中国矿业大学2006-2007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（18分，1分/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、吸湿、 再生和冷却 7、除湿器的结构和除湿剂的选择。 8、薄膜理论、 渗透理论 9、吸湿量增加和温度的提高 二、 简答题（42分）
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）
答：自然对流区特点：传热基本上依赖由温差诱发的沸水自由运动。传热系数可近似按自然对流规律计算（2分） 核态沸腾的特点：汽化核心对换热起决定性影响，换热的强度更多的要依赖气泡的生成与运动引起的沸水对流。具有温差小，换热强的特点（2分）
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）
膜态沸腾特点：加热面形成稳定的气膜。热流密度q随?t 的提高再次升高（辐射部分增加）（2分）
2、简述冷却塔中淋水装置和配水系统的作用？（4分）
答：淋水装置作用：将进塔的热水尽可能的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，增进水和空气间的热质交换。（2分）
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、简述用效能-传热单元数法进行换热器校核计算的一般步骤。（6分）
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，算出相应工作条件下的K，进而求出NTU（2分）
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、试写出传质通量的定义并说明摩尔通量的几种表示方法，并说明他们之间的关系？（6分） 答：传质通量的定义：指单位时间内通过垂直于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） 摩尔通量的表示方法有：以绝对速度表示的摩尔通量、以相对速度表示的摩尔通量和以摩尔
1
平均速度表示的摩尔通量。（2分） 它们之间的关系是：以绝对速度表示的摩尔通量等于以相对速度表示的摩尔通量和以质量平均速度表示的摩尔通量的和。（2分） 5、试写出施米特准则数和普朗特准则数的定义式（用公式表示时要注明公式中各量的含义），并说明其物理意义。（6分）
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：表示动量扩散厚度与浓度扩散厚度的相对大小，反映流体物性对传质的影响。（3分）
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）
答：用表冷器进行冷却减湿，存在湿交换时总热交换量和显热交换量的比值称为析湿系数。（2分）
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）
答：1）降温与除湿分开，可提高冷源的温度，提高系统运行的经济性、噪声低、可得到很低的空气露点温度（2分）
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、用喷淋室对空气进行等焓加湿过程中，可以用来表示喷淋室的热交换效果的是第一热交换效率还是第二热交换效率，为什么？（4分）
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）
解：1）求雷诺数及施米特数（6分）
Rex?xu0???0.4?0.05?996.745?2.28?10?5?10 边界层内为层流 ?30.8737?10?0.8737?10?3Sc????707 ?9D?D996.7?1.24?10?2）求对流传质系数（4分）
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）求消失的时间（4分） τ=
mI1??1.398?107s?3884.6h ?4?32MANAF254?1.4?10?(3.142/4)(1.6?10)2
3、解：1）组分B不能通过平面1，即NB=0，故此情况下的扩散为A通过静止组分的扩散：
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）
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.s NA=
RT?z8.314?273?0.1NB=-5.432×10mol/㎡.s （6分）
4、解：1）求对数平均温差
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(66.1?40)lnln(100?80)?tA22）求传热系数
k?mc?t1?4.186?(80?40)Q?111??365.1W/m2.?C （4分） A?tmA?tm20?22.93 3