热质交换原理与设备自测试卷(D)参考答案

热质交换原理与设备自测试卷(D)参考答案

中国矿业大学2021-2021学年第1学期《热质交换原理与设备》试卷（b）答案及评

分标准

考试时间：100分钟考试方式：闭卷

一、填空题（18分后，1分后/空）

1、克努森扩散、过渡区扩散

2、种类、温度

3、焓差

4、空气的湿球温度

5、逆流式、叉流式和混合式。

6、经久耐用、再造和加热

7、杀

菌器的结构和杀菌剂的挑选。8、薄膜理论、扩散理论9、经久耐用量减少和温度的提升二、简答题（42分后）

1、在水的沸腾换热过程中根据壁面过热度的不同分为自然对流区、核态沸腾区、过

渡沸腾区和稳定的膜态沸腾四个区域，试简述其各自的主要特点。（8分）

请问：自然对流区特点：热传导基本上倚赖由温差引致的沸水民主自由运动。传热系

数可以对数按自然对流规律排序（2分后）核态融化的特点：汽化核心对成套起至决定性

影响，成套的强度更多的必须倚赖气泡的分解成与运动引发的沸水对流。具备温差大，成

套弱的特点（2分后）

过渡沸腾特点：过程不稳定，热流密度q随?t的提高反而降低，直到qmin（2分）

膜态融化特点：冷却面构成平衡的气膜。热流密度q随?t的提升再次增高（电磁辐射部分减少）（2分后）

2、简述冷却塔中淋水装置和配水系统的作用？（4分）

请问：淋水装置促进作用：将入塔的热水尽可能的构成细小的水滴或水膜，减少水和

空气的碰触面积，缩短碰触时间，加深水和空气间的热质互换。（2分后）

配水系统的作用：将水均匀的散在淋水装置上，使淋水装置发挥最大的冷却能力。

（2分）

3、详述用效能-热传导单元数法展开换热器校核排序的通常步骤。（6分后）

答：1）假定t1’’（热流体出口温度），根据热平衡方程求出t2’’（热流体出口

温度），以及传热量q1。（2分）

2）根据换热器形式，算是出来适当工作条件下的k，进而算出ntu（2分后）

3）根据换热器形式、ntu查图表得ε，由ε的定义式求出热容量小的流体的出口温度，和假定值对比，若不符重新假定重新计算。（2分）

4、先行写下传质通量的定义并表明摩尔通量的几种则表示方法，并表明他们之间的

关系？（6分后）请问：传质通量的定义：指单位时间内通过旋转轴传质方向上的单位面

积的混合物中某一组分的物质数量。（2分后）摩尔通量的则表示方法存有：以绝对速度

则表示的摩尔通量、以相对速度则表示的摩尔通量和以摩尔

1

平均速度则表示的摩尔通量。（2分后）它们之间的关系就是：以绝对速度则表示的

摩尔通量等同于以相对速度则表示的摩尔通量和以质量平均速度则表示的摩尔通量的和。（2分后）5、先行写下施米特准则数和普朗特准则数的定义式（用公式则表示时必须标明公式中各量的含义），并表明其物理意义。（6分后）

答：1）施米特数=?/d，其中ν――运动黏度，m2/s；d――扩散系数，m2/s。

物理意义：则表示动量蔓延厚度与浓度蔓延厚度的相对大小，充分反映流体物性对传

质的影响。（3分后）

2）普朗特准则数=?/a，其中ν――运动黏度，m2/s；a――导温系数，m2/s。物理意义：动量扩散厚度与热量扩散厚度的相对大小，反映流体物性对换热的影响。（3分）6、什么是析湿系数？它的物理意义是什么？（4分）

请问：用表中冷器展开加热减湿，存有烫互换时总传热量和显出传热量的比值称作析

烫系数。（2分后）

其物理意义是：反映了表冷器上凝结水析出的多少。（2分）7、试简述独立除湿空调系统的主要优点是什么？（4分）

请问：1）降温与杀菌分离，可以提升冷源的温度，提升系统运转的经济性、噪声高、可以获得很低的空气露点温度（2分后）

2）避免表冷器在湿工况下工作，有利于提高室内空气品质。（2分）

8、用喷淋室对空气展开等焓保鲜过程中，可以用以则表示喷淋室的传热效果的就是

第一传热效率还是第二传热效率，为什么？（4分后）

答：在喷淋室的等焓加湿过程中只能用第二热交换效率来表示喷淋室的热交换效果。（2分）原因：因为在等焓加湿过程中，空气的状态变化过程在焓湿图饱和曲线的投影变

为一个点，第一热交换效率已为意义。（2分）

三、计算题（40分后）

解：1）求雷诺数及施米特数（6分）

rex?xu00.4?0.05?996.745?2.28?10?5?10边界层内为层

流?30.8737?10?0.8737?10?3sc707?9d?d996.7?1.24?10?2）谋对流传质系数（4分后）

1/2shx?0.332sc1/3.rex=0.332×7071/3×（2.28×104）1/2=446.6

hmx=dshx/x=1.24×10×446.6/0.4=1.38×10m/s

2、解：1）求扩散通量（6分）

-9-6

dppb20.114?10?4?1.01325?105760na=ln?ln?1.4?10?4mol/m2.s

rt?zpb18.314?358?0.076760?20.22）谋消失的时间（4分后）τ=

mi1??1.398?107s?3884.6h?4?32manaf254?1.4?10?(3.142/4)(1.6?10)2

3、求解：1）组分b无法通过平面1，即nb=0，故此情况下的蔓延为a通过恒定组分的蔓延：

pb20.185?10?4?1.01325?105dp760?50na=ln?ln?6.03?10?4mol/m2.s

rt?zpb18.314?273?0.1760?100（4分后）

2）组分a和b都能通过平面1，此时为等分子反向扩散，na=-nb

d(pa1?pa2)0.185?10?4?(100?50)?133.3??5.432?10?4mol/m2.sna=

rt?z8.314?273?0.1nb=-5.432×10mol/o.s（6分）

4、求解：1）谋对数平均值温差

由热平衡方程：m1c1δt1=m2c2δt2

既：1×4.186×（80-40）=2.6×1.9×δt2

所以：δt2=33.89℃，故油的出口温度为100-33.89=66.1℃对数平均温差δtm=

-4

?ta1??ta2(66.1?40)?(100?80)??22.93℃（6分）

ta1(66.140)lnln(10080)ta22）谋传热系数

k?mc?t1?4.186?(80?40)q?111??365.1w/m2.?c（4分）a?tma?tm20?22.933