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。在其他p、T状态下的扩散系数的换算式：D=D0p0／p(T／T0) 3/2。

固体壁面与流体之间的对流传质速率：N A=h m(C As-C A∞), h m与流体的性质、壁面的几何形状和粗糙度、流体速度等因素有关。

速度边界层的范围是δ（x），是以存在速度梯度和较大切应力为特征的；热边界层的范围是δt(x),是以存在温度梯度和传热为特征；浓度边界层的范围是δ

c(x),是以存在浓度梯度和组分传递为特征。

三种边界层的主要表现形式：表面摩擦、对流换热、对流传质。

边界层引入后我们可以将整个求解区域划分为主流区和边界层区。

湍流边界层的组成：靠近壁面处为层流内层，壁面稍远处为缓冲层，最外层为

湍流主体。

边界层分析的主要目的：通过求解守恒方程，来确定速度、温度和浓度分布。

边界层理论引入的重要意义在于把描述主流区和边界区的控制方程简化至较易

求解的形式。

普朗特准则：Pr= ν/a 努谢尔特准则：Nu= hl/λ 斯坦登准则：St=Nu/Re*Pr 斯

密特准则：Sc=ν/D 宣乌特准则：Sh=hm l/D, 斯坦登准则：Stm=Sh/Re*Sc=hm/u

类比原理的基础：ν=a=D。边界层的因次速度，温度分布，浓度分布曲线完全

重合。

冰蓄冷中的制冰方式主要有两种：静态制冰方式，动态制冰方式。

融冰的方法：制冷机优先供给，蓄冰优先供给和限定需求量。

空调系统采用蓄冰和低温送风后要注意以下三个问题：（1）凝结（2）空气量不足(3空气倒灌。

空调系统中新风主要用途：①满足室内人员的卫生要求②补充室内排风和保持室内正压。

热交换的动力是温差，质交换的动力是含湿量，热质交换的动力是焓差。

影响热质交换系数hml的主要因素：①空气与水的初参数 ②热质交换的结构特性③空气质量流速vρ④水气比u。

常用的固体吸附剂可分为，极性吸附剂，非极性吸附剂

空气除湿一般有两种形式：空气静态吸附处湿——是指吸附剂和密闭空间内的静止空气接触时，吸附空气中水蒸气的方法。空气动态吸附除湿——是让湿空气流经吸附剂的方法。

一个完整的干燥循环过程构成：吸附过程，脱附过程（再生过程）及冷却过程。除湿的方式：冷却除湿和绝热除湿

常用的液体除湿剂：溴化锂溶液， 氯化锂溶液，氯化钙溶液，乙二醇，三甘醇 注意：① 60％~70％浓度范围的溴化锂溶液在常温就结晶，因而溴化锂溶液的溶液范围不超过70％②当氯化锂溶液浓度大于40％，氯化锂溶液在常温下即发生结晶现象，因此在除湿应用中，其浓度％应小于40％。

吸附剂再生方式：①加热再生方式②减压再生方式③使用清洗气体的再生过程 ④置换脱附再生过程

热质交换设备按原理分：间壁式 ，直接接触式 ，蓄热式 和热管式。热质交换

设备按其内热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式，逆流式，叉流式和混合式。

热质交换设备按用途来分：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。

混合式热交换按用途分：冷却塔 ，气体洗涤塔 ，喷射式热交换器、混合式冷凝器

冷却塔的构造：①淋水装置 ② 配水系统 ③ 通风管

影响混合式设备热质交换的主要因素：① 喷淋室的结构特性② 空气质量流速③ 喷水系数 ④空气与水的初参数

空气的加湿处理方法：①等温加湿② 等焓加湿 ③升温加湿 ④冷却加湿 冷却塔的构造：①淋水装置 ② 配水系统 ③ 通风管

喷淋室的结构特性对空气处理的影响： ①喷嘴排数②喷嘴密度③喷水方向④排管间距⑤空气与水的初参数⑥喷嘴孔径

喷淋室的主要阻力由：前后挡水板的阻力，喷嘴排管阻力，水的阻力

质量浓度ρ：单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度，ρA=M A／V。

物质的量浓度C：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，C A=n A／V。

质量分数：混合物中某组分的质量与混合物总质量之比，a A=M A／M。

摩尔分数：混合物中某组分的物质的量与混合物的总物质的量之比，x A=n A／n。 热扩散（索瑞特效应）：在没有浓度差的二元体系中如果各处存在温度差而产生的扩散。

压力扩散：在没有浓度差的二元体系中如果各处存在总压力差而产生的扩散。