《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》第三版習(xí)題答案

1、第一章緒論1、答：分為三類(lèi)。動(dòng)量傳遞：流場(chǎng)中的速度分布不均勻（或速度梯度的存在）；熱量傳遞：溫度梯度的存在（或溫度分布不均勻）；質(zhì)量傳遞：物體的濃度分布不均勻（或濃度梯度的存在）。2、解：熱質(zhì)交換設(shè)備按照工作原理分為：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，在此類(lèi)換熱器中，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，不摻混。直接接觸式又稱(chēng)混合式，在此類(lèi)換熱器中，兩種流體直接接觸并且相互摻混，傳遞熱量和質(zhì)量后，在理論上變成同溫同壓的混合介質(zhì)流出，傳熱傳質(zhì)效率高。蓄熱式又稱(chēng)回?zé)崾交蛟偕綋Q熱器，它借助由固體構(gòu)件（填充物）組成的蓄熱體傳遞熱量，此類(lèi)換熱器，熱、冷

2、流體依時(shí)間先后交替流過(guò)蓄熱體組成的流道，熱流體先對(duì)其加熱，使蓄熱體壁溫升高，把熱量?jī)?chǔ)存于固體蓄熱體中，隨即冷流體流過(guò)，吸收蓄熱體通道壁放出的熱量。熱管換熱器是以熱管為換熱元件的換熱器，由若干熱管組成的換熱管束通過(guò)中隔板置于殼體中，中隔板與熱管加熱段，冷卻段及相應(yīng)的殼體內(nèi)窮腔分別形成熱、冷流體通道，熱、冷流體在通道內(nèi)橫掠管束連續(xù)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳熱。第二章傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)1、答：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)垂直與傳質(zhì)方向上單位面積的物質(zhì)的量稱(chēng)為傳質(zhì)通量。傳質(zhì)通量等于傳質(zhì)速度與濃度的乘積。以絕對(duì)速度表示的質(zhì)量通量:以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量:以主流速度表示的質(zhì)量通量:mAAUA,mBBUB,m$aUa鳧UbjAA（Uau）,

3、jBB（UbU）Ub,jjAjB1，、，、eAueA一（3aUaSbUb）aA（mAmB）e6buaB（mAmB）2、答：碳粒在燃燒過(guò)程中的反應(yīng)式為CO2CO2,即為1摩爾的C與1摩爾的O2反應(yīng),生成1摩爾的CO2,所以O(shè)2與CO2通過(guò)碳粒表面邊界界層的質(zhì)擴(kuò)散為等摩爾互擴(kuò)散。31T23、從分子運(yùn)動(dòng)論的觀(guān)點(diǎn)可知：Dsp1兩種氣體A與B之間的分子擴(kuò)散系數(shù)可用吉利蘭提出的半經(jīng)驗(yàn)公式估算:3104435.7T2D11p(VA3Vb3)5若在壓強(qiáng) P0 1.013 10 Pa,T0狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用該式計(jì)算273K時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D0,在其他P、3dP0T20PT)(1)氧氣和氮?dú)?V02

4、Vn225.631.1_3310m/(kgkmol)103m3/(kgkmol)o2N2435.73298210411322813228_521.5410m/s1.0132105(25.6331.13)2(2)氨氣和空氣：5_1.013210PaT25273298K1.0132105PaT0273K一一30.21.013(298)20.228cm2/s1.01322732-4、解：氣體等摩爾互擴(kuò)散問(wèn)題NA 土Z(P、PA2)40.6 10(16000 5300)8.314 298 10 10 320.0259kmol/(m2 s)111rsm2sR0通用氣體常數(shù)單位：J/kmol.K5、解：2

5、50c時(shí)空氣的物性: 31.185kg / m,ReSc15.53u°d10 6m2/s,D03T 20.25To4 0.0815.53 10 615.53 10 6""40.25 100.22 10 4m42 ,10 m /s206050.625 _1.835 10 Pa s, 2/s用式子(2-153)進(jìn)行計(jì)算0.830.440.830.44shm0.023RSc0.023206050.6270.95hm設(shè)傳質(zhì)速率為shmDdGA,則叫”0.0222m/s2dGAd(dx)hm(Asa)du°(dA4l,du0A2dAdx-A04hA1dU0 , A

6、s aInm1AsA4hmAsA2（注：狀態(tài)不同，D需修正）2-6、解：20c時(shí)的空氣的物性:ReSc1.205kg / m,31.81 105Pa s,UodTo0.050.22 1043 1.20551.81 10 51.81 10 51.205 0.24 10 451.013 1051.013299900.62610529327332. o0.24 10 4m2/s(1)用式hm0.830.44shmD0.023 99900.6260.2410 4(2)用式 sh 0.03950.05Re，'計(jì)算 hm0.01875hmshD 0.0395(9990*(0.626)3 0.24

7、1040.050.01621m/s2-7、92 ,錯(cuò)解：氨在水中的擴(kuò)散系數(shù) D 1.24 10 m /s,空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的物性為;1.293kg/m,31.72Pr0.708,cp 1.005 1010 5Pa s, 3J/(kg k)Sc1.72 10 5_ _ 9D1.293 1.24 1010727.74由熱質(zhì)交換類(lèi)比律可得2hm1Pr 3hCpSc2hm1Pr56h cp Sc1.293 1001pc20.708 310727.7457.04 10 5m /s1）（第3版P25）用水吸收氨的過(guò)程，氣相中的NH3 （組分A）通過(guò)不擴(kuò)散的空氣（組分B）,擴(kuò)散至氣液相界面，然后溶于水中，所

8、以D為NH3在空氣中的擴(kuò)散。0.830.44,shm0.023ReSc計(jì)算hm2）劉易斯關(guān)系式只對(duì)空氣一一水系統(tǒng)成立，本題為氨一一空氣系統(tǒng)，計(jì)算時(shí)類(lèi)比關(guān)系不能簡(jiǎn)化。3）定壓比熱的單位是J/kgK正解：組分A為NH3,組分B為空氣,空氣在0c時(shí)物性參數(shù)查附錄3-1kg1293yc=lJM3k/kg-Km*Sc13.28106PrD0.21040.7080.6640.2104m2/s(查P362-2)hmh2Pr3hm8、解:Cn2CO2N2aCO29、解:aAaB已知XaXBcpSccpCO2Cco2MCO2N22/3Sc562/30.664PrPRTXN21.2931.0050.708344.

9、98m/s16110m/h1058314(27325)30.04036kmol/mxCO2CN244Cn2105CCO20.5RTP83142982810531.776kg/mRTCO2co2n2(a)已知MaMaMMbMaBMbaBaAnAnAnBnBnAnB831429831.13kg/m0.611aN20.389A,MbnAManAManBMnAMamAMamAmBMaMbmlBMbmAmBMaMbXaXBXAMAnBMBBnBMbXAMAxbMXaMaXBMBBXbMBaAaAMaAaBMbaBaAMaBaBMbXo2Mo232(b)aN2%20.2692若質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等,xn20.39

10、8210、解;Mo2xn2Mn2xCO2MCO2aco20.4231xO2(a)O2,320.30772844aO2aMo2MaCO2Mco21-一32一-0.3484111322844Xy0.2534N2的濃度梯度沿垂直方向空氣由上部向下部運(yùn)動(dòng):(b) 02,GaNaAv2-11、解;DAJCA1Ca2)zAaV2 Ltri)In -11）柱形：Aav2 L（21）V球形：Aav 4lnr2143rir2,Vd31 d2L42） d=100mm為內(nèi)徑，所以 門(mén)=502=52N2的濃度梯度沿垂直方向空氣由下部向上部運(yùn)動(dòng)，有傳質(zhì)過(guò)程。G M h>簿4營(yíng)中”r Ki) /，J.就能興隹手內(nèi)二

11、 He.可4標(biāo)和晶雜的彳.段禽孑與周內(nèi)林拉塾志行郴在聾聞"'14海2科的科網(wǎng)作小移邙板直卒印若為球形Aav=0.033,質(zhì)量損失速率為1.46X10-12kg/s；壓力損失速率3.48X10-2Pa/s2-12NA(CaiCa2)、解：z-9一_一一10(0.020.005)1031.5108,kmol/(ms)1)jA為A的質(zhì)量擴(kuò)散通量,kg/m2s;JA為A的摩爾擴(kuò)散通量kmol/m2s;2)題中氫氮分子量不同2-13、解：氨一空氣DO0.2104m2/s,P01.013105Pa,T0273K,T350K,P3DDOP020.2104PT0氫一空氣_42DO0.5111

12、0m/s33502273420.2910m/s3DD0P020.511104PT0335022730.742104m2/s2-14溶解度s需先轉(zhuǎn)化成摩爾濃度：_343Ca1sPa15100.031.510kmol/mGaNaAavDAavCA1CA2109350.0141.5100-102.2510kmol/sMaGaMa_10_2.25101894.05109kg/s2-15CA1CA2GaAaV2L(r21)解、sPA1160sPA2160處01ln殳r12320kmol/m30.116koml/m3Ca2)z_6質(zhì)量損失Ga1.357100.510320.124m2,20ln19.51.

13、810110.1240.510322.714(32016)1.357106koml/s106,kg/s巳1PA2GaNaAD(PA1 Pa2)RT z1.67 10 5 66648314 298 1_ _ 118.8 10 koml/s16、解:CO2和N2在250c時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)D0.167104m2/s(100-50)10313.61039.86664Pa18、解、該擴(kuò)散為組分通過(guò)停滯組分的擴(kuò)散過(guò)程dGANaD-GAXa(NaNb),Nb0dr-Ga.drNaDXaNaCaPaPaNa,xARTPDdPAPaznRTNadrPdpdPA整理得GaGa4r2NaART(PPa)dr4r2dpd

14、PART(PPa)drGaRT分離變量,Ga并積分得DPr,InRT4DPPPasdrror20dPAPASPPA得第3章傳熱傳質(zhì)問(wèn)題的分析和計(jì)算1、答：當(dāng)物系中存在速度、溫度和濃度的梯度時(shí)，則分別發(fā)生動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象。動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞，（既可以是由分子的微觀(guān)運(yùn)動(dòng)引起的分子擴(kuò)散，也可以是由旋渦混合造成的流體微團(tuán)的宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)引起的湍流傳遞）動(dòng)量傳遞、能量傳遞和質(zhì)量傳遞三種分子傳遞和湍流質(zhì)量傳遞的三個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系式都是類(lèi)似的。2、答：將雷諾類(lèi)比律和柯?tīng)柋绢?lèi)比律推廣應(yīng)用于對(duì)流質(zhì)交換可知，傳遞因子等于傳質(zhì)因子G22JhJd-StPr3StmSc3且可以把對(duì)流傳熱中有關(guān)的計(jì)算式用于對(duì)流傳質(zhì)，只

15、要將對(duì)流傳熱計(jì)算式中的有關(guān)物理參數(shù)及準(zhǔn)則數(shù)用對(duì)流傳質(zhì)中相對(duì)應(yīng)的代換即可，如tc,aD,D,PrSc,NuSh,StS.當(dāng)流體通過(guò)一物體表面，并與表面之間既有質(zhì)量又有熱量交換時(shí)，同樣可用類(lèi)比關(guān)系由傳hhhm-Le熱系數(shù)h計(jì)算傳質(zhì)系數(shù)hmeSc3:答：斯密特準(zhǔn)則Di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vScDaLePrVD劉伊斯準(zhǔn)則a熱邊界層于濃度邊界層厚度關(guān)系表示熱量傳遞與質(zhì)量傳遞能力相對(duì)大小252004、解：定性溫度為tg”5C,此時(shí)空氣的物性=1.195kg/m3,=15.29510-6m2/s查表得：Do=0.2210-4m7s,250C飽和水蒸汽的濃度v0.0238

16、3kg/m3DoP0TPT0320.221041.01322982730.25104m/su02020d23.140.025236001.19536009.48m/sReUodSc用式49.48029510-6出29510-60610.251040.61Shm(2-153)計(jì)算0.023Re0.83Sc0.440.023154880.830.610.4455.66,hmshmDd55.660.241040.0255.566102m/s設(shè)傳質(zhì)速率為GadGAd(dx)hm(AsA)U0(dA)idx0du。4hmAlAsA14hmexp()du。200C時(shí),飽和水蒸汽

17、的濃度30.0179kg/mAiA1ay0.0031.19510.003333.5710kg/m代入上面的式子得:A230.01193kg/m匚2.23g/kgA15、解：400C時(shí)，空氣的物性=1.128kg/m3,=16.9610-6m7su0lRe21016.96Xc轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在10-6Re丁11.185105106101.181064.24m因此，對(duì)此層流-湍流混合問(wèn)題，應(yīng)用式（2-157）ShL(0.037 Re0.8 870)Sc 33DDOP0T20.264104m2/s查表24得，定性溫度為350C時(shí)，PT0e16.9610-6&D0.2641040.64ShL0.03

18、7 (1.18 106)0.8 87030.641548.9h mL_ 4一 D0.288 10 4ShL 1548.9 4.461010 3m/ s2每m池水的蒸發(fā)速率為nAhm A S A300c 時(shí)，AS 0.03037kg/m3;40 0C時(shí), AS30.05116kg/mnA hm AS AS 4.46 10 3 (0.030370.5 0.05116) 2.14 10 56、解：在穩(wěn)定狀態(tài)下，濕球表面上水蒸發(fā)所需的熱量來(lái)自于空氣對(duì)濕球表面的對(duì)流換熱,即可得以下能量守衡方程式h(TTs)hfgnH2O其中hfg為水的蒸發(fā)潛熱nH 2Ohm(TTshfgH2O Shm (hH2。H2O

19、 SH2Ohm 又彳查附錄2 1,當(dāng)Ts = 350C時(shí)，水蒸汽的飽和蒸汽壓力PS 580821Pr3CpSc5808 1830.0408kg/m8314 308PsMH2OSRTs03-7、三種方法1)含濕量是什么？d與相對(duì)濕度的區(qū)別2)主體空氣為濕空氣，其Cf不等于0。2-14分析i七鵬LNj/Y一-&儀I精歸:備赭一'誨.叼黑isI=十戶(hù)%g處唉產(chǎn)覬#E收人原#在MI呀.4引a郵港務(wù)工盧二中W"j透臉帥七）中X*.cpRcr典儲(chǔ)”號(hào)卡Rm*，、;明加京三9 %士科卡935KE$ （-7）1 * “心 新琢I氏和L斬WSg十 r»幡心可耳,p#。，刈場(chǎng)a

20、%.忡=e 曰上、 皿七二節(jié)等也“出外脾 JL-（%-乙、百 f %“（Am -A ） ru k Ct«、T |> h 中用&4=夕）砂弓°忠.EgLP :”工- fe_=_*d.總處Q-M”號(hào)2部20? IO0 （坨 =2%& 乂2» /3也6上-d 刈6、 、“"H中衿二 3 f ltG+gz i 九譚）n/Ut千%T 好g ,徵1;&，二 小小，即產(chǎn)環(huán)山e 4 d國(guó)虢雄.文:743取+> ©T$ = >T可工如i“$is川葉歸住）叼%#=k門(mén)3 將上H1c（-：jt）/I+，8g3*,（1h，必4

21、¥、）0=小。14號(hào)g型心，I。？二口冷$,今孑方法3解：h（TTs）rn“orhm（s）260C,ts 20 0C查表21 ,當(dāng)ts20 0C時(shí)水蒸汽的飽和蒸汽壓力psMH2O2338 18SPS 2330Pa 千曰RTs8314 2934 7d_r 2454.3kJ/kgV dtt_s. co 0C0ct23 C,當(dāng)t 26 C ,時(shí)定性溫度為20.01727kg1.193kg/m3 cp1.005kJ /（kg k）hm由奇科比擬知 hcpPrS1.197 1.005 0.620 74 30749.5910 4 S 1 d rhm d=12.5g/kg(TTs)年 0.0172

22、7262024547009059 10 43-8、解：nAhm(查表得當(dāng)溫度為27 0C時(shí),AS 0.026446kg/m3AShmnA(1 3090) 0.02644654.02m/h3-9、 0 3解：(a)當(dāng)溫度為 23 C 時(shí)，AS =0.021214 kg/mhmnA11.5 10(b)(c)A(nAhmA( as0C當(dāng)溫度為47 C170.27m/s0.0232 0.0212144_2_ _AS) 170.270.0230.0212144(1 0.5) 0.075kg/sAS =0.073462 kg/m.2_.nAhmAAS170.270.0230.0734620.519kg/s

23、4it、二'f匚AmA<P$-Pgifaumi-Pq-電桁。>一|，%汽1聲/優(yōu)H葡卜-%f.明>>心1;產(chǎn)僅士打七網(wǎng)為“工一？.447”八6陪3號(hào)加求hm時(shí)需除以面積A0.132nA1102.7810kg/s3-10、解：3600當(dāng)溫度為305K時(shí),i,3AS =0.03453 kg/mhmnAA AS(1)2.78 10 21 0.3453 (1 0.4)1.34m/s11、解:mAhm(A1 A2) 10 2 (6 10 4 5 10 4)10第四章空氣的熱濕處理1、(1)大氣是由干空氣和一定量的水蒸汽混合而成的。我們稱(chēng)其為濕空氣，其主要成分是：氮、氧有、

24、僦、二氧化碳、水蒸氣等。(2)在濕空氣中水蒸氣的含量雖少，但其變化確對(duì)空氣環(huán)境的干燥和潮濕程度產(chǎn)生重要的影響。且使?jié)窨諝獾奈锢硇再|(zhì)隨之改變。因此研究濕空氣中水蒸氣的含量在空氣調(diào)節(jié)行業(yè)中占重要地位.BPS30.001315kg/m32、(1)濕空氣的密度等于干空氣密度與蒸汽密度之和。287TT在大氣壓力B和T相同情況下，濕度增大時(shí)，濕空氣的密度將變小。天氣由晴轉(zhuǎn)陰時(shí)，空氣中水蒸汽的含量增加，由此降低了空氣的密度，于是大氣壓要下降。(2)在冬季。天氣干燥。水蒸汽在空氣中含量減少，而且溫度T也減少了，所以密度增加了，于是冬季大氣壓高于夏季的。3、(1)在大氣壓強(qiáng)。溫度一定的條件下，濕空氣的水蒸汽分壓

25、力是指，在與濕空氣同體積的條件下，將干空氣抽走，水蒸汽單獨(dú)存在時(shí)的壓力。濕空氣的水蒸汽飽和分壓力是指，在與飽和濕空氣同體積的條件下，將干空氣抽走，水蒸汽單獨(dú)存在時(shí)的壓力。濕空氣的水蒸汽飽和分壓力是濕空氣的水蒸汽分壓力的上限。(2)它們的大小是受大氣壓力影響的。4、(1)會(huì)有凝結(jié)水產(chǎn)生。(2)由附錄41可知：當(dāng)房中漏點(diǎn)溫度為9.5C而冷水管表面溫度為8C所以會(huì)有凝結(jié)水產(chǎn)生。(3)若想管道表面不產(chǎn)生凝結(jié)水，則可以對(duì)房間內(nèi)空氣進(jìn)行除濕。5、后三口p3由十博暗布rT.只二od7由附錄41可知：濕空氣20c1=50%寸,i=39kJ/kg（干空氣）；濕空氣15C,2=90%時(shí)，i=39kJ/kg（干空氣

26、）；所以空氣的始值沒(méi)有發(fā)生變化。6、由已知得，s=Q/W=14000/2=7000（kJ/kg）由初始狀態(tài)B=0.1MPa,t1=18C,1=50%終狀態(tài)t2=25C,查附錄41得2=40%i2=45.5kJ/kg（干空氣）d2=7.9g/kg（干空氣）4-7、由已知得，£=5000（kJ/kg）由初始狀態(tài)t1=20C,終狀態(tài)t2=30C,2=50%查附錄41得1=62%i1=43kJ/kg（干空氣）d1=9g/kg（干空氣）電二6小14"JQ/'島”？/勻|8、解：（a,b,c）由室內(nèi)空氣狀態(tài)：溫度20C,壓力101325Pa水蒸汽分壓力為1400Pa,查W錄4-

27、1得d=8.8g/kg（干空氣）4=60%,i=42kJ/kg（干空氣）（d）已知干空氣的氣體常數(shù)為287J/（kg*k）干空氣分壓力B-Pq=101325-1400=99925（Pa）Pg999253g1.188kg/m干空氣密度：g287T287293室內(nèi)干空氣質(zhì)量；l/lgg1.1（e）:室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量：Mq=8.8*58.8=517.5g：如果使室內(nèi)空氣沿等溫線(xiàn)家濕至飽和狀態(tài)，則角系數(shù)e=2500kJ/kg當(dāng)空氣的狀態(tài)是溫度為20C,4=100%寸，則d=14.6g/kg（干空氣）水蒸汽分壓力2350Pa此時(shí)室內(nèi)的干空氣的密度為101325 2350287 2931.177kg/m3室

28、內(nèi)干空氣質(zhì)量為Mg=1.17753.33=58.26kg室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量為14.658.26=850.6g加入的水蒸汽量；850.6-517.5=333.1g4-9、解:%人由題意得，可知，假設(shè)室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度為7C,則在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，初始溫度為20C,露點(diǎn)溫度為7c的空氣參數(shù)。可由附錄4-1得d=6.2g/kg（干空氣）。=42.5%,所以允許最大相對(duì)濕度為42.5%,最大允許含濕量是6.2g/kg（干空氣）10、解：a,由W錄41得tl=25C,41=70%寸，d1=14g/kg(干空氣)t2=15C,2=100%寸，d2=10.5g/kg(干空氣)失去的水蒸汽d=d1-d2=14-10.

29、5=3.5g(b,c,d)iCpgt(2500Cpqt)-d由1000QCpgt1(2515)10kJ/kg(干空氣)-14Qi(25001.8425)35.644kJ/kg100010.5Q2(25001.8415)26.54kJ/kg1000Q29.1kJ/kg空氣狀態(tài)變化時(shí)失去的總熱量是19.1kJ/kg11、當(dāng)大氣壓發(fā)生變化時(shí)，空氣所有的狀態(tài)參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化。4-12、ABCDtA tftB tftC tftD tfA、C與環(huán)境進(jìn)行熱交換主要是通過(guò)外表面熱輻射和外表面與環(huán)境進(jìn)行熱交換。B、D除擁有AC的換熱特點(diǎn)外，還有液體表面與環(huán)境直接進(jìn)行的熱質(zhì)交換，因此它們的熱量傳遞速率較AC的快，

30、更能在短時(shí)間內(nèi)接近tf足夠長(zhǎng)的時(shí)間，AB、C、D與環(huán)境平衡，而且A、C的溫度應(yīng)等于環(huán)境干球溫度RD應(yīng)等于環(huán)境濕球溫度。13、解：a由初始狀態(tài)濕球溫度為25C,室內(nèi)空氣溫度為24C,相對(duì)濕度為50%3查附錄4-1則新風(fēng)的始為76kJ/kg（干空氣）回氣的烙為48kJ/kg（干空氣）由能量守衡M新i新M回i回（M新M回）i混276+348=5i混混=59.2kJ/kg（干空氣）（b）由已知查附錄41得d1=15.8g/kg（干空氣）d2=9.3g/kg（干空氣）則由質(zhì)量守衡M1d1+M2d2=（M1+M2）d3215.8+39.3=5d3d3=11.9g/kg（干空氣）hJ/kg1.005td（2

31、5011.86t）11959.21.005t119（25071.86t）（c） 1000t29c（d） Cm,t1cm2t22（35-t）=3（t-24）t=28.4C14、解：由題意的空氣溫度為15C,相對(duì)濕度為100%寸，查附錄41得當(dāng)加熱到22c時(shí)，含濕量為d3=10.5g/kg（干空氣）當(dāng)t1=30C,1=75%寸，'1=82kJ/kg（干空氣）d1=20.2g/kg（干空氣）當(dāng)t2=15C,2=100%寸,i2=42kJ/kg（干空氣）d2=10.5當(dāng)t1=30C,1=75%g/kg（干空氣）當(dāng)t3=22C,d3=10.5g/kg（干空氣）時(shí)3=49kJ/kg（干空氣）則在冷

32、卻器中放出的熱量為500kg/min（82kJ/kg-42kJ/kg）=20000kJ/min凝結(jié)水量500kg/min（20.2g/kg（干空氣）-10.5g/kg（干空氣）=4850g/min加熱器加入的熱量500kg/min49kJ/kg（干空氣）-42kJ/kg（干空氣）=3500kJ/min4-15、查烙濕圖i-d圖錯(cuò)解：查附錄41得初態(tài)為50c時(shí),i1=62kJ/kg（干空氣）d1=4.3g/kg（干空氣）末狀態(tài)為35c日i2=l29kJ/kg（干空氣）d2=36.5g/kg（干空氣）d=36.5-4.3=32.2g/kg（干空氣）所以從被干燥的物體中吸收1kg水分時(shí)所需的干空氣量

33、G=1000/32.2=31kg力口熱量Q=GAi=31（129-62）=2077kJ正解：熱量是由于加熱過(guò)程是1到2加入的。干燥過(guò)程是2到3過(guò)程完成的。2狀態(tài)為50c時(shí),i1=62kJ/kg（干空氣）d1=4.3g/kg（干空氣）3狀態(tài)為35c日2=129kJ/kg（干空氣）d2=36.5g/kg（干空氣）d=36.5-4.3=32.2g/kg（干空氣）所以從被干燥的物體中吸收1kg水分時(shí)所需的干空氣量G=1000/32.2=31kg=3”如|6附千力口熱量Q=Gi=3130.5=945.5kJ4-16、由附錄41得空氣：初態(tài)：t=15C,（）=50%得i1=28.5kJ/kg（干空氣）d1

34、=5.3g/kg（干空氣）末態(tài)：t=30C,（）=100%得i2=100kJ/kg（干空氣）d2=27.3g/kg（干空氣）所以i=71.5kJ/kg（干空氣）d=22g/kg（干空氣）由能量守衡的cKm水tG氣i4.210010315=。氣71.5G氣=88103kg/hM 7K 蒸 n=GAd=88 10322=1936 kg/h查附得從塔府進(jìn)入的空氣的溫度為15C,相對(duì)濕度為50%寸其濕球溫度為為9.7C則冷卻塔水從38c冷卻至9.7CG水mt=。氣I4.210010320.3=G氣71.5G=166103kg/h令解:r唱%。葭a，武,二,齊建'父4弘工£也&

35、）273我於KW赤容班卜的二行與，Gd史絲絲一二乂小嚙上 10。-彳m二8。門(mén)口“、/k=鵬。,，（,上-=3入I吟Ih17、解：總熱交換量以空氣初狀態(tài)的濕球溫度Ts為界,顯熱交換量以空氣初狀態(tài)的干球溫度 潛熱交換量以空氣初狀態(tài)的露點(diǎn)溫度Ts=21.4 C T2=17.5 C=18水溫t 50 C 30傳熱方向氣水傳質(zhì)方向氣水T1為界，T2為界，由T1=30C ,水C 18C氣=水氣一水氣水氣=水汽的分壓力為 2000Pa得10C氣一水氣一水18、解：（a）常壓下氣溫為 30 C,濕球溫度為28 C ,由附錄4-1得d1=23g/kg（干空氣）被冷卻到10c的飽和空氣由附錄4-1得知d2=7.

36、5g/kg（干空氣）所以每千克干空氣中的水分減少了15.5g（b）若將氣體加熱到30C,由附錄41得濕球溫度為17.8C。19、解：因?yàn)椴挥?jì)噴入水的始值，則可以認(rèn)為是等始變化。查附錄得末狀態(tài)：含濕量為26g/kg干空氣水蒸汽分壓力：4100Pa相對(duì)濕度為：42%濕球溫度為：32.4始值為：113kJ/kg干空氣第5章吸附和吸收處理空氣的原理與方法1.解：物理吸附是被吸附的流體分子與固體表面分子間的作用力為分子間吸引力，它是一種可逆過(guò)程，物理吸附是無(wú)選擇的，只要條件適宜，任何氣體都可以吸附在任何固體上。吸附熱與冷凝熱相似。適應(yīng)的溫度為低溫。吸附過(guò)程進(jìn)行的急快參與吸附的各相間的平衡瞬時(shí)即可達(dá)到?；?/p>

37、學(xué)吸附是固體表面與吸附物間的化學(xué)鍵力起作用的結(jié)果。吸附力較物理吸附大，并且放出的熱也比較大，化學(xué)吸附一般是不可逆的，反應(yīng)速率較慢，升高溫度可以大大增加速率，對(duì)于這類(lèi)吸附的脫附也不易進(jìn)行，有選擇性吸附層在高溫下穩(wěn)定。人們還發(fā)現(xiàn)，同一種物質(zhì)，在低溫時(shí)，它在吸附劑上進(jìn)行物理吸附，隨著溫度升到一定程度，就開(kāi)始發(fā)生化學(xué)變化轉(zhuǎn)為化學(xué)吸附，有時(shí)兩種吸附會(huì)同時(shí)發(fā)生。2、硅膠是傳統(tǒng)的吸附除濕劑，比表面積大，表面性質(zhì)優(yōu)異，在較寬的相對(duì)濕度范圍內(nèi)對(duì)水蒸汽有較好的吸附特性，硅膠對(duì)水蒸汽的吸附熱接近水蒸汽的汽化潛熱，較低的吸附熱使吸附劑和水蒸汽分子的結(jié)合較弱。缺點(diǎn)是如果暴露在水滴中會(huì)很快裂解成粉末。失去除濕性能。與硅膠

38、相比，活性鋁吸濕能力稍差，但更耐用且成本降低一半。沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根據(jù)分子大小有選擇的吸收或排除分子，故而稱(chēng)作“分子篩沸石”。3、目前比較常用的吸附劑主要是活性炭，人造沸石，分子篩等。活性炭的制備比較容易，主要用來(lái)處理常見(jiàn)有機(jī)物。目前吸附能力強(qiáng)的有活性炭纖維，其吸附容量大吸附或脫附速度快，再生容易，而且不易粉化，不會(huì)造成粉塵二次污染，對(duì)于無(wú)機(jī)氣體如SQ、H2S、NOX等有也很強(qiáng)的吸附能力，吸69,3附完全，特別適用、于吸附去除10、10g/m量級(jí)的有機(jī)物，所以在室內(nèi)空氣凈化方面有著廣闊的應(yīng)用前景。4、有效導(dǎo)熱系數(shù)通常只與多孔介質(zhì)的一個(gè)特性尺度-孔隙率有關(guān)。第6章間壁式熱質(zhì)交

39、換設(shè)備的熱工計(jì)算1、解：間壁式換熱器從構(gòu)造上可分為：管殼式、膠片管式、板式、板翹式、螺旋板式等。提高其換熱系數(shù)措施：在空氣側(cè)加裝各種形式的肋片，即增加空氣與換熱面的接觸面積。增加氣流的擾動(dòng)性。采用小管徑。6-2、解：空氣的濕球溫度越高所具有的始值也愈大，在表冷器減濕冷卻中，推動(dòng)總熱質(zhì)交換的動(dòng)力是烙差，爛差越大，則換熱能力就愈大。6-3、KAVmi1BwnKs隨迎風(fēng)面積 Vy的增加而增加：隨水流速w的增加而增加。析水系數(shù)E與被處理的空氣的初狀態(tài)和管內(nèi)水溫有關(guān)，所以二者改變也會(huì)引起傳熱系數(shù)Ks的變化。6-4、解：總熱交換量與由溫差引起的熱交換量的比值為析濕系數(shù)，用表示，定義為dQti ibdQ c

40、p(t tb)表示由于存在濕交換而增大了換熱量，其值大小直接反映了表冷器上凝結(jié)水析出的多少。5、解：逆流流動(dòng)時(shí)，t =100-90=10 0c , t =120-50=70 0ct90X2t0ct70tm=(90+70)/2=80c管束未加肋光管，管壁很薄，所以Rf、Rw可不記，則傳熱量為 Q=FK tm=10 50 80=40000W順流流動(dòng)時(shí)：t =120-10=110 0ct =100-50=50 0c1115800 5050tm110-50 76.1 ,110 ln 500cQ=10 50 76.1=38050W6-6、解：設(shè)冷水的溫度為t2 , Q放GCR(t1-t1)=G2Cp2(

41、t 2 -t 2)0.63 2.09 (193 65)1.05 1.67 (149 t2 )表冷器的傳熱系數(shù)定義為AVy解得t2=52.90c(193 149) (65m , 193 149ln65 52.952.9)24.60CQ=KAtmQ0.632.09(19365)Ktm0.710324.69.8m23 1.22即保持這樣的負(fù)荷需要換熱面積為9.8m7、解：設(shè)機(jī)油出口溫度為tiGiCp1(ti-t i )=GC2(t2 t 2)2.61.9 (100ti ) 1.04.18 (80 40) 167.2t166.20C66.2 4026.2100 802026.220t2 t2t1t18

42、0 40 0.67100 40t1t1t2100 66.2 0.84580 40tmCtf26.2 20023.10CQ=KAtm由P-R值圖527得=0.78tm=0.7823.1=18167.210320k464.4W/(m?C)201828、解：黃銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為：111W/(mk)88.3W/( m2 k)(1)相對(duì)與管外表面積的總傳熱系數(shù)為:，妗®ln"_10.0002050.00004190.011160001321111390(2)管壁熱阻可以忽略，則傳熱系數(shù)為:12k-174W/(m2k)0.0002051801289.3W/(mk)(3)0.0111120

43、0013傳熱增加了1%9、解:CP1CP24200J/kgKGCpi(ti-t=GC»(t2-t2)2000(80t13000(3010)得t1500C(1)順流時(shí)tmtmax8010700Ctmin5030200C39.90Cln20(2)逆流時(shí)tmt max80 3050 0Ctmin50 10 400C50 400cR 44.8C ln -406-10、(1)計(jì)算需要的接觸系數(shù)2,確定冷卻器的排數(shù)，如圖所示:t2-1 t1 ts113 11.729 19.60.862根據(jù)附錄64可知,在常用的Vy范圍內(nèi),JW® 6排表面冷卻器能滿(mǎn)足2=0.862的要求,所以決定選擇6

44、排。(2)確定表面冷卻器的型號(hào)先假定一個(gè)Vy ,算出所需冷卻器的迎風(fēng)面積Ay ,再根據(jù)Ay選擇合適的冷卻器型號(hào)及并聯(lián)臺(tái)數(shù)，并算出實(shí)際的Vy值。假定 Vy =3m/s,根據(jù)Ay10Ay2.8m2Vy可得,A根據(jù)Ay2=2.8 m，查得附錄6 5可以選用JWF404型號(hào)表面冷卻器，其Ay =3.43 m2,所以實(shí)際的Vy為Ay103.43 1.22.4m/s在查W錄6-4知，在Vy=2.4m/s時(shí)，6排JW型表面冷卻器實(shí)際的2=0.891 ,與需要的2 =0.862差別不大，故可以繼續(xù)計(jì)算，由附錄6 5可知，所需的表冷器 的每排傳熱面積為Ad =44.5，通水截面積為 Aw =0.00553 m2

45、(3)求析濕系數(shù):i1 i256 33.2C p( t 1 -t 2)1.411.01 (29 13)(4)求傳熱系數(shù)假定流水速率為w=1.5m/s,根據(jù)附錄6-3中的相應(yīng)公式可以計(jì)算出傳熱系數(shù):K1s41.5Vy0.52 1.02(5)求冷水量1325.6w0.810 5 r- c /0.521.0241.5 2.4 1.4111一 2 0 一1-os81.83W/(m2 0C)325.6 1.50.8根據(jù) W= Aww103 得 W=0.0055331.510 =8.3kg/s(6)求表冷器能達(dá)到的1先求傳熱單元數(shù)及水當(dāng)量比根據(jù)式(6-63)得:NTU81.8344.5631.53kg/s

46、1.41101.01103根據(jù)式(6-62 )得Cr1.41101.01103C/30.418.34.19103根據(jù)NTU和Cr值查圖612或按式644計(jì)算得：1=0.71求水溫由公式(5-70)可得冷水初溫tw129296.50C0.712tW1G6.5WC冷水終溫:10(5633.2)0c13.1C8.34.19(8)求空氣阻力和水阻力:查附錄63中的JW型6排表冷器的阻力計(jì)算公式得:h14.45w1.9314.51.51.9331.7kpa_iii_iii_HS62.23<62.232.4164PaSy11、解：如圖所示;G=24000kg/h=6.67kg/sW=30000kg/

47、h=8.33kg/s(1)求表冷器迎面風(fēng)速Vy及水流速w.一一A2由附錄6 5每排散熱面積知JW-30-4型表面冷卻器迎風(fēng)面積Ay=2.57m,Ad =33.40 m2 ,通水面積Aw =0.00553 m2 ,所以Vy6.67Ay2.57 1.22.16m/sWw 3Aw 1038333 1.5m/s0.00553 103(2)求冷卻器可提供的2根據(jù)附錄64 ,當(dāng)Vy=2.16m/s時(shí),N=8 排時(shí)， 2 =0.96080.961(3)先假定t29.5C根據(jù) ts2 t2 (t1 t”12) 10.5(24 19.5)(1 0.961)9.30C, 一， ,t 9 30C ,查i d圖可知，

48、當(dāng)ts2 9.3 C時(shí),i2=27.5kJ/kg求析濕系數(shù)根據(jù)(5)i1 i255.8 27.5C p(t1 -t 2)得.求傳熱系數(shù)：1.01 (249.5)1.93根據(jù)附錄6-3,對(duì)于JW型白88排冷卻器,Ks1CL L C / _ 0.58. cc1.035.5 2.161.930.8353.6 1.5_2 0_87.9W /(m C)(6)求表面冷卻器所能達(dá)到的傳熱單元數(shù)按式(6-63)得NTU87.9 33.40 81.93 6.67 1.01 1031.84水當(dāng)量比按照式(6-62)得Cr31.936.671.01108.334.191030.37根據(jù)NTU和Cr的值，查圖612或按式（6-44）計(jì)算得1=0.77（7）求所需要的1并與上面的1比較,tlt21t1tw124 9.524 50.763110.01 廣,t 9 50C 人_ 、而11,所以假設(shè)t2 9.5 C合適，于是在此題的條件下,得到空氣得到終00參數(shù)為 t2 9.5 C ts29.3 C i2=27.5kJ/kg（8）求冷量及終溫根據(jù)公式(5-9 )可Q=6.67(55.8-27.5)=188.76KWtw256.67(55.88.33 4.19紅包10.4°C第7章混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算1、解：混合式換熱