热质交换复习考试神器

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×传递推动力，清楚

地表明了“三传”之间的类比性。另外，从动量方程、热量方程和扩散方程及相对

应的边界条件可以看出它们在形式上是完全类似的，也清楚地表明了“三传”之间

的类比性。

8.薄膜理论：当流体靠近物体表面流过时，存在着一层附壁的薄膜，在薄膜的流体侧

与具有浓度均匀的主流连续接触，并假定膜内流体与主流不相混合和扰动。在此条

件下，整个传质过程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

向上呈线性的浓度分布，膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。

9.冷却塔热质交换的特点

冷却塔是利用环境空气温度处理用于冷却制冷剂组冷凝器的冷却循环水。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温度，总能进行水的蒸发随着水温的降低。Q= Q

β+ QαQ＝QβQ= Qβ- QαQ= Qβ- Qα=0 （从此开始，水温不再下降，此时的水温为水的冷却极限。此冷却极限与空气的湿球温度近似相等，所以湿球温

度代表着在当地气温条件下，水可能冷却到的最低温度）

10.解释析湿系数(换热扩大系数ξ)

总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，用ξ表示，定义为ξ=dQt/dQ。表示由于存在湿交换而增大了换热量，其值大小直接反映了表冷器上凝

结水析出的多少。

11.说明喷淋室的热交换效率系数及含义

喷淋室的热交换效率系数也叫第一热交换效率或全热交换效率η1越小，说明热

湿交换越不完善。

12.扩散系数是如何定义的？影响扩散系数值大小的因素有哪些？

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。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。

13.分析说明动量、热量和质量三种传递现象之间的类比关系。

当物系中存在速度、温度、浓度的梯度时，则分别发生动量、热量、质量的传递现

象。动量、热量、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运动。动量传递、能量传递、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是类似的。

14.在湿工况下，为什么一台表冷器，在其他条件相同时，所处理的空气湿球温度越高

则换热能力越大？

解：空气的湿球温度越高所具有的焓值也愈大，在表冷器减湿冷却中，推动总热质

交换的动力是焓差，焓差越大，则换热能力就愈大。

15.在什么条件下，描述对流传质的准则关联式与描述对流换热的准则关联式具有完全

类似的形式？请说明理由。当边界层传递方程的扩散系数相等时即v=a=D或

V/a=V/D=a/D=1时具有完全相同的形式

16.写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。答: dQz=hmd（i-id）dA麦凯尔方程

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。上式中，dQz为潜热和显热的代数和，i为主流空气的焓，

ib为边界层中饱和湿空气的焓，hmd为湿交换系数或空气与水表面之间按含湿量之

差计算的传质系数。

17.斐克定律：在浓度场不随时间而变化的稳态扩散的条件下，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的扩散通量与

组分A的浓度梯度成正比

18.写出施密特准则数和宣乌特准则数及他们的物理含义

施密特准则Sc=V/D ，对应流体传热中的普朗特准则数，表示速度分布和浓度分布

的相互关系，体现流体的传质特性。V：流体的运动粘度。D：物体的扩散系数。

宣乌特准则数Sh对应于对流传热中的努谢尔特准则数Nu，Sh=hm·l/D 。l：定性

尺寸系数。Hm：对流传质系数。D：物体的扩散系数

19.影响喷淋室热质交换的结构因素（1）喷嘴排数（2）喷嘴密度（3）喷嘴方向（4）

排管间距（5）喷嘴孔径（6）空气与水的初参数

20.影响冷却塔内热质交换效果的结构因素淋水装置，配水系统，通风筒

21.影响复合式交换的因素有哪些？（1）设备内流体流动状况（2）流体物性（3）

设备表面状况（4）设备换热面形状与大小

22.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冬季：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’5→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合