《热质交换原理与设备》课件：第5章 吸附和吸收处理空气的原理与方法
《热质交换原理与设备》习题答案
第5章吸附和吸收处理空气的原理与方法1.解：物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，它是一种可逆过程，物理吸附是无选择的，只要条件适宜，任何气体都可以吸附在任何固体上。
吸附热与冷凝热相似。
适应的温度为低温。
吸附过程进行的急快参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。
化学吸附是固体表面与吸附物间的化学键力起作用的结果。
吸附力较物理吸附大，并且放出的热也比较大，化学吸附一般是不可逆的，反应速率较慢，升高温度可以大大增加速率，对于这类吸附的脱附也不易进行，有选择性吸附层在高温下稳定。
人们还发现，同一种物质，在低温时，它在吸附剂上进行物理吸附，随着温度升到一定程度，就开始发生化学变化转为化学吸附，有时两种吸附会同时发生。
2、硅胶是传统的吸附除湿剂，比表面积大，表面性质优异，在较宽的相对湿度范围内对水蒸汽有较好的吸附特性，硅胶对水蒸汽的吸附热接近水蒸汽的汽化潜热，较低的吸附热使吸附剂和水蒸汽分子的结合较弱。
缺点是如果暴露在水滴中会很快裂解成粉末。
失去除湿性能。
与硅胶相比，活性铝吸湿能力稍差，但更耐用且成本降低一半。
沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根据分子大小有选择的吸收或排除分子，故而称作“分子筛沸石”。
3、目前比较常用的吸附剂主要是活性炭，人造沸石，分子筛等。
活性炭的制备比较容易，主要用来处理常见有机物。
目前吸附能力强的有活性炭纤维，其吸附容量大吸附或脱附速度快，再生容易，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如2SO 2X 、H S 、NO 等有也很强的吸附能力，吸附完全，特别适用`于吸附去除6931010/g m --、 量级的有机物，所以在室内空气净化方面有着广阔的应用前景。
4、有效导热系数通常只与多孔介质的一个特性尺度----孔隙率有关。
第6章 间壁式热质交换设备的热工计算1、解:间壁式 换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、螺旋板式等。
提高其换热系数措施：⑴在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气与换热面的接触面积。
5.1吸附和吸收处理空气的原理与方法
换 器
循环空气
A
B
J
湿热 空气
K
除 湿 器
C
5.2吸收剂处理空气的原理和方法 5.2.1 吸收现象简介
气体吸收是用适当的液体吸收剂来吸收气体或气体混 合物中的某种组分的一种操作。
例如，用溴化锂水溶液来吸收水蒸汽，用水来吸收氨 气。
在物理吸收过程中，吸收所能达到的极限，决定于在 吸收进行条件下的气液平衡关系。气体被吸收的程度， 取决于气体的分压力。
在一定温度下才吸附
吸附平衡、等温吸附线和等压吸附线
对于给定的吸附质—吸附剂，在平衡状态 下的吸附量可直观地表示为
q=f(p,T) 吸附等压线 吸附等温线
吸附结构、多孔介质，比表面积
好的吸附剂多为多孔介质 微孔，大孔，过度孔
吸附剂的特性参数
吸附剂最重要的特征是它的高孔隙率。因此，吸附 剂的物理特性一般比化学特性更重要。影响吸附剂 性能的主要物理特征是其表面特性
－ 与放入吸附剂后容器内相对湿度对应的平衡水分含量 (kg/kg)。
例题在夏天40℃室外气温条件下，为了保护停
用锅炉的内壁，必须使其内壁露点温度保持在
5℃以下，问需要放置多少吸附剂(锅炉容积V为
10立方米，R为8kg)？
解：查焓－
(kg/m3), 1
湿 图 可 得 ：
=6.80×10-3
0
＝ 53.7×10-3
(kg/m3) q0 为 相
对 湿 度 为 30 ％ 时 硅 胶 的 平 衡 吸 湿 量 ， 等 于
0.17kg/kg。已知：V=10(m3) , R=8(kg)。
由公式得：
m (0 1 )V R (53.7 6.80) 10 3 10 8.0
《热质交换原理与设备》课程教学大纲(本科)
热质交换原理与设备(Principle and Equipment of Heat and Mass Transfer)课程代码：02410040学分：2.0学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：《传热学》、《工程热力学》、《流体力学》适用专业：建筑环境与能源应用工程教材：热质交换原理与设备，连之伟，北京：中国建筑工业出版社，第四版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热质交换原理与设备》是具有承上启下意义，同时起到连接相关专业基础课与专业课桥梁作用的专业基础课。
它是在《传热学》、《流体力学》和《工程热力学》的基础上，将专业中《冷热源工程》、《暖通空调》、《热泵原理与应用》等专业课中涉及流体热质交换原理及相应设备的共性内容抽出，经综合、充实和系统整理而形成的一门专业基础课程。
此课程兼顾理论知识和设备知识，培养学生较全面掌握动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论的基础知识，掌握本专业中的典型热质交换设备的热工计算方法，为进一步学习本专业的专业课程打下坚实的基础。
（二）课程目标课程目标1:掌握传质的理论基础，包括传质的基本概念，扩散传质、对流传质的过程及分析, 相际间的热质传递模型。
课程目标2：理解传热传质的分析和计算知识，包括动量、热量和质量的传递类比，对流传质的准则关联式，热量和质量同时进行时的热质传递；学会运用所学知识分析实际问题。
课程目标3：熟悉空气热质处理方法，包括空气处理的各种途径，空气与水/固体表面之间的热质交换过程及主要影响因素，吸附和吸收处理空气的原理与方法，用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的原理与方法；学会理论联系实际，分析环境控制领域常用的空气热质处理原理。
课程目标4：掌握热质交换设备的热工计算方法，包括间壁式热质交换设备的热工计算，混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算，能够针对具体需求对常见热质交换设备进行设计计算和校核计算。
《热质交换原理与设备》习题答案分析
第5章吸附和吸收处理空气的原理与方法1.解：物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，它是一种可逆过程，物理吸附是无选择的，只要条件适宜，任何气体都可以吸附在任何固体上。
吸附热与冷凝热相似。
适应的温度为低温。
吸附过程进行的急快参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。
化学吸附是固体表面与吸附物间的化学键力起作用的结果。
吸附力较物理吸附大，并且放出的热也比较大，化学吸附一般是不可逆的，反应速率较慢，升高温度可以大大增加速率，对于这类吸附的脱附也不易进行，有选择性吸附层在高温下稳定。
人们还发现，同一种物质，在低温时，它在吸附剂上进行物理吸附，随着温度升到一定程度，就开始发生化学变化转为化学吸附，有时两种吸附会同时发生。
2、硅胶是传统的吸附除湿剂，比表面积大，表面性质优异，在较宽的相对湿度范围内对水蒸汽有较好的吸附特性，硅胶对水蒸汽的吸附热接近水蒸汽的汽化潜热，较低的吸附热使吸附剂和水蒸汽分子的结合较弱。
缺点是如果暴露在水滴中会很快裂解成粉末。
失去除湿性能。
与硅胶相比，活性铝吸湿能力稍差，但更耐用且成本降低一半。
沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根据分子大小有选择的吸收或排除分子，故而称作“分子筛沸石”。
3、目前比较常用的吸附剂主要是活性炭，人造沸石，分子筛等。
活性炭的制备比较容易，主要用来处理常见有机物。
目前吸附能力强的有活性炭纤维，其吸附容量大吸附或脱附速度快，再生容易，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如2SO 2X、H S 、NO 等有也很强的吸附能力，吸附完全，特别适用`于吸附去除6931010/g m --、 量级的有机物，所以在室内空气净化方面有着广阔的应用前景。
4、有效导热系数通常只与多孔介质的一个特性尺度----孔隙率有关。
第6章 间壁式热质交换设备的热工计算1、解:间壁式 换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、螺旋板式等。
提高其换热系数措施：⑴在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气与换热面的接触面积。
第5章 吸附与离子交换ppt课件
Na2Al2O4·xSiO2H2O = 2 Na+ + Al2O42-.xSiO2H2O
整理版课件
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2.5 吸附树脂
组成结构：有机高分子聚合物的多孔网状结构
特点：选择性好；解吸容易；机械强度好；流体阻 力较小；价格高。
类型：
非极性吸附剂——芳香族（苯乙烯等）
中等极性吸附剂——脂肪族（甲基丙烯酸酯等）
9
高温炭化
活化,800~900℃
木材、煤、果壳
炭渣
活性炭
隔绝空气，600℃
活化剂：ZnCl2
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 吸附量 洗脱
粉末活性炭 小
大
大
大
难
颗粒活性炭 较小
较大 较小 较小 难
锦纶活性炭 大
小
小
小
易
粉末活性炭
整理版课件
锦纶活性炭 10
活性炭对物质的吸附规律
活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有 机溶剂中的吸附能力。
bp
单组分吸附： q qm 1bp
K Lp(1K Lp) q/qm
多组分吸附：
qi
qmi bi pi 1 bj pj
j 1
整理版课件
26
2）Freundlick方程
q KC1/n 适于中等浓度吸附 式中：K、n——常数；
C——吸附质平衡浓度（g/L） q——吸附量 偏离理想吸附。实际吸附原因：表面不均 匀、吸附分子间的相互作用。
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表1 木糖废水水质分析结果
CODcr/（mg·l-1） BOD5/（mg·l-1） pH 颜色 SS NH3-N
4628
1750
5.17 褐红色 267 21
第5章 干燥剂除湿 热质交换原理与设备 教学课件
3）吸附等温线
2.吸附热 吸附剂在吸附过程中产生的热效应。 3吸附时的性质 吸附时的传质速度一般认为由下列因素决定： 在吸附剂粒子外的流体边界层内的传质速度 吸附剂粒子内的被吸附分子的扩散速度 在吸附点向吸附反应速度 决定总传质速度的主要因素有： 颗粒外边界层的阻力 颗粒内扩散阻力 吸附点的反应速度
溶解度高 具有选择性 挥发性小 粘性小 较低的水蒸气分压力 高沸点 除湿剂性能稳定，低腐蚀性、无毒性 价格低廉，容易获得
3.常用的液体吸湿剂 1）三甘醇 2）溴化锂溶液 3）氯化锂 4）氯化钙溶液 用盐溶液作为吸湿剂的特点：虽然盐溶液具有
一定腐蚀性，但可用塑料等防腐材料，而且成本 较低；另外，盐溶液不会挥发到空气中影响、污 染室内空气，相反还具有除尘杀菌功能，有益于 提高室内空气品质。
5.1 常用除湿方法 1）冷却法除湿 利用湿空气被冷却到露点温度以下，将冷凝水
脱除的除湿方法，又称露点法，冷冻除湿。
缺点：冷媒温度低
2）液体吸湿剂除湿 利用某些吸湿性溶液吸收空气中的水分而将空
气托市的方法。
缺点：腐蚀金属，且可能产生液体飞沫。
5.3 固体吸附除湿原理及方法 1.吸附的基本知识和概念 1）吸附，吸附剂和吸附质 吸附是把分子配列程度较低的气相分子浓
缩到分子配列程度较高的固相中。
使气体浓缩的物体叫做想吸附剂。
被浓缩的物质叫做吸附质。
2）吸附的种类 A物理吸附 主要依靠普遍存在于分子间的范德华力起作
用。主要特征为：
吸附质和吸附剂之间不发生化学反应 对所吸附的气体选择性不强 吸附过程快，参与吸附的各相之间瞬间达到平衡 吸附过程为低放热反应过程，放热量比相应气体的液化潜热稍大 吸附剂与吸附质之间的吸附力不强，在条件改变时可脱附
《热质交换原理与设备》课后习题答案(第3版)
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。
1) 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。
2) 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。
3) 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。
4) 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。
1) 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器。
2) 叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
3) 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。
4) 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。
热值交换第5章
6、吸附剂的特性参数 1）多孔吸附剂的
外观体积
V堆 V隙 V孔 V真 V隙 颗粒间隙体积 V孔 颗粒内细孔体积 V真 骨架体积
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2）吸附剂密度 堆积密度：
M
V堆
真密度：
s
M V真
颗粒密度：
p
M V孔 V真
M V堆 V隙
3）孔径分布（测定－吸附等温线、压汞仪等）
4）颗粒当量直径、单位体积表面积
旋转式
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转轮式除湿器的内部结构按吸附除湿剂的安排可分 为以下三种形式：
（a）堆积床结构（b）IIT平板结构 （c）UCLA覆盖层结构
堆积床：扩散阻力大 IIT：气体侧、Teflon板阻力大，吸附剂阻力小 UCLA：气体侧阻力大，板阻力小
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可利用回热装置进行余热回收
第5章 吸附和吸收处理空气的
原理与方法
内容 5.1 吸附材料处理空气的 原理和方法 5.2 吸收剂处理空气的 原理和方法
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吸收、吸附法处理空气的基本知识
❖ 一、干燥剂及干燥循环 干燥过程有两类：吸附过程和吸收过程
吸附过程：干燥剂化学成分不变
吸收过程：干燥剂化学成分改变
干燥剂有吸附剂和吸收剂 干燥剂表面蒸汽压＜环境空气的蒸汽压 吸湿
M (V v)(0 1) (M1 M 2 )W R
q0
其中v：干燥物品容积；M1：干燥物品含水量； M 2 ：干燥物品要求的含水量;W：干燥物品的总重量（干）； R：由外部渗透到容器内的水分量
例题
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C. 动态吸附除湿
（1）吸附原理和装置 空气流经吸附剂。
优点：需要吸附剂量少、设备体积小。
005 吸附和吸收处理空气的原理与方法讲解
q
q
q
典型等温 吸附线
p （I）
p （II）
q
q
p （III）
q
p （IV）
I-合成沸石等吸附系 IV-活性炭吸附水蒸气
p
p
（V）
（VI）
II-Lamgmuri型 III-活性铝等吸附系
V-BET型
VI-线性吸附
§5-1 吸附材料处理空气的原理和方法
1 吸附的基本知识和概念
3）吸附平衡、等温吸附线和等压吸附线 等压吸附线
堆积密度：
真密度：
颗粒密度：
§5-1 吸附材料处理空气的原理和方法
1 吸附的基本知识和概念
5）吸附剂的特性参数
孔径分布（测定－吸附 等温线、压汞仪等）
颗粒当量直径、单位体积表面积
§5-1 吸附材料处理空气的原理和方法
2 等温吸附线
1）朗谬尔（Langmuir）公式
q
p
θ 表面覆盖度
q 吸附剂表面的平衡吸附量
影响平衡时间的因素：吸附剂粒径、孔径大 小及分布、空气流速等。
§5-1 吸附材料处理空气的原理和方法
5 空气静态吸附除湿和动态吸附除湿
2）静态吸附除湿
吸附剂的吸附平衡时 间（无搅拌）
硅胶
§5-1 吸附材料处理空气的原理和方法
5 空气静态吸附除湿和动态吸附除湿
2）静态吸附除湿
吸附剂吸附平衡时间的测试
活性炭也具备一定的吸水能 力，所以不能认为它是憎水的， 但是有机化合物和非极性或弱极 性化合物要比水更优先强烈吸附 在它表面上，所以一般不用它来 除湿。
§5-1 吸附材料处理空气的原理和方法
3 常用吸附剂的类型和性能
常用吸湿 剂的吸附 等温线
吸附热力学-吸附及吸附过程PPT课件
(k吸/k脱) ·p 1+(k吸/k脱) ·p
a＝ k吸/k脱
θ=
ap 1+ap
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3）Langmuir吸附等温式
1.2 吸附热力学
✓Langmuir吸附式一般形式
ap 1 ap
a＝ k吸/k脱
吸附系数(adsorption coefficient) (吸附平衡常数）
Vm是一个重要参数。从吸附质分子截面积Am，可计算吸附剂 的总表面积S和比表面A。
S AmLn
AS/m
L—阿弗加得罗常数, n—吸附质分子数
n V m /( 2 2 .4 d m 3 m o l- 1 ) ( S T P )
m—吸附剂质量
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3）Langmuir吸附等温式
1) qkp1/n
q：吸附量，cm3/g
k，n是与温度、体系有关
的常数。
2) x k' p1/n m
x：吸附气体的质量 m：吸附剂质量
k’，n是与温度、体系有关的
常数。
✓Freundlich吸附公式对q 的适用范围比Langmuir公式要宽。
✓常用于Ⅰ型等温线；可较好地用于单分子层吸附，特别是中压范围内。 ✓常用于低浓度气体，对高浓度气体有较大偏差。
✓1/n较大则采用连续吸附，反之采用间歇吸附。
Freundlich吸附等温式适用的范围，一般来说比Langmuir吸 附等温式要大一些。与Langmuir公式一样，既适用于物理吸 附又适用于化学吸附。
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2) Freundlich吸附等温式
1.2 吸附热力学
《热质交换原理与设备》教学大纲
《热质交换原理与设备》教学大纲课程编码：1812152202课程名称：热质交换原理与设备学时/学分：32/2（讲授28学时、实践4学时）关联课程：流体力学；工程热力学；传热学；通风工程；暖通空调；锅炉与锅炉房工艺；空调用制冷技术适用专业：建筑环境与能源应用工程开课教研室：建筑环境与能源应用工程课程类别与性质：专业课程，选修一、课时分配与考核权重按照学校的整体要求，基于对教学目标及基本知识、基本技能、基本素养的分析，本课程的内容依据高等学校建筑环境与能源应用工程专业教育的培养目标以及毕业生基本要求和培养方案，选定绪论、传质的理论基础、传热传质问题的分析和计算、空气的热湿处理、吸附和吸收处理空气的原理与方法、间壁式热质交换设备的热工计算、混合式热质交换设备的热工计算、复合式热质交换设备的热工计算等8部分内容，共32学时，2学分。
要求教师在授课过程中围绕课内教与学、课外导与做紧密结合等环节，推进考评方式改革，重视过程性评价，突出基于能力的非标准化答案考试。
基于该教学考核评价思路，本课程主要以课堂提问、课后作业、课程实验、期末测试等方式对学生进行考核评价，其中课堂提问、课后作业、课程实验等过程性评价占评价权重的60%，期末考试占评价权重的40%。
课时分配与考核权重一览表二、课程资源库1.参考书(1)陈晋南.传递过程原理. 化学工业出版社.2004-01.(2)王补宣.工程传热传质学（第二版）.科学出版社.2015-05(3)陈宝明.多孔介质自然对流传热传质.科学出版社.2017-07(4)章熙民.传热学（第六版）.中建筑工业出版社.2014-08(5)史美中.热交换器原理与设计（第五版）.东南大学出版社.2014-07(6)闫全英.热质交换原理与设备.机械工业出版社.2006-06(7)黄翔.空调工程（第二版）.机械工业出版社.2009-03(8)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范.GB50736-2012.中国建筑工业出版社.2012-01.(9)陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）.中国建筑工业出版社.2008.2.期刊(1)Photocatalytic oxidation of volatile organic compounds using flulresent visiblelight.Chapuis Y,Kivana D. J Air & Waste Manage.Assoc., 2002, 52(07).(2)The LMTD correction-factor for single pass crossflow heat exchanger,TukerA.S.ASME J Heat exchanger,1996,118(02)(3)Heat andmass transfer characteristics in a spray chamber. Ralf Wiksten,MamdouhEl Haj Assad. International Journal of Refrigeration. 2007 (7)(4)Mixed convection with heat and mass transfer in horizontal tubes.JamelOrfi,Nicolas Galanis. International Communica-tions in Heat and Mass Transfer.2005(5)多级蒸发冷却空调系统在西北地区的应用.黄翔,屈元.暖通空调，2004,34(06).(6)管式间接蒸发冷却系统中强化管外传热传质方法的对比分析.樊丽娟,黄翔.流体机械,2008,36(11).(7)室外机翅片结霜对家用空气源热泵性能的影响. 王厚华,李腊芳.煤气与热力，2013(04).(8)高温离心式冷水机组及其特性研究.田旭东,刘华.流体机械,2009,37(10).(9)温湿度独立控制空调系统设计.程志远,代焱.制冷空调与电力机械,2010,31(04).(10)E nergy storage for desiccant cooling systems component development.KesslingW,Laevemann E.Solar Energy,1998.64(4)3.网络资源(1)https:///view/06e80848eefdc8d377ee324f.html?mark_pay_doc=0&mark_rec_page=1&mark_rec_position=3&clear_uda_param=1百度文库.热质交换原理与设备.(2)https:///view/bd55aca9b9d528ea81c7794e.html.百度文库.热质交换原理与设备.(3)/course/1736.html壹课堂.石文星.空气调节用制冷技术.清华大学.(4)/coursestatic/course_4133.html.陶文铨.传热学. 西安交通大学.爱课程.资源共享课.(5)银符考试题库.新乡学院，党政机构，图书馆，电子资源，教辅资源库，银符考试题库.(6)暖通空调在线.三、教学内容及教学基本要求第1—2学时第一章绪论1.课前准备(1)熟悉课程教学大纲，明确课程属性，对讲授内容和方式有较好的理解；(2)根据教学大纲的要求和教材的特点，结合学生实际，选择合适的教育教学方法；(3)充分利用各类教学资源加强课程的网络资源库建设；(4)充分理解讲义内容，把握和完成知识由一种书本贮存状态到教师传输状态再到学生头脑中的贮存形式的这两次转化；(5)查询、收集本学科相关的前沿技术及其在实际项目中的运用案例；(6)整理好课程教学中用到的模型、教具以及实验室用品等。
吸附和吸收处理空气的原理和方法
吸附和吸收处理空气的原理和方法一、引言空气中含有各种各样的污染物，如细菌、病毒、灰尘、花粉等，对人体健康产生不良影响。
因此，如何有效地处理空气成为了当前社会关注的焦点之一。
本文将介绍吸附和吸收处理空气的原理和方法。
二、吸附处理空气的原理和方法1. 吸附原理吸附是指固体表面对气体或液体分子表现出的亲和力，使之被固定在表面上。
因此，利用固体材料对空气中有害物质进行吸附是一种有效的处理方式。
2. 吸附材料常见的吸附材料有活性炭、分子筛、硅胶等。
其中，活性炭是最为常见的一种材料，具有比表面积大、孔隙多等特点。
3. 吸附设备将吸附材料填充在设备中，并通过风机将空气引入设备内部进行处理。
常见的设备包括活性炭过滤器、分子筛过滤器等。
4. 注意事项（1）定期更换吸附材料；（2）避免吸附材料受潮；（3）避免吸附材料过度饱和。
三、吸收处理空气的原理和方法1. 吸收原理吸收是指气体或液体分子在接触时发生化学反应，被溶解或被吸附到液体中。
因此，利用液体对空气中有害物质进行吸收是一种有效的处理方式。
2. 吸收材料常见的吸收材料有活性炭、活性氧化铝、二氧化硅等。
其中，活性炭是最为常见的一种材料。
3. 吸收设备将液体填充在设备中，并通过风机将空气引入设备内部进行处理。
常见的设备包括湿式电子过滤器、湿式静电除尘器等。
4. 注意事项（1）定期更换液体；（2）避免液体受潮；（3）避免液体过度饱和。
四、吸附和吸收处理空气的比较1. 处理效果相对于吸附处理，吸收处理能够更好地去除空气中的有害物质，特别是对于细菌、病毒等微小颗粒的去除效果更佳。
2. 维护成本相对于吸收处理，吸附处理的维护成本更低，更加经济实用。
3. 应用场景吸附处理适用于去除空气中的异味、烟雾等大颗粒物质；吸收处理适用于去除空气中的细菌、病毒等微小颗粒物质。
五、总结吸附和吸收是当前常见的两种空气处理方式。
根据不同的应用场景和需要，选择合适的方式进行空气处理能够有效地保障人体健康。
热质交换原理与设备课件(PPT 83页)
5.喷水室校核性计算步骤和例题
1)计算喷水系数 2)根据已知的喷水室结构，用实验公式求出热交换效率系数和接 触系数 3)求空气的湿球温度和水的终温，计算公式如下 4)利用下式求空气的终温 2)根据已知的喷水室结构，用实验公式求出热交换效率系数和接 触系数 3)求空气的湿球温度和水的终温 1.05×4.19×(tw2-8.45)=2.94×22.5-2.82ts2
25
图7-9 空气冷却器热交换效率系数的线算图 26
图7-10 空气冷却器处理空气的状态变化 27
图7-11 接触系数推导图 28
4.设计性计算的计算步骤(1计算接触系数 (2)确定冷却器排数 根据计算出的接触系数，查附录H，确定冷 却器排数。 (3)确定冷却器型号和参数 假定迎面风速，求迎风面积。 (4)校核接触系数 按冷却器型号、排数和实际迎面风速，查附录 H得出实际的接触系数，与第一步计算出来的接触系数比较，若 相差较大，则改选别的型号。 (5)计算析湿系数 (6)计算传热系数 根据冷却器型号和排数，查附录J冷却器传热 系数计算公式，带入迎风速度和水的流速，可计算出传热系数。
20 2．87 2．90 2．97 2．98
25 3．06 3．08 3．14 3．18
28 3．21 3．23 3．28 3．31
41
图7-13 喷水室热平衡图 42
4.喷水室设计性计算步骤和例题
1)用空气的参数计算接触系数 2)选用喷水室结构，喷嘴形式、喷嘴直径、喷嘴密度，取空气质 量流速。 3)查接触系数的实验公式 4)求喷水量 5)查热交换效率系数的实验公式，求出热交换效率系数 6)用空气和水的参数计算热交换效率系数 7)列出热平衡方程式 8)联立求解以上两个方程，求水的初温和终温。 9)冷源方式的选择。 10)阻力计算。
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§5.1 吸附材料处理空气的机理和方法 §5.2 吸收剂处理空气的机理和方法
5.1 吸附材料处理空气的机理和方法
5.1.1 吸附的基本知识和概念
（1）吸附、吸附质和吸附剂
吸附现象是产生在相异两相的边界面上的一种分子 积聚现象。吸附就是把分子配列程度较低的气相分子浓 缩到分子配列程度较高的固相中。
化学吸附起因于吸附质分子与吸附剂表面分子(原子)的化学作用， 在吸附过程中发生电子转移和共有原子重排以及化学键断裂与形 成等过程。化学吸附多是单层吸附。
很多时候物理吸附和化学吸附很难严格划分
（3）吸附平衡、等温吸附线和等压吸附线
对于给定的吸附质-吸附剂组合对，在平衡状态下吸附剂对吸 附质的吸附量可直观地表示为
真密度ρs：表示单位体积吸附剂物质的质量 颗粒密度（表观密度） ρp：为吸附剂颗粒的质量与吸附剂颗粒的体积
之比。颗粒体积包括吸附物质体积和颗粒内孔隙体积。
5.1.2 等温吸附线
常见的吸附剂的吸附等温线有
朗谬尔公式（Language isotherm）
适于单层等温吸附
弗雷德里克公式
仅用于吸附质未达到饱和状态时的吸附现象描述，出现凝结 和结晶时，吸附现象不明显
（5-1）
则其单位质量的总内能为
（5-2）
当物质的比表面积很大时，表面能就会对物质的性能产生很大 的影响。
两相物质边界上的非平衡力(表面力)使得边界表面上的分子(原 于、离子)数目与所接触相内部对应的微粒数目不同。这种非平衡力 导致的物质微粒在表面上聚集程度的改变就是通常所说的吸附。
（2）吸附的种类
吸附为界面现象，性能好的吸附剂单位质量具有较高的表面积 (称为比表面积，m2/g吸附剂)，因此好的吸附剂都为多孔介质。
多孔介质吸附剂孔按孔隙大小分为三类：微孔、过渡孔和大孔。 它们之间的比较见表表4-5.
同较大孔隙的吸附相比，微孔吸附的特点是吸附能力强。微孔中 整个空间存在着吸附力场，这是微孔吸附与较大孔隙吸附的根本不 同点。
下图为常见气体等温吸附典型形式。横坐标为蒸汽压p，纵坐标 为等温吸附量q。
(a) 合成沸石 (b) Langmuir 型 ，适于单层
物理、化学吸附和多孔介 质物理吸附，如硅胶对水 蒸气的吸附 (c) 活性铝 (d) 活性炭 (e) BET型吸附，固体表面的 多层吸附 (f) 线性
（4）吸附剂结构、多孔介质，比表面积
使气相浓缩的物体叫吸附剂，被浓缩的物质叫吸附 质。如，当某固体物质吸附水蒸气时，此固体物质就是 吸附剂，水蒸汽就是吸附质。
范德华引力存在于所有物质的分子之间，只有当分 子间的距离在几个纳米之内时才显露出来。在同相态物 质中，分子间的吸引力是平衡的，而在两相物质的交界 处，原于、离子或分子处于非平衡力作用之下，因而：
1）表面的分子或原子与同相的内部分子或原子相比， 处于不同的能量状态。“表பைடு நூலகம்能”(surface energy)系表面 粒子的附加能，使得物质的表面区域具有和同相物质内部 区域明显不同的特征。
2）给定相态下物质的单位总内能由两部分组成：该相 物质单位质量的内能um和该相物质单位表面积的内能us。 因此对质量为m，总表面积为A的物质而言，其总内能为
BET公式（Brunauer-Emmett-Teller）：布鲁诺、艾米特、 泰勒三人创立的多分子层吸附公式
常用于测定多孔物质比表面积
微孔吸附公式
5.1.3 吸附剂的类型和性能
常用的固体吸附剂可分为“极性吸附剂”和“非极 性吸附剂”两大类
极性吸附剂具有“亲水性”，如硅胶、多孔活性铝、沸石 等铝硅酸盐类吸附剂；
（4-23）
在平衡状态下吸附等值线有： 吸附等压线： q仅是T的函数，p=const 吸附等温线（经常使用）： q仅是p的函数，t=const
右图为典型的等压吸附线。图中曲线2 为物理吸附，温度升高平衡向脱附方 向移动，吸附量减小。高温部分曲线1 是化学吸附曲线，温度升高吸附量减 小。如果始终能达到平衡的话，则不 论曲线1还是曲线2都沿图中虚线进行。 曲线3为物理吸附和化学吸附的过渡区， 为非平衡吸附区。
吸附可分为物理吸附和化学吸附
物理吸附主要依靠普遍存在于分子间的范德华力起作用。物理吸 附属于一种表面现象，可以使单层吸附，也可以是多层吸附，主 要特征为：
吸附质和吸附剂之间不发生化学反应 对所吸附的气体选择性不强 吸附过程快，参与吸附的各相之间瞬间达到平衡 吸附过程为低放热过程，放热量比相应气体的液化潜热稍大 吸附剂与吸附质间的吸附力不强，在条件改变时可以脱附
低吸附热
在水蒸气分子较高的表面覆盖情况下，硅胶对水蒸 气的吸附热接近水蒸气的汽化潜热。较低的吸附热使得 吸附剂和水蒸气分子的结合比较弱，这对吸附剂的再生 是有利的。硅胶的再生只要加热到近150℃就可以实现， 而沸石的再生温度则为300℃，这是因为沸石的水蒸气吸 附热相当高。
（5）吸附剂的特性参数
1）多孔体的外观体积
多孔体（如活性炭）的外观体积是：颗粒间隙体积、颗粒 内细孔体积、真正骨架的体积之和
V堆=V隙+V孔+V真
2）吸附剂密度
表征多孔性物质的密度，采用真密度、表观密度和堆积密度三种 密度表示。
堆积密度（充填密度）ρ：堆积密度实际上与吸附剂颗粒大小无关， 其测定可在容量为100~500L的量筒内进行。振动下加装吸附剂，称重， 便可求得堆积密度。与振动强度有关。
非极性吸附剂具有“憎水性”，如活性碳吸附剂等，这些 吸附剂对油的亲和性比水强。
还发现了许多高分子材料对水蒸气具有良好的吸附 性，这类高分子材料通常称为“高分子胶”。
（1）硅胶是传统的吸附除湿剂，因为 具有较大的表面积和优异的表面性质， 所以在较宽的相对湿度范围内对水蒸 气有较好的吸附特性。缺点是如果暴 露在水滴中会很快裂解成粉末，失去 除湿性能。硅胶由于制造方法不同， 可以得到两种类型的硅胶，虽然它们 具有相同的密度（真密度和堆积密 度），但还是被称为常规密度硅胶和 低密度硅胶。常规密度硅胶的表面积 为750~850m2/g，平均孔径为 22~26A， 而低密度硅胶的相应值分别为 300~350m2/g和100~150A。