热质打印

第一章绪论1.分子传递三定律：当物系中存在速度、温度和浓度梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。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。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。3个传递系数：μ------流体的动力黏性系数，Pa·s；λ----导热系数，W/(m·℃)；DAB---组分A在组分B中的扩散系数由公式可见，表示三种分子传递性质的数学关系式是类似的，因而这三个传递公式可以用如下的统一公式来表示：FDΦ′=-C(dΦ/dy)这些表达式说明动量交换、热量交换、质量交换的规律可以类比。动量交换传递的量是运动流体单位容积所具有的动量；热量交换传递的量是物质没单位容积所具有的能量；质量交换传递的量是扩散物质没单位容积所有的质量也就是浓度。显然，这些量的传递速率都分别与各量的梯度成正比。比列系数均表示了物体具有的扩散性质。2．紊流传递，分子传递的基本概念基于流态划分的传递现象的两种基本形式。第2-3章热质交换过程1．传质定义：分子扩散和对流扩散的概念基于质交换的构因划分的质交换的基本方式对流传质量概念分子扩散：分子传质又成为分子扩散，简称扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。对流扩散;对流传质是具有一定浓度的混合物流体流过不同浓度的壁面时，或两个有限互溶的流体层发生运动时的质量传递。与热量中的导热和对流传热类似，质量传递的方式亦分为分子传质和对流传质。2．6种扩散通量的定义之间的关系扩散通量质扩散通量、摩尔扩散通量、扩散通量向量、绝对扩散通量、相对扩散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：,,AAABBBAABBmumumeueu以扩散速度表示的质量通量：(),(),AAABBBBABjuujuuujjj以主流速度表示的质量通量：1()()AAAABBAABeueeueuamme()BBABeuamm3．斐克定律的其它表示形式P23-24，式（2-28）（2-28a）（2-29）（2-29a）（2-31）（2-32）写出斐克定律的普遍表达形式并举例说明其应用？NA=-DdCA/dz+xA(NA+NB)4．斯蒂芬定律（考计算）P37例题2-4应用情况；积分形式、微分形式，转化条件（转化为斐克定律）P24-26PBM：成为组分的对数平均分压；P/PBM:反映了主题流动对传质速率的影响，定义为漂流因数5．扩散系数定义，oD的定义（公式不记）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。单位：（m2/s）。P35式（2-67）D0：在压力P0=1.013×105Pa、温度T0=273K时各种气体在空气中的扩散系数。P36式（2-68）6．对流传质的基本公式固体壁面与流体之间的对流传质速率可定义为:NA=hm(CAs-CA∞)7．边界层的概念？意义？对流传质简化模型的中心思想浓度边界层：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速度边界层：热边界层：流体流动过程中.在固体壁面附近流体温度发生剧烈变化的薄层意义：与速度边界层和温度边界层的特性相类似，浓度边界层也具有尺寸极小、法线方向浓度梯度大的特点，边界层理论引入的重要意义在于把描述主流区和边界层区的控制方程简化至较易求解的形式。边界层内存在浓度梯度而边界层外可视为浓度均匀，不存在传质阻力。运用浓度边界层的特性，可简化对流扩散方程，确立浓度分布，求的传质分系数，以方便对流传质的计算。浓度边界层的概念是研究对流传质的理论基础。8．薄膜渗透理论的基本论点、结论（公式、推导不计）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。简述“薄膜理论”的基本观点及结论。当流体靠近物体表面流过，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，而且认为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。由膜理论确定的对流传质系数与扩散系数呈线性一次方关系，即hm∝D。简述“渗透理论”的基本观点及结论。渗透理论认为当流体流过表面时，有流体质点不断地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中心去。渗透理论所确定的对流传质系数与扩散系数呈二次方根的关系，即hm∝D1/2。实验结果表明对于大多数对流传质过程：hm∝Dn（n=0.5-1.0）9．各准则数的表达式，物理意义施密特准则数Sc=ν/Di：联系东联传输与质量传输的相似准则，其值由流体流体的运动黏度（ν）与物体的扩散系数（Di）之比构成。对应于对流传热中的普朗特准则数Pr=ν/a宣乌特准则数Sh=（hm·l）/Di：以流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比来标志过程的相似特征，其值由对流传质系数（hm），物体的互扩散系数（Di）和定型尺寸（l）组成。对应于对流传热中的怒谢尔特准则数Nu=hl/λ。传质的斯坦登准则数Stm=Sh/Re·Sc=hm/u：是宣乌特准则数，施密特准则数和雷诺数三者的综合准则，是对流传质的无量纲度量参数。对应于对流传热中的斯坦登准则数St=Nu/Re·Pr。雷诺类比（对流传热和摩擦阻力间的联系）普朗特准则数(流体的运动黏度（v）与物体的导温系数a的比值)10．从层流边界层传热和传质微分方程组的类似性来推导刘伊斯关系式及其成立的条件。)(Re,ScfShPr)(Re,fNu刘伊斯关系式文中叙述为h/hmad=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。11．类似律的本质：阐述三传之间的类似关系（建立了…和之间的关系）普朗特准则Pr=ν/a表示速度分布和温度分布的相互关系，体现流动和传热之间的相互联系；施密特准则Sc=ν/Di表示速度分布和浓度分布的相互关系，体现流体的传质特性；刘伊斯准则Le=a/D=Sc/Pr表示温度分布和浓度分布的相互关系，体现传热和传质之间的联系。12．柯尔本类似律的公式，引入计算因子之后的表达式，并由此推导刘伊斯关系式及其成立条件。P73-7413．同一表面上传质对传热的影响qt（-C0）=qc（C0）上式表明，传质的存在对壁面导热量和总传热量的影响方向是相反的。在C00的时，随着C0增大，壁面导热量是逐渐减小的，而膜总传热量是逐渐增大的；在C00时，随着C0的逐渐减小，壁面的导热量是逐渐增大的，而膜总传热量是逐渐减小的。P85式（3-52）至（3-55）表明：对于冷凝表面，tst∞,CSC∞,故QK0，表示热量是从主流传向壁面；对蒸发表面，tst∞,CSC∞,故QK0,表明热量是从壁面流向主体。对于这两种情形，由于传质的存在，均使得传热量大大提高。第四章1、麦凯尔方程)()(imdwiwiihtth2、空气和水直接接触时的热湿交换原理空气与水直接接触时，根据水温的不同，可能仅发生显热交换，也有可能既有显热交换又有潜热交换，及发生热交换的听同事伴有质交换（湿交换）。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。潜热交换湿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。第五章1、常见吸附剂：固体：（极性）硅胶、多孔活性铝、沸石等（非极性）活性炭的等。常见除湿剂：液体：溴化锂溶液、氯化锂溶液、氯化钙溶液、乙二醇、三甘醇等。2、常见吸附剂特征：硅胶：比表面积大、表面性质优异，在较宽的湿度范围内对水蒸气有较好的吸附特性。缺点是暴露在水滴中会很快裂解成粉末，失去除湿性能。活性氧化铝：与硅胶相比，吸湿能力稍差，但更耐用且成本降低一半。沸石：具有独特的吸附特性，可以根据分子的大小有选择地吸收或排斥分子，故而称作“分子筛沸”。活性炭：吸附容量大，吸附或脱附速度快，容易再生，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染3、干燥循环的三个环节吸附过程、脱附过程（再生过程）及冷却过程4、吸附剂的再生方式：1）加热再生方式：供给吸附质脱附所需的热量。2）减压再生方式：用减压手段降低吸附分子的分压，改变吸附平衡，实现脱附。3）使用清洗气体的再生方式：借通入一种很难被吸附的气体，降低吸附质的分压，实现脱附。4）置换脱附再生方式：用具有比吸附质更强的选择吸附性物质来置换而实现脱附。5、吸附法处理空气较之表冷器除湿的优点空调领域大量爱用表冷器除湿，这种除湿法虽有其独特的优点，但也有其缺点：为了降低空气温度，冷媒温度无需很低，但为了除湿，冷媒温度需较低，一般为7~12度，从而降低了制冷机的COP，而且由于除湿后的空气温度过低，往往还需将空气加热到适宜的送风状态；由于冷媒王文度较低，使一些直接利用自然冷源的空调方式无法应用。这些缺点不仅浪费能源，还增加了对环境的污染。此外，传统空调系统中表冷器产生的冷凝水易产生霉菌，会影响室内空气质量。利用吸附材料降低空气中的含湿量，是除湿技术中一中常用的方法，具有许多不同于其他除湿方式（如低温露点除湿、加压除湿）的优点：吸附除湿既不需要对空气进行冷却也不需要对空气进行压缩。另外吸附除湿噪声低且可以得到很低的露点温度。6、独立除湿对空气的降温与除湿分开独立除湿，除湿不依赖于除湿方式实现。这样所要求的冷源只需将空气温度降低到送分温度即可，可以克服传统空调方法冷却除湿时浪费能源的缺点。第6章间壁式热质交换设备热工计算常用计算方法要点1：间壁式设备的总传热系数和总传热热阻、平均温差法、效能—传热单元法1.总传热系数可以用一个类似与牛顿冷却定律的表达式来定义，即KAttKAQ1式中的t是总温差。总传热系数与总热阻成反比，即：KARt1，单位℃/W。2.不论顺流、逆流，对数平均温差可统一用以下计算式表示：minmaxminmaxlntttttm算术平均温差是指2minmaxtt，它相对于假定冷、热流体的温度都是按直线变化时的平均温差。显然，其值总是大于相同进出口温度下的对数平均温差。3.效能-传热单元数法（NTU法）定义了3个无因次量：（1）热容比或称水当量比rCmaxmin)()(GcGcCr（2）传热单元数NTUmin)(GcKANTU在一定意义上可以看成是换热器KA值大小的一种度量（3）传热效能2'1max')(tttt物理意义：最大可能换热效果实际换热效果式中，分母为流体在换热器中可能发生的最大温度差值，而分子则为冷流体或热流体在换热器中的实际温度差值中的最大值。已知后，换热器交换的热流量Q即可根据两种流体的进口温度确定：)()()()('2'1minmax'minttGcttGcQ要点2：传热系数与哪些因素有关？顺流换热器的效能为：rrCCNTU1)]1(exp[1逆流换热器的效能为：)1()]1(exp[1)]1(exp[1rrrrCCNTUCCNTU当冷、热流体之一发生相变，即max)(Gc趋于无穷大时，上两式可简化为：)0)(exp(1rCNTU当冷、热流体的Gc值相等时，可简化为：顺流：)1(2)2exp(1rCNTU逆流：)1(1rCNTUNTU要点3：表冷器的热工计算：析湿系数定义及其计算式析湿系数