热质交换复习思考题
《热质交换原理与设备》习题答案解析
第5章吸附和吸收处理空气的原理与方法1.解：物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，它是一种可逆过程，物理吸附是无选择的，只要条件适宜，任何气体都可以吸附在任何固体上。
吸附热与冷凝热相似。
适应的温度为低温。
吸附过程进行的急快参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。
化学吸附是固体表面与吸附物间的化学键力起作用的结果。
吸附力较物理吸附大，并且放出的热也比较大，化学吸附一般是不可逆的，反应速率较慢，升高温度可以大大增加速率，对于这类吸附的脱附也不易进行，有选择性吸附层在高温下稳定。
人们还发现，同一种物质，在低温时，它在吸附剂上进行物理吸附，随着温度升到一定程度，就开始发生化学变化转为化学吸附，有时两种吸附会同时发生。
2、硅胶是传统的吸附除湿剂，比表面积大，表面性质优异，在较宽的相对湿度范围内对水蒸汽有较好的吸附特性，硅胶对水蒸汽的吸附热接近水蒸汽的汽化潜热，较低的吸附热使吸附剂和水蒸汽分子的结合较弱。
缺点是如果暴露在水滴中会很快裂解成粉末。
失去除湿性能。
与硅胶相比，活性铝吸湿能力稍差，但更耐用且成本降低一半。
沸石具有非常一致的微孔尺寸，因而可以根据分子大小有选择的吸收或排除分子，故而称作“分子筛沸石”。
3、目前比较常用的吸附剂主要是活性炭，人造沸石，分子筛等。
活性炭的制备比较容易，主要用来处理常见有机物。
目前吸附能力强的有活性炭纤维，其吸附容量大吸附或脱附速度快，再生容易，而且不易粉化，不会造成粉尘二次污染，对于无机气体如2SO 2X 、H S 、NO 等有也很强的吸附能力，吸附完全，特别适用`于吸附去除6931010/g m --、 量级的有机物，所以在室内空气净化方面有着广阔的应用前景。
4、有效导热系数通常只与多孔介质的一个特性尺度----孔隙率有关。
第6章 间壁式热质交换设备的热工计算1、解:间壁式 换热器从构造上可分为：管壳式、胶片管式、板式、板翘式、螺旋板式等。
提高其换热系数措施：⑴在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气与换热面的接触面积。
热质交换原理与设备-思考题参考答案
思考题参考答案说明：1、参考答案仅为参考、错误在所难免，敬请同学们指正。
2、思考题为连之伟主编教材（第三版）中的思考题，章节、题号与之相对应。
3、未给出参考答案的思考题部分作为例题授课讲解，部分请同学们自行解答。
第1章绪论1、答：可分为三类：动量传递、热量（能量）传递和质量传递。
引起的原因分别为：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：物系中温度分布不均匀（或存在温度的梯度）质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）2、答：热质交换设备按照工作原理可分为：间壁式（或表面式）、直接接触式（或混合式），蓄热式（或再生式、回热式）和热管式等四种类型。
特点：1）间壁式换热器：冷、热流体在各自的流道中连续流动完成热量交换，彼此不接触，不掺混。
2）直接接触式换热器：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）蓄热式换热器：借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器中冷、热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）热管式换热器：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间隔板置于壳体中，中间隔板与热管蒸发段，冷凝段及相应的壳体内腔分别形成热、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、答：顺流式：又称并流式，冷、热两种流体平行地同方向流动，即两种流体由同一端进入换热器。
逆流式：两种流体也是平行流动，但流动方向相反，分别从相对的两端进入换热器，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：两种流体在流动过程中既有顺流部分，又有逆流部分，将冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种流体流向的总趋势，将其看成逆流或顺流。
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
化工原理课后思考题答案
第一章流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答3．分子间的引力和分子的热运动。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa。
因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。
问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)答6．容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。
《热质交换原理与设备》习题答案(第3版)(完整资料).doc
此文档下载后即可编辑第一章绪论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。
●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。
●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。
●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。
●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。
●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：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〉课后复习题答案
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：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+以主流速度表示的质量通量：1()()A A A AB B A A B e u e e u e u a m m e ⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦()B B A B e u a m m =+2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO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①2233r P 2m H D t t c GJ J S S S ===⋅=⋅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：r ,,,P ,,mc u h t t t c a D D S N S S S λ↔↔↔↔↔↔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m h 23m hh Le e φ-=⋅5：答：斯密特准则c i v S D =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r P c v S D a Le v D a ===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 ∽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5001.01310,273P Pa 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-=⨯⋅=525233 1.5410/1.013210(25.631.1)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=⨯⨯=7、解：124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯8、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 lAm A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰9、解：200C 时的空气的物性：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 -⨯⨯===10、解：氨在水中的扩散系数921.2410/D m s -=⨯，空气在标准状态下的物性为；353591.293/, 1.7210,Pr 0.708, 1.00510/()1.721010727.741.293 1.2410p c kg m Pa s c J kg k S D ρμμρ----==⨯⋅==⨯⋅⨯===⨯⨯ 由热质交换类比律可得231Pr m pc h h c S ρ⎛⎫= ⎪⎝⎭223351Pr 560.7087.0410/1.293100110727.74m p c h m s h c S ρ-⎛⎫⎛⎫==⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭11、解：定性温度为0252022.5,2g t C +==此时空气的 物性ρυ⨯23-6=1.195kg/m ,=15.29510m /s 查表得：⨯-42o D =0.2210m /s,0C 25饱和水蒸汽的浓度30.02383/v kg m ρ=33224400 1.0132980.22100.2510/1.0132273O D P T D m sP T --⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭02220209.48/3.140.0253600 1.195360044u m sd πρ===⨯⨯⨯⨯⨯0e 9.480.025R 15488u d υ⨯===⨯-615.2951040.25100.61c D S υ-⨯⨯===-615.29510用式（2--153）计算0.830.440.830.440.0230.023154880.6155.66,m e c sh R S ==⨯⨯=4255.660.2410 5.56610/0.025m m sh D h m sd --⨯⨯===⨯设传质速率为A G ，则 20()()()4A m A s A A dG d dx h d u d ππρρρ⋅=-=21004A A lAm A s A du d dx h ρρρρρ⋅=-⎰⎰1204exp()A s A A A s m h du ρρρρ⋅⋅-=-020C 时，饱和水蒸汽的浓度30.0179/A s kg m ρ⋅=11AAdρρρ=-1330.003 1.1953.5710/110.003A d kg m d ρρ-⋅⨯∴===⨯++∴ 代入上面的式子得：230.01193/A kg m ρ=112.23/A Ad g kgρρρ==-12、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s 60e 210R 1.1810u l υ⨯===⨯⨯-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 4.4610/10mL L 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--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯13、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 Oh T T h n ∞-=其中fgh 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∞⋅⋅∞=+-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5808SP =于是325808180.0408/8314308H OS S sP M kg mRT ρ⨯===⨯0ρ∞=14、解：2()()s H O m S h T T r n r h ρρ∞∞-=⋅=⋅-其中0026,20S t C t C ∞== 查表2—1，当20S t C =时水蒸汽的饱和蒸汽压力2330S a P P = 于是22338180.017278314293H OS S sP M kgRT ρ⨯===⨯ 2454.3/r kJ kg =1V d d ρρρ∞⋅==+当26t C ∞=，时定性温度为023,2st t t C ∞+==31.193/ 1.005/()p kg m c kJ kg k ρ=⋅=⋅由奇科比拟知22334r P 110.749.59101.197 1.0050.6m p c h h c S ρ-⎛⎫⎛⎫===⨯ ⎪ ⎪⋅⨯⎝⎭⎝⎭()1S s m h d T T d rh ρρ∞⋅=--+ 41.19326200.0172712454700905910d d-⨯-=-+⨯⨯d=12.5g/kg15、解：325100.04036/8314(27325)i CO P C kmol mRT ===+22N CO C C = 222220.5N N CO N CO C x x C C ===+32254410 1.776/8314298CO iCO M P kg mRT ρ⨯⨯===⨯32252810 1.13/8314298N i N M P kg mRT ρ⨯⨯===⨯22220.611COCO CO Na ρρρ==+20.389N a =16、解：（a ）已知A M ，B M ，A x ，B xA A A A AA AB A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ B B B B BB A B A A B B A A B B M n M x M a M M n M n M x M x M ===+++ 已知B a ，A a ，A M ，B MA A AA AA A BA BA B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++B BB B BB A BA BA B A B A B m a n M M x m m a a n n M M M M ===+++（b ）222222222320.3077322844O O O O O N N CO CO x M a x M x M x M ===++++20.2692N a =20.4231CO a =若质量分数相等，则2222222221320.3484111322844O O O O N CO O N CO a M x a a a M M M ===++++20.3982N x =20.2534CO x =17、解；（a ）2O ，2N 的浓度梯度沿垂直方向空气由上部向下部运动： （b ）2O ，2N 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。
热质交换课后习题答案.pdf
解：根据气-固表面边界条件（式 2.79）可得： 墙体室内侧水蒸气浓度
Ci S pi 5103 0.03 1.5104 kmol / m3
墙体隔热层侧水蒸气浓度 Cout 0 kmol / m3
水蒸气在墙体内扩散过程为“无化学反应的一维稳态扩散传质”，因此水蒸汽的质量扩散速率 为
M
M H2O A
第一次作业
作业：
① PPT 课件作业 2~4； ② 课本：38，39 页：2-1，2-2，2-3，2-5，2-8，2-10； ③ 附加题 3 题
作业 2. 请同学们想一下北京冬季的情况，并计算一个冬季的节能情况：假设室内温为 20 摄 氏度、相对湿度为 60%，换气次数为 0.5 次/小时，房间面积为 100 平米，房间净高度为 2.7 米，全热交换器全热回收为 0.65,室外气象参数从气象软件取。
解：由于壁厚远小于直径，可把容器壁当做平壁；此外，在钢壁中氢分子浓度远小于钢分子
浓度，因此有 xH2 1，C CH2 CFe CFe const ，即 xH2 N H2 NFe 0 ，由式（2-
38）可得：
NH2
CDxH2
D CH2 ,in
CH2 ,out
2.251010 kmol /
解：由于空气在冷凝水中溶解度很小，因此可以假设空气为静止的，即水蒸气 A 经静止空
气 B 扩散到凝结表面。则水蒸气 A 垂直于凝结表面的摩尔通量 NA 满足以下方程：
（s· m3））。推导确定塑料管中组分 A 的微分方程。
3
3 / 21
解：组分扩散方程：
(DAB
CA )
N
A
CA t
对圆柱管壁，其柱坐标下的形式为：
1 r
r
《热质交换原理与设备》第三版习题答案
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。
● 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。
● 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。
● 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。
● 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：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+以主流速度表示的质量通量：1()()A A A AB B A A B e u e e u e u a m m e ⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦()B B A B e u a m m =+2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 从微观角度来看，传质有哪两种作用机理？为什么扩散传质速度要比对流传质速度慢得多？小明家的新房子刚刚装修完成，房间气味很多，从传质的角度来看，小明能够采用什么简单的办法来消除这种气味？为什么？2. 相同条件下，同一种物质，在气体、液体和固体中，哪种扩散系数最大？哪种扩散系数最小？为什么？在煤层中，吸附着大量的瓦斯气体，为了减少瓦斯在煤炭开采过程中引起的灾害，一般在煤炭开采之前，对瓦斯进行抽放，为了提高抽放速度，从固体扩散传质的角度来看，你认为应该怎么做？为什么？3. 气体的扩散系数与温度和压力是有关系的，请问气体扩散系数随温度升高怎么变化？随压力增大，气体扩散系数又如何变化？为什么会有这样的变化？4. 湿衣服晾在干球温度为t、湿球温度为t s的房间内，衣服表面将接近何种状态？如果有两个房间，室内相对湿度恒为60%，但一间房间的温度恒为30℃，另一间房间的温度恒为20℃，请问衣服晾在哪间房间会干得快一些？请你解释原因。
5. 准则数Pr、Sc、Le三个参数的物理意义是什么？当一个流场中同时存在速度梯度、温度梯度、浓度梯度时，会同时存在速度边界层、温度边界层、浓度边界层，请问满足什么条件时，这三个边界层的厚度相等？我们知道，对于空气，其Pr数越等于0.7，这说明以空气为介质的流场中，速度边界层与温度边界层相比，那个更厚？6. 柯尔本类比的结果是什么？这种类比具有什么现实意义？如果知道某紊流传热过程的准则关联式为：NNNN=00.0000PPPP1100RRRR0055请你写出与该紊流传热相对应的紊流传质过程的准则关联式。
7. 在我国西北地区，夏季空气温度高、太阳辐射强度大，室外气候环境通过围护结构给室内带来了大量的余热。
但是西北地区夏季气候干燥，室外空气湿球温度低。
请你结合西北地区的气候特点，提出减少夏季空调负荷的方法，并说明这样做的理由。
8. 桌面上摆放了一杯热咖啡，请你解释周围空气与热咖啡之间有哪些与传热有关的过程？为了使咖啡尽快冷却下来，请你提出方法，并说明你的理由。
9. 夏季，人体与周围环境之间存在哪些热湿交换过程？请你结合热质交换原理，提出如何提高人体热舒适。
10.有A 、B 、C 、D 四个同样材质的容器，容器传热性能都十分良好。
现向容器A 、B 中注入90℃的水，向C 、D 中注入10℃的水，并将A 、C 量容器密封，B 、D 量容器敞开。
将四个容器同时放入一房间内，房间空气环境由空气调节系统始终维持在干球温度t 和湿球温度ts 下，问经过相当长的时间后（容器中仍然有水存在），容器内的水温那个高，哪个低，温度各是多少？请分析，并说明理由。
11. 空气的干球温度t ＝26℃、湿球温度ts ＝20℃、露点温度td ＝17.1℃，该空气流过以下四种情况的水面，请分析各种情况下，显热、潜热与总热的传递方向，分别是传给水，还是传给空气？空气的温度、含湿量、焓怎么变化？水的温度怎么变化？假设空气与水之间的接触时间足够长。
（1）水温tw ＝30℃；（2）水温tw ＝24℃；（3）水温tw ＝19℃；（4）水温tw ＝15℃；室内26℃室外t=35℃，ts=18.5℃初温10℃初温90℃t,t s12. 空调制冷机用冷却水要求是：32℃进水，37 ℃回水，也就是说，要求冷却塔的出水温度为32 ℃。
炎热夏天，空气温度可能高于38 ℃，这时，冷却塔还能制取32 ℃的冷却水吗？什么情况下能够制取？什么条件下又不能制取？为什么？13. 现假设空气状态为：t=28℃，RH=80%，压力为1个标准大气压，用喷水室进行空气处理，假设水量无限大，空气与水接触时间很长，请问：（1）怎样才能保证，空气经过处理之后是降温、减焓、加湿过程？（2）假设现在能够提供水温为7℃的冷冻水，空气处理后的结果是什么样的？如果供水温度是26 ℃呢，结果又会怎样？14. 冬季，洗完头后，在自然条件下，头发要经过很长时间才能干，为什么？为了使头发干得快，使用电吹风吹头发，很快头发就干了，为什么？请你用热湿交换原理来解释。
15. 大家知道，空调系统中，经常会用到吊顶式空气处理机组和新风机组，吊顶式空气处理机组用于处理室内回风，而新风机组用于处理室外新风。
实际上，吊顶机组与新风机组在结构上是基本相同的，里内主要是一台表面式热交换器和一台风机，二者有时可以通用，在空气处理机组样本中会同时给出机组的新风工况下的冷量和回风工况下的冷量，但当同一台吊顶机组用作新风处理时的冷量会远大于用作处理回风时的冷量，这是为什么？（注：两种工况下的风量、水量、进水温度都相同，但新风工况下，机组的进风干球温度为35℃，湿球温度为28℃，而回风工况下，机组进风干球温度为27℃，湿球温度为19.5℃。
16. 请你指出在风力中等的白天，日光浴者皮肤表面所发生的所有传热过程。
如果日光浴者刚从游泳池中爬出来，身上还有一层水膜，能量传递过程还要考虑什么？水膜会使日光浴者感到暖和还是凉爽，为什么？17. 传统的空调除湿方法为冷凝除湿，冷凝除湿的原理是什么？冷凝除湿存在那些缺点？还有那些除湿方法可以用于空调除湿？其原理各是什么？18. 夏天，为什么站在电扇前面比站在电扇旁边更凉快？若在吹电风扇时，将身体表面打湿，是否会感觉更凉快？为什么？19. 一根空调冷冻水管穿过室内，会在其表面上出现结露的情况，请你用传质原理，解释为什么会结露？采取什么措施可以防止结露？为什么？20. 在空调设计计算与分析中，经常用到刘易斯关系，请你给出刘易斯关系的表达式，并解释每一项的物理意义。
21. 纯逆流或顺流时，表冷器的热交换效率公式为:)]1([)]1([.11Cr NTU Cr NTU e Cr e −−−−−−=ε式中NTU 、Cr 各是什么？其物理意义是什么？22. 在传热、传质计算中，经常用努谢尔特数和宣武特数来确定对流换热系数和对流传质系数，请你给出努谢尔特数和宣武特数的计算公式，并解释公式中每一个符号的物理意义。
23. 加强传热与传热的方法有哪些？24. 影响表冷器传热系数的因素有哪些？25. 试讨论夏季我国北方人和南方人的热感觉和散热方式，假设南方和北方干球温度相同，均为35℃，而南方相对湿度为80%，北方相对湿度为40%。
问：（1）在什么情况下，吹风有助于散热，什么情况下反之？（2）说明风速对散热量的影响，以此说明为什么南方人比北方人更需要吹风，且风速宜大？计算题：1. 在四月份的一个冷天里，已知穿得很少的跑步者由于向TT∞=1100℃的周围空气的对流散热而导致2000W的热损失率，跑步者的皮肤保持干燥，温度为TT SS=3300℃。
三个月后，跑步者以同样的速度跑步，但天气温暖湿润，空气温度TT∞=3300℃，相对湿度φφ∞=6600%。
现在跑步者满身大汗，且表面具有平均温度35℃。
在这两种情况下，都可以假设空气物性参数为常数，且有：ν=11.66×1100−55mm22/ss，λλ=00.00226600/(mm.KK)，PPPP=00.77，DD AAAA=22.33×1100−55mm22/ss。
试计算：（1）夏季由于出汗引起的水蒸气传质损失；（2）夏季总的对流热损失（包括显热和潜热，水蒸气的汽化潜热按2501kJ/kg计算）。
2. 大家知道，在晴朗的夜晚，空气温度不需要降到0℃以下，地面上一薄层水就将结冰。
对于有效天空温度为-30℃，以及由于风引起的对流换热系数h=25W/（m2.K）的晴朗夜空，讨论这样的水层。
可假设水的发射率为1.0，并认为水层与大地之间保持绝热，忽略水层与大地之间的导热。
试计算：（1）忽略蒸发，确定不发生水层结冰的最低空气温度。
（2）对于给定条件，计算水蒸发传质系数h m。
（3）现考虑蒸发的影响，不发生结冰时的最低空气温度是多少？假设空气是干的，即相对湿度为0。
3. 试计算一个标准大气压下，温度为25℃、相对湿度为60%的湿空气中，水蒸气的分压力、质量浓度、摩尔浓度。
已知水蒸气的摩尔质量为18g/mol。
提示：空气和水蒸气都可看成理想气体。
4. 假设空气中氧气占21%，氮气占79%，试计算1个大气压下，温度为30 ℃，氧气和氮气的质量浓度、摩尔浓度、质量分数、摩尔分数。
氧气的摩尔质量为32g/mol，氮气的摩尔质量为28g/mol。
空气按理想气体处理。
5. 有一直径为30mm的直管，底部盛有30℃的水，水面距管口200mm。
当管口外空气温度为30℃，相对湿度为40%，大气压力为101325Pa 时，计算（1）水的扩散通量；（2）水的蒸发量；已经30℃时，水蒸气在空气中的扩散系数为：D=0.268×10-4m 2/s 。
6. 严寒季节，潮湿的室内空气中水蒸气会通过墙体向外扩散，当到达保温层时，会在保温层处凝结。
现假设采用内墙保温，保温层到室内抹灰层的厚度为10mm ，室内空气温度为20℃，相对湿度为60%，大气压力为标准大气压，假设保温层内初始水蒸气浓度为0，试计算通过抹灰层的水蒸气扩散通量。
已知水蒸气在抹灰层内的溶解度为5×10-3kmol/（m 3.bar ）， 水蒸气在抹灰层内的扩散系数为10-9m 2/s.7. 假设空气中悬浮着一个半径为5mm 的球型水珠，水温为30℃，空气温度也为30℃，大气压力为101325Pa ，空气相对湿度为50%，试计算水球表面的扩散通量。
假设扩散在稳定状态下进行。
y℃室内20℃,60%室外水蒸气8. 有一室内水池，池面长100米，宽40米，池水深2米，池内水温需要维持在20℃，夏季室内空气干球温度为30 ℃，相对湿度为70%，大气压力为一个标准大气压，实测水池表面空气流速为1m/s ，空气流动方向沿水池长度方向，池水的换水率为每天20%，补水温度为25℃，试计算为维持池水温度恒定在20℃，需要多大的制冷量。
已知水蒸气的相变潜热为2501kJ/kg ，忽略水池四周大地的导热。
如果制冷机组的COP= 5.0，则制冷机每小时需要消耗多少电？9. 有一室内水池，池面长80米，宽50米，池水深2米，池内水温需要维持在20℃，冬季室内空气干球温度为10 ℃，相对湿度为60%，大气压力为一个标准大气压，实测水池表面空气流速为1m/s ，空气流动方向沿水池长度方向，池水的换水率为每天10%，补水温度为15℃，试计算为维持池水温度恒定在20℃，需要多大的供热量。
已知水蒸气的相变潜热为2501kJ/kg ，忽略水池四周大地的导热。
如果燃气锅炉的热效率为0.9，天然气的发热量为31400kJ/m 3，则锅炉每小时需要消耗多少天然气？10. 相对湿度为40%，温度为30℃，压力为101325Pa 的空气，以4m/s 的速度流入一根内经为100mm 的竖直管道，管道内壁有30℃的薄层水流沿管内壁不断流下，试计算，为了使空气达到饱和时（相对湿度达到99%即认为空气达到了饱和），所需要的最小管长。