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1、.第一章绪论1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀或速度梯度的存在；热量传递：温度梯度的存在或温度分布不均匀；质量传递：物体的浓度分布不均匀或浓度梯度的存在。2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式,直接接触式,蓄热式和热管式等类型。l 间壁式又称表面式,在此类换热器中,热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务,彼此不接触,不掺混。l 直接接触式又称混合式,在此类换热器中,两种流体直接接触并且相互掺混,传递热量和质量后,在理论上变成同温同压的混合介质流出,传热传质效率高。l 蓄热式又称回热式或再生式换热器,它借助由固体构件填充物组成的蓄热体传递热量,此类换热器,热、冷流
2、体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道,热流体先对其加热,使蓄热体壁温升高,把热量储存于固体蓄热体中,随即冷流体流过,吸收蓄热体通道壁放出的热量。l 热管换热器是以热管为换热元件的换热器,由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中,中隔板与热管加热段,冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道,热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。3、 解：顺流式又称并流式,其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动,即冷 、热两种流体由同一端进入换热器。l 逆流式,两种流体也是平行流体,但它们的流动方向相反,即冷、热两种流体逆向流动,由相对得到两端进入换热器,向着相反的方向流动,并由相对的两端离开换热
3、器。l 叉流式又称错流式,两种流体的流动方向互相垂直交叉。l 混流式又称错流式,两种流体的流体过程中既有顺流部分,又有逆流部分。l 顺流和逆流分析比较：在进出口温度相同的条件下,逆流的平均温差最大,顺流的平均温差最小,顺流时,冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度,而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度,以此来看,热质交换器应当尽量布置成逆流,而尽可能避免布置成顺流,但逆流也有一定的缺点,即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端,使得此处的壁温较高,为了降低这里的壁温,有时有意改为顺流。第二章传质的理论基础1、答：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。
4、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：以扩散速度表示的质量通量：以主流速度表示的质量通量：2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为,即为1摩尔的C与1摩尔的反应,生成1摩尔的,所以与通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。3、从分子运动论的观点可知：D两种气体A与B之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：若在压强时各种气体在空气中的扩散系数,在其他P、T状态下的扩散系数可用该式计算1氧气和氮气：2氨气和空气：2-4、解：气体等摩尔互扩散问题m2sR0通用气体常数单位：J/kmolK5、解：25时空气的物性：用式子2-153进行计算设传质速率为,则2-6、解：20时
5、的空气的物性：注：状态不同,D需修正1用式计算2用式计算2-7、错解：氨在水中的扩散系数,空气在标准状态下的物性为；由热质交换类比律可得 1第3版P25用水吸收氨的过程,气相中的NH3组分A通过不扩散的空气组分B,扩散至气液相界面,然后溶于水中,所以D为NH3在空气中的扩散。 2刘易斯关系式只对空气水系统成立,本题为氨空气系统,计算时类比关系不能简化。 3定压比热的单位是J/kgK正解：组分A为NH3,组分B为空气,空气在0时物性参数查附录3-18、解：9、解：a已知,已知,b若质量分数相等,则10、解；a,的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动：b,的浓度梯度沿垂直方向空气由下部向上部运动
6、,有传质过程。2-11、解； 1柱形： 球形： 2d=100mm为内径,所以r1=50,r2=52若为球形Aav=0.033,质量损失速率为1.4610-12kg/s；压力损失速率3.4810-2Pa/s2-12、解： 1jA为A的质量扩散通量,kg/m2s；JA为A的摩尔扩散通量kmol/m2s； 2题中氢氦分子量不同2-13、解：氨-空气氢空气2-14溶解度s需先转化成摩尔浓度：2-15、解、质量损失16、解：扩散系数18、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程整理得分离变量,并积分得得第3章传热传质问题的分析和计算1、答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时,则分别发生动量、热量和质量的
7、传递现象。动量、热量和质量的传递,既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散,也可以是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类似的。2、答：将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知,传递因子等于传质因子且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质,只要将对流传热计算式中的有关物理参数及准则数用对流传质中相对应的代换即可,如：当流体通过一物体表面,并与表面之间既有质量又有热量交换时,同样可用类比关系由传热系数h 计算传质系数3：答：斯密特准则表示物性对对流传质的影响,速度边界层和浓度边界层的相对关系刘伊斯准则
8、表示热量传递与质量传递能力相对大小热边界层于浓度边界层厚度关系4、解：定性温度为物性查表得：饱和水蒸汽的浓度用式2-153计算设传质速率为,则时,饱和水蒸汽的浓度代入上面的式子得：5、解：转折点出现在因此,对此层流-湍流混合问题,应用式2-157查表24得,定性温度为35时,每池水的蒸发速率为30时,6、解：在稳定状态下,湿球表面上水蒸发所需的热量来自于空气对湿球表面的对流换热,即可得以下能量守衡方程式其中为水的蒸发潜热又查附录21,当=时,水蒸汽的饱和蒸汽压力于是3-7、三种方法 1含湿量是什么？d与相对湿度的区别 2主体空气为湿空气,其Cf不等于0。 2-14分析方法3解：其中查表21,当
9、时水蒸汽的饱和蒸汽压力于是当,时定性温度为由奇科比拟知d=12.5g/kg3-8、解：查表得当温度为27时,3-9、解：a当温度为23时,=0.021214 当温度为47,=0.073462 求hm时需除以面积A3-10、解：当温度为305K时,=0.0345311、解：第四章空气的热湿处理1、1大气是由干空气和一定量的水蒸汽混合而成的。我们称其为湿空气,其主要成分是：氮、氧有、氩、二氧化碳、水蒸气等。2在湿空气中水蒸气的含量虽少,但其变化确对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的影响。且使湿空气的物理性质随之改变。因此研究湿空气中水蒸气的含量在空气调节行业中占重要地位.2、1湿空气的密度等于干空
10、气密度与蒸汽密度之和。在大气压力B和T相同情况下,湿度增大时,湿空气的密度将变小。天气由晴转阴时,空气中水蒸汽的含量增加,由此降低了空气的密度,于是大气压要下降。2在冬季。天气干燥。水蒸汽在空气中含量减少,而且温度T也减少了,所以密度增加了,于是冬季大气压高于夏季的。3、1在大气压强。温度一定的条件下,湿空气的水蒸汽分压力是指,在与湿空气同体积的条件下,将干空气抽走,水蒸汽单独存在时的压力。湿空气的水蒸汽饱和分压力是指,在与饱和湿空气同体积的条件下,将干空气抽走,水蒸汽单独存在时的压力。湿空气的水蒸汽饱和分压力是湿空气的水蒸汽分压力的上限。2它们的大小是受大气压力影响的。4、1会有凝结水产生。
11、2由附录41可知：当房中漏点温度为9.5 而冷水管表面温度为8 所以会有凝结水产生。3若想管道表面不产生凝结水,则可以对房间内空气进行除湿。5、由附录41可知：湿空气20=50%时,i=39kJ/kg ；湿空气15,=90% 时,i=39kJ/kg； 所以空气的焓值没有发生变化。6、由已知得,=Q/W=14000/2=7000 kJ/kg由初始状态B=0.1MPa, =18, =50%终状态=25,查 附录41 得=40%,=45.5 kJ/kg =7.9g/kg4-7、由已知得,=5000 kJ/kg由初始状态=20, 终状态=30, =50% 查附录41 得=62%,=43 kJ/kg =
12、9g/kg8、解：a,b,c由室内空气状态：温度20,压力101325Pa 水蒸汽分压力为1400Pa,查附录41 得d=8.8g/kg =6 0%,i=42 kJ/kgd 已知干空气的气体常数为287J/kg*k干空气分压力B-Pq=101325-1400=99925干空气密度：室内干空气质量；：室内水蒸汽质量:Mq=8.8*58.8=517.5g：如果使室内空气沿等温线家湿至饱和状态,则角系数=2500 kJ/kg当空气的状态是温度为20,=100%时,则d=14.6g/kg 水蒸汽分压力2350 Pa此时室内的干空气的密度为室内干空气质量为Mg=1.17753.33=58.26kg室内水
13、蒸汽质量为14.658.26=850.6g加入的水蒸汽量；850.6-517.5=333.1g4-9、解：由题意得,可知,假设室内空气的露点温度为7,则在标准大气压下,初始温度为20,露点温度为7的空气参数。可由附录41 得d=6.2g/kg =42.5%,所以允许最大相对湿度为42.5%,最大允许含湿量是6.2g/kg10、解：a,由附录41 得=25,1=70%时,=14g/kg=15, =100%时,=10.5g/kg失去的水蒸汽d=-=14-10.5=3.5g 由空气状态变化时失去的总热量是19.1 kJ/kg11、当大气压发生变化时,空气所有的状态参数都会发生变化。4-12、 A B
14、 C D 设过一段时间后A、B、C、D温度分别为环境温度为,则有 A、C与环境进行热交换主要是通过外表面热辐射和外表面与环境进行热交换。 B、D 除拥有A、C的换热特点外,还有液体表面与环境直接进行的热质交换,因此它们的热量传递速率较A、C的快,更能在短时间内接近足够长的时间,A、B、C、D与环境平衡,而且A、C的温度应等于环境干球温度B、D应等于环境湿球温度。13、解：a 由初始状态湿球温度为25,室内空气温度为24,相对湿度为50%查附录41 则新风的焓为76 kJ/kg 回气的焓为48 kJ/kg由能量守衡,276+348=5=59.2 kJ/kg 由已知查附录41得=15.8g/kg =9.3g/kg 则由质量守衡M1d1+M2d2=d3 215.8+39.3=5d3 d3=11.9 g/kg 2=3 t=28.414、解：由题意的空气温度为15,相对湿度为100%时,查附录41得当加热到22时,含湿量为d3=10.5 g/kg当=30,
