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1、热质交换原理与设备自测试卷（B卷）一、填空题（20分，1分/空）1、直接接触式（或混合式）2、绝对扩散通量或净扩散通量、相对扩散通量。3、传热4、加热再生方式、减压再生方式、使用清洁气体的再生方式、置换脱附在生方式。5、膜状凝结、珠状凝结。6、紊流系数、喷嘴直径、提高初速7、等湿加热、等湿冷却、减湿冷却 8、湿球温度 9、质量流速、喷水系数10、扩散燃烧二、简答题（36分，每题6分）1、简述冷却塔设计计算和校核计算的任务是什么？答：已知冷却任务和外界气象参数，确定冷却塔的构造和参数（3分）已知冷却塔的构造、外界气象参数、气量、水量，求出水温度（3分）2、喷淋室热工计算的原则是什么？答：1）空气
2、处理过程需要的热交换效率应该等于喷淋室能达到的热交换效率（2分）2）空气处理过程需要的接触系数应该等于喷淋室能达到的接触系数（2分）3）空气失去（或得到）的热量应等于喷水室喷水吸收（或失去）的热量。（2分）3、说出增强凝结换热的四种措施。答：1）改变表面的几何特征（1.5分）主要手段：开沟槽、挂丝。2）有效的排出不凝性气体（1.5分）3）加速凝结液的排出（1.5分）加导流装置、使用离心力、低频振动、静电吸引等4）促成珠状凝结（1.5分）4、浓度边界层的意义是什么？（6分）答：由于浓度边界层的引入，可以将整个求解区域划分为主流区和边界层区。在主流区为等浓度的势流，各种参数视为常数。在边界层内具有
3、较大的浓度梯度，可以用专门的讨论求解边界层内的浓度场，大大简化问题的求解难度。5、写出舍伍德准则数、传热因子、传质因子的表达式并说明公式中各量的意义？答： 其中 hm对流传质系数 定型尺寸 物质的互扩散交换系数（2分） 传热因子 或= 其中h为对流换热系数，流体的密度，Cp流体的比热，U速度，Pr普朗特准则数，St对流传热斯坦顿准则数（2分）传质因子 = hm对流传质系数，U速度，Sc施密特准则数 ，Stm传质斯坦顿准则数（2分）6、已知水的温度低于外界空气的干球温度且大于外界空气的湿球温度，试分析水是否能够通过冷却塔进行冷却并说明原因。（6分）答：能通过冷却塔进行冷却。水的温度低于外界空气的
4、干球温度，说明在冷却塔内空气和水之间显热交换的方向是空气传向水，但由于水的温度大于外界空气的湿球温度，水表面饱和空气层内的水蒸气分压力大于空气中的水蒸气分压力，水不断的蒸发，空气和水总热交换的方向是从水到空气，所以水能够被冷却，直至水的温度降到外界空气的湿球温度时，水分蒸发需要的热量完全来自空气，水和空气间的总热交换量为零，水不能被继续冷却。三、计算题（8分）湿空气和水通过圆管进行热质交换，水在管内流动。圆管的外径为27mm，内径为23mm。已知管内壁和水的对流换热系数为1.1104w/m2.,空气和管外壁的对流换热系数为220w/m2.,空气和水呈逆流流动。空气初参数为t1=25.6 ，i1
5、=50.9kJ/kg , ts1=18，空气的终参数为t2=11，i2=30.7kJ/kg, ts2=10.6，求空气和水之间的以外表面积为基准的传热系数（不计管壁的热阻，空气的空压比热Cp= 1.01kJ/kg，）解：1、析湿系数（3分）2、传热系数=294.07 w/m2.（5分）四、计算题（12分）已知某喷淋室处理的空气量G=35000kJ/h,大气压为101325Pa ,空气初参数为t1=28,ts1=22.5，i1=65.8kJ/kg ,需要处理的空气的终参数为：t2=16.6，i2=44.4kJ/kg, ts2=15.9，喷水的初温8.5，喷水的终温为13.5， 试计算喷淋室的第一
6、热交换效率和第二热交换效率，空气与水热湿交换过程的换热扩大系数。（空气的比热取 1.01kJ/kg.）=0.83（4分）=0.873（4分）=1.86（4分）五、计算题（14分）水蒸气通过一圆形开口容器向空气进行扩散。该容器放置于温度为328.15K的恒温槽中，压强为1atm，在容器顶端流过的是经过干燥的空气，在水面上方的容器中无对流混合。经测定，从顶端指水面的距离由0.125m降为0.15m时，总共需要290小时。求在该温度下的水空气系统的扩散系数。水蒸气在328.15K时的饱和压力为0.16atm，水的密度为985.6m3/kg（摩尔气体常数为8314J/kmol.K）解：1）水在328.
7、15k时的饱和蒸汽压为PA1=0.16atm=0.16年101325=16212Pa，PB1=101325-16212=85113Pa，又因容器顶端流过的是经过干燥的空气PA2=0，PB2=101325Pa所以：（5分）2）设管顶至水面的距离为z，由斯蒂芬定律和扩散通量的定义有：= （5分）3）分离变量积分（应用定解条件）=2.78410-5/s（4分）六、计算题（10分）在288.5K时，萘的蒸气压为0.0363mmHg，试计算在该温度下，直径12.7mm的萘球在空气中的蒸发速率。由于萘的蒸发速率很慢，可以假定在蒸发过程中萘球的直径不变，萘球周围可假定为无限厚的空气层，且温度与萘球相同。萘在该温度下在空气中的扩散系数为0.0565 10-4m2/s。（摩尔气体常数为8314J/kmol.K，以摩尔数表示,可以认为PPBm）解：在离萘球中心r处，应用斯蒂芬定律有：（4分）分离变量积分：（2分）r2r1 PPBm（4分）=9.110-13kmol/s4
