熱質(zhì)交換原理與設(shè)備 期末復(fù)習(xí)范圍

1、1.三種傳遞現(xiàn)象：動(dòng)量、熱量、質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象。2.牛頓黏性定律：切應(yīng)力，表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積傳遞的動(dòng)量，又稱(chēng)動(dòng)量通量密度。N/m²。3.當(dāng)流場(chǎng)中速度、溫度、濃度分布不均時(shí)，它們動(dòng)量交換、熱量交換、質(zhì)量交換的規(guī)律可以類(lèi)比。4.二元體系：兩種組成構(gòu)成混合流體，或稱(chēng)二元混合物。5.絕對(duì)速度=主體流動(dòng)速度+擴(kuò)散速度6.分子傳質(zhì)又稱(chēng)分子擴(kuò)散，簡(jiǎn)稱(chēng)為擴(kuò)散，它是由分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而形成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。分子擴(kuò)散可以因濃度梯度、溫度梯度或壓力梯度而產(chǎn)生，或者是因?qū)旌衔锸┘右粋€(gè)有向的外加電勢(shì)或者其他勢(shì)而產(chǎn)生。7.分子擴(kuò)散與對(duì)流擴(kuò)散兩者的共同作用稱(chēng)為對(duì)流質(zhì)交換。8.流動(dòng)越明顯，分子擴(kuò)散越微弱。9

2、.固體壁面與流體之間的對(duì)流傳質(zhì)速率可定義為：NA=hm(CAs-CA)10.濃度邊界層：可以認(rèn)為質(zhì)量傳遞的全部阻力集中于固體表面上一層具有濃度梯度的流體層中，該流體層即稱(chēng)為濃度邊界層。11.三種邊界層的主要的表現(xiàn)形式:表面摩擦、對(duì)流換熱以及對(duì)流傳質(zhì)。12.對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)hm在大多數(shù)情況下，與擴(kuò)散系數(shù)D呈線(xiàn)性關(guān)系。流體的分子傳遞性質(zhì)：流體的黏性、熱傳導(dǎo)性和質(zhì)量擴(kuò)散性通稱(chēng)為流體的分子傳遞性質(zhì)。13.在給定Re準(zhǔn)則條件下，成立的首要條件：當(dāng)流體a=D即流體的Pr=Sc或Le=1時(shí)，通常空氣中的熱濕交換就屬此.對(duì)于氣體混合物，通常可近似地認(rèn)為L(zhǎng)1。14.通過(guò)大量被不同液體潤(rùn)濕的管壁和空氣之間的質(zhì)交換實(shí)驗(yàn)

3、。15.對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，亦稱(chēng)蒸發(fā)系數(shù)，表示以濕空氣的含濕量差為驅(qū)動(dòng)力的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，為hmd=hmA，M. （hm是整個(gè)平板上的平均值）傳質(zhì)速率的大小與方向影響了壁面上的溫度梯度，即t(0)的值，從而影響了壁面上的導(dǎo)熱量。16.燒蝕冷卻：為了冷卻表面，在表面上涂上一層材料，當(dāng)溫度升高時(shí)涂層材料就升華、融化或分解，這些化學(xué)過(guò)程吸收熱量，而反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量從表面離去，從而有效的冷卻壁面，這種冷卻方法稱(chēng)為燒蝕冷卻。17.經(jīng)常被用來(lái)與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換的介質(zhì)有水、水蒸氣、冰、各種鹽類(lèi)及其水溶液、制冷劑及其他物質(zhì)。  交換設(shè)備分為兩大類(lèi)：混合式熱質(zhì)交換設(shè)備和間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備。18

4、.麥凱爾方程式hw(ti-tw)=hmd(i-ii)它清楚地說(shuō)明濕空氣在冷卻表面進(jìn)行冷卻降濕過(guò)程中，濕空氣主流與緊靠水膜飽和空氣的焓差是濕空氣與水膜表面之間熱、質(zhì)交換的推動(dòng)勢(shì)，而不是溫差。（焓差是熱質(zhì)交換總推動(dòng)力）19.邊界層內(nèi)飽和空氣間溫差及水蒸氣分壓力差的大小有關(guān)。20.水膜表面的空氣與水接觸時(shí)的熱濕交換。邊界層特點(diǎn)：飽和溫度與水相同。21.如果在空氣處理設(shè)備中空氣與水的接觸時(shí)間足夠長(zhǎng)，水量是有限的，水溫都將發(fā)生變化，空氣狀態(tài)變化過(guò)程也就不是一條直線(xiàn)。(理想過(guò)程)結(jié)論：空氣的變化過(guò)程為曲線(xiàn)，空氣的終溫為水的初溫。22.假定與空氣接觸的水量無(wú)限大，接觸時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)，在所謂的假象條件下，全部空氣

5、都能達(dá)到具有水溫的飽和狀態(tài)點(diǎn)，空氣終狀態(tài)點(diǎn)將在飽和曲線(xiàn)上，空氣溫終溫將等于水溫。與空氣接觸的水溫不同，空氣的狀態(tài)變化過(guò)程也不同。實(shí)際上空氣與水直接接觸時(shí)，接觸時(shí)間也是有限的，因此，空氣狀態(tài)的實(shí)際變化過(guò)程既不是直線(xiàn)，也難以達(dá)到與水的終溫（順流）或初溫（逆流）相等的飽和狀態(tài)。23.使氣體濃縮的物體叫做吸附劑，被濃縮的物質(zhì)叫做吸附質(zhì)。  當(dāng)某固體物質(zhì)吸附水蒸氣時(shí)，此固體物質(zhì)就是吸附劑，水蒸氣就是吸附質(zhì)。  在同態(tài)物質(zhì)中，分子間的吸引力是平衡的，而在兩相物質(zhì)的交界處，原子、離子或分子處于非平衡作用之下。24.兩相物質(zhì)的交界處，處于非平衡力作用之下，因此能發(fā)生吸附現(xiàn)象。 &

6、#160; 在平衡狀態(tài)下吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附量與壓力溫度有關(guān)。25.當(dāng)物質(zhì)的比表面積很大時(shí)，表面能就會(huì)對(duì)物質(zhì)的性能產(chǎn)生很大的影響。26.常用的固體吸附劑可分為極性吸附劑和非極性吸附劑。   極性吸附劑具有親水性，屬于極性吸附劑的有硅膠、多孔活性鋁、沸石等鋁硅酸鹽類(lèi)吸附劑。   非極性吸附劑具有憎水性，屬于非極性吸附劑的有活性炭等，這些吸附劑對(duì)油的親和力比水強(qiáng)。27.硅膠是傳統(tǒng)的吸附除濕機(jī)。它是硅酸的膠體溶液通過(guò)受控脫水凝結(jié)后形成的吸附劑顆粒。對(duì)水蒸氣有較好的吸附性。缺點(diǎn)：暴露在水滴中會(huì)很快裂解成粉末，失去除濕性能。 

7、; 在水蒸氣分子較高的表面覆蓋情況下，硅膠對(duì)水蒸氣的吸附熱接近水蒸氣的汽化潛熱。較低的吸附熱使得吸附劑和水蒸氣分子結(jié)合較弱。28.活性氧化鋁：吸濕能力比硅膠稍差，但更耐用且成本降低一半。29.沸石：由于沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根據(jù)分子大小有選擇的吸收或排斥分子，故而稱(chēng)做“分子篩沸石”。30.靜態(tài)吸附除濕：是指吸附劑和密閉空間內(nèi)的靜止空氣接觸時(shí)，吸附空氣中水蒸氣的方法。動(dòng)態(tài)吸附除濕：讓濕空氣流經(jīng)吸附劑的除濕方法。所需吸附劑量較少，設(shè)備占地面積小，花費(fèi)較少就能進(jìn)行大空氣流量的除濕。31.干燥循環(huán)的構(gòu)成：吸濕、干燥、冷卻。32.獨(dú)立除濕：對(duì)空氣降溫與除濕分開(kāi)獨(dú)立處理，這種除濕過(guò)程不依賴(lài)于

8、降溫方式實(shí)現(xiàn)。典型的獨(dú)立除濕方式主要采用吸收或吸附方式，這樣所需要的冷源只需要將空氣溫度降低到送風(fēng)溫度即可，可以克服傳統(tǒng)空調(diào)冷卻除濕時(shí)浪費(fèi)能源的缺點(diǎn)。33.氣體吸收：用適當(dāng)?shù)囊后w吸收劑來(lái)吸收氣體或氣體混合物中的某種組分的一種操作過(guò)程。34.液體除濕劑：吸收劑中的一個(gè)分類(lèi)，對(duì)水蒸氣有很強(qiáng)的吸收能力。利用液體除濕劑除濕，是空氣處理過(guò)程中最常用的方法之一。35.間壁式換熱器從構(gòu)造上可分為：管殼式、肋片管式、板式、板翹式、螺旋板式等。 前三種用得廣泛。36.算術(shù)平均溫差使用條件：當(dāng)tmax/tmin2,時(shí)，兩者的差別小于4。tm稱(chēng)為對(duì)數(shù)平均溫差，簡(jiǎn)稱(chēng)LMTD。37.效能：表示換熱器的實(shí)際換熱效果與最大

9、可能的換熱效果之比。38.對(duì)于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中常用的水冷式表冷器，空氣與水的流動(dòng)方式主要為逆交叉流，而當(dāng)冷卻器的排數(shù)達(dá)到4排以上時(shí)，可將逆交叉流看成完全逆流。（表冷器2個(gè)，換熱器3個(gè)）39.增加表冷器的值，排數(shù)不宜增加過(guò)多，一般多用48排。比較合適的Vy值是23m/s。40.混合式熱交換器類(lèi)型:冷卻塔、氣體洗滌塔、噴射式熱交換器、混合式冷凝器。41.一般低速?lài)娏苁覂?nèi)空氣的流速為23m/s。 42. 斯密特準(zhǔn)則表示物性對(duì)對(duì)流傳質(zhì)的影響，速度邊界層和濃度邊界層的相對(duì)關(guān)系劉伊斯準(zhǔn)則表示熱量傳遞與質(zhì)量傳遞能力相對(duì)大小 熱邊界層于濃度邊界層厚度關(guān)系43. 斐克定律：在濃度場(chǎng)不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)

10、散條件下，當(dāng)無(wú)整體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中組分A和組分B發(fā)生擴(kuò)散。其中組分A向組分B的擴(kuò)散通量與組分A的濃度梯度成正比，這就是斐克定律。1.熱質(zhì)交換設(shè)備的分類(lèi)及特點(diǎn)（1）按工作原理分類(lèi)可分為：間壁式、直接接觸式、蓄熱式和熱管式等類(lèi)型。間壁式又稱(chēng)表面式，熱、冷介質(zhì)在各自的流道中連續(xù)流動(dòng)完成熱量傳遞任務(wù)，彼此不接觸。它是應(yīng)用最廣泛、使用數(shù)量最大的一類(lèi)。直接接觸式又稱(chēng)混合式，兩種流體直接接觸相互摻混，傳熱傳質(zhì)效率高。蓄熱式又稱(chēng)回?zé)崾交蛟偕綋Q熱器，熱、冷流體依時(shí)間先后交替流過(guò)由蓄熱體組成的流道。熱管換熱器是以熱管為換熱元件的換熱器。（2）按熱流體與冷流體的流動(dòng)方向分為：順流式、逆流式、叉流式和混合式

11、等類(lèi)型。順流式或稱(chēng)并流式，其內(nèi)冷、熱兩種流體平行地向著同一方向流動(dòng)。逆流式，兩種流體也是平行流動(dòng)，但它們的流動(dòng)方向相反。叉流式又稱(chēng)錯(cuò)流式，兩種流體的流動(dòng)方向互相垂直交叉?；炝魇健．?dāng)冷、熱流體交叉次數(shù)在四次以上時(shí)，可根據(jù)兩種流體流向的總趨勢(shì)，將其看成逆流或順流。 2.順流和逆流的比較優(yōu)：在進(jìn)出口溫度相同的條件下，逆流的平均溫差最大，順流的平均溫差最小；順流時(shí)，冷流體的出口溫度總是低于熱流體的出口溫度，而逆流時(shí)冷流體的出口溫度卻可能超過(guò)熱流體的出口溫度。缺：冷流體和熱流體的最高溫度發(fā)生在換熱器的同一端，使得此處的壁溫較高，對(duì)于高溫?fù)Q熱器來(lái)說(shuō)，存在高溫隱患。 3.質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)特點(diǎn)質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)D和動(dòng)量

12、擴(kuò)散系數(shù)v及熱量擴(kuò)散系數(shù)a具有相同的單位（m²/s）或(cm²/s)。擴(kuò)散系數(shù)D與氣體的濃度無(wú)直接關(guān)系，它隨氣體溫度的升高及總壓力的下降而加大。氣體液體固體。 4.邊界層的意義三種邊界層厚度的相對(duì)大小與三種傳遞的擴(kuò)散系數(shù)的相對(duì)大小有直接的關(guān)系，擴(kuò)散系數(shù)較大者，其邊界層厚度越大。由于邊界層的引入，整個(gè)的求解區(qū)域劃分為主流區(qū)和邊界層區(qū)。在主流區(qū)內(nèi)，為等溫、等濃度的勢(shì)流，各種參數(shù)視為常數(shù)；在邊界層內(nèi)部具有較大的速度梯度、溫度梯度和濃度梯度。5.紊流傳質(zhì)的機(jī)理  湍流邊界層由三部分組成：靠近壁面處為層流內(nèi)層，離壁面稍遠(yuǎn)處為緩沖層，最外層為湍流主體。 &

13、#160;1在層流內(nèi)層中，流體沿壁面平行流動(dòng)，在與流體流動(dòng)方向相垂直的方向，分子無(wú)規(guī)則的微觀(guān)運(yùn)動(dòng)，可用斐克定律描述。  2在緩沖層中，質(zhì)量傳遞既有分子擴(kuò)散存在，也有紊流擴(kuò)散存在。在接近層流內(nèi)層的邊緣處主要發(fā)生分子擴(kuò)散。  3在湍流主體中，接近湍流主體的邊緣處則主要發(fā)生紊流擴(kuò)散，而分子擴(kuò)散的影響可以忽略不計(jì)。 6.對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程的相關(guān)準(zhǔn)則數(shù)意義（1）施密特準(zhǔn)則數(shù)Sc對(duì)應(yīng)于對(duì)流傳熱中的普朗特準(zhǔn)則數(shù)Pr（2）宣烏特準(zhǔn)則數(shù)Sh對(duì)應(yīng)于對(duì)流傳熱中的怒謝爾特Nu（3）傳質(zhì)的斯坦登準(zhǔn)則數(shù)Stm對(duì)應(yīng)于對(duì)流傳熱中的斯坦登準(zhǔn)則數(shù)St7.薄膜理論條件  

14、60; 當(dāng)流體靠近物體表面流過(guò)時(shí)，存在著一層附壁的薄膜，在薄膜的流體側(cè)與具有濃度均勻的主流連續(xù)接觸，并假定膜內(nèi)流體與主流不相混合和擾動(dòng)，膜速度為零，在薄膜上垂直于壁面方向上呈線(xiàn)性的濃度分布。 8傳質(zhì)對(duì)傳熱量的影響  傳質(zhì)的存在對(duì)壁面導(dǎo)熱量和總傳熱量的影響方向是相反的。在C00時(shí)，隨著C0的增大，壁面導(dǎo)熱量是逐漸減小的，而膜總傳熱量是逐漸增大的；在C00時(shí)，隨著C0的逐漸減小，壁面導(dǎo)熱量是逐漸增大的，而膜總傳熱量是逐漸減小的。 9.空氣處理各種途徑的方案說(shuō)明夏季：（1）WLO 噴淋室噴冷水(或用表面冷卻器)冷卻減濕加熱器再熱。 （2）W1O 固體吸濕劑減濕

15、表面冷卻器等濕冷卻。 （3）WO   液體吸濕劑減濕冷卻。冬季：（1）W2LO   加熱器預(yù)熱噴蒸汽加濕加熱器再熱。 （2）W3LO   加熱器預(yù)熱噴淋式絕熱加濕加熱器再熱。 （3）W4O   加熱器預(yù)熱噴蒸汽加濕。 （4）WLO   噴淋室噴熱水加熱加濕加熱器再熱。 （5）W5L'/5O  加熱器預(yù)熱一部分噴淋室絕熱加濕與另一 未加濕的空氣混合: 部分表面冷卻器處理空氣 冷卻減濕減濕升溫 噴淋室噴熱水等焓加濕 10.空氣熱濕處理及設(shè)備  

16、;經(jīng)常被用來(lái)與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換的介質(zhì)有水、水蒸氣、冰、各種鹽類(lèi)及其水溶液、制冷劑及其他物質(zhì)。  根據(jù)各種熱質(zhì)交換設(shè)備的特點(diǎn)不同可將它們分為兩大類(lèi)：混合式熱質(zhì)交換設(shè)備和間壁式熱值交換設(shè)備。  第一類(lèi)熱質(zhì)交換設(shè)備的特點(diǎn)是，與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換的介質(zhì)直接與空氣接觸，通常是使被處理的空氣流過(guò)熱值交換介質(zhì)表面，通過(guò)含有熱質(zhì)交換的填料層或?qū)豳|(zhì)交換介質(zhì)噴灑到空氣中取。  第二類(lèi)熱質(zhì)交換設(shè)備的特點(diǎn)是，與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換的介質(zhì)不與空氣接觸，二者之間的熱質(zhì)交換是通過(guò)分隔壁面進(jìn)行的。10.表冷器除濕的缺點(diǎn) 僅為降低空氣溫度，冷媒溫度無(wú)需很低，但為

17、了除濕，冷媒溫度須較低，從而降低了制冷機(jī)的COP，還需將空氣加熱到適宜的送風(fēng)狀態(tài)。由于冷媒溫度較低，使一些直接利用自然冷源的空調(diào)方式無(wú)法應(yīng)用深井水作冷源。這些缺點(diǎn)不僅浪費(fèi)了能源，還增加了對(duì)環(huán)境的污染。傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中表冷器產(chǎn)生的冷凝水易產(chǎn)生霉菌，會(huì)影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。11.常用的液體除濕劑：氯化鋰溶液、溴化鋰溶液、三甘醇    1）三甘醇：容易進(jìn)入空調(diào)房間，對(duì)人體造成危害，上述缺點(diǎn)限制了它們?cè)谝后w除濕空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用    2）溴化鋰溶液：對(duì)金屬材料腐蝕，但仍是一種有較強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。   

18、; 3）氯化鋰溶液：對(duì)金屬有一定的腐蝕性溴化鋰、氯化鋰等鹽溶液雖然有一定的腐蝕性，但塑料等防腐材料的使用，可以防止鹽溶液對(duì)管道等設(shè)備的腐蝕，而且成本較低，另外鹽溶液不會(huì)揮發(fā)到空氣中影響、污染室內(nèi)空氣，相反還有除塵殺菌功能，有益于提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，所以鹽溶液成為優(yōu)選的液體除濕劑。11. 對(duì)于表冷器可實(shí)現(xiàn)的工況：干工況、濕工況（干工況）：當(dāng)冷卻器表面溫度低于被處理空氣的干球溫度，但尚高于其露點(diǎn)溫度時(shí)，則空氣只被冷卻而并不產(chǎn)生凝結(jié)水。這種過(guò)程稱(chēng)為等濕冷卻過(guò)程或干冷過(guò)程。（濕工況）：如果冷卻器的表面溫度低于被處理空氣的露點(diǎn)溫度，則空氣不但被冷卻，而且其中所含水蒸氣也將部分地凝結(jié)出來(lái)

19、，并在冷卻器的肋片管表面上形成水膜，這種過(guò)程稱(chēng)為減濕冷卻過(guò)程或濕冷過(guò)程。12.噴淋室的構(gòu)造和類(lèi)型構(gòu)造：應(yīng)用比較廣泛的單級(jí)、臥式、低速?lài)娏苁?。前擋水板有擋住飛濺出來(lái)的水滴和使進(jìn)風(fēng)均勻流動(dòng)的雙重作用，因此有時(shí)也稱(chēng)為均風(fēng)板。底池和四種管道相同它們是；循環(huán)水管、溢水管、補(bǔ)水池、泄水池。溢水管：底池通過(guò)溢水器與溢水管相連，以排除水池中維持一定水位后多余的水。噴淋室的類(lèi)型：臥式和立式、單級(jí)和雙級(jí)、低速和高速之分。13.冷卻塔的類(lèi)型與結(jié)構(gòu)   冷卻塔有很多種類(lèi)，根據(jù)循環(huán)水在塔內(nèi)是否與空氣直接接觸，可分為干式、濕式。濕式冷卻塔類(lèi)型：a開(kāi)放式、b風(fēng)筒式、c鼓風(fēng)逆流式、d抽風(fēng)逆流式、

20、e抽風(fēng)橫流式（cd機(jī)械通風(fēng)、b自然通風(fēng)、d逆流塔、e橫流塔） 按熱質(zhì)交換區(qū)段內(nèi)水和空氣流動(dòng)方向不同，還有逆流塔、橫流塔之分。水和空氣流動(dòng)方向相反的為逆流塔。方向垂直交叉的為橫流塔。結(jié)構(gòu)：1）淋水裝置：又稱(chēng)填料，其作用在于將進(jìn)塔的熱水盡可能形成細(xì)小的水滴或水膜，增加水和空氣的接觸面積，延長(zhǎng)接觸時(shí)間，以增進(jìn)水氣之間的熱質(zhì)交換。 淋水裝置可根據(jù)水在其中所呈現(xiàn)的現(xiàn)狀分為：點(diǎn)滴式、薄膜式、點(diǎn)滴薄膜式。 2）配水系統(tǒng)的作用在于將熱水均勻地分配到整個(gè)淋水面積上，從而使淋水裝置發(fā)揮最大的冷卻能力。常用的有槽式、管式和池式。 3）通風(fēng)筒。通風(fēng)筒是冷卻塔的外殼，氣流的通道。14.抽風(fēng)和鼓風(fēng)的區(qū)別   在機(jī)械通風(fēng)冷卻塔中，若鼓風(fēng)機(jī)裝在塔的下部區(qū)域，操作比較方便，這時(shí)由于它送的是比較冷的干空氣，而不像裝在塔頂?shù)某轱L(fēng)