最新《热质交换原理与设备》课后习题答案第3版文档格式.docx
《最新《热质交换原理与设备》课后习题答案第3版文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新《热质交换原理与设备》课后习题答案第3版文档格式.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1）逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。
2）叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
3）混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。
4）顺流和逆流分析比较：
在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。
第二章传质的理论基础
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：
以扩散速度表示的质量通量：
以主流速度表示的质量通量：
2、答：
碳粒在燃烧过程中的反应式为，即为1摩尔的C与1摩尔的反应，生成1摩尔的，所以与通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。
3、从分子运动论的观点可知：
D∽
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：
若在压强时各种气体在空气中的扩散系数，在其他P、T状态下的扩散系数可用该式计算
（1）氧气和氮气：
（2）氨气和空气：
2-4、解：
气体等摩尔互扩散问题
m2s
R0通用气体常数单位：
J/kmol﹒K
5、解：
25时空气的物性：
用式子（2-153）进行计算
设传质速率为，则
2-6、解：
20℃时的空气的物性：
（1）用式计算
（2）用式计算
2-7、错解：
氨在水中的扩散系数，空气在标准状态下的物性为；
由热质交换类比律可得
²
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。
3）定压比热的单位是J/kgK
正解：
组分A为NH3，组分B为空气，空气在0℃时物性参数查附录3-1
8、解：
9、解：
（a）已知，，，
已知，，，
（b）
若质量分数相等，则
10、解；
（a），的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动：
（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。
2-11、解；
1）柱形：
球形：
2）d=100mm为内径，所以r1=50，r2=52
若为球形Aav=0.033，质量损失速率为1.46×
10-12kg/s；
压力损失速率3.48×
10-2Pa/s
2-12、解：
1）jA为A的质量扩散通量，kg/m2s；
JA为A的摩尔扩散通量kmol/m2s；
2）题中氢氦分子量不同
2-13、解：
氨---空气
氢—空气
2-14溶解度s需先转化成摩尔浓度：
2-15、解、
质量损失
16、解：
扩散系数
18、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
第3章传热传质问题的分析和计算
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。
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①
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：
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
3：
答：
斯密特准则
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
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
4、解：
定性温度为
物性
查表得：
饱和水蒸汽的浓度
用式（2--153）计算
时，饱和水蒸汽的浓度
代入上面的式子得：
转折点出现在
因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）
查表2—4得，定性温度为35时，
每池水的蒸发速率为
30时，
6、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其中为水的蒸发潜热
又
查附录2—1，当=时，水蒸汽的饱和蒸汽压力于是
3-7、三种方法
1）含湿量是什么？
d与相对湿度的区别
2）主体空气为湿空气，其Cf不等于0。
2-14分析
方法3解：
其中查表2—1，当时水蒸汽的饱和蒸汽压力于是
当，时定性温度为
由奇科比拟知
d=12.5g/kg
3-8、解：
查表得当温度为27时，
3-9、解：
（a）当温度为23时，=0.021214
（b）
（c）当温度为47，=0.073462
求hm时需除以面积A
3-10、解：
当温度为305K时，=0.03453
11、解：
第四章空气的热湿处理
1、
（1）大气是由干空气和一定量的水蒸汽混合而成的。
我们称其为湿空气，其主要成分是：
氮、氧有、氩、二氧化碳、水蒸气等。
（2）在湿空气中水蒸气的含量虽少，但其变化确对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的影响。
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.
2、
（1）湿空气的密度等于干空气密度与蒸汽密度之和。
在大气压力B和T相同情况下，湿度增大时，湿空气的密度将变小。
天气由晴转阴时，空气中水蒸汽的含量增加，由此降低了空气的密度，于是大气压要下降。
（2）在冬季。
天气干燥。
水蒸汽在空气中含量减少，而且温度T也减少了，所以密度增加了，于是冬季大气压高于夏季的。
3、
（1）在大气压强。
温度一定的条件下，湿空气的水蒸汽分压力是指，在与湿空气同体积的条件下，将干空气抽走，水蒸汽单独存在时的压力。
湿空气的水蒸汽饱和分压力是指，在与饱和湿空气同体积的条件下，将干空气抽走，水蒸汽单独存在时的压力。
湿空气的水蒸汽饱和分压力是湿空气的水蒸汽分压力的上限。
（2）它们的大小是受大气压力影响的。
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。
6、由已知得，ε=Q/W=14000/2=7000（kJ/kg）
由初始状态B=0.1MPa,=18℃,=50%
终状态=25℃,查附录4—1得=40%，=45.5kJ/kg（干空气）=7.9g/kg（干空气）
4-7、由已知得，ε=5000（kJ/kg）
由初始状态=20℃,
终状态=30℃,=50%查附录4—1得=62%，=43kJ/kg（干空气）=9g/kg（干空气）
（a,b,c）
由室内空气状态：
温度20℃，压力101325Pa水蒸汽分压力为1400Pa，查附录4—1得d=8.8g/kg（干空气）φ=60%，i=42kJ/kg（干空气）
（d）已知干空气的气体常数为287J/（kg*k）干空气分压力B-Pq=101325-1400=99925（Pa）
干空气密度：
室内干空气质量；
（e）：
室内水蒸汽质量:
Mq=8.8*58.8=517.5g
（f）：
如果使室内空气沿等温线家湿至饱和状态，则角系数ε=2500kJ/kg当空气的状态是温度为20℃，φ=100%时，则d=14.6g/kg（干空气）水蒸汽分压力2350Pa此时室内的干空气的密度为
室内干空气质量为Mg=1.17753.33=58.26kg
室内水蒸汽质量为14.658.26=850.6g
加入的水蒸汽量；
850.6-517.5=333.1g
4-9、解：
由题意得，可知，假设室内空气的露点温度为7℃，则在标准大气压下，初始温度为20℃，露点温度为7℃的空气参数。
可由附录4—1得d=6.2g/kg（干空气）φ=42.5%，所以允许最大相对湿度为42.5%，最大允许含湿量是6.2g/kg（干空气）
10、解：
a，由附录4—1得=25℃,φ1=70%时，=14g/kg（干空气）
=15℃,=100%时，=10.5g/kg（干空气）
失去的水蒸汽△d=-=14-10.5=3.5g
（b,c,d）
由
空气状态变化时失去的总热量是19.1kJ/kg
11、当大气压发生变化时，空气所有的状态参数都会发生变化。
4-12、ABCD
设过一段时间后A、B、C、D温度分别为环境温度为，则有
A、C与环境进行热交换主要是通过外表面热辐射和外表面与环境进行热交换。
B、D除拥有A、C的换热特点外，还有液体表面与环境直接进行的热质交换，因此它们的热量传递速率较A、C的快，更能在短时间内接近
足够长的时间，A、B、C、D与环境平衡，而且A、C的温度应等于环境干
升级会员 