热质交换原理与设备

热质交换原理与设备
1刘伊斯准则:Le=a/D=Sc/Pr表示温度分布和浓度分布的相互关系,体现传热和传质之间的联系。
2宣乌特准则数:以流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比来标志过程的相似特征,其值由对流传质系数(hm),物体的互扩散数(Di)和定型尺寸(L)组成Sh=hm*L/Di
3雷诺准则:以动量微分方程式惯性力项和黏性力项相似倍数之比得出,它的大小表征了流体流动时惯性力与黏性力的相对大小,而流动是惯性力与黏滞力相互矛盾和作用的结果。
4扩散系数及斐克定律:扩散系数是沿扩散方向,在单位时间每单位浓度降的条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数。
斐克定律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,组成二元混合物中组成A和组成B将发生互扩散。其中组成A向组分B的扩散通量与组成A的浓度梯度成正比。
5吸附和吸收现象:吸附现象是相异二相界面上的一种分子积聚现象,吸附就是把分子配列程度较低的气相分子浓缩到分子配列程度较高的固相中。
气体吸收是适当的液体吸收剂来吸收气体或气体混合物中的某种组成的一种操作过程。
6动态吸附除湿和静态吸附除湿:
动态吸附除湿法是让湿空气流经吸附剂的除湿方法。
静态除湿是指吸附剂和密闭空间内的静止空气接触时,吸附空气中水蒸气的方法,也可说是间歇操作方法。
7膜状凝结:凝结液能很好的润湿壁面时,凝结液将形成连续的膜向下流动。
珠状凝结:若凝结液不能很好的润湿壁面,则凝结液将聚成一个个的珠状。
8喷水系数:喷水室的喷水质量与流过的空气质量之比。
热扩散系数:反映温度不均匀的物体中温度均匀化速度的物理量。
9淋水装置:又称填料,其作用在于将进塔的热水尽可能形成细小的水滴或水膜,增加水和空气的接触面积,延长接触时间,以增进水气之间的热质交换。
简答
1湿球温度理论基础:一般的温度计头部被尾端浸入水中的吸液蕊包裹。当空气流过时,大量的不饱和
空气流过湿布时,湿布表面的水分就要蒸发,并扩散到空气中去;同时空气的热量传递到湿布表面,达到稳定状态后,水银温度计所指示的温度即为空气的湿球温度。
2薄膜理论(膜理论)基本观点:当流体靠近物体表面流过时,存在着一层附壁的薄膜,在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触,并假定膜内流体与主流不相混合和扰动。
渗透理论基本观点:当流体流过表面时,有流体质点不断地穿过流体的附壁薄层向表面迁移并与之接触,流体质点在与表面接触之际则进行质量的转移过程,此后流体质点又回到主流核心中去。
3喷淋室的构造原理:它由很多部件组成,前挡水板有挡住飞溅出来的水滴和使进风均匀流动的双重作用,因此有时也称它为均风板。被处理空气进入喷淋室后流经喷水管排,与喷嘴中喷出的水滴相接触进行热质交换,然后经后挡水板流走。后挡水板能将空气中夹带的水滴分离出来,防止水滴进入后面的系统。在喷淋室中通常设置一至三排喷嘴,最多四排喷嘴。喷水方向根据与空气流动方向相同与否分为顺喷、逆喷和对喷,从喷嘴喷出的水滴完成与空气的热质交换后,落入底池中。喷淋室计算的主要原则:喷淋室的热工计算任务,通常是对既定的空气处理过程,
选择一个喷淋室来达到下列要求
1)该喷淋室能达到的应该等于空气处理过程需要的;
2)该喷淋室能达到的应该等于空气处理过程需要的;
3)该喷淋室喷出的水能够吸收(或放出)的热量应该等于空气失去(或得到)的热量。
4气体燃料的燃烧方法:
1)扩散式燃烧2)部分预混式燃烧
3)完全预混式燃烧。
5固体燃料的燃烧方法:
1)燃烧现象分类:表面燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧、冒烟燃烧。2)按燃烧方式分类:层燃式燃烧、沸腾式燃烧、悬浮式燃烧。
6空气与水直接接触时的热湿交换特点:
1)当水温低于空气露点温度时,tw<t1<tA和Pq1<PqA,空气被冷却和干燥。水蒸气凝结时放出的热亦被水带走。
2)当水温等于空气露点时,tw<tA和Pq1=PqA,空气被等湿冷却。
3)当水温高于空气露点温度而低于空气湿球温度时,tw<tA和Pq3>PqA,空气被冷却和加湿。
4)当水温等于空气湿球温度时,等湿球温度线与等焓线相近,空气状态沿等焓线变化而被加湿。总热交换量近似为零,而且tw<Ta,Pq4>PqA,空气的显热量减少、潜热量增加,二者近似相等。实际上,水蒸发所需热量取自空气本身。
5)当水温高于空气湿球温度而低于空气干球温度时,此时由于tw<tA和Pq5>PqA,空气被加湿和冷却。水蒸发所需热量部分来自空气部分来自水。
6)当水温等于空气干球温度时,此时由于tw=Ta,Pq6>PqA,说明不发生显热交换,空气状态变化过程为等温加湿。水蒸发所需热量来自水本身。
7)当水温高于空气干球温度时,此时由于tw>tA和Pq7>PqA,空气被加热和加湿。水蒸发所需热量及加热空气的热量均来自于水本身。以冷却水为目的的湿空气冷却塔内发生的便是这种过程。
课后简答
1空气与固体表面直接接触时的热湿交换特点:湿空气进入冷却器内,当冷却器表面温度低于湿空气的露点温度,水蒸气就要凝结,从而在冷却器表面形成一层流动的水膜。紧靠水膜处为湿空气的边界层,这时可以认为与水膜相邻的饱和空气层的温度与冷却器表面上的水膜温度近似相等。因此,空气
的主体部分与冷却器表面的热交换是由于空气的主流与凝结水膜之间的温差而产生的,质交换则是由于空气主流与凝结水膜相邻的饱和空气层中的水蒸气的分压力差,即含湿量差而引起的。在冷却表面的两侧,分别存在湿空气的水膜和边界层以及冷却剂侧的边界层,所有的热质交换都需要克服冷却表面两侧的两层膜所带来的阻力。
2分子传递现象可以分为几类?各自是由什么原因引起?
动量传递:流场中的速度分布不均匀(或速度梯度的存在);
空气喷嘴
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)。
3简述质扩散通量的几种表示方法:
以绝对速度表示的质量通量;以扩散速度表示的质量通量;
以主体流动速度表示的质量通量。
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:以扩散速度表示的质量通量:
以主流速度表示的质量通量:
4如何理解动量、热量和质量传递的类比性?
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。
5定义斯密特准则和刘伊斯准则,从动量传递、热量传递和质量传递类比的观点来说明它们的物理意义?
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。
6说明相变材料的热性能特点:
1)合适的相变温度;
2)较大的相变潜热;
3)合适的导热性能(导热系数一般较大);
7说明集中空调系统采用冰蓄冷系统的优点:
1)平衡电网峰谷荷,减缓电厂建设;(对国家电网有利);
2)制冷主机容量减少,减少空调系统电力工程贴费配电设施费;
3)合理利用电网差价,可大幅度降低空使用费用;
4)具有应急冷源,空调可靠性提高;
5)冷量全年一对一配置,冷量利用率高,进一步降低空调使用费用;冷冻水温度可降到1~4度,可实现低温送风,节省水、风输送系统的投资和能耗。相对湿度较低,空调品质提高。
8湿空气的组成成分有哪些?为什么要把含量很少的水蒸气作为一个重要的成分来考虑?
答:(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)在湿空气中水蒸气含量虽少,但其变化却对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要影响。使湿空气的物理性质随之改变。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.
9房间内空气干球温度为20摄氏度,相对湿度50%,压力为0.1MPa,如果穿过室内的冷水管道表面温度为8摄氏度,那么管道表面是否会有凝结水产生?为什么?应采取什么措施?
(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,可以对房间内空气进行除湿。

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