热质交换理论复习重点
热质交换原理与设备 期末考 重点
1.当物质中存在速度\温度和浓度梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。
2.单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量成为传质通量。
①以绝对速度表示的传质通量：（总摩尔通量）N=N A +N B =C A u A +C B u B =Cu m u m =（C A u A +C B u B ）/C②以扩散速度表示的质量通量： ……3.质量传递的基本方式：分子传质、对流传质4.斐克定律：在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中组分A 和组分B 将发生互扩散。
其中组分A 向组分B 的扩散通量（质量通量j 或摩尔通量J ）与组分A 的浓度梯度成正比。
j A =-D AB （d ρA /dz ）【“-”表示分子扩散朝着浓度降低的方向进行。
】 J A =-D AB （dC A /dz ）5.扩散系数是沿扩散方向，在单位时间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：D=M A /（-d ρA /dy ）=n A /（-dC A /dy ） 【㎡/s 或cm 2/s 】扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
8.三传方程：连续性方程：0u u yx =∂∂+∂∂ 动量方程：∂∂=∂∂+∂∂x2y y x xu u u u u ν能量方程：∂∂=∂∂+∂∂t a t u t u 2y x扩散方程：∂∂=∂∂+∂∂A2A y A xC D C u C u当ν=D 时或ν/D=1时，速度分布和浓度分布曲线相重合，或速度边界层和浓度边界层厚度相等。
当a=D 或a/D=1时，温度分布和浓度分布曲线相重合，或温度边界层和浓度边界层厚度相等。
10.简述湿球温度计测温时的热质交换现象14. A-1：tw ＜露点温度，tw ＜t1＜tA ，Pq1<PqA, 冷却和干燥。
A-2： tw=露点温度，tw ＜tA ，Pq1＝PqA, 等湿冷却。
热质交换原理与设备期末考题解读
《热质交换原理与设备》综合复习资料一、填空题1、 流体的黏性、热传导和质量（分子扩散）通称为流体的分子传递性质。
2、 将热质交换设备系统由于过程不可逆而产生的熵增与两种流体中热容量较大的流体的热容量之比称之为（熵产单元数），常用来作为热质交换设备的评价指标。
3、 按不同的工作原理，热质交换设备可分为：（间壁式）、（直接接触式）、蓄热式和热管式。
4、 （浓度差）是产生质交换的驱动力，质交换有两种基本方式为分子扩散和对流扩散。
5、 由于扩散传质引起的热传递，这种现象称为（杜弗尔）效应。
6、 二元混合气体作为理想气体用分子动力理论可以得出质量扩散系数与温度、压力关系为：D（ 312D P T - ）。
7、 （ 相变贮能）是利用固-液相变、液-汽相变、固-汽相变和固-固相变过程来吸收和释放热量，进行蓄冷和蓄热的一项技术。
8、 准则数Pr 表示速度分布和温度分布的相互关系；准则数（Le ）表示温度分布和浓度分布的相互关系。
9、 雷诺类似率表述了对流传热、传质和摩擦阻力之间的关系，它们以准则数（Sh ，Nu ，Re ，Pr ，Sc ）形式的表述形式分别为Nu Re Pr 2f C =⋅、（Sh Re Sc 2f C =⋅）。
10、 吸附剂吸附除湿过程是（ 放热 ）过程，吸附热一般( 大于 )水蒸气的凝结热。
11、 菲克扩散基本定律A A ABd d C m D y=-（kg/m 2.s ）中的A m 为扩散物质A 的（相对扩散）通量。
当混合物以某一质平均速度υ移动时，其坐标应取随整体平均速度的动坐标。
12、 系数D ，a ，ν具有扩散的性质，它们的单位均为m 2/s ，它们分别称为（分子扩散系数）、热扩散系数和（动量扩散系数）。
13、 浓度差是产生质交换的驱动力，质交换有两种基本方式为（分子扩散）和（对流扩散）。
14、 二元体系中，由于存在温度差引起的扩散，称为热扩散，也称（索瑞特）效应。
15、 吸附剂的再生方式有加热再生、（减压再生）、使用清洗气体再生和（置换脱附再生）。
热质交换原理与设备重点要点
1、流体的粘性、热传导性和_质量扩散性__通称为流体的分子传递性质。
2、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的_质量扩散_；描述这三种分子传递性质的定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。
3、热质交换设备按照工作原理不同可分为_间壁式、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。
表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。
3、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向，可分为___顺流__式、_逆流__式、__叉流___式和__混合_____式。
工程计算中当管束曲折的次数超过___4___次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。
5、__温度差_是热量传递的推动力，而_浓度差_则是产生质交换的推动力。
6、质量传递有两种基本方式：分子扩散 和对流扩散，两者的共同作用称为__对流质交换__。
7、相对静坐标的扩散通量称为绝对扩散通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为相对扩散通量。
8、在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中的组分A 和组分B 发生互扩散，其中组分A 向组分B 的质扩散通量m A 与组分A 的_浓度梯度成正比，其表达式为s m kg dy dC D m AABA ⋅-=2；当混合物以某一质平均速度V 移动时，该表达式的坐标应取___随整体移动的动坐标__。
9、麦凯尔方程的表达式为：()dA i i h dQ d m d z -=，它表明当空气与水发生直接接触，热湿交换同时进行时。
总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的焓差。
1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K ，则空气向氨的扩散系数是1.405×10-5 m 2/s 。
3、喷雾室是以实现 雾 和 空气 在直接接触条件下的热湿交换。
热质交换原理与设备期末复习范围
热质交换原理与设备期末复习范围1.三种传递现象：动量、热量、质量的传递现象。
2.牛顿黏性定律：dudy切应力τ，表示单位时间内通过单位面积传递的动量，又称动量通量密度。
N/m2。
3.当流场中速度、温度、浓度分布不均时，它们动量交换、热量交换、质量交换的规律可以类比。
4.二元体系：两种组成构成混合流体，或称二元混合物。
5.绝对速度=主体流动速度+扩散速度6.分子传质又称分子扩散，简称为扩散，它是由分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或者其他势而产生。
7.分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。
8.流动越明显，分子扩散越微弱。
9.固体壁面与流体之间的对流传质速率可定义为：NA=hm(CA-CA∞)10.浓度边界层：可以认为质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层即称为浓度边界层。
11.三种边界层的主要的表现形式:表面摩擦、对流换热以及对流传质。
12.对流传质系数hm在大多数情况下，与扩散系数D呈线性关系。
流体的分子传递性质：流体的黏性、热传导性和质量扩散性通称为流体的分子传递性质。
13.在给定Re准则条件下，成立的首要条件：当流体a=D即流体的Pr=Sc或Le=1时，通常空气中的热湿交换就属此.对于气体混合物，通常可近似地认为L≈1。
14.通过大量被不同液体润湿的管壁和空气之间的质交换实验。
15.对流传质系数，亦称蒸发系数，表示以湿空气的含湿量差为驱动力的对流传质系数，为hmd=hmρA，M.（hm是整个平板上的平均值）传质速率的大小与方向影响了壁面上的温度梯度，即t’(0)的值，从而影响了壁面上的导热量。
16.烧蚀冷却：为了冷却表面，在表面上涂上一层材料，当温度升高时涂层材料就升华、融化或分解，这些化学过程吸收热量，而反应所产生的气体的质量从表面离去，从而有效的冷却壁面，这种冷却方法称为烧蚀冷却。
热质交换原理与设备要点总结
<热质交换原理与设备>第一章绪论1．分子传递的三定律3个传递系数、公式、结构上的类似性。
2．紊流传递，分子传递的基本概念基于流态划分的传递现象的两种基本形式。
3．设备的分类以及它们各自的传热机理第二章热质交换过程1．传质定义：分子扩散和对流扩散的概念基于质交换的构因划分的质交换的基本方式对流传质量概念2．5种扩散通量的定义之间的关系扩散通量质扩散通量、摩尔扩散通量、扩散通量向量、绝对扩散通量、相对扩散通量3．斐克定律的其它表示形式质量平均速度与扩散速度4．斯蒂芬定律应用情况；积分形式、微分形式，转化条件（转化为斐克定律）5．扩散系数定义，o D的定义（公式不记），随压强和温度的变化情况6．对流传质的基本公式7．边界层的概念？意义？对流传质简化模型的中心思想。
8．薄膜渗透理论的基本论点、结论（公式、推导不计）9．各准则数的物理意义普朗特，施密特，刘伊斯10．类似律的本质：阐述三传之间的类似关系（建立了…和之间的关系）11．同一表面上传质对传热的影响，对壁面热传导和总传热量影响相反由（2-90）和图2-16来分析影响12．刘伊斯关系式的表达式和意义第三章相变热量交换原理1．什么是沸腾放热的临界热流密度？有何意义？2．汽化核心分析3．影响沸腾换热的因素4．影响凝结现象的因素第四章空气热质处理方法1．麦凯尔方程的意义，热质交换设备的图解方法。
2．空气与水直接接触时热湿交换的原理，显热，潜热推动力，空气状态变化过程，实际过程3．吸收吸附法较之表冷器除湿的优点。
4．干燥循环的3个环节5．吸附剂传质速度的影响因素。
6．吸附原理：表面自由焓7．动态吸附除湿的再生方式8．吸附除湿空调系统9．吸收原理：气液平衡关系第五章 其它形式的热质交换1．空气射流的种类、特点等温自由射流的速度衰减。
非等温射流温度边界层，速度边界层，浓度边界层的特性。
起始段，主体段2．回风口空气衰减规律3．送风温差第六章 热质交换设备1．表冷器的热工计算(1)传热系数与哪些因素有关 迎面风速，析湿系数，水流速(2) 效能—传热单元法 主要原则，几个参量的意义2．喷淋室的热工计算（1）影响喷淋室热交换效果的因素。
热质交换原理与设备复习重点
热质交换原理与设备 复习重点 （个人总结可能不全，请大家补充指正）考试时间：2013年5月8日下午1：30 考试地点：考试题型：问答题、计算题（10~20分）苏新军老师 T el ： E-mail ：suxinjun@第一章 绪论1.1.1 三种传递现象的联系当物质中存在速度、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，也可以是由涡旋混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。
各类系数 总的效应dyud dy u d efft t S μμμτττ-=+-=+=)(有效动力粘度系数:eff μ dyt d dy t d q efft S λλλ-=+-=)(有效导热系数:eff λdyd D dy d D D m AABeffA ABt AB S ρρ-=+-=)(有效质量扩散系数:ABeff D两种传递系数的比较❖ 分子传递系数ν, a , D AB ：➢ 是物性，与温度、压力有关； ➢ 通常各项同性。
❖ 湍流传递系数νt , a t , D ABt ：➢ 不是物性，主要与流体流动有关； ➢ 通常各项异性。
1.1.3 热质交换设备的分类热质交换设备的分类方法很多，可以按工作原理、流体流动方向、设备用途、传热传质表面结构、制造材质等分为各种类型。
最基本的是按工作原理分类。
★ （1）按工作原理分类（可参考书后思考题第二题）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。
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。
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。
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。
热质交换原理与设〉课后复习题答案
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）。
第二章 热质交换过程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。
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：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+以主流速度表示的质量通量：1()()A A A AB B A A B e u e e u e u a m m e ⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦()B B A B e u a m m =+2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。
3、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。
4、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①2233r P 2m H D t t c GJ J S S S ===⋅=⋅② 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：r ,,,P ,,mc u h t t t c a D D S N S S S λ↔↔↔↔↔↔③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m h 23m hh Le e φ-=⋅5：答：斯密特准则c i v S D =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r P c v S D a Le v D a ===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6、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -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：410D -=若在压强5001.01310,273P Pa T K =⨯=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T状态下的扩散系数可用该式计算32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅= 223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=525233 1.5410/1.013210(25.631.1)D m s -==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+= 50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K =3221.0132980.2()0.228/1.0132273D cm s=⨯⨯=7、解：124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯8、解：250C 时空气的物性：351.185/, 1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅ 6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则211220000()()()44ln4A A A m A s A A lAm A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰9、解：200C 时的空气的物性：353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023m e c sh R S =计算m h0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===10、解：氨在水中的扩散系数921.2410/D m s -=⨯，空气在标准状态下的物性为；353591.293/, 1.7210,Pr 0.708, 1.00510/()1.721010727.741.293 1.2410p c kg m Pa s c J kg k S D ρμμρ----==⨯⋅==⨯⋅⨯===⨯⨯ 由热质交换类比律可得231Pr m pc h h c S ρ⎛⎫= ⎪⎝⎭223351Pr 560.7087.0410/1.293100110727.74m p c h m s h c S ρ-⎛⎫⎛⎫==⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭11、解：定性温度为0252022.5,2g t C +==此时空气的 物性ρυ⨯23-6=1.195kg/m ,=15.29510m /s 查表得：⨯-42o D =0.2210m /s,0C 25饱和水蒸汽的浓度30.02383/v kg m ρ=33224400 1.0132980.22100.2510/1.0132273O D P T D m sP T --⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭02220209.48/3.140.0253600 1.195360044u m sd πρ===⨯⨯⨯⨯⨯0e 9.480.025R 15488u d υ⨯===⨯-615.2951040.25100.61c D S υ-⨯⨯===-615.29510用式（2--153）计算0.830.440.830.440.0230.023154880.6155.66,m e c sh R S ==⨯⨯=4255.660.2410 5.56610/0.025m m sh D h m sd --⨯⨯===⨯设传质速率为A G ，则 20()()()4A m A s A A dG d dx h d u d ππρρρ⋅=-=21004A A lAm A s A du d dx h ρρρρρ⋅=-⎰⎰1204exp()A s A A A s m h du ρρρρ⋅⋅-=-020C 时，饱和水蒸汽的浓度30.0179/A s kg m ρ⋅=11AAdρρρ=-1330.003 1.1953.5710/110.003A d kg m d ρρ-⋅⨯∴===⨯++∴ 代入上面的式子得：230.01193/A kg m ρ=112.23/A Ad g kgρρρ==-12、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s 60e 210R 1.1810u l υ⨯===⨯⨯-616.9610转折点出现在56e 510101.1810e R , 4.24R c x l m μν⨯⨯⨯===因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)e c LR S Sh γ=-查表2—4得，定性温度为350C 时，324000.26410O D P T D P T -⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭2m /s40.264100.64c DS υ-⨯⨯===-616.9610360.8[0.037(1.1810)870]0.641548.9LSh γ=⨯⨯-⨯=430.288101548.9 4.4610/10mL L D h Sh m sL --⨯⎛⎫==⨯=⨯ ⎪⎝⎭每2m 池水的蒸发速率为()m A A S A n h ρρ⋅∞=-300C 时，3030.03037/;40,0.05116/A S A S kg m C kg m ρρ⋅⋅'==时()354.4610(0.030370.50.05116) 2.1410m A A S A S n h ρϕρ--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯13、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2()s fg H Oh T T h n ∞-=其中fgh 为水的蒸发潜热222()H O H O H O m S n h ρρ⋅⋅∞=-22()H O H O ms fgS h T T h h ρρ∞⋅⋅∞=+-23r P 1m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭查附录2—1，当s T =035C 时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808SP =于是325808180.0408/8314308H OS S sP M kg mRT ρ⨯===⨯0ρ∞=14、解：2()()s H O m S h T T r n r h ρρ∞∞-=⋅=⋅-其中0026,20S t C t C ∞== 查表2—1，当20S t C =时水蒸汽的饱和蒸汽压力2330S a P P = 于是22338180.017278314293H OS S sP M kgRT ρ⨯===⨯ 2454.3/r kJ kg =1V d d ρρρ∞⋅==+当26t C ∞=，时定性温度为023,2st t t C ∞+==31.193/ 1.005/()p kg m c kJ kg k ρ=⋅=⋅由奇科比拟知22334r P 110.749.59101.197 1.0050.6m p c h h c S ρ-⎛⎫⎛⎫===⨯ ⎪ ⎪⋅⨯⎝⎭⎝⎭()1S s m h d T T d rh ρρ∞⋅=--+ 41.19326200.0172712454700905910d d-⨯-=-+⨯⨯d=12.5g/kg15、解：325100.04036/8314(27325)i CO P C kmol mRT ===+22N CO C C = 222220.5N N CO N CO C x x C C ===+32254410 1.776/8314298CO iCO M P kg mRT ρ⨯⨯===⨯32252810 1.13/8314298N i N M P kg mRT ρ⨯⨯===⨯22220.611COCO CO Na ρρρ==+20.389N a =16、解：（a ）已知A M ，B M ，A x ，B xA A A A AA AB A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ B B B B BB A B A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ 已知B a ，A a ，A M ，B MA A AA AA A BA BA B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++B BB B BB A BA BA B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++（b ）222222222320.3077322844O O O O O N N CO CO x M a x M x M x M ===++++20.2692N a =20.4231CO a =若质量分数相等，则2222222221320.3484111322844O O O O N CO O N CO a M x a a a M M M ===++++20.3982N x =20.2534CO x =17、解；（a ）2O ，2N 的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动： （b ）2O ，2N 的浓度梯度沿垂直方向空气由下部向上部运动，有传质过程。
热质交换原理与设备复习重点
热质交换原理与设备复习重点1、热质交换设备的种类和用途? P4答：（1）按工作原理分：间壁式、混合式、蓄热式和热管式；（2）按流动方式分：顺流式、逆流式、叉流式、混流式；（3）按用途分：水加热器、空气加热器、空气冷却器、预热器、过热器、喷淋室、冷凝器、蒸发器、喷射器、加湿器、暖风机等；（4）按材料分：金属材料、非金属材料、稀有金属材料。
热质交换设备的用途主要就是能量传递。
2、传热及传质基本方式？P10答：传热的三种基本方式为：热传导、热对换、热辐射；传质的两种基本方式为：a.分子扩散，是在固体中以及静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体中的扩散；b.对流扩散，是由于在流体中存在的对流形式的宏观运动而引起的物质传递，称为对流扩散，其传递基理和热对流相类似，其传质能力远远大于分子扩散。
3、什么是扩散通量？P11答：扩散通量是指单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积的某一组分的物质数量，根据不同的浓度单位扩散通量常用的表达形式有两种：质扩散通量和摩尔扩散通量。
4、斐克定律，公式（1-8、1-9）m A=-D AB dC Ady (1-8) N A=-D AB dn Ady(1-9)P13答：斐克定律是描述物质扩散现象的宏观规律，描述了分子扩散过程中的传质量与浓度梯度之间的关系，在稳态扩散条件下其表达式见教材第13页公式（1-8、1-9），也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大。
5、扩散系数，公式（1-30、1-31）P17、P18答：扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数，单位m2/s。
扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
D = m A−dC Ady = N A−dn Ady(1-30) --17页D=D0p0p (TT0)32⁄ D=435.7T32⁄p(V A13⁄)2√1μA+1μB×10−4 (1-31) --18页施密特数可定义为: ν 为动黏滞系数；D 为扩散系数.；μ 为黏滞系数；ρ 为密度（2）舍伍德数Sh：是反映包含有待定传质系数的无因次数群，类似于传热中的努塞特数，以符号Sh表示，它表征的是对流传质与扩散传质的比值，它是由三个物理量组成，即Sh=k′L/DAB式中:k′为传质系数，m/s;L 为特性尺寸，m;DAB为溶质A在溶剂中B中的特性系数，m2/s。
热质交换原理与设备复习重点
三种传递现象：动量传递τ=﹣μdu／dy，热量传递q=﹣λdt／dy,质量传递m A=﹣D AB dC A／dy。
统一公式：FDφ’=﹣Cdφ／dy。
传质的通量：单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量，等于传质速度与浓度的乘积。
质量传递的基本方式：分子传质和对流传质。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或其他电势而产生。
分子扩散有两种形式：双向扩散（反方向扩散）和单向扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）。
等分子反方向扩散：设由AB两种组分组成的二元混合物中，组分AB进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等。
组分A通过停滞组分B进行扩散：设组分AB两组分组成的混合物中，组分A为扩散组分，组分B为不扩散组分（停滞组分）。
对流传质：是指壁面和运动流体之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递，分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。
液体中的分子扩散速率远低于液体中分子扩散速率原因：由于液体分子之间的距离较近，扩散物质A的分子运动容易与邻近液体B的分子相碰撞，使本身的扩散速率减慢。
固体扩散现象：固体物料的干燥、固体吸附、固体除湿。
固体中的扩散包括气体，液体和固体在在固体内的分子扩散固体扩散的分类：①与固体内部结构基本无关的扩散②与固体内部结构基本有关的多孔介质中的扩散。
当扩散物质在多孔管道内进行扩散时，其扩散通量与扩散物质本身的性质和孔道尺寸密切相关。
物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一。
扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
与气体的浓度无关，并随气体温度的升高和总压力的下降而加大，原因：随着气体温度的升高，气体分子的平均运动动能增大故扩散加快，而随着气体压强的升高，分子间的平均自由行程减小，故扩散就减弱。
液相质扩散扩散系数D比气相质扩散的D低一个数量级以上，是由于液体中分子间的作用力强烈地束缚了分子活动的自由程，分子移动的自由度缩小的缘故。
热质交换原理与设备期末复习总结
热质交换原理与设备1.三种传递现象的联系:当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。
牛顿黏性定律dy du -µτ=；热传导方式传递的热量通量密度dydt λ-q =；通过分子扩散传递的组分A 的质量通量密度dyD D A AB A ρ-j =；这些表达式说明动量交换、热量交换、质量交换的规律可以类比。
其可以用一个公式表示dy CFD Φ−=Φd '详见P7表1-1。
2.传质的理论基础：流体中各组分的浓度不均匀，物系中的某组分存在浓度梯度，将发生该组分由高浓度区向低浓度区的迁移过程，就会有质量传递或质交换发生。
传质过程又常和传热过程复合在一起，例如空调工程中的表冷器在冷却去湿工况下和在吸收式制冷装置的吸收器中发生的吸收过程等，均是既有热交换又有质交换的现象。
3.分子传质又称为分子扩散，简称扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或其他势而产生。
4.对流传质是具有一定浓度的混合物流体流过不同浓度的壁面时，或两个有限互溶的流体层发生运动时的质量传递。
分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。
在层流流动中，对流传质主要依靠层与层之间的分子扩散来实现的。
在湍流流体中，凭借流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象，称为紊流扩散。
5.斐克定律表达式)N (N x -N B A ++=A A A dzdC D 即组分的实际传质通量=分子扩散通量+主体流动通量（气体、固体、液体哪个扩散比较容易？）判断准则：①斐克型扩散：固体内部孔道的直径d 远大于流体分子运动自由程λ，λ100d ≥。
②克努森扩散：100d >λ。
③过渡区扩散：λ与d 相差不大。
6.扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
7.对流传质：固体壁面与流体之间的对流传质速率可定义为)C -(C A As ∞=m A h N8.（必考（必考））浓度边界层：质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层即称为浓度边界层。
热质交换原理与设备复习重点
由于水的进出口温差(t1-t2)<15℃，故可用Simpson积分法的两 段公式简化计算冷却数N。假设不同的水气比，计算过程及结 果列于表6-6。表中出口空气焓i2按式(6-69)计算。
冷却数的计算 表6-6
项目 气水比，G/W 单位 计算公式 0.5 数值 0.625 1.0
出口空气焓，i2
空气进出口焓平均值，im Δi2 Δi1 Δim
图6-53 K值与冷却水温的关系
用式(6-68)对全塔积分可得： （6-69）
式(6-69)可用于求解与每个水温相对应的空气的焓值。 另， 综合上面所得的各式可得：
对此进行变量分离并加以积分： （6-70） 式(6-70)是在迈克尔方程基础上以焓差为推动力进行冷却 时，计算冷却塔的基本方程。若以N代表两式的左边部分， 即： （6-71）
2)冷却数的确定 在冷却数的定义式(6-71)中，(i″-i)与水温 t之间的函数关系极为复杂，不可能直接积分求解，因此一 般采用近似求解法。 若精度要求不高，且水在塔内的温降Δt<15℃时，常用下列的 两段公式简化计算： （6-74） 式中 i″1、i″2、i″m：与水温t1、t2、tm=（t1+t2)/2对应的饱和空气 焓，kJ／kg；i1、i2：分别为冷却塔中空气进口、出口处的焓， kJ／kg。
称N为按温度积分的冷却数，简称冷却数，它是一个 无量纲数。 冷却数N表示水温从t1降到t2所需要的特征数数值， 它代表冷却负荷的大小。 在冷却数中的(i″-i)是指水面饱和空气层的焓与外界 空气的焓之差Δi，此值越小，水的散热就越困难。 所以它与外部空气参数有关，而与冷却塔的构造和 型式无关。 在气量和水量之比相同时，N值越大，表示要求散发 的热量越多，所需淋水装置的体积越大。
热质交换原理与设备复习提纲
牛顿黏性定律：τ=−μdu dy傅里叶定律：q =−λdt dy斐克定律：m A =−D ABdC A dy三种传递：动量、质量、热量；推动力：存在速度、温度、浓度梯度 质量浓度ρA =M AVkg m 3 质量分数a A =M AM摩尔分数x A =n A n传质的速度：u A =u + u A −u /u A =u m +(u A −u m ) 绝对速度=主体速度+扩散速度 传质的通量质量通量m =m A +m B =ρA u A +ρB u B 摩尔通量N =N A +N B =C A u A +C B u B质量传递的基本方式：分子传质、对流传质 斐克定律：组份A 的质量扩散通量j A =−D AB dρA dz组份A 在扩散方向的质量浓度梯度普遍表达式：m A =−DdρA dz+a A (m A +m B ) N A =−D dC A dz+x A (N A +N B )即组份的实际传质通量=分子扩散通量+主体流动通量，适用于无规则热运动引起的扩散过程。
分子扩散形式：双向扩散、单向扩散固体中的扩散：气体、液体、固体在固体内部的分子扩散（固体物料的干燥、固体吸附、固体除湿）；类型与固体内部结构基本无关的扩散 ~有关的多孔介质的扩散（斐克型~、克努森~、过渡区~）扩散系数D =D 0p 0p(TT 0)3/2其大小取决于扩散物质和扩散介质的种类和温度扩散系数的数量级 气体0.1∗10−4 m 2/s液体0.1∗10−8 m 2/s 固体0.1∗10−13 m 2/s对流传质系数h m =N ACAS −C A∞m/s ；N A −对流传质速率kmol/(m 2s) C AS −壁面浓度kmol/m 3C A∞−流体的主体浓度因素：流体的性质，壁面几何形状、粗糙度、流体的速度 浓度边界层：固体表面上具有浓度梯度的流层 对流传质过程中的相关准则数：施密特Sc =νD i→P r ；宣乌特Sh =h m l D i→N u ；传质的斯坦登St m =ShRe∗Sc =h mu→传热的斯坦登；刘伊斯Le =aD =ScPr动量方程u x ðu x ðx +u y ðu x ðy =νð2u x ðy 2能量方程u x ðtðx +u y ðtðy =a ð2tðy 2扩散方程u xðC A ðx+u yðC A ðy=Dð2C Aðy 2Pr =νa表示速度分布和温度分布的关系，体现流动和传热之间的相互联系；Sc =νD表示速度分布和浓度分布的关系，体现流体的传质特性；Le =aD=ScPr 表示温度分布和浓度分布的关系，体现传热和传质之间的相互联系。
热质交换原理与设备重点
1、流体的粘性、热传导性和_质量扩散性__通称为流体的分子传递性质。
2、当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；温度分布不均匀时，分子传递的结果产生热传导；多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的_质量扩散_；描述这三种分子传递性质的定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。
3、热质交换设备按照工作原理不同可分为_间壁式、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。
表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。
3、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向，可分为___顺流__式、_逆流__式、__叉流___式和__混合_____式。
工程计算中当管束曲折的次数超过___4___次，就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。
5、__温度差_是热量传递的推动力，而_浓度差_则是产生质交换的推动力。
6、质量传递有两种基本方式：分子扩散 和对流扩散，两者的共同作用称为__对流质交换__。
7、相对静坐标的扩散通量称为绝对扩散通量，而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为相对扩散通量。
8、在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中的组分A 和组分B 发生互扩散，其中组分A 向组分B 的质扩散通量m A 与组分A 的_浓度梯度成正比，其表达式为s m kg dy dC D m AABA ⋅-=2；当混合物以某一质平均速度V 移动时，该表达式的坐标应取___随整体移动的动坐标__。
9、麦凯尔方程的表达式为：()dA i i h dQ d md z -=，它表明当空气与水发生直接接触，热湿交换同时进行时。
总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的焓差。
1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K ，则空气向氨的扩散系数是1.405×10-5 m 2/s 。
3、喷雾室是以实现 雾 和 空气 在直接接触条件下的热湿交换。
热质交换原理与设备考点
热质交换原理与设备考点第二章：热质交换过程2.1 对于三传现象的解析：陈金峰2.2 质交换的基本方式：按机理分：分子扩散、对流扩散。
按推动力分：浓度扩散、热扩散、压力扩散。
同时存在分子扩散和对流扩散时称之为对流质交换。
2.3 关于扩散传质：2.3.1 斐克定律：在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中的组分A 和B 将发生相互扩散。
表达式：J 规则热运动引起的扩散过程）A= -DABdCA （只适用于分子无dzDp 2.3.2 斯蒂芬定律：m A =RT D zp´(pA1- pA2)（其中：pBM= p B2 - p B1pD z 为距BM ln B2pB1离，其中A 为扩散的组分，通常为水。
B 通常为空气）应用举例：P32 例2-42.3.3 扩散系数：实验测得，气体>液体>固体。
表示其扩散能力。
非标准状况下的扩散系数计算：D = D0p T 3 0 ( ) 2 p T2.4 对流传质与模型：2.4.1 对流传质系数：NA = hm(CAs-CA¥)hm为对流传质系数，CAs和CA¥分别为壁面处和主流的浓度2.4.2 相际间对流传质模型：刘易斯关系式 h = c ´ r ´ Le ，Le 等于 1 2.4.2.1 薄膜理论：当流体靠近物体表面流过时，存在一层附壁薄膜，在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触，并假设膜内流体与主流不相混合和扰动。
在此条件下， 整个过传质程中相当于此薄膜上的扩散作用，而且认为在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性浓D 度分布，膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。
由薄膜理论，传质系数 h m = d .2.4.2.2 渗透理论：当流体流过表面时，有流体质点不断穿过流体的附壁薄层想表面迁移并与之接触，流体质点在与表面接触之际则进行质量的转移过程，此后质点又回到主流 核心中去。
流体质点在很短的接触时间内，接受表面传递的组分过程表现为不稳态特征。
热质交换考试复习重点
1.流体的粘性热传导性和质量扩散性统称为流体的分子传递性质2.热质交换设备按照工作原理不同可分为间壁式混合式蓄热式和热管式等类型。
表面冷却器省煤器蒸发器属于间壁式，而喷淋室冷却塔则属于混合式。
3.浓度差是产生质交换的驱动力，温度差是热量传递的推动力，质交换有两种基本方式为分子扩散和对流扩散。
两者的共同作用称为对流质交换4.当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程5.解释显热交换、潜热交换和全热交换，并说明他们之间的关系空气与水直接接触时，根据水温的不同，可能仅发生显热交换，也可能既有显热交换又有潜热交换，即发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）。
显热交换是空气与水之间存在温差时，由导热，对流和辐射作用而引起的换热结果。
显热交换是空气中的水蒸气凝结（或蒸发）而放出（或吸收）气化潜热的结果。
总热交换是显热交换和潜热交换的代数和6.简述表面式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点。
答：当冷却器表面温度低于被处理空气的干球温度但高于其露点温度时，空气只被冷却并不产生凝结水，此为等湿冷却过程（干冷）；当冷却器表面温度低于空气的露点温度时，空气不但被冷却且其中所含水蒸气也将部分凝结出来，此为减湿冷却过程（湿冷）此过程中，水膜周围形成饱和空气边界层，被处理与表冷器之间不但发生显热交换还发生质交换和由此引起的潜热交换。
；在湿冷过程，推动总热交换的动力湿湿空气的焓差，而不是温差。
7.如何理解动量、热量和质量传递现象的类比性？答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别会发生动量、热量和质量传递现象。
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传递，也可以是由漩涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。
对三类现象的分子传递和湍流传递分析可以得出这三种传递现象背后的机理是相同的，它们依从的规律也类似，都可以用共同的形式表示：传递速率=扩散系数X传递推动力，清楚地表明了“三传”之间的类比性。
热质交换原理与设备复习资料
动量、热量、质量的传递分为两种：1)分子扩散,分子的微观运动引起;2)湍流扩散,漩涡混合造成的流体微团的宏观运动引起。
质量传递的基本方式:1)分子传质,分子的无规则热运动而形成的物质传递现象;2)对流传质,对流扩散,紊流扩散。
当物系中的某种组分存在浓度梯度的时候，将发生该组分有高浓度向低浓度的迁移过程，就会有质量传递或质交换发生。
斐克定律:在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无总体流动时，组成二元混合物中组分A 和组分B 将发生互扩散，其中组分A 向组分B 的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比。
斐克定律只是适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程，其传递的速度即为扩散速度。
)(mA A u u u u −−或扩散系数及其测量：扩散系数是沿扩散方向，在单位时间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，扩散系数的大小主要取决于扩散物质、扩散介质的种类及其温度和压力。
对流传质基本方式：1、分子扩散2、对流扩散。
运动着的流体之间或流体与界面之间的物质传递，其中包括了有流体位移产生的对流作用，同时也包括流体分子之间的扩散作用，这种分子扩散和对流扩散的总作用称为对流传质。
浓度边界层的概念：当流体与相界面之间有浓度差时，由于浓度在壁面法线方向的变化，也将会产生一个浓度变化较明显的区域，叫做浓度边界层。
浓度边界层和速度边界层、温度边界层形状相类似，但厚度不相同。
边界层的重要意义：速度边界层的范围是，以存在速率梯度和较大切应力为特征；温度边界层的范围是，以存在温度梯度和传热为特征；浓度边界层的范围是，以存在浓度梯度和组分传递为特征；对流传质过程的相关准则数：（1）施密特准则数（Sc）对应于对流传热中的普朗特准则数（Pr）Pr 准则数联系动量传输与热量传输的一种相似准则a ν==物体的导温系数流体的运动黏度Pr iD Sc ν==物体的扩散系数流体的运动黏度Sc 准则数联系动量传输与质量传输的相似准则（2）宣乌特准则数（Sh）对应于对流传热中的努谢尔特准则数（Nu）Nu 是以边界导热热阻与对流换热热阻之比来标志过程的相似特征；Sh 准则数以流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比来标志过程的相似特征。
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绪论：1.填空：1．按传递热量的方式，换热器可以分为间壁式, 混合式, 蓄热式2. 对于沉浸式换热器，传热系数低，体积大，金属耗量大。
3. 相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数较低，喷淋式换热器冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿.4.在沉浸式换热器、喷淋式换热器和套管式换热器中，套管式换热器中适用于高温高压流体的传热。
5.换热器设计计算内容主要包括热计算、结构计算流动阻力计算和强度计算6.按温度状况来分，稳定工况的和非稳定工况的换热器7.对于套管式换热器和管壳式换热器来说，套管式换热器金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。
2.简答：1.说出以下任意五个换热器，并说明换热器两侧的工质及换热方式答：如上图，热力发电厂各设备名称如下：1．锅炉(蒸发器) *；2．过热器*；3．省煤器* 4．空气预热器*；5．引风机；6．烟囱；7．送风机；8．油箱9．油泵 1 0．油加热器*；11．气轮机；12．冷凝器*；13．循环水冷却培* 14．循环水泵；15．凝结水泵；16．低压加热器*；17．除氧(加热)器*；18．给水泵19．高压加热器·柱!凡有·者均为换热器2．比较沉浸式换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和管壳式换热器的优缺点答：⑴沉浸式换热器缺点：自然对流，传热系数低，体积大，金属耗量大。
优点：结构简单，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蚀性流体⑵喷淋式换热器：优点：结构简单，易于制造和检修。
换热系数和传热系数比沉浸式换热器要大，可以用来冷却腐蚀性流体缺点：冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿，金属耗量大，但比沉浸式要小⑶套管式换热器：优点：结构简单，适用于高温高压流体的传热。
特别是小流量流体的传热，改变套管的根数，可以方便增减热负荷。
方便清除污垢，适用于易生污垢的流体。
缺点：流动阻力大，金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。
⑷管壳式换热器：优点：结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还可以适应高温高压的流体。
可靠性程度高缺点：与新型高效换热器相比，其传热系数低，壳程由于横向冲刷，振动和噪音大第一章1.填空：1．传热的三种基本方式是_导热__、____对流__、和 辐射_。
2..两种流体热交换的基本方式是___直接接触式___、_间壁式_、和___蓄热式_。
3．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。
4．采用螺旋管或者弯管。
由于拐弯处截面上二次环流的产生，边界层遭到破坏，因而换热得到强化，需要引入大于1修正系数。
5．通常对于气体来说，温度升高，其黏度增大，对于液体来说，温度升高，其黏度减小6．热计算的两种基本方程式是_传热方程式__和热平衡式_。
7．对于传热温差，采用顺流和逆流传热方式中，顺流 传热平均温差小，逆流时传热平均温差大。
8.当流体比热变化较大时，平均温差常常要进行分段计算。
9.在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免的方法是增加管外程数和两台单壳程换热器串联工作。
10. 冷凝传热的原理，层流时，相对于横管和竖管，横管传热系数较高。
2.简答（或名词解释）：1. 什么是效能数？什么是单元数？（要用公式表示）答：实际情况的传热量q 总是小于可能的最大传热量qmax ，我们将q/qmax 定义为换热器的效能，并用 ε 表示，即 ()()()()max min min h h h c c c h c h c W t t W t t qq W t t W t t ε''''''--≡==''''-- 换热器效能公式中的 KA 依赖于换热器的设计， W min 则依赖于换热器的运行条件，因此， KA/W min 在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数NTU2. 热交换器计算方法的优缺点比较？对于设计性热计算，采用平均温差法可以通过Ψ的大小判定所拟定的流动方式与逆流之间的差距，有利于流动方式的选择。
而在校核性传热计算时，两种方法都要试算。
在某些情况下，K是已知数值或可套用经验数据时，采用传热单元书法更加方便假设的出口温度对传热量Q的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响NTU，并最终影响Q值。
而平均温差法的假设温度直接用于计算Q值，显然 -NTU法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。
3.计算题1.有一蒸汽加热空气的热交换器，它将流量为5kg/s的空气从10℃加热到60℃，空气与蒸汽逆流，其比热为1.02KJ/(kg℃),加热蒸汽系压力为P=0.3Mpa,温度为150℃的过热蒸汽，在热交换器中被冷却为该压力下90℃的过冷水，试求其平均温差。
（附：饱和压力为0.3MP,饱和蒸汽焓为2725.5KJ/kg，饱和水焓为561.4KJ/kg.150℃时，水的饱和温度为133℃，过热蒸汽焓为2768 KJ/kg，90时，过冷水的焓为377 KJ/kg）解：由于蒸汽的冷却存在着相变，因此在整个换热过程中，蒸汽的比热不同，在整个换热过程中的平均温差应该分段计算再求其平均值。
将整个换热过程分为三段：过热蒸汽冷却为饱和蒸汽所放出的热量Q1，相变过程的换热量Q2，从饱和水冷却到过冷水所放出的热量Q3Q=M2C2(t"2-t'2)=5×1.02×50＝255KJ/s；根据热平衡蒸汽耗量M1=Q/(i'1-i"1)=255/(2768-377) =0.1066kg/s因为在热交换器换热过程中存在着两个冷却过程和一个冷凝过程，因而将之分为三段计算。
Q1= M1(i'1-i’)=0.1066×(2768-2725.5)=4.531 KJ/sQ2= M1(i’-i”)=0.1066×(2725.5-561.4)=230.693 KJ/sQ3= M1(i”-i"1)=0.1066×(561.4-377)=19.657 KJ/s因为Q3＝M2C2(t b-t')，可得t b＝19.567/(5×1.02)+10=13.837℃2),可得t a＝250.47/(5×1.02)+10=59℃因为Q2+ Q3＝M2C2(t a-t'2△t1=[(150-60)-(133-59)]/ln[(150-60)/(133-59)]=81.7℃△t2=[(133-13.837)-(133-59)] /ln[(133-13.837)/(133-59)]=94.725℃△t3=[(90-10)-(133-13.837)]/ ln[(90-10)/ (133-13.837)] =98.212 ℃总的平均温差为：△tm=Q/(Q1/△t1+ Q2/△t2+ Q3/△t3)=255/(4.531/81.7+230.693/94.725+19.657/98.212) ℃=94.8℃沿换热器流程温度示意图如下：2.在一传热面积为15.8m 2,逆流套管式换热器中，用油加热冷水，油的流量为2.85kg/s ，进口温度为110℃,水的流量为0.667kg/s ，进口温度为35℃,油和水的平均比热分别为1.9KJ/kg •℃和4.18KJ/kg •℃,换热器的总传热系数为320W/m2•℃,求水的出口温度？解：W 1=2.85X1900=5415W/ ℃W 2=0.667X4180=2788W/ ℃因此冷水为最小热容值流体525.054152788max min ===W W R c单元数为8.127888.15320min =⨯==W KF NTU效能数为 74.0)]1(exp[1)]1(exp[1=------=c c c R NTU R R NTU ε74.0'2'1'2"2=--=t t t t ε所以：3、一换热器用100℃的水蒸汽将一定流量的油从20℃加热到80℃。
现将油的流量增大一倍，其它条件不变，问油的出口温度变为多少？注： 解：根据题意，相比较水蒸气换热为相变换热的流体，油为热容值小的流体 ()()()()min 8020C 010020C c c c c c h c h c W t t t t W t t t t ''''''---︒====''''---︒（）.75（）ε 因此根据效能数和单元数的关系1NTU e -ε=-可得：0.25NTU e -=现将油的流量增大一倍，其它条件不变，单元数减小为原来的0.5倍，因此0.50.250.5NTU e -==可得()()"20C 010020C c c c hc t t t t t '''--︒===''--︒（）.5（）ε 解得"60c t C =︒。
1NTUe -ε=-4.某换热器用100℃的饱和水蒸汽加热冷水。
单台使用时，冷水的进口温度为10℃，出口温度为30℃。
若保持水流量不变，将此种换热器五台串联使用，水的出口温度变为多少？总换热量提高多少倍？解：根据题意，将换热器增加为5台串联使用，将使得传热面积增大为原来的5倍，相比较水蒸气换热为相变换热的流体，水为热容值小的流体，因此()()()()min 3010C 010010Cc c c c c h c h c W t t t t W t t t t ''''''---︒====''''---︒（）.22（）ε 因此根据效能数和单元数的关系1NTU e -ε=-可得：0.78NTU e -=现将传热面积增大为原来的5倍，单元数增大为原来的5倍，由于50.780.29NTU e -==效能数为()()10C 10.2910010C c c c hc t t t t t '''-''-︒===-''--︒（）（）ε 水的出口温度为"73.9c t C =︒根据热平衡式，对于冷水，热容值不变，温差增大的倍数为换热量增加的倍数：73.910C 3.1953010C-︒=-︒（）（）5.一用13℃水冷却从分馏器得到的80℃的饱和苯蒸气。
水流量为5kg/s ，苯汽化潜热为395 kJ/kg ，比热为1.758 kJ/kg•℃，传热系数为1140 W/m 2•℃。