热质交换原理与设备
建环专业《热质交换原理与设备》精品课程建设探讨
建环专业《热质交换原理与设备》精品课程建设探讨热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业中的重要课程之一，它涉及到能源转换与利用的关键技术，对于建筑节能和环境保护具有重要意义。
本文将探讨该课程的精品课程建设，包括课程目标、教学内容、教学方法、教学资源、教学评价等方面的内容，以期提出一套符合时代要求、适应学生需求的优质课程建设方案。
一、课程目标热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业中的核心课程之一，其主要目标是培养学生对热力学基本原理的理解和应用能力，使他们能够熟练掌握和运用热质交换相关设备的设计、运行和维护技术，为今后从事建筑能源管理、环境工程、节能技术等相关领域的工作打下坚实的基础。
二、教学内容1. 热传导、对流、辐射传热基本理论2. 热工基本循环及其应用3. 热质交换设备的原理、结构和工作过程4. 热力学循环系统的能量分析与优化5. 热工流体在工程中的应用6. 热工自动控制系统7. 热工节能技术以上为热质交换原理与设备课程的基本内容，通过这些内容的学习，学生将能够全面了解并掌握热质交换的基本理论和工程应用技术。
三、教学方法1. 理论课教学：通过讲解、演示和案例分析等方式，深入浅出地教授热传导、对流、辐射传热基本理论，热力学基本循环及其应用等知识。
2. 实验教学：通过实验操作，让学生亲自动手进行热质交换设备的操作与维护，提高他们的实际操作技能和工程应用能力。
3. 课程设计：通过课程设计和实际工程案例分析，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。
4. 论文写作：通过撰写相关论文，培养学生的科研能力和文献综述的能力。
以上教学方法综合运用，旨在培养学生的创新思维和实践能力，能够适应未来相关工作的需求。
四、教学资源1. 教材：选择权威的教材和教辅资料，使课程内容丰富有深度。
2. 实验设备：提供先进的实验设备，保证学生能够充分理解和掌握实验操作技能。
3. 师资力量：选拔专业领域的教师担任授课老师，使课程内容和教学质量得到保障。
《热质交换原理与设备》课后答案
末状态为35℃时 =129 kJ/kg(干空气) =36.5g/kg(干空气)
△d=36.5-4.3=22.2 g/kg(干空气)所以从被干燥的物体中吸收1 kg水分时所需的干空气量G=1000/32.2=31 kg加热量Q=G △i=31 (129-62)=2077 kJ
4、（1）会有凝结水产生。
（2）由附录4—1可知：当房中漏点温度为9.5℃而冷水管表面温度为8℃ 所以会有凝结水产生。
（3）若想管道表面不产生凝结水，则可以对房间内空气进行除湿。
5、由附录4—1可知：湿空气20℃ =50%时，i=39kJ/kg(干空气)；
湿空气15℃， =90%时，i=39kJ/kg(干空气)； 所以空气的焓值没有发生变化。
潜热交换量以空气初状态的露点温度T2为界，由T1=30℃ ，水蒸汽的分压力为2000Pa得Ts=21.4℃T2=17.5℃
水温t 50℃30℃18℃10℃
传热方向气←水 气←水气→水 气→水
传质方向 气←水 气←水气←水 气→水
18、解：（a）常压下气温为30℃，湿球温度为28℃，由附录4—1得 =23g/kg(干空气)
（b） ， 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。
18、解；
19、解：
20、解：氨---空气
氢—空气
22、解、
质量损失
23、解： 扩散系数
25、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程
整理得
分离变量，并积分得 得
27、解：
查表得当温度为27 时，
28、解：（a）当温度为23 时， =0.021214
《热质交换原理与设备》课程教学反思及改进措施
《热质交换原理与设备》课程教学反思及改进措施热质交换原理与设备课程教学反思及改进措施热质交换原理与设备是工程热物理专业的一门重要课程，对于学生的学习和发展具有重要意义。
本文通过对该课程教学进行反思，总结教学中存在的问题，并提出相应的改进措施，旨在提高该课程的教学质量，促进学生的学习效果。
一、错误之处及分析1.知识结构安排不合理在热质交换原理与设备课程中，教学内容通常包括热力学基本概念、传热基本原理、传质基本原理以及常见的热质交换设备等。
然而，目前教学内容安排存在问题，学生在学习过程中容易感到知识点之间的联系不够明确，难以形成完整的知识体系，影响学习效果。
2.教学方法单一目前，热质交换原理与设备课程的教学方法主要以教师讲授为主，缺乏互动和实践环节，学生的主动性和创造性得不到充分发挥。
这种单一的教学方法容易导致学生对知识的理解和掌握程度不深入，无法真正将理论知识与实际应用相结合。
二、改进措施1.优化知识结构针对知识结构安排不合理的问题，我们可以重新优化该课程的知识结构。
可以根据热质交换设备的种类和应用场景，将教学内容划分为不同的模块，各模块之间的知识点可以相互联系，形成一个完整的知识链条。
同时，可以通过案例分析等方式，加深学生对知识的理解，帮助他们将知识点融会贯通。
2.多元化教学方法为了改善教学方法单一的问题，我们可以引入多种教学方法，丰富课堂教学内容。
例如，可以利用多媒体技术进行教学展示，引入互动式教学方式，让学生参与其中；可以组织实验、实地考察等实践活动，让学生在实践中学习，提高他们的动手能力和解决问题的能力。
通过多元化的教学方法，可以激发学生学习的兴趣，提高他们的学习效果。
三、评估与改进1.定期评估教学效果为了了解教学效果的情况，可以定期进行评估。
可以通过课堂测试、作业评估、学生问卷调查等方式，收集学生对授课内容和教学方法的反馈意见，了解学生的学习情况和需求。
同时，教师也可以根据学生的反馈情况，及时调整教学方法和内容，以提高教学质量。
热质交换原理与设备实验
热质交换原理与设备实验
热质交换是指通过热电材料之间的热电效应实现的能量转移，可
以作为一种高效的能量转换方式。
其基本原理是当两种不同材料的连
接处有温度差时，由于热电效应的存在，将产生电势差和电流。
根据
洛仑兹力的作用，电流在材料内部生成电热效应，从而产生能量转移。
因为热质交换原理需要温差才能发挥作用，所以在实际应用中需要进
行恰当的热管理和优化设计。
热质交换设备包括热电发生器和热电制冷器两类。
热电发生器的
作用是将热能转换成电能，常用于废热利用、能源回收等领域。
热电
制冷器则是将电能转换为制冷效果，常用于航空、汽车、电子设备等
领域。
为了获得良好的热电性能，需要选择合适的热电材料、设计合
理的结构和优化热管理措施。
为了研究热质交换原理，可以进行实验来验证其基本原理和性能。
一般实验设备包括热电材料、热源、温度计、电表和恒流源等。
通过
在不同温度下测量电压和电流，可以计算出热电系数和热导率等关键
指标，进一步优化材料和结构。
热质交换原理与设备课后习题答案
7.04 10 5 m / s
1）（第 3 版 P25）用水吸收氨的过程，气相中的 NH3 （组分 A）通过不扩散的空气
（组分 B），扩散至气液相界面，然后溶于水中，所以
D 为 NH3 在空气中的扩散。
2）刘易斯关系式只对空气 —— 水系统成立， 本题为氨 —— 空气系统， 计算时类比关 系不能简化。
Re uod v
4 0.08 15.53 10 6
20605
v 15.53 10 6 Sc D 0.25 10 4 0.62
用式子（ 2-153）进行计算
shm
0.023
R 0.83 e
S 0.44 c
0.023 206050.83 0.620.44
4
hm shmD 70.95 0.25 10 0.0222m / s
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。
第二章 传质的理论基础
3
D DO P0 T 2 0.2 10 4 P T0
3
350 2
273
0.29 10 4m2 / s
氢— 空气
DO 0.511 10 4m2 / s
3
D DO P0 T 2 0.511 10 4 P T0
3
350 2
273
0.742 10 4m2 / s
2-14 溶解度 s 需先转化成摩尔浓度：
CA1 sPA1 5 10 3 0.03 1.5 10 4 kmol / m3
热质交换原理与设备
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，也可以是由漩涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。
质量浓度：单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度。
物质的量浓度：单位体积混合物中某组分的物质的量称为该组分的物质的量浓度，符号C。
绝对速度= 主体流动速度+ 扩散速度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。
传质通量等于传质速度与浓度的乘积。
质量传递的方式分为分子传质和对流传质。
分子传质又称为分子扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。
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。
在湍流流体中，由于存在大大小小的漩涡运动，而引起各部位流体间的剧烈混合，在有浓度差存在的条件下，物质便朝着浓度降低的方向进行传递，这种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。
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的扩散通量与组分A的浓度梯度成正比。
斐克定律只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。
组分的实际传质通量= 分子扩散通量+ 主体流动通量在气体扩散过程中，分子扩散有两种形式，双向扩散和单向扩散。
等分子反方向扩散（双向扩散）：设由A、B两组分组成的二元混合物中，组分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等，则成为等分子反方向扩散。
组分A通过停滞组分B的扩散（单向扩散）：设组分A、B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，组分A通过停滞组分B进行扩散。
液体中的等分子反方向扩散发生在摩尔潜热相等的二元混合物蒸馏时的液相中，此时，易挥发组分A向气液相界面方向扩散，而难挥发组分B则向液相主体的方向扩散。
热质交换原理与设备概述
热质交换原理与设备概述在热质交换过程中，热量的传递通过传热表面进行，介质之间不直接接触。
根据传热方式的不同，热质交换可以分为对流换热和辐射换热两种。
对流换热是通过流体的流动来实现热量传递，常见的设备有管壳式换热器、板式换热器等；辐射换热是通过辐射作用来实现热量传递，常见的设备有塔式冷却器、蒸发器等。
换热器是热质交换中应用最广泛的设备之一，其原理是通过传热表面将热量从一个介质传递到另一个介质。
常见的换热器有管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等，其结构形式和换热原理各有不同，可以根据具体的工艺需求进行选择。
冷凝器和蒸发器是热质交换中另外两种重要的设备。
冷凝器主要用于将蒸汽冷凝成液体，蒸发器则用于将液体蒸发成蒸汽。
它们在化工生产过程中起着非常重要的作用，可以有效地实现能源的利用和介质的循环利用。
吸收器是一种特殊的热质交换设备，主要用于吸收剂对溶质的吸收作用。
它在化工领域中应用广泛，可以用于气体的干燥、溶液的浓缩、气液的分离等工艺。
总的来说，热质交换原理与设备是化工、能源、环保等行业中不可或缺的重要内容，它们的应用可以有效地提高能源利用率和生产效率，降低生产成本，保护环境并推动工业发展。
随着技术的不断发展和进步，热质交换原理与设备也将不断完善和改进，为人类社会带来更多的福祉。
热质交换原理与设备作为化工、能源和环保等行业的重要环节，在现代工业生产中发挥着关键作用。
热质交换过程是将两种物质之间的热量转移交换，通常在不同温度的条件下进行。
这需要通过热质交换设备，将热能从一个介质传递到另一个介质，以满足工业生产过程中的热能需求。
在热质交换过程中，介质的传热方式有对流、辐射和传热。
对流换热是指介质之间的热量通过传导和对流进行传递；辐射换热是指介质通过辐射方式进行热量传递；传热是指介质之间的热量通过固体传热表面进行传递。
这些传热方式的不同会影响热质交换设备的选择和设计。
换热器是热质交换中应用最广泛的设备之一，主要用于热能的传递。
建环专业《热质交换原理与设备》精品课程建设探讨
建环专业《热质交换原理与设备》精品课程建设探讨
《热质交换原理与设备》作为建筑环境与能源应用工程(简称建环)专业的核心课程之一，对于培养学生的热质交换方面的理论和实践能力具有重要的意义。
本文将从教学目标、教学内容、教学方法以及教学评价等方面对该课程的精品课程建设进行探讨。
确定该课程的教学目标。
《热质交换原理与设备》的教学目标应包括两个方面：知识
目标和能力目标。
知识目标主要是使学生了解热质交换的基本原理，包括传热与传质的基
本规律、传热与传质的各种方式以及各种热质交换设备的工作原理等。
能力目标主要是培
养学生的分析和解决热质交换问题的能力，包括能够运用传热与传质的基本知识进行问题
的分析和解决，能够选择合适的热质交换设备进行设计和计算等。
确定该课程的教学方法。
《热质交换原理与设备》的教学方法应以理论教学与实践教
学相结合为主。
理论教学主要是通过教师讲授、学生听课以及课堂讨论的方式来进行。
在
理论教学的还应开展实践教学，包括实验教学、工程实践以及课程设计等。
通过实践教学
的方式，可以使学生更好地理解和应用所学知识，提高实际操作能力。
确定该课程的教学评价方法。
《热质交换原理与设备》的教学评价应注重对学生实际
能力的考核。
可以采用考试、课程设计报告、小组讨论等方式进行评价。
还可以通过开展
研究性学习、项目实践等活动，鼓励学生主动参与，提高学生的综合素质。
热质交换原理与设备
热质交换原理与设备
热质交换原理与设备
一、热质交换原理
1.热质交换是指在不混合或接触的情况下，在相邻的两种介质中转移热量的过程，其主要原理是热传导、热对流和热辐射。
2.热传导是指因成品和物体内部的结构不同，当存在温差时，相邻一端会传播热量到另一端，从而在多种介质中流动，将热量进行散布。
3.热对流是指液体和气体之间由于温度差引发物质在彼此之间转移的过程，从而实现热量的传播。
4.热辐射是由于热对象放出热量，因而形成热浪在空气或真空中的传播，从而实现热的辐射传播。
二、热质交换设备
1.常见的热交换器：螺旋管式热交换器、盘管式热交换器、栅格片式热交换器、夹套式热交换器、管束式热交换器等。
2.特殊的热质交换设备：热电偶、波纹管式热交换器、热网式热交换器、双重流热交换器、孔板式热交换器等。
3.蒸汽热质交换器：真空换热器、冷凝器、蒸发器、再返回比噲器等。
4.储热式热质交换设备：由储热介质（水、水蒸气、黏土器、水泥等）围绕在热交换管中，把热量储藏起来，通过分离式壳和管道系统，将
储热介质和非储热介质分离，实现固定或可控制的温度传递。
三、安全注意事项
1.不使用与热质交换器容量不符的膨胀罐和其他附件，否则会导致热质交换器出现问题。
2.确保安装热交换器之后介质充足，以确保热质交换器正常工作。
3.定期检查介质管道是否有漏损，以确保热质交换器的安全和正常运行。
4.定期检查热交换器空气过滤器，防止蒸发器堵塞。
5.定期检查热交换器的进出口水压，确保有足够的供压。
6.避免热质交换器表面的氧化，以防止局部热传导性能的下降。
热质交换原理与设备及应用
热质交换原理与设备及应用热质交换是指通过传递热量和质量（物质的传递）来实现能量转换或物质转化的过程。
热质交换的原理是基于热力学的第一、第二定律以及物质的传质现象。
实际上，热质交换在许多领域都有重要的应用，例如化工过程中的反应器、蒸馏柱、吸附剂、干燥器等。
热质交换设备主要有以下几种：1. 热交换器：热交换器是将两种流体通过不同的通道流动，并在壁面进行热质交换的设备。
它通常由两个流体分别在不同的通道中流动，通过壁面的传热传质而实现热质交换。
热交换器不仅可以实现两种流体之间热量的传递，还可以实现质量的传递，例如脱氧剂热交换器可以除去氧气并传递给其他气体。
2. 蒸馏塔：蒸馏塔是一种广泛应用于化工工艺中的热质交换设备，主要用于分离液体复合物的纯度。
在蒸馏塔中，将混合物加热至汽化温度，然后进入蒸馏塔。
混合物经过不同的塔层后，根据其组分的挥发性和密度差异，部分组分会汽化，然后在不同的塔层中凝结，最终分离出纯度高的组分。
3. 吸附剂：吸附剂是一种将气体或液体中的物质吸附到其表面的材料。
吸附剂在化工领域中广泛应用于气体分离、脱湿和去除污染物等过程中。
当气体通过吸附剂时，其组分会通过物质的吸附和脱附过程，与吸附剂表面进行热质交换，从而实现气体的分离和纯化。
4. 干燥器：干燥器是一种将湿物质中的水分去除的设备。
在干燥过程中，湿物质与干燥介质接触，水分被吸附或蒸发，然后通过热质交换将水分从物质中卸载出来。
热质交换在许多领域都有广泛的应用，如能源工程、环境工程和化工工艺等。
在能源工程中，热质交换被广泛应用于热电厂中的汽轮机、锅炉和换热器等设备中。
通过热质交换，能量可以从燃烧过程中的热量转化为电能。
在环境工程中，热质交换被应用于污水处理、空气净化和废气处理等过程中。
例如，在污水处理过程中，通过生物反应器进行热质交换，可以将有机物质分解为水和二氧化碳。
在化工工艺中，热质交换被广泛应用于反应器、热交换器和分离器等设备中。
通过热质交换，可以实现反应物的预热、产物的冷却，以及对组分的分离和纯化。
热质交换原理与设备概述
热质交换原理与设备概述1. 引言热质交换是一种常见的热传递过程，在许多工业领域和日常生活中都有广泛的应用。
热质交换设备通过有效地传递热量，实现了能源的高效利用。
本文将介绍热质交换的基本原理和常见的热质交换设备。
2. 热质交换原理热质交换是指通过热传递介质的流动，将热量从一个物体或介质传递到另一个物体或介质的过程。
热质交换的原理可以概括为以下几点：•热传导：热质交换中最常见的传热方式是热传导。
热传导是指热量通过物质颗粒之间的碰撞和振动传递的过程。
热传导的速率受到物体间温度差异以及物质的导热性能的影响。
•对流传热：对流是在流体中传递热量的一种方式。
通过流体的流动，热量可从高温物体传递到低温物体。
对流传热的速率取决于流体的性质、流速以及物体之间的温差。
•辐射传热：辐射是一种通过电磁波传递热量的方式。
热辐射不需要介质的存在，因此可以在真空中传播热量。
辐射传热的速率取决于物体的温度以及表面的发射率。
3. 热质交换设备概述热质交换设备是用来实现热质交换过程的工具或设备。
下面将介绍几种常见的热质交换设备：3.1 管壳式换热器管壳式换热器是一种常见的热质交换设备，它由一个外壳和多根内管组成。
热质通过内管和外壳之间的传热界面进行传递。
管壳式换热器具有结构简单、换热效率高等优点，在工业领域得到了广泛的应用。
3.2 板式换热器板式换热器是由一系列平行的金属板组成的。
热质在板间流动，通过板间的热传导和对流传热来实现热质交换。
板式换热器具有紧凑、换热效率高、清洁方便等特点，广泛应用于化工、制药等领域。
3.3 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器是常见的热质交换设备，常用于制冷空调系统中。
冷凝器用于将气体或蒸汽冷却成液体，而蒸发器则用于将液体蒸发成气体。
冷凝器和蒸发器通过热量的吸收和释放来实现热质交换。
3.4 换热管换热管是一种用于实现热质交换的管状设备。
换热管可根据需要采用不同的结构和材料，例如螺旋管、管束等。
换热管广泛应用于化工、石油、电力等行业，用于实现高效的热质交换过程。
热质交换原理与设备的应用
热质交换原理与设备的应用1. 什么是热质交换热质交换是指通过传导、传热方式将热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
它是热力学中的一项重要内容，广泛应用于各个领域，包括工业制造、能源生产以及环境保护等。
2. 热质交换的原理热质交换的原理基于热传导、对流和辐射三种传热方式。
在热质交换中，热量从高温区流向低温区，以达到热平衡。
热质交换的原理可以概括为以下几点：•热传导：指通过物质内部的分子振动和碰撞将热量从高温区传递到低温区。
热传导的效果受物体的导热性能和温度差的影响。
•对流：指通过流体介质（如气体或液体）的运动将热量从高温区传递到低温区。
对流的效果受流体的流动速度、流动方式和温度差的影响。
•辐射：指通过电磁波辐射将热量从高温区传递到低温区。
辐射的效果受物体的温度、表面特性和距离的影响。
3. 热质交换设备的应用热质交换设备是用于实现热质交换的工具和设备。
不同的设备在不同领域有着各自的应用，下面是一些常见的热质交换设备及其应用：3.1. 管壳式换热器管壳式换热器是一种常见的热交换设备，它由一个管网和一个外壳组成。
热量通过管网传递到外壳，再通过冷却介质将热量带走。
管壳式换热器广泛应用于化工、制药、电力等领域。
3.2. 翅片换热器翅片换热器是一种通过翅片增加换热面积来提高换热效率的设备。
它常用于空调系统、冷却塔等场合，能够有效地实现热质交换。
3.3. 换热管换热管是一种特殊的管道，它在管道内部设置有丝翅片或螺旋翅片，能够增大换热面积，提高换热效率。
换热管广泛应用于石油、化工、冶金等行业。
3.4. 蒸汽凝结器蒸汽凝结器是一种用于将蒸汽冷凝成液体的设备。
它通常应用于蒸汽发电厂、炼油厂等场合，能够回收蒸汽中的热量。
3.5. 换向器换向器是一种用于改变流体流动方向的设备。
它常用于石油化工、电力等领域，能够实现流体的逆向流动，从而实现热质交换。
4. 总结热质交换是热力学中的一项重要内容，通过传导、对流和辐射等方式将热量从高温区传递到低温区。
建环专业《热质交换原理与设备》精品课程建设探讨
建环专业《热质交换原理与设备》精品课程建设探讨热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用领域的重要课程，它涉及到能源利用效率、环境保护和可持续发展等诸多关键问题。
如何提升热质交换原理与设备课程的教学质量和实践能力，是当前建环专业教学改革的重要课题之一。
本文将从课程建设的目标与任务、教学内容与方法、实践教学与课程评估等方面展开探讨，希望能对建环专业《热质交换原理与设备》精品课程建设提供一些启示和建议。
一、课程建设的目标与任务热质交换原理与设备课程的目标是培养学生对热交换原理与设备的理论基础和实际应用能力，使他们能够在建筑环境与能源应用领域从事相关工作。
具体来说，课程建设的目标包括以下几个方面：1. 掌握热质交换原理。
通过学习本课程，学生应该能够全面理解热交换的基本原理，包括传热、传质和传动的基本规律，掌握热交换器的分类、结构和工作原理等内容。
2. 熟悉热质交换设备。
学生应该能够熟悉各种热交换设备的结构和工作原理，包括换热器、冷凝器、蒸发器、散热器等，了解它们在不同场合的应用和特点。
3. 掌握热质交换技术。
学生应该具备使用和维护热交换设备的基本技能，能够进行换热器的选择、设计和性能计算，掌握相关换热试验方法和数据处理技术。
4. 培养实践能力。
通过课程学习和实践教学，培养学生的实验设计、数据采集和分析能力，加强他们的实际操作和工程实践能力。
5. 增强创新意识。
课程教学应该注重培养学生的创新思维和实践能力，鼓励他们进行科研项目和工程实践，提升他们的创新意识和实际能力。
二、教学内容与方法建环专业《热质交换原理与设备》课程的教学内容主要包括传热基础、传热器件、换热器设计、传质基础、传质器件、换质器设计、传动基础、传动器件、换动器设计等内容。
为了达到培养学生实际能力的目标，教学内容应该重视理论与实践相结合，突出课程的应用性和实用性。
针对以上教学内容，可以采用多种教学方法，如理论授课、案例分析、实验示范、工程实践、讨论研究等。
热质交换原理与设备
热质交换原理与设备论文摘要：阐述热质交换原理与热质交换设备分类，并着重说明暖风机及表冷器的工作原理及其结构详情。
关键词：热质交换原理设备流体问题提出：传热传质的机理是什么？传热传质的实际应用又有哪些，对人们生活有哪些帮助？一、原理：流体中各组分成分的浓度不均匀，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。
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。
二、热质交换设备分类：（1）按工作原理分：间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式等类型；（2）按照热流体与冷流体的流动方向分类：顺流式、逆流式、叉流式和混合式等类型；（3）按用途分类：表冷器、预热器、加热器、喷淋室、过热器、冷凝器、蒸发器、加湿器、暖风机等。
（4）按制造材料分：金属材料、非金属材料、稀有金属材料等类型。
三、热质交换设备1、暖风机：暖风机是由通风机，电动机及散热器组合而成的联合机组。
适用于空气允许再循环的各种类型车间，当空气中不含灰尘，易燃性的气体时，可作为循环空气采暖之用。
主要由空气加热器和风机组成，空气加热器散热，然后风机送出，使室内空气温度得以调节。
空气加热器由螺旋翅片管组成。
例如蒸汽型暖风机其散热排管是用铝带专用设备绕在壁厚为Φ21.5无缝锅炉管上，片距为2.5mm，排管和热媒流通管道是整体焊接结构，暖风机的工作压力在0.8MPa以下类型：（1）燃油暖风机（直接燃烧系列和间接燃烧系列）；（2）电暖风机；（3）燃气暖风机。
2、表冷器有两种：一是风机盘管的换热器，它的性能决定了风机盘管输送冷（热）量的能力和对风量的影响。
一般空调里都有这个设备。
二是空调机组内的风冷的翅片冷凝器，保证进行空气热交换的扰动性，使其处于紊流状态下，较大地提高了换热效率。
表冷器一般由冷水机组供冷冻水（一般为7℃），空气经过表冷器会通过对流导热及辐射途径进行换热，带走冷冻水的冷量。
热质交换原理与设备完整版 修订版
JH JD
cf 2
2 可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质， 只要 St pr 3 Stm Sc 3 ○
2
2
将对流 传热 计算式 中的 有关 物理参 数及 准则 数用于 对流 传质 中相应 的代 换即 可，如
3 同样可以用类比关系由传热系数 h 计算传质系 t↔c,a↔D, λ ↔D,pr↔Sc,Nu↔Sh,St↔ Stm ○
2 干燥循环的过程： ○ 干燥剂的吸湿和放湿是由干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽压差造 成的， 当前者较低时， 干燥剂吸湿， 反之放湿， 两者相等时达到平衡， 即既不吸湿也不放湿；
完整的干燥循环由吸附过程，脱附过程和冷却过程构成 3 影响吸收效果的因素：A 除湿剂的结构 B 除湿剂的选择 ○ 第六章
4. 喷淋室的热交换效率系数： 1 （第一热交换效率或全热交换效率） 1 1
ts 2 tw 2 热湿 ts1 tw1
交换越不完善，1 越小（ t s1 、 t s 2 空气始终态的湿球温度， t w1 、t w 2 水的始终态的湿球温度） 喷淋室的接触系数 2 （第二热交换效率或通用热交换效率） 2 1 变化完善程度。 5. 喷淋式计算的主要原则： 该喷淋室能达到的1 应等于空气处理过程所需要的1 ， 该喷淋室 能达到的 2 应等于空气处理过程需要的 2 ，该喷淋室喷出的水能吸收（或放出）的热量应 等于空气失去（或得到）的热量。
数 hm 3、对流传质过程的准则数：施密特准则数： Sc
v ，运动黏度与物体扩散系数之比；表 Di
示物性对对流传质的影响，速度与浓度边界层的相对宣乌特数 Sh
hml ；斯坦顿数： Di
St
a hm ；刘伊斯准则： Le , 表示温度分布和浓度分布关系的相互关系，体现传热和传 D u
热质交换原理与设备教学方法探讨
热质交换原理与设备教学方法探讨热质交换是热力学领域的一个重要概念，它在工程和生活中有着广泛的应用。
热质交换可以通过传导、对流和辐射等方式进行，而热质交换设备则是用来实现热质交换的工具。
在工程学和相关专业的教学中，热质交换原理及其在热质交换设备中的应用是一个重要的教学内容，如何有效地进行热质交换原理与设备的教学方法探讨，让学生快速地掌握相关知识，具有重要的现实意义。
一、热质交换原理热质交换原理是指在热量传递过程中热量传递的基本规律。
热量传递可以通过传导、对流和辐射来实现。
1. 传导：传导是指热量通过物质内部的传递。
它是在物质的分子之间传递热量的过程。
传导是一个基本的热传递方式，它在热质交换中有着重要的应用。
2. 对流：对流是指在热质交换过程中，流体不断地被加热或冷却，热量不断地被带走或者加进去的过程。
对流是热质交换中的重要方式之一。
3. 辐射：辐射是指热能以光的形式传送的过程。
在热质交换设备中，辐射也是一个重要的热传递方式。
以上就是热质交换的基本原理，它是研究热质交换设备的重要基础。
二、热质交换设备教学方法探讨1. 理论教学和实验相结合热质交换设备的教学应该是理论和实践相结合的。
在理论教学中，可以通过讲解热质交换的基本原理、热质交换设备的种类和应用等知识，让学生对热质交换设备有一个基本的了解。
在实践教学中，可以通过实验的形式，让学生亲自操作热质交换设备，观察和记录实验现象，加深对热质交换设备的理解。
2. 多媒体教学多媒体教学是一种很有效的教学方法。
在热质交换设备的教学中，可以通过多媒体教学手段，如PPT、视频等，向学生展示热质交换设备的结构、工作原理、实际应用等内容，让学生在视听的更好地理解和掌握相关知识。
3. 实地考察到相应的企业或研究机构进行实地考察，让学生亲眼看到热质交换设备的实际运行和应用情况，了解热质交换设备的实际工作环境和操作过程，这对于学生的学习是非常有帮助的。
4. 课堂讨论在热质交换设备的教学过程中，可以组织学生进行课堂讨论，让学生就热质交换设备的重要性、应用范围、新技术等进行深入的交流和讨论，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力和实践能力。
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质量通量用绝对速度表示A A A u m ρ=用扩散速度表示()u uA A JA -=ρ摩尔通量用绝对速度表示A A A u C N =用扩散速度表示)(M A A A u u C J -=传质通量是单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量，传质通量等于传质速度与浓度的乘积。
)(/1B B A A u u u ρρρ+=质量传质：分子传质又称为分子扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。
对流传质：指避免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。
分子扩散和对流扩散的总作用成为对流传质交换斐克定律（扩散基本定律）—在浓度场不随时间变化的情况下，组分A 向组分B 的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比，表达式：质量扩散通量dzB d D BA jB dz A d D AB ja ρρ-=-=,摩尔扩散通量dZdCB D BA JB dZ dCA D AB JA -=-=,两组分扩散系统有：JB JA jb jA -=-=,所以扩散系数D D BA D AB ==注：菲克定律只适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程，其传递的速度为扩散速度，一般表达式：)(B A A z A A m m a d d D m ++-=ρ M M a A A = )(B A A Z CA A N N x d d D N ++-= nn x A A =组分的实际传质通量=分子扩散通量+主题流动通量。
扩散系数：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，定义：扩散系数是沿扩散方向，在单位时间浓度降得条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数，单位㎡/s 。
浓度边界层决定了对流传质，如果在表面处流体中的某种组分A 的浓度S A C ,和自由流体的∞,A C 不同，就将产生浓度边界层，它是存在浓的梯度的流体区域，并且它的厚度c δ被定义为[][]99.0/,=--∞AS A S A C C C C 时的y 值，在表面和自由流的流体之间的对流造成的组分的传递是由这个边界层中的条件决定的。
对流传质的相关准则，基本计算式：()∞-=,,A S A m A h m ρρ 传质传热 施密特准则数Sc=v 运动粘度/Di 扩散系数普朗特准则数Pr=v/a 热扩散率，v=u 动力粘度/p 宣乌特准则Sh=hm （传质系数）l （定型尺寸）/Di 努谢尔准则数Nu=hl/λ斯坦登准则数Sta=Sh/ReSc=hm/u斯坦登准则数St=h/u c p ρ 对流换热的基本计算式：()/W t t h q w ∞-=㎡,当热质传递同时存在时，对流传热系数h 和对流传质系数m h 之间满足：32-=Le c h h pm ρ 或32Le pc h h p m = 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？如果组分浓度比较低，界面上的质扩散通量比较小，则界面法相速度与主流速度相比很小可以忽略不计时，描述对流换热系数和对流传质的准则关联式具有完全类似的形式，此时，对流换热与对流传质的边界层微分方程不仅控制方程的形式类似，而且具有完全相容的边界条件，此时对流换热和对流传质问题的解具有完全类似的形式。
刘易斯准则数Le=Sc/Pr=a/D 表示温度分布和浓度分布的相互关系，体现传热和传质之间的联系①施密特准则数反映了流体动量传递能力和质量传递能力的相对大小②宣乌特准则数是以流体的边界扩散阻力对对流传质阻力之比来标志过程的相似特征，反映了对流传质的强弱。
边界层的关系：当Sc=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Le=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。
Pr=v/a 表示速度分布和温度分布的相互关系，体现流动和传热之间的相互联系，Sc=v/D 表示素的分布和浓度分布的相互关系，体现流体的传质特性。
刘易斯关系在湍流情况下的推导：对水—空气系统p mdc h h =因湍流交换从平面1到平面2的每单位面积的热流量为：()21t t v c q p f -=ρ如果用湍流换热系数h 来表示这一热量，这可写成为：()()2121t t v c t t h p -=-ρ同样，忧郁湍流交换而引起的每单位面积上的质量交换量为：()()2121d d h d d v m md t -=-=ρ两式相除可得p md c h h =/可见在湍流时不论a/AB D 是否等于1，刘易斯关系式总是成立的。
这说明了在湍流传递过程中，流体之间的湍流混合在传递过程中起重要作用。
对于层流或湍流紧靠固体表面的层流底层来说，刘易斯关系式仅适用于a/AB D =1的情况，这是因为在这些区域内，分子扩散在传递中起重要作用。
显热是以干球温度的差值来表示的，潜热是以含湿量的差值来表示的，焓就是代表着潜热与显热的总能量，结论：湿空气主流与靠近水膜饱和空气的焓差是热、质交换的推动力。
空气与水直接接触时，水表面形成的饱和空气边界层与主流空气之间通过分子扩散与紊流扩散，使边界层的饱和空气与主流空气不断混掺，从而使主流空气状态发生变化。
因此，空气与水的热湿交换过程可以视为主体空气与边界层空气不断混合的过程。
当水温低于空气露点温度时，此时由于A w t t t <<1和qA q P P <1,所以空气被冷却和干燥。
水蒸气凝结时放出的热易被水带走。
当水温等于空气露点温度时，此时由于A w t t <和qA q P P =1，所以空气被等湿冷却。
当水温高于空气露点温度而低于空气湿度温度时，此时由于A w t t <和qA q P P >3，空气被冷却和加湿，当水温等于空气湿度温度时，空气状态沿等焓线变化而被加湿。
总热交换量近似为零，qA q A w P P t t ><4,,说明空气的显热量减少、潜热量增加，水蒸发所需热量取自空气本身。
当水温高于空气湿球温度而低于空气干球温度时，由于qA q A w P P t t ><5,空气被加湿和冷却。
水蒸气所需热量部分来自空气，部分来自水。
当水温等于空气干球温度时，此时由于qA q A w P P t t >=6,说明不发生显热交换，空气状态变化过程为等温加湿。
水蒸气所需热量来自水本身。
当水温高于空气干球温度时，由于qA q A w P P t t >>7,，空气被加湿和加热。
水蒸气所需热量及加热空气的热量均来自水本身。
以冷却水为目的的湿空气冷却塔内发生的便是这种过程。
m t KA Q ∇=()()12222111''''''-=-=t t c G t t c G Q吸附现象是相异二相界面上的一种分子积聚现象。
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吸附剂，被浓缩的物质叫做吸附质。
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。
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，描述这一种分子传递性质的定律分别是牛顿粘性定律、傅里叶定律、菲克定律。
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，表面式冷却塔、省煤器、蒸发器属于间壁式，而喷淋室、冷却塔则属于混合式。
热值交换设备暗器内冷、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。
温度差是热量传递的推动力，而水蒸气分压力则是产生质交换的推动力。
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。
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作标扩散通量则称为相对扩散通量。
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 向组合B 的质扩散通量A m 与组分A 的浓度梯度成正比，其表达式为/kg d dC D m yA AB A -=㎡·s ，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作标。
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。
z dQ 为潜热和显热的代数和，i 为主流空气的焓，p i 为边界层中饱和湿空气的焓，md h 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表面式冷却器处理空气是发生的热质交换过程的特点：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，空气只被冷却但不产生凝结水，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），在湿冷过程，推动总热交换的动力湿空气的焓差，而不是温差。
质量产地的推动力是浓度梯度，传质有两种基本方式：分子扩散对流扩散。
在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体及固体中的扩散，本质上由微观分子的不规则运动引起，称为分子扩散，机理类似于热传导，流体做宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散，机理类似于热对流。
薄膜理论当流体流经固体或液体表面时，存在一层附壁薄膜，靠近壁面一侧膜内流体的浓度分布为线性，而在流体一侧，薄膜与浓度分布均匀的主流连续接触，且薄膜内流体与主流不发生混合与扰动。
在此条件下，整个传质过程相当于集中在薄膜内的稳态分子扩散传质过程。
湿空气的组成成分有哪些，为什么要把含量很少的水蒸气作为一个重要的成分来考虑？大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，称其为湿空气，主要成分氮氧氩二氧化碳水蒸气等，在湿空气中水蒸气的含量虽少，但其变化却对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要影响且使湿空气的物理性质随之改变，因此研究湿空气中水蒸气的含量在空气调节行业中占重要地位。
由附录的湿空气20̊c 1φ=50%时，i=39kj/kg （干空气）湿空气15̊c ，2φ=90%时，i=39kj/kg（干空气），所以空气的焓值没有发生变化大气压101325Pa ，空气变化前干球温度1t =20̊c 变化后干球2t =30̊c ，相对湿度2φ=50%，状态变化过程的角系数ε=5000kj/kg 求得查附录的1φ=62%，1i =43kj/kg （干空气）1a =9g/kg （干空气） 某空调房间长、宽、高、为5×3.3×3m ，经实测室内空气温度20c ，压力101325Pa ，水蒸气压力为1400Pa ，查附录的d=8.8g/kg （干空气） φ=60% i=42kj/kg(干空气) 知干空气的气体常数为287j/(kg ·k)干空气分压力)(999251400101325Pa P B q =-=-干空气密度m kg T p g g /188.129328799925287=⨯==ρ³ 室内水蒸气质量：g M q 5.5178.588.8=⨯= 室内干空气质量kg V M g g 8.5833.35188.1=⨯⨯⨯==ρ 如果使室内空气沿等温线加湿至饱和状态，则角系数kg kj /2500=ε当空气的状态是温度为20̊c ，=φ100%时，则d=14.6g/kg(干空气)水蒸气分压力2350Pa 此时室内的干空气的密度为m kg /177.12932872350101325=⨯-=ρ³室内干空气质量为kg m g 26.5833.35177.1=⨯⨯⨯=室内水蒸气质量为14.6×58.26=850.6g 加入的水蒸气量850.6-517.5=333.1g将空气由1t =25c ，1φ=70%冷却到2t =15̊c ，2φ=100%。