热质交换原理自测试卷(E)

一、填空题（每空1分，共15分）

1、质交换有两种基本方式： 和 ；

2、系数v a D ,,具有扩散的性质，它们分别称为 、 、 ；

3、菲克扩散定律dy d D j A AB A ρ-=中的A j 为扩散物质A 的 通量。当混合物以某一质平均速度v 移动时，其坐标应取随 的动坐标。

4、扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的 及其 和压力。

5、准则数 表示速度分布和温度分布的相互关系；准则数 表示温度分布和浓度分布的相互关系。

6、吸附剂吸附除湿过程是 （放热、吸热）过程。

7、用表面式换热器可实现的空气处理过程有： 、 、 。

二、简答题（每题5分，共25分）

1、我们应用薄膜理论分析对流传质的机理并对对流传质系数做出估计，请简述薄膜理论的主要观点。

2、何谓独立除湿？举出两种典型的独立除湿方式？简述独立除湿和表冷器除湿的优缺点？

3、写出热质交换在同一个表面同时进行且符合刘伊斯关系式时（比如空气和水之间的热质交换）总热、显热和潜热（质）交换的动力分别是什么，并写出微元面积dA 上总热、显热和潜热交换量的表达式。

4、冷却塔中的空气是否能够冷却低于其温度的水，解释其原因？

5、说明表面式换热器的热交换系数1ε和接触系数2ε的意义？对结构形式一定的表冷器，接触系数2ε主要与哪些因素有关？

三、作图分析题（每题10分，共20分）

1、分析空气与水直接接触时，随着水温的不同，空气状态变化的过程并将这些过程在焓湿图（i-d ）上表示出来。（水量无限大，接触时间无限长）

2、要将夏季和冬季分别为W, W ’点的室外空气处理到送风状态O ，针对下面2种处理方案在焓湿图上定性表示出来。（1）夏季：表冷器冷却减湿——加热器再热；（2）冬季：加热器预热——喷蒸汽加湿——加热器再热。

四、计算题（共40分）

1、一直立管中盛有甲醇，甲醇液面和管顶之间的距离为300mm ，管顶上方有25 0C 的空气缓缓吹过，试求甲醇液面下降1mm 所需要的时间？

已知甲醇的密度=ρ792kg/m 3，=T 25 0C 时甲醇的蒸汽压为17051.9Pa ，=0T 0 0C 时甲醇在空气中的扩散系数为=0D 0.132x 10-4m 2/s ，大气压为101325Pa 。

p p T T D D 075.100⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 。 （10分）

2、空气以4.47m/s 的速度由一盛水的盘子上方流过，盘子宽度很大，流动方向上的长度为1m 。盘中水层厚度均匀，为m 21027.1-⨯，温度恒定为288K 。若远离盘子的空气中水蒸汽分压力a v p p 155.808=，试问使盘子水全部挥发所需时间为若干？ 已知上述条件下空气的运动粘度为s m /10

58.125-⨯=ν，水蒸汽在空气中的扩散系数s m D AB /1059.225-⨯=，水蒸汽的饱和蒸汽压Pa p A 2.1705=，临界雷诺数5103⨯=xc R 。大气压为101325Pa 。 （10分） 附：平板层流传质：

2/13/1Re .332.0x

x Sc Sh =（局部） 2/13/1Re .664.0Sc Sh =（平均）

平板紊流传质： 5/43/1Re .0296.0x

x Sc Sh =（局部） 5/43/1Re .037.0Sc Sh =（平均）

3、已知被处理的空气量G 为4.44kg/s ；当地大气压为101325Pa ；空气的初始参数

为C t kg KJ i C t s 011015.20,/1.59,25===。空气的终态参数为C t kg KJ i C t s 011021.10,/7.29,5.10===。如选择的JW20-4型表冷器（6排，每排传热面积205.24m A d =，迎风面积287.1m A y =，通水截面积200407.0m A w =）满足设计要求。已知冷却水流速s m w /6.1=，空气的密度3/2.1m kg =ρ，定压比热为)/(01.1C kg KJ c p ︒⋅=，水的密度为1000=w ρ3/m kg ，比热为)/(19.4C kg KJ c ︒⋅=。试完成下列计算：

（1）计算需要的接触系数2ε；

（2）析湿系数ξ；

（3）表冷器的传热系数s K ；

（4）冷水量W ；

（5）传热单元数NTU 和水当量数r C ；

（6）表冷器能达到的1ε；

（7）冷量、冷水初温1w t 和终温2w t 。 （20分）

附：表冷器传热系数公式为18.002.152.06.32515.411-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣

⎡+=w V K y s ξ 逆流表冷器热交换效率[][])1

12

111(exp 1)1(exp 1r r r w C NTU C C NTU t t t t ------=--=ε 表冷器水当量比 Wc

Gc C p

r ξ= 传热单元数 p

s Gc A

K NTU ξ=