《热质交换原理与设备》习题答案_secret.doc

1、第一章 第一章 绪论1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在） ；热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀） ；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在） 。第二章 热质交换过程1、答：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： ,ABABmumeu以扩散速度表示的质量通量： ()(),BAjjjj以主流速度表示的质量通量：1)AAABeea()BBua2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为 2CO，即为 1 摩尔的 C 与 1 摩尔的 2O反应，生成 1 摩尔的 2CO，所以 2与

2、 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。3、答：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。4、答：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2233rPmHDttcGJS 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： r,mcuhtttcaNS

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 mh 23Le5：答：斯密特准则civSD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rPcvSDaLe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6、从分子运动论的观点可知：D 312pT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：324145.70()ABABTpV若在压强500.,273PaTK时各种气体在空气中的扩散系数 0D，在其他P、T 状态下的扩散系数可用该式计算320PTD（1）氧气和氮气： 2 2305

4、.6/()3oVmkgl8NN342 5215234.79801./10(.6.)Dms（2）氨气和空气： .3Pa798TK 50P0 3221.98()./cs7、解： 124 23610(50).9/().981AADN kmolsRTz8、解：25 0C时空气的物性： 35.5/,.0,kgmPas6242015.3/,1/ss42064./8Re0515.3.20.2ocPTDudvS用式子（2-153）进行计算 0.83.40.830.44.226527.957951./.mecshRSDmsd设传质速率为 AG，则2122000()()44lnAAmsAAl smAsdxhduu

5、dlh9、解：20 0C时的空气的物性： 35352 24 420541.5/,1.80,.139. 0.1/273Re901.8.6.20.ockgPasPTD msudvS （1）用式0.83.mecshRS计算 mh.0.44.9210.8755Dd （2）用式1340.ecs计算 m4395()0.62).10.621/5mh msd 10、解：氨在水中的扩散系数 921.4/Ds，空气在标准状态下的物性为；353591.29/,.720,Pr078/().1.744pckgPasJkgSD由热质交换类比律可得231PrmpchS2 23 35r560.78.041/.91pc ms1

6、1、解：定性温度为025.,gtC此 时 空 气 的物性 23-6=1.9k/m,=1.9/s 查表得：-42oD0/s,0饱和水蒸汽的浓度30.28/vkgm3 32 240.98. .51/17OPT s 02 20./3.436.9564ud0e.80R18-14.25.cDS-69用式（2-153）计算 0.83. 0.830.4254615.,mecshS21./. msd设传质速率为 AG，则 20()()4AmsAAxhdu21004Al sAdu12 0exp()Asmhdu0C时，饱和水蒸汽的浓度30.179/Askgm1A1 3.031.95./Adk代入上面的式子得： 2

7、0Ag12.3/Adgk12、解： 04,C时 空 气 的 物 性 23-6=1.28kg/m,=1.90/s6e21R.0ul-6.9转折点出现在56e1.80R,4.cxl因此，对此层流-湍流混合问题，应用式（ 2-157）30.8(.37)ecLRSSh查表 24 得，定性温度为 35 0C时，3240.61ODPT2m/s40.61.cDS-9 360.837()7.64158.9Lh3.259.0/1m ms每 2池水的蒸发速率为 mASAnh30 0C时，30 30.7/;4,.516/AS SkgCkg 时5.61(.70)2.140mAnh 13、解：在稳定状态下，湿球表面上水

8、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 2()sfgHOhTn其中 fgh为水的蒸发潜热222()HOmSnh22HOsfgT又3rP1mpchS查附录 21，当 sT= 05C时，水蒸汽的饱和蒸汽压力 580SP于是38.48/3HOSsMkgmR014、解： 2()()sHOmShTrnh其中0026,StCt查表 21，当02StC时水蒸汽的饱和蒸汽压力3SaP于是238.749HOSsPMkgRT245./rkJg1Vd当06tC，时定性温度为023,stC31./1.05/()pkgmckJg由奇科比拟知2 23 34rP1749.5.19.5.6mp

9、chS ()1SsdTr40021d d=12.5g/kg15、解：32 510.406/834(27)iCOPkmolRT22N2222.NNCOx32 510.76/8349COiMkgT322 .2NiPmR220.61CONa20.89Na16、解：（a）已知 AM， B， Ax， BA AB BnMBBAAAx已知 a， ， ，AAABBBAmanMxBBBAAAanxm（b）222 2320.784OONCOxMa20.69N20.431a若质量分数相等，则22222130.488OONCxaM20.398Nx20.534C17、解；（a） 2O， N的浓度梯度沿垂直方向空气由上部

10、向下部运动：（b） 2， 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； 12()aVAaADGNCz21()lnaVLr19、解：9 81230(.20.5)()1.0/()1AADNCkmolsz 20、解： 氨-空气 42500 00.1/,1.3,273,5,O aDmsPTKP34420. .91/Tms氢空气 420.51/ODms3 324 42050.51.710/PTms22、解、3221()0.51.42lnln9aVLrA3160/ACsPkmo2.1l1 623.80.24()(016).35705aVAADGCz /komls质量损失66.357.7

11、/kgs23、解：025CON和 在 时 ，扩散系数 420.167/Ds3311.98A aP P（ -） 51267() .0/421ADPG komlsRTz25、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程 (),0AABdNxNrGD,APCxRTAdNNr整理得 ()AAdPr24rG2()AADRTdr分离变量，并积分得 0024ASArPGRTdD得lnSAPrG27、解： ()AmSAnh查表得当温度为 27 0C时，30.264/SkgmS 15./(39).Amh h28、解：（a）当温度为 230C时， AS=0.021214 3/kgm 0A12.570.2()344AmS

12、nh s(b) 270.3.14(0.5)7/AAS kgs (c) 当温度为 470C， =0.073462 /kgm21.2.460.59/4AmSnh kgs29、解：320.1.7810/6Ankgs当温度为 305K 时， AS=0.03453 3m2.4/(1)0345(1)AmSh s30、解：24461)6051)0AmAh第四章 空气热质处理方法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。

13、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。 30.135/87sPBkgmT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

14、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 41 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 41 可知：湿空气 20 1=50%时，i=39kJ/kg(干空气) ；湿空气 15， 2=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，=Q/W =14000/2=7000 （kJ/kg）由初始状态 B=0.1MPa, 1t=18, 1=50%终状态 2t=25,查 附录 41 得 2=40%， 2i=45.5 kJ/kg(干空气) 2d=7.9g/kg(干空气)7、由已知得，=5000 （kJ/kg）由初始状态 1t=20, 终状态 2t=30, 2=50% 查 附录 41 得 =62%， 1i=43 kJ/kg(干空气) 1d=9g/kg(干空气)8、解：（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 41 得 d=8.8g/kg(干空气) =6 0%，i=42 kJ/kg(干空气)