熱質(zhì)交換原理與設(shè)備第三版習(xí)題答案

1、答：分為三類。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)。蓄熱式又稱回?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第二章傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用該式計(jì)算(1)氧氣和氮?dú)猓?2)氨氣和空氣：U=15.53×10m2/s,D?=0.22×用式子(2-153)進(jìn)行計(jì)算(2)用：D=1.24×10?m2/s,由熱質(zhì)交換類比律可得

1)(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，所以D為NH3在空氣中的擴(kuò)散。

2)劉易斯關(guān)系式只對(duì)空氣水系統(tǒng)成立，本題為氨空氣系統(tǒng)，計(jì)算時(shí)類比關(guān)系不能簡(jiǎn)化。3)定壓比熱的單位是J/kgK§￥￥可等壓力板條多每為2)題中氫氦分子量不同2-15、解、ml/sPa-P?=(100-50)×103×13.6×103×9.第3章傳熱傳質(zhì)問(wèn)題的分析和計(jì)算旋渦混合造成的流體微團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)引起的湍流傳遞)②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)，只要將對(duì)流傳熱計(jì)算式中的有關(guān)物理t<→c,a<→D,λ<→D,P?<Se,NSn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)系此時(shí)空氣的此時(shí)空氣的用式(2--153)計(jì)算P?=0.01193kg/m3轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在因此，對(duì)此層流--湍流混合問(wèn)題，應(yīng)用式(2-157)6、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，p?=01)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C:不等于0。2-14分析r——只似常權(quán)求hm時(shí)需除以面積AmA=h(px-pA?)=10?2×(6×10÷-5×10÷)=10-0第四章空氣的熱濕處理(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力是指，在與濕空氣同體積(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4—1可知：當(dāng)房中漏點(diǎn)溫度為9.5℃而冷水管表面溫度為8℃所以會(huì)有凝(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。好。1-.bi好。1-.bi-d圖&=o旅=:1=hoit+0,oofd(2501+1.8Tt)d,=7.9g/kg(干空氣)4-7、由已知得，ε=5000(kJ/kg)氣)由室內(nèi)空氣狀態(tài)：溫度20℃,壓力101325Pa水蒸汽分壓力為1400Pa,查附錄4—1得(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)(f):如果使室內(nèi)空氣沿等溫線家濕至飽和狀態(tài)，則角系數(shù)ε=2500kJ/kg當(dāng)空氣的狀態(tài)是溫度為20℃,φ=100%時(shí)，則d=14.6g/kg(干空氣)水蒸汽分壓力2350Pa此時(shí)室內(nèi)的干空氣的密度為室內(nèi)干空氣質(zhì)量為Mg=1.177×5×3.3×3=58.26kg室內(nèi)水蒸汽質(zhì)量為14.6×58.26=850.6g加入的水蒸汽量；850.6-517.5=333.1g=452.1.013>5-0.45×0.02338B-oPs由題意得，可知，假設(shè)室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度為7℃,則在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，初始溫度為20℃,露點(diǎn)溫度為7℃的空氣參數(shù)?？捎筛戒?—1得d=6.2g/kg(干空氣)φ=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)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。則有A、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A、C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A、C的快，更能在短時(shí)間內(nèi)接近1查附錄4—1則新風(fēng)的焓為76kJ/kg(干空氣)回氣的焓為48kJ/kg(干空氣)M1×d1+M2×d2=(M1+M2)d32×15.d3=11.9g/kg(干空氣)14、解：由題意的空氣溫度為15℃,相對(duì)濕度為100%時(shí)，查附錄4—1得當(dāng)加熱到22℃時(shí)，含濕量為d3=10.5g/kg(干空氣)則在冷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/min×49kJ/kg(干空氣)-42kJ/kg(干空氣))=3500kJ/min4-15、查焓濕圖i-d圖錯(cuò)解：查附錄4—1得初態(tài)為50℃時(shí)，4=62kJ/kg(干空氣)=4.3g/kg(干空氣)△d=36.5-4.3=32.2g/kg(kgG=1000/32.2=31kg加熱量Q=G×△ikJ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33狀態(tài)為35℃時(shí)1?=129kJ/kg(干空氣)=36.5g/kg(干空氣)=1.01(50-20)+0.0*1×42J×1.8末態(tài)：t=30℃,φ=100%得2=100kJ/kg(干空氣)氣)水從38℃冷卻至9.7℃G*×m×△t=G≈△I4.2×100×102×20.3=G÷×71.5潛熱交換量以空氣初狀態(tài)的露點(diǎn)溫度T2為界，由T1=30℃,水蒸汽的分壓力為2000Pa得水溫t氣一水氣→水氣→水氣一水氣一水氣)被冷卻到10℃的飽和空氣由附錄4—1得知d?=7.5g/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30℃,由附錄4—1得濕球溫度為17.8℃。末狀態(tài)：含濕量為26g/kg干空氣焓值為：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)交換設(shè)備的熱工計(jì)算Ks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)號(hào)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)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管束未加肋光管，管壁很薄，所以R,、R.℃0.63×2.09×(193-65)=1.05解得12=52.9℃℃(1)相對(duì)與管外表面積的總傳熱系數(shù)為：(2)管壁熱阻可以忽略，則傳熱系數(shù)為：傳熱增加了97%傳熱增加了1%。Q放=Q吸(1)順流時(shí)(2)逆流時(shí)所以決定選擇6排。(2)確定表面冷卻器的型號(hào)選擇合適的冷卻器型號(hào)及并聯(lián)V臺(tái)數(shù)，并算出實(shí)際的y值。(3)求析濕系數(shù)：(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)：(5)求冷水量w=A.103先求傳熱單元數(shù)及水當(dāng)量比根據(jù)式(6--63)得：根據(jù)式(6--62)得(7)求水溫由公式(5--70)可得冷水初溫(8)求空氣阻力和水阻力：查附錄6—3中的JW型6排表冷器的阻力計(jì)算公式得：G=24000kg/h=6.67kg/sW=30000kgkgV根據(jù)附錄6—4,當(dāng)y=2.16m/s時(shí)，N=8排時(shí)，2=0.9608≈0.961(4)求析濕系數(shù)根據(jù)(5)求傳熱系數(shù)：根據(jù)附錄6—3,對(duì)于JW型的8排冷卻器，傳熱單元數(shù)按式(6--63)得水當(dāng)量比按照式(6--62)得合適，于是在此題的條件下，得到空氣得到終(8)求冷量及終溫根據(jù)公式(5--9)可得第7章混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算1、解：混合式換熱器按用途分為以下幾種類型：a、冷卻塔是用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。b、洗滌塔是以液體與氣體的直接接觸來(lái)洗滌氣體以達(dá)到所需要的目的，例液體吸收氣體混合物中的某些組分除凈氣體中的灰塵，氣體的增濕或干燥等。c、噴射式熱交換器是使壓力較高的流體由噴管噴出，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，并一同進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力d、混合式冷凝器一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝，最后得到的是水與冷凝液的混合物，或循環(huán)使用，或就地排放。2、解：濕式冷卻塔可分為：(1)開(kāi)放式冷卻塔(2)風(fēng)筒式自然冷卻塔(3)鼓風(fēng)逆流冷卻塔(4)抽風(fēng)逆流冷卻塔、抽風(fēng)橫流冷卻塔a、開(kāi)放式冷卻塔是利用風(fēng)力和空氣的自然對(duì)流作用使空氣進(jìn)入冷卻塔，其冷卻效果要受到風(fēng)力及風(fēng)向的影響，水的散失比其它形式的冷卻塔大。b、風(fēng)筒式自然冷卻塔中利用較大高度的風(fēng)筒，形成空氣的自然對(duì)流作用，使空氣流過(guò)塔內(nèi)與水接觸進(jìn)行傳熱，冷卻效果較穩(wěn)定。c、鼓風(fēng)逆流冷卻塔中空氣是以鼓風(fēng)機(jī)送入的形式，而抽風(fēng)冷卻塔中空氣是以抽風(fēng)機(jī)吸入的形式，鼓風(fēng)冷卻塔和抽風(fēng)冷卻塔冷卻效果好，穩(wěn)定可靠。3、解：冷卻塔的主要部件及作用：(1)淋水裝置，又稱填料，作用在于將進(jìn)塔的熱水盡可能的形成細(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，從而增進(jìn)水氣之間的熱質(zhì)交換。(2)配水系統(tǒng)，作用在于將熱水均勻分配到整個(gè)淋水面積上，從而使淋水裝置發(fā)揮最大的冷卻能力。(3)通風(fēng)筒：冷卻塔的外殼氣流的通道。6、解：措施：(1)噴嘴不是雙排的改為雙排。(2)單排時(shí)，噴水方向可改為逆噴，雙排時(shí)可改為對(duì)噴，三排時(shí)應(yīng)為一順二逆。理論上是可通過(guò)降低噴水水溫來(lái)提高其熱交換效率值的，但實(shí)際上不可以，因?yàn)閲娝疁赜?，我們要設(shè)置價(jià)格較貴的制冷設(shè)備，這個(gè)不合理。雙排對(duì)噴。所以噴淋室斷面風(fēng)速(2)根據(jù)空氣的初參數(shù)和處理要求可得需要的噴淋室接觸系數(shù)為該空氣的處理過(guò)程為冷卻干燥過(guò)程，根據(jù)附錄(5--8)查得相應(yīng)的噴淋室的接觸系數(shù)所以0.875=0.755(up)°μ270.875=0.755(2.8)°2μ27μ=1.09所以總噴水量w=μG=1.09×30200=32918kg/h①②(5)①②聯(lián)立得，(6)求噴嘴前水壓：根據(jù)每個(gè)噴嘴的噴水量422kg.h及噴嘴孔徑d。=5mm,查圖5—45,可得噴嘴前所需的水壓為：1.7atm(工作壓力)(7)需要的冷凍水量為：由(5-87)得前后檔水板阻力為由5—89的水苗阻力為①②t,=20.8℃第8章復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算1.空氣冷卻除濕有什么特點(diǎn)?答：原理：利用濕空氣被冷卻到露點(diǎn)溫度以下，將冷凝水脫除的除濕方法，又稱露點(diǎn)法或冷凍法；空氣冷卻器除濕或噴淋室除濕的方法屬于冷卻除濕；缺點(diǎn)：僅為降溫，表冷器中冷媒溫度為20℃左右即可；為除濕，冷媒溫度降低到7℃以下，使制冷機(jī)COP降低。無(wú)法使用自然冷源；再熱、雙重能量浪費(fèi)；霉菌2、說(shuō)明空氣調(diào)節(jié)方式中熱濕獨(dú)立處理的優(yōu)缺點(diǎn)。1)熱濕負(fù)荷分開(kāi)處理，即采用獨(dú)立除濕以消除潛熱，獨(dú)立降溫以消除顯熱；由于不承擔(dān)濕負(fù)荷，冷凍水的溫度為15～18℃,高于室內(nèi)的露點(diǎn)溫度，不會(huì)產(chǎn)生凝水，從而消除了室內(nèi)的一大污染源。提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)。2)再生器可以采用低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)，可方便