13 热质同时传递过程

• 热气体直接水冷 塔下部——热、质反向传递，液相温度变化缓和； 塔下部
气相温度变化急剧，水汽分压自下而上急剧升高， 气体的热焓变化小
塔上部——热、质同向进行，水温急剧变化 塔上部
特点——塔内出现了传质方向的逆转，下部发生水 塔内出现了传质方向的逆转， 特点 塔内出现了传质方向的逆转 的汽化， 的汽化，上部发生水汽冷凝
• 热水的直接空气冷却 塔上部——水温自上而下下降较快，热、质同向 塔上部
传递，由液相传向气相 塔下部——水温逐渐下降，热、质反向传递 塔下部 特点——塔内出现了传热方向的逆转，塔上部热量 塔内出现了传热方向的逆转， 特点 塔内出现了传热方向的逆转 由液相传向气相， 由液相传向气相，下部由气相传向液相 由于传热过程中同时伴有传质过程， 由于传热过程中同时伴有传质过程，热水终温可低 于入口空气温度
十三章 热、质同时传递的过程
13.1 概述 13.2 气液直接接触时的传热和传质 13.3 过程的计算
13.1 概述
• 热、质同时传递过程 以传热为目的，伴有传质 热气体直接水冷 热气体直接水冷、 以传热为目的，伴有传质:热气体直接水冷、 热水直接空气冷却 以传质为目的，伴有传热：空气的增湿、 以传质为目的，伴有传热：空气的增湿、 减湿
湿球温度与绝热饱和温度的关系 同：都表达了气体入口状态已确定时与之接触的液体温度的 变化极限 异：tW是传热和传质速率均衡的结果，属动力学；tas是由热 量衡算和物料衡算导出，无速率方面含义，属静力学范围。 对空气—水系统可认为tW =tas 对其它物系，tW ﹥tas
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过程的速率
传热速率式： q = α (θi − t ) = α (θ − t ) 传质速率式： N A = k g ( ps − p水汽 )
NA = kH (H s − H )
过程的极限
（1）大量液体与少量气体长期接触的过程极限 ） 气相在塔顶同时达到热平衡和相平衡（气体温度 气相水汽分压 液体平衡分压）
k H rw
α
(H
W
−H
)
决定因素： 决定因素： • 物系性质：汽化热、液体饱和蒸汽压与温度的关系 • 气相状态：气体温度、湿度或气相中的水汽分压 • 流动条件：影响着气相的对流给热系数和传质系数
绝热饱和温度
VcpH(t-tas)=V(Has-H)ras
ras (H as − H ) ∴ t as = t − c pH
液体温度，
（2）大量气体与少量液体长期接触的过程极限 ） 气体状态固定不变，液相温度无限趋近某极限温度， 气体状态固定不变，液相温度无限趋近某极限温度，该极限 温度与气体状态有关，与液相初态无关。
极限温度——湿球温度和绝热饱和温度 极限温度
湿球温度（ 湿球温度（凉水塔塔底液相极限温度） ）
tw = t −
13.2 气液直接接触时的传热和传质
• 过程的方向 判据： 传热——温度 判据： 传热 温度 传质——分压 传质 分压 传递方向逆转原因： 传递方向逆转原因：
液体平衡分压是由液温唯一决定， 液体平衡分压是由液温唯一决定，而未饱和气体的 温度与水蒸气分压是两个独立变量 结论：传热与传质同时进行时， 结论：传热与传质同时进行时，一个过程的继续进行 必打破另一过程的瞬时平衡，并使其传递方向逆转 必打破另一过程的瞬时平衡，并使其传递方向逆转