热质交换原理与设备概念大全

分子的微观运动引起的分子扩散；
旋涡混合造成的流体微团宏观运动引起的湍流传递
传质通量＝传质速度×浓度 以绝对速度表示的质量通量 以绝对速度表示的摩尔通量 以扩散速度表示的质量通量 以扩散速度表示的摩尔通量
以主体流动速度表示的质量通量 以主体流动速度表示的摩尔通量
紊流扩散：由于流体质点的湍流和涡旋传递物质的现象称为紊流扩散。

湍流流动中也存在着一定的分子扩散，只是紊流扩散起主要作用 。

斐克定律：稳态扩散条件下（浓度场不随时间变化），无整体流动时，二元混合物中组分A 在组分B 中的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比。

组分绝对质量通量（实际通量）＝组分主体流动通量＋组分扩散通量
气体中的稳态扩散过程： 等分子反方向扩散 理想气体： A 组分通过停滞组分B 的扩散（单向扩散 ） = 反映了主体流动对传质速率的影响，称漂流因数。

扩散系数是沿扩散方向，在单位时间内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 对流传质中的传质速率为： 施密特数 普朗特数 舍伍德数 努塞尔数
传质斯坦登数 传热斯坦登数
u u u m m m B B A A B A ρρρ=+=+= )(1B B A A u u u ρρρ+=m B B A A B A Cu u C u C N N N =+=+= )(1B B A A m u C u C C u +=)()(u u j u u j B B B A A A -=-=ρρ)()()(1B A A B B A A A B B A A A A m m a u u u u u +=+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=ρρρ
ρρρρρρ)()
(m B B B m A A A u u C J u u C J -=-=)()()(1B A A B B A A A B B A A A m A N N x u C u C C C u C u C C C u C +=+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=)(B A B B m m a u +=ρ)
(B A B m B N N x u C +=s kg/m 2⋅-=dz
d D j A AB A ρs kmol/m 2⋅-=dz dC D J A AB A dz d D m m a m A AB B A A A ρ-+=)(dz
dC D N N x N A AB B A A A -+=)(B A N N -=z p p RT D J N A A A A ∆-==2,1,T R p A A A =ρRT p C A A =12ln A A A C C C C z DC N --∆=12ln A A A p p p p z RT Dp N --∆=BM A A p p J N =z p p RT D J A A A ∆-=21)(ln 1ln ln 211212121221121221A A B B B B B B B B A A A A B B A A A p p p p p p z RT Dp p p p p p p z RT Dp p p p p p p p p z RT Dp N --∆=--∆=----∆=23000⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=T T p p D D ()
**2313123117.435B A B A M M V V p T D ++=BM A A p p J N =)
(,,∞-=A s A m A C C h N D Sc ν=a ν=Pr D l h Sh m =λ
hl Nu =u
h Sc Sh St m m =⋅=Re u c h Nu St p ρ=⋅=Pr Re
薄膜理论：当流体靠近物体表面流过时，存在一层附壁的薄层，在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流速度连续接触，并假定膜内流体与主流不相混合和扰动。

整个传质过程相当于此薄膜上的扩散作用，浓度呈线性分布。

渗透理论：流体流过表面，由流体质点不断穿过附壁薄层向表面迁移并与之接触，流体质点在与表面解除之际则进行质量的转移过程，此后流体质点又回到主流核心中去。

S 代替t. 刘伊斯准则
Re 给定条件下，Le=1时，有： 雷诺类比：(Pr=1) (Sc=1) 柯尔本类比： 传热因子 传质因子
对流传热和流体摩阻之间的关系 对流传质和流体摩阻之间的关系 刘伊斯关系式：(扩散条件下)在相同的雷诺数条件下，根据契尔顿-柯本尔热质交换的类比
(湍流条件下) 湍流时，无论a/D 是否等于1，刘伊斯关系式必成立
因湍流交换而从平面1流到平面2的每单位面积的热流量为 用湍流换热系数h 来表示这一热流量 由于湍流交换而引起的每单位面积上的质量交换量为 以上两式相除得刘伊斯关系式。

湿球温度理论：仅靠近湿布表面的饱和空气的焓就等于远离湿布来流的空气的焓。

即在湿布表面进行热、质交换的过程中，焓值不变。

湿空气焓是湿球温度的单一函数。

湿球温度受多种传递因素影响，不是湿空气单一函数。

绝热饱和温度t s ：完全取决于进口湿空气及水的状态与总量，不受其它任何因素的影响，所以ts 是湿空气的一个状态参数。

Aw Af A A C C dC m D D dx δ
-=-=-m D h δ=m h =m
h =Pr Sc D a Le ==32-⋅=Le c h h p m ρPr Re 22Pr Re ⋅==⋅=f f C Nu C Nu St 或Re 2f C Nu =⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⋅==⋅=Sc C Sh C Sc Sh St f f m Re 22Re 或Re 2f C Sh =3/2Pr 2St -∞==f p C u C h ρ传热：3/2Sc 2St -∞==f m m C u h 传质：3/2Pr ∞=u C h J p H ρ3/2S c u h J m D ∞=2Pr 32f H C J St ==⋅232f D m C J Sc St ==⋅f D H C J J 21==p
m C Le h h ρ32-=*,,)(A A S A m A M C C h m ∞-=)
(,,∞-=A S A m h ρρM A T S T ,,,ρρρ=≈∞)(,,,∞-=A S A M A m A d d h m ρ)(,,∞-=A S A m d d d h M A m m d h h ,ρ=p p m m A m md C Le C Le h h h h h h 3232,--=⋅=⋅=⋅=ρρρρ132≈-Le p md c h h =)(21t t V c q p t -=ρ)
()(2121t t V c t t h p -=-ρ)()(2121d d h d d V m m d t -=-=ρ
空气调节：利用冷却或者加热设备等装置，对空气温度和湿度进行处理，使之达到人体舒适度的要求。

热舒适度：人体对周围空气环境的舒适热感觉，在人的活动量和衣着一定的前提下，主要取决于室内环境参数，如温度湿度等。

新风：从室内引进的新鲜空气，经过热质交换设备处理后送入室内的环境中。

用途：一是满足室内人员的卫生要求二是补充室内排气和保持室内正压。

回风：从室内引出的空气，经过热质设备的处理，再送回室内的环境中。

回风是应该等于系统的总回风量减去系统的新风量。

送风状态点：为了消除室内的余压余温，以保持室内空气环境要求，送入房间空气的状态。

空气处理各种途径的方案说明
夏季：(1)W →L →O 喷淋室喷冷水(或用表面冷却器)冷却减湿→加热器再热
(2)W →1→O 固体吸湿剂减湿→表面冷却器等湿冷却
(3)W →O 液体吸湿剂减湿冷却
夏季：(1) W'→2→L →O 加热器预热→喷蒸汽加湿→加热器再热
(2) W'→3→L →O 加热器预热→喷淋室绝热加湿→加热器再热
(3)W'→4→O 加热器预热→喷蒸汽加湿
(4)W'→L →O 喷淋室喷热水加热加湿→加热器再热
(5)W'→5→L'→O 加热器预热→一部分喷淋室绝热加湿→与另一部分未加湿的空气混
湿空气在冷表面上的冷却降温：（麦凯尔方程式） 湿空气侧： 冷却剂侧： 热平衡： 对空气侧热平衡：Gdi=h md (i-i i )dA =h md [h(t-t i )/h md +(d-d i )r]=h md [c p (t-t i )+(d-d i )r]=h md (i-i i )
热湿交换原理：总交换量=显热交换+潜热交换
热质交换基本方程式的推导是基于：采用薄膜模型；在空调范围内，空气与水表面之间传质速率比较小，因而可以不考虑传质对传热的影响；在空调范围内，认为刘伊斯关系式成立。

显热交换量 潜热交换量 总热交换量 通常把总热交换量与显热交换量值比称为热扩大系数或析湿系数
与水直接接触时空气的状态变化过程：
吸附法处理空气的优点：不需要对空气进行冷却，也不需要对空气进行压缩，噪声低，可以得到很低的露点温度。

表冷器除湿的缺点：冷媒温度较低7-12℃，降低了cop 。

不能使用自然冷源。

独立除湿：降温和除湿分别独立处理。

干燥循环：吸湿量增加，表面蒸汽压力也随之增加。

当表面蒸汽压超过周围空气的蒸汽压时，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。

动态吸附除湿的再生方式：加热，供给吸附质脱附所需的热量；减压，用减压手段降低吸附分子的分压，改变吸附平衡，实现脱附；使用清洗气体，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；置换脱附，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。

吸附除湿空调系统
()P i GC dt h t t dA =-()()md i Gd d h d d dA =-()w w i w w dt h t t WC dA
-=()()+()w i w i md i h t t h t t h d d r -=--()x P b dQ dGC dt h t t dA ==-()q md b dQ rdW rh d d
dA ==-z x q p w dQ dQ dQ Wc dt =+=z
x dQ dQ ξ=
间壁式热质交换设备的热工计算（表冷器，冷凝器，蒸发器）
传热方程 热平衡方程式 热容比或称水当量比 传热单元数NTU 传热效能ε：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 混合式热质交换设备的热工计算（喷淋室，冷却塔）
喷淋室的构造：前挡水板有挡住飞溅出来的水滴和使进风均匀流动的双重作用，因此有时也称它为均风板。

被处理空气进入喷淋室后流经喷水管排，与喷嘴中喷出的水滴相接触进行热质交换，然后经后挡水板流走。

后挡水板能将空气中夹带的水滴分离出来，防止水滴进入后面的系统。

在喷淋室中通常设置一至三排喷嘴，最多四排喷嘴。

喷水方向根据与空气流动方向相同与否分为顺喷、逆喷和对喷，从喷嘴喷出的水滴完成与空气的热质交换后，落入底池中。

底池和四种管道相通：通过滤水器与循环水管相连，使底池水重复利用；通过溢水器与溢水管相连，排出多余水；与补水管连通，为保持底池水面高度一定；与泄水管连通，为检修、清洗和防冻。

喷淋室热质交换的特点：在实际的喷淋室里，喷水量总是有限的，空气与水的接触时间也不可能很长，所以空气状态和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也很难达到饱和。

在焓-湿(i-d)图上，实际的空气状态变化过程并不是一条直线，而是曲线。

同时该曲线的弯曲形状又和空气与水滴的相对运动方向有关系。

冷却塔热质交换的特点：冷却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间的接触传热。

因为冷却塔多为封闭形式，且水温与周围构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑；在冷却塔内，不论水温高于还是低于周围空气（干球）温度，总能进行水的蒸发 。

m Q KA t =∆()()'""'11112222
Q G C t t G C t t =-=-()()min max r GC C GC =()min KA NTU GC ="'222211''1
2'"112211''12
,,t t G C G C t t t t G C G C t t ε⎧-<⎪-⎪=⎨-⎪>⎪-⎩。