热质交换原理与设备A卷标准答案
(完整版)《热质交换原理与设备》习题答案(第版)
流体由同一端进入换热器。
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。
叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
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。
顺流和逆流分析比较：
16、解： CO2和N2在25 0C时，扩散系数 D 0.167 104 m2 / s
PA1 PA2 （100-50）103 13.6103 9.8 6664Pa
GA
NAA
D(PA1 PA2 ) RT z
1.67 105 6664
4
8314 2981
8.81011koml / s
18、解、该扩散为组分通过停滞组分的扩散过程
/
s
Re
uod v
4 0.08 15.53 106
20605
Sc
v D
15.53 106 0.25 104
0.62
用式子（2-153）进行计算
shm
0.023Re
S 0.83 c
0.44
0.023 206050.83
0.620.44
70.95
hm
shm D d
70.95 0.25104 0.08
0.0222m / s
1.293kg / m,3 1.72105 Pa s,
Pr 0.708, cp 1.005103 J /(kg k)
Sc
D
1.72 105 1.293 1.24 109
10727.74
由热质交换类比律可得
2
hm h
1 cp
热质交换原理与设备
1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是1。
405*10-5 m2/s。
2、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。
3、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的扩散速度。
4、冷却塔填料的作用是将进塔的热水尽量细化，增加水和空气的接触面，延长接触时间，增进水汽之间的热值交换延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量，均匀布水。
5、刘伊斯关系式文中叙述为h/h mad=Cp刘伊斯关系式文中叙述为即在空气一水系统的热质交换过程中，当空气温度及含湿量在实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间需要保持一定的量值关系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致另一系数也相应地发生同样的变化。
6、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。
7、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。
8、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。
9、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。
10、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）空气中的水蒸气凝结（或蒸发）而放出（或吸收）汽化潜热的结果。
11、有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为3个标准大气压，温度为0℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。
12、一管式逆流空气加热器，平均换热温差为40℃，总换热量位40kW，传热系数为40W/(m2.℃)则换热器面积为25m2。
13、流体的粘性、热传导性和质量扩散通称为流体的分子传递性质。
14、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；描述这三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。
《热质交换原理与设备》课后习题答案(第3版)
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）。
2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。
1) 间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。
2) 直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。
3) 蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，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。
4) 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。
3、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。
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。
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》习题答案(第3版)
第二章 传质的理论基础3、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -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：410D -=若在压强5001.01310,273PPa T K =⨯=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32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅=223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=52115233 1.5410/1.013210(25.6)D m s -==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+=50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K =3221.0132980.2()0.228/1.0132273D cm s=⨯⨯=2-4、解：气体等摩尔互扩散问题124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯错误！未找到引用源。
m 2sR 0通用气体常数单位：J/kmol ﹒K5、解：250C 时空气的物性：351.185/, 1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则211220000()()()44ln4A A A m A s A A lA m A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰2-6、解：20℃时的空气的物性：（注：状态不同，D 需修正）353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023m e c sh R S =计算m h0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===第3章传热传质问题的分析和计算5、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s60e 210R 1.1810u lυ⨯===⨯⨯-616.9610转折点出现在56e 510101.1810e R , 4.24R c x l m μν⨯⨯⨯=== 因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)e c LR S Sh γ=-查表2—4得，定性温度为350C 时，324000.26410O D P T D P T -⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭2m /s40.264100.64c DS υ-⨯⨯===-616.9610360.8[0.037(1.1810)870]0.641548.9LSh γ=⨯⨯-⨯=430.288101548.9 4.4610/10mLL D h Sh m sL --⨯⎛⎫==⨯=⨯ ⎪⎝⎭每2m 池水的蒸发速率为()m A A S A n h ρρ⋅∞=-300C 时，3030.03037/;40,0.05116/A S A S kg m C kg m ρρ⋅⋅'==时()354.4610(0.030370.50.05116) 2.1410m A A S A S n h ρϕρ--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯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2()s fg H O h T T h n ∞-=其中fg h 为水的蒸发潜热222()H O H O H O m S n h ρρ⋅⋅∞=-22()H O H O ms fgS h T T h h ρρ∞⋅⋅∞=+-又23r P 1m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭ 查附录2—1，当s T =035C 时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808S P=于是 325808180.0408/8314308H OS S sP M kg mRT ρ⨯===⨯0ρ∞=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。
热质交换原理与设备A卷标准答案
学年第二学期热质交换原理与设备课程试卷标准答案与评分标准A( √)/B( ) 卷专业_建筑环境与设备专业班级_注意：标题请用宋体4号，内容请用宋体5号。
一、判断题〔2分×10=20分〕1．利用液体除湿剂吸收空气中的水蒸汽，溶液的活度系数越小表明其偏离理想溶液性质越大，其表面蒸汽压越大、除湿能力越弱。
〔×〕2．在冷却塔冷却水的过程中，室外空气干球温度相同情况下，其湿球温度越低越不利于水的冷却。
〔×〕3．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，吸附剂表面的蒸汽压越小，表明其吸湿能力越强。
〔√〕4．吸附剂的比表面积越大，越有利于吸附质在吸附剂上的吸附。
〔√〕5．表冷器为一种间壁式热交换设备，因此处理空气过程不存在质交换。
〔×〕6. 喷淋室处理空气过程中，只要水温低于空气的温度，就可以达到减湿冷却的目的。
〔×〕7.常用的固体吸附剂可以分为极性吸附剂和非极性吸附剂，沸石是一种非极性吸附剂，对水分子具有很强的吸附能力。
〔×〕8．根据对流传质模型中的薄膜理论，对流传质系数与扩散系数成正比，与薄膜的厚度成反比。
〔√〕9．质扩散系数、热扩散系数和动量扩散系数具有相同的单位。
〔√〕10．对套管式换热器而言，冷、热两种流体的进出口温度相同，逆流布置的平均温差小于顺流布置的平均温差。
〔×〕二、填空题〔1分×10=10分〕1、质扩散系数：米2/秒〔m2/s〕对流传质系数: 米/秒〔m/s〕质流通量: 千克/〔米2·秒〕，kg/(m2·s)传热系数：瓦/〔米2·度〕，w/(m2·℃)传质速率: 千克/秒，kg/s2、传质通量是指单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量。
3、换热器热工计算的常用计算方法有 对数平均温差法和 效能-传热单元数法。
4、表冷器的肋通系数是指 每排肋片管外表面面积与迎风面积之比。
热质交换原理与设备试卷及答案(K12教育文档)
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热质交换原理与设备2一、填空题(共30分）1、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。
2、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_；描述这三种分子传递性质的定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。
3、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。
表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式，而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。
3、热质交换设备按其内冷、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.5、__温度差_是热量传递的推动力,而_浓度差_则是产生质交换的推动力。
6、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__。
7、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坐标扩散通量则称为相对扩散通量。
8、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向组分B的质扩散通量m A与组分A的_浓度梯度成正比，其表达式为；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___随整体移动的动坐标__。
137石大网络教育热质交换原理与设备在线作业
石大网络教育热质交换原理与设备在线作
业
一、单选题（客观）
1(5.0分) （）反映了流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比。
A) 普朗特准则数
B) 斯坦顿准则数
C) 施密特准则数
D) 舍伍德准则数
参考答案：D
2(5.0分) 以下不属于表冷器除湿特点的是（）。
A) 不需要对空气进行冷却
B) 易产生霉菌，会影响室内空气质量
C) 不需要对空气进行压缩
D) 噪声低，露点温度低
参考答案：D
3(5.0分) 喷淋室前挡水板的作用是（）。
A) 挡住飞溅的水滴和均匀进风
B) 均匀进风和水滴分离
C) 挡住飞溅的水滴和水滴分离
D) 均匀进风和增大空气与水的接触面积
参考答案：A
4(5.0分) 当传质方向从流体主流到壁面，传质阿克曼修正系数的值为（），此时壁面上的导热量（）。
A) 正，减小为0
B) 正，增大
C) 负，减小
D) 负，增大
参考答案：D
5(5.0分) 湿空气在冷却表面进行冷却除湿过程中，湿空气主流与紧靠水膜饱和空气的( )是热、质交换的推动势。
A) 温差
B) 焓差
C) 压差
D) 浓度差
参考答案：B
6(5.0分) 关于顺流和逆流换热器说法错误的是（）。
A) 在相同进出口温度下，逆流比顺流平均温差大
B) 顺流时冷流体的出口温度一定小于热流体的出口温度。
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学年第二学期热质交换原理与设备课程试卷
标准答案及评分标准A( √)/B( ) 卷
专业_建筑环境与设备专业班级_
注意：标题请用宋体4号，内容请用宋体5号。
一、判断题（2分×10=20分）
1．利用液体除湿剂吸收空气中的水蒸汽，溶液的活度系数越小表明其偏离理想溶液性质越大，其表面蒸汽压越大、除湿能力越弱。
（×）
2．在冷却塔冷却水的过程中，室外空气干球温度相同情况下，其湿球温度越低越不利于水的冷却。
（×）
3．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，吸附剂表面的蒸汽压越小，表明其吸湿能力越强。
（√）
4．吸附剂的比表面积越大，越有利于吸附质在吸附剂上的吸附。
（√）
5．表冷器为一种间壁式热交换设备，因此处理空气过程不存在质交换。
（×）
6. 喷淋室处理空气过程中，只要水温低于空气的温度，就可以达到减湿冷却的目的。
（×）
7.常用的固体吸附剂可以分为极性吸附剂和非极性吸附剂，沸石是一种非极性吸附剂，对水分子具有很强的吸附能力。
（×）
8．根据对流传质模型中的薄膜理论，对流传质系数与扩散系数成正比，与薄膜的厚度成反比。
（√）
9．质扩散系数、热扩散系数和动量扩散系数具有相同的单位。
（√）
10．对套管式换热器而言，冷、热两种流体的进出口温度相同，逆流布置的平均温差小于顺流布置的平均温差。
（×）
二、填空题（1分×10=10分）
1、质扩散系数：米2/秒（m2/s）
对流传质系数: 米/秒（m/s）
质流通量: 千克/（米2·秒），kg/(m2·s)
传热系数：瓦/（米2·度），w/(m2·℃)
传质速率: 千克/秒，kg/s
2、传质通量是指单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量。
3、换热器热工计算的常用计算方法有 对数平均温差法和 效能-传热单元数法。
4、表冷器的肋通系数是指 每排肋片管外表面面积与迎风面积之比。
5、按照工作原理，热质交换设备可分为间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式等类型。
6、按照结构形式的不同，间壁式热交换器可分为管壳式、肋片管式、板式、板翘式、螺旋板式 等。
7、换热热扩大系数的定义式 )
(b p b t t c i i --=ξ 8、表冷器可以实现的空气处理过程包括 冷却减湿 、 等湿冷却。
9、喷淋室可以实现的空气处理过程包括 冷却减湿、等湿冷却、减焓加湿、等焓加湿、增焓加湿、等温加湿、增温加湿等过程
10、刘易斯关系式的表达式p
m c h h ρ=。
三、简答题（5分×4=20分）
1、试比较对流传质与对流传热各准则数之间的关系，并说明各准则数的意义。
前两项1.5分，第三项2分
2、请介绍几种常用的冷却塔形式，并说明其特点。
答：（1）根据被冷却的水是否与室外空气接触，有开式冷却水塔和闭式冷却水塔。
开式冷却塔特点：换热效果好、水质差、造价低。
闭式冷却塔特点：与开式冷却塔相比，换热效果较差，被冷却水水质不会收到污染、造价高。
主要应。