《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∽pT

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：

1

32

D

5

10 4

32

0 1.013 10Pa,T0 273K时各种气体在空气中的扩散系数D0，在其他P、T若在压强P

D D0

状态下的扩散系数可用该式计算

（1）氧气和氮气：

P0 T P T0

V02 25.6 10 3m3/(kg kmol) o2 32

VN2 31.1 10 3m3/(kg kmol) N2

28

D 1.54 10 5m2/s1.0132 105 (25.63 3)2

P 1.0132 105Pa T 25 273 298K

5

P0 1.0132 10Pa T0 273K

（2）氨气和空气：

2-4、解：气体等摩尔互扩散问题

1.0132983

D 0.2 ()2 0.228cm2/s

1.0132273

D0.6 10 4 (16000 5300)2

NA (PA1 PA2) 0.0259kmol/(m s) 3

RT z8.314 298 10 10

3

错误！未找到引用源。m2s

R0通用气体常数单位：J/kmol﹒K

5、解：25C时空气的物性： 1.185kg/m, 1.835 10 5Pa s,

15.53 10 6m2/s,D0 0.22 10 4m2/s

D D0Re

P0 T 42

0.25 10m/sP T0

32

uod4 0.08

20605 6v15.53 10v15.53 10 6

Sc 0.62 4

D0.25 10

用式子（2-153）进行计算

shm 0.023Re0.83Sc0.44 0.023 206050.83 0.620.44 70.95

shmD70.95 0.25 10 4

hm 0.0222m/s

d0.08

设传质速率为GA，则

dGA d(dx)hm( A s A)

4

d2u0(d A)

l

dx

du0 A2d A4hm A1 A s A

l

2-6、解：20℃时的空气的物性：（注：状态不同，D需修正）

du0 A s A1

ln

4hm A s A2

1.205kg/m,3 1.81 10 5Pa s,

D D0Re

P0 T 1.013 10 293 4 42

0.24 10m/s 0.22 10 5

P T0 1.0132 10 273

3

2

5

32

0.05 3 1.205

9990 5

v1.81 10 1.81 10 5

Sc 0.626

D1.205 0.24 10 4

0.830.44

（1）用式shm 0.023ReSc计算hm

shmD0.023 99900.83 0.6260.44 0.24 10 4

hm 0.01875

d0.05

（2）用式sh 0.0395ReSc计算hm

13

uod

shD0.0395(9990)(0.626) 0.24 10 4

hm 0.01621m/s

d0.05

第3章传热传质问题的分析和计算

1

3

2

5、解：40C时,空气的物性 =1.128kg/m, =16.96 10m/s

03-6

2 106

1.18 10

16.96 10-6

Re

105 10

xc ,l 5 4.24m1.18 10R e转折点出现在 Re

因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）ShL

u0l

(0.037Re0.8 870)Sc

3

查表2—4得，定性温度为35C时，

D

DOP0 T 42

0.264 10m/sP T0

3

3

2

Sc

D

10

16.96 0.640.264 10 4

-6

ShL

[0.037 (1.18 106)0.8 870] 0.64 1548.9

hmL

0.288 10 D

ShL 1548.9

10 L

4

4.46 10 3m/s

2

每m池水的蒸发速率为nA hm A S A

30 0.05116kg/m3 0.03037kg/m;40C时, A SA SC30时，

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h(T Ts) hfgnH2O其中hfg为水的蒸发潜热

nA hm A S A S 4.46 10 3 (0.03037 0.5 0.05116) 2.14 10 5

nH2O hm( HO S HO )

2

2

T Ts hfg

hm

( S HO )

2

hH2O

2

3

hm1 Pr h cp Sc 又

S 5808于是 查附录2—1，当Ts=35C时，水蒸汽的饱和蒸汽压力P

S

PSMHO

2

RTs

35808 18

0.0408kg/m

8314 308

0

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。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。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。

PB

0.001315skg/m3

287TT

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。 4、（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，则可以对房间内空气进行除湿。 5、

由附录4—1可知：湿空气20℃ 湿空气15℃，

1=50%时，i=39kJ/kg(干空气) ；

2=90% 时，i=39kJ/kg(干空气)； 所以空气的焓值没有发生变化。

t

6、由已知得，ε=Q/W =14000/2=7000 （kJ/kg） 由初始状态B=0.1MPa, 1=18℃, 终状态

1=50%

t2=25℃,查 附录4—1 得 2=40%，i2=45.5 kJ/kg(干空气) d2=7.9g/kg(干空气)

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。⑵增加气流的扰动性。⑶采用小管径。 9、解：

Cp1 Cp2 4200J/kg KQ放 Q吸

G1C（p1t1-t1）=G2Cp2(t2-t2)

2000 (80 t1 ) 3000 (30 10)

得

t1 500C

（1） 顺流时

tm

tmax 80 10 700C tmin 50 30 200C

（2）逆流时

70 20

39.90C70ln20

tm

tmax 80 30 500C tmin 50 10 400C

50 40

44.80C50ln40

第7章混合式热质交换设备的热工计算

00tti4、解：由空气的初状态1=35C，s1=27C可查i—d图得1=85kJ/kg

由

t2=200C， =95%查i—d图得i2=55.5 kJ/kg i

i

tw2tw1

-)

G（1- 2）=wc(

10000(85-55.5)=12000 4.19(

tw2

-16)

tw2

=21.9C

即喷淋水后的水温为21.9C

00tt0tii由1=10C，s=5C2=13， =100%C查i—d图得1=18.6kJ/kg ，2=36.6kJ/kg

G（1- 2）=wc(

ii

tw2tw1

-

)

10000(36.6-18.6)=12000 4.19(16-

tw2

)

tw2

00

=12.4C即第二种穷困感情况下喷淋后水的温度为12.4C

00

5、解：对空气进行加湿冷却过程，使空气由t=21C，d=9g/kg, …… 此处隐藏：3388字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……