热质交换原理与设备考试题库doc版本

《热质交换原理与设备》考试题库一、名词解释1热舒适性（人体对周围空气环境的舒适热感觉）2绝热饱和温度(绝热增湿过程中空气降温的极限)3传质通量（单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量）4扩散系数(沿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)5空气调节（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）6新风（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）7回风（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）8露点温度(指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下冷却到饱和时的温度)9机器露点(空气在机器上结露产生凝结水的温度值)10分子传质、扩散传质(由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象)11对流传质(是流体流动条件下的质量传输过程)12质量浓度(单位体积混合物中某组分的质量）13浓度边界层（质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流层中，该流层即为浓度边界层）14析湿系数（总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，用表示，定义为表示由于存在湿交换而增大了换热量，其值大小直接反映了表冷器上凝结水析出的多少）二、填空题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。4、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mA与组分A的_浓度梯度成正比，其表达式为smkgdydCDmAABA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：dAiihdQdmdz，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。10、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_。11、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。12、喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。13、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。14、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。15、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.16、冷却塔填料的作用是延长冷却水停留时间，增加换热面积从而增加换热量。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17、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。18、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。19、大空间沸腾可以分为：自然对流沸腾区、核态沸腾区、过度沸腾区和膜态沸腾区四个区域。20、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。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、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。25、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.26、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。27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。28、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。29、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。30质量传递有两种基本方式:分子传质和对流传质，两者的共同作用称为扩散传质。31、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。32、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。33、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。34、冷却塔分为干式和湿式。由有淋水装置、配水系统、通风筒组成。35、换热器的热工计算有两种方法:平均温差法(LMTD法)和效能-传热单元数法(ε-NUT法)。三、简答题1、简述表面式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点。答：当冷却器表面温度低于被处理空气的干球温度但高于其露点温度时，空气只被冷却并不产生凝结水，此为等湿冷却过程（干冷）；当冷却器表面温度低于空气的露点温度时，空气不但被冷却且其中所含水蒸气也将部分凝结出来，此为减湿冷却过程（湿冷）；在湿冷过程，推动总热交换的动力是湿空气的焓差，而不是温差。2、质量传递的推动力是什么？传质有几种基本方式？其机理有什么不同？答：质量传递的推动力是浓度梯度。传质有两种基本方式：分子扩散与对流扩散。在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体及固体中的扩散，本质上由微观分子的不规则运动引起，称为分子扩散，机理类似于热传导；流体作宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散，机理类似于热对流。3、空气与水直接接触时，在水量无限大、接触时间无限长的假象条件下，随着水温不同，可以得到如图所示的七种典型空气状态变化过程，请分析这七种过程的特点，然后将给出的表格填写完整。过程线水温特点tdi过程名称A-1lwtt减减减减湿冷却A-2lwtt减不变减等湿冷却A-3swlttt减增减减焓加湿A-4swtt减增不变等焓加湿A-5Awsttt减增增增焓加湿A-6Awtt不变增增等温加湿A-7Awtt增增增增温加湿4、简述斐克定律，并写出其数学表达式以及各项的意义；当混合物以整体平均速度v运动时，斐克定律又该如何表示？（20分）答：斐克定律克：在浓度场不随时间而变的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中组分A和B发生互扩散，其中组分A向组分B的扩散通量与组分A的浓度梯度成正比，其表达式为：smkgdydCDmAABA2或smkmoldydnDNAABA2Am，AN－分别为组分A的相对质扩散通量和摩尔扩散通量；dydndydCAA,——分别为组分A的质量浓度梯度和摩尔浓度梯度；ABD——组分A向组分B中的质扩散系数，单位sm/2；当混合物以整体平均速度v运动时AcAABAVsmkgdydCDm,25、简述“薄膜理论”的基本观点。（15分）答：当流体流经固体或液体表面时，存在一层附壁薄膜，靠近壁面一侧膜内流体的浓度分布为线性，而在流体一侧，薄膜与浓度分布均匀的主流连续接触，且薄膜内流体与主流不发生混和与扰动。在此条件下，整个传质过程相当于集中在薄膜内的稳态分子扩散传质过程。6、在什么条件下，描述对流传质的准则关联式与描述对流换热的准则关联式具有完全类似的形式？请说明理由。（10分）答：如果组分浓度比较低，界面上的质扩散通量比较小，则界面法向速度与主流速度相比很小可以忽略不计时，描述对流换热系数和对流传质的准则关联式具有完全类似的形式。此时，对流换热与对流传质的边界层微分方程不仅控制方程的形式类似，而且具有完全相同的边界条件，此时对流换热和对流传质问题的解具有完全类似的形式。7、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。（5分）答：dAiihdQdmdz麦凯尔方程表明，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。上式中，zdQ为潜热和显热的代数和；i为主流空气的焓，bi为边界层中饱和湿空气的焓，mdh为湿交换系数或空气与水表面之间按含湿量之差计算的传质系数。8、解释斐克定律：在浓度场不随时间而变化的稳态扩散的条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中组分A和组分B将发生互扩散。其中组分A向组分B的扩散通量与组分A的浓度梯度成正比。9、干燥剂表面水蒸气分压与其吸湿量的关系：吸湿量增加，表面蒸汽压力也随之增加；干燥剂吸湿量与水蒸气分压及温度的关系：当表面蒸汽压超过了周围空气的蒸汽压事，干燥剂脱湿，这一过程称为再生过程。干燥剂加热干燥后，它的蒸汽压仍然很高，吸湿能力较差，冷却干燥剂，降低其表面蒸汽压使之可重新吸湿。10、喷淋式的结构特性对空气处理的影响1、空气质量流速2、喷水系数3、喷嘴排数4、喷嘴密度5、喷水方向6、排管间距7、喷嘴孔径8、空气与水的初参数11、影响混合式设备热质交换的主要因素1、空气与水之间的焓差2、空气的流动状况3、水滴大小4、水气比5、设备的结构特性。12、简述表面式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点。答：当冷却器表面温度低于被处理空气的干球温度但高于其露点温度时，空气只被冷却并不产生凝结水，此为等湿冷却过程（干冷）；当冷却器表面温度低于空气的露点温度时，空气不但被冷却且其中所含水蒸气也将部分凝结出来，此为减湿冷却过程（湿冷）；在湿冷过程，推动总热交换的动力湿湿空气的焓差，而不是温差。13、质量传递的推动力是什么？传质有几种基本方式？其机理有什么不同？答：质量传递的推动力是浓度梯度。传质有两种基本方式：分子扩散与对流扩散。在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体及固体中的扩散，本质上由微观分子的不规则运动引起，称为分子扩散，机理类似于热传导；流体作宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散，机理类似于热对流。14、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。答:)()(imdwiwiihtth湿空气在冷却降湿过程中，湿空气主流与仅靠水膜饱和空气的焓差是热值交换的推动势，其在单位时间内单位面积上的总传热量可近似的用传值系数mdh与焓差动力i的乘积来表示。15、解释显热交换、潜热交换和全热交换，并说明他们之间的关系。显热交换是空气与水之间存在温差时，由导热、对流和辐射作用而引起的换热结果。潜热交换是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。总热交换是显热交换和潜热交换的代数和。16、扩散系数是如何定义的？影响扩散系数值大小的因素有哪些？扩散系数是沿扩散方向，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。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。17、表冷器处理空气的工作特点是什么？与空气进行热质交换的介质不和空气直接接触，是通过表冷器管道的金属壁面来进行的。空气与水的流动方式主要为逆交叉流。18、吸附（包括吸收）除湿法和表冷器，除湿处理空气的原理和优缺点是什么？原理：吸附除湿是利用吸附材料降低空气中的含湿量。吸附除湿