B发生互扩散，其中组分A向组分B的质扩散通量m A与组分A的_浓度 梯度成正比，其表达式为 s m kg dy dC D m A AB A ? - =2 ；当混合物以某一质平均速度V移动 时，该表达式的坐标应取___随整体移动的动坐标__。 9、麦凯尔方程的表达式为： ()dA i i h dQ d md z - =，它表明当空气与水发生直接接触，热 湿交换同时进行时。总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的焓差。1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是×10-5 m2/s。 3、喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。 4、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。 5、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的扩散速度。 6刘伊斯关系式是 h/h mad=Cp。 2、冷凝器的类型可以分为水冷式,空气冷却式 ( 或称风冷式 ) 和蒸发式三种类型.全热交换器的工作原理
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