流体输配官网教材作业习题答案(3)

2019-04-22 13:26

由初始状态 t1=20℃,

终状态t2=30℃, ?2=50% 查 附录4—1 得?1=62%,i1=43 kJ/kg(干空气) d1=9g/kg(干空气) 8、解:(a,b,c)

由室内空气状态:温度20℃,压力101325Pa 水蒸汽分压力为1400Pa,查附录4—1 得d=8.8g/kg(干空气) φ=6 0%,i=42 kJ/kg(干空气)

(d) 已知干空气的气体常数为287J/(kg*k)干空气分压力B-Pq=101325-1400=99925(Pa) 干空气密度:

?g?pg287Tg?99925287?293g?1.188kg/m3

室内干空气质量;M??V?1.188?5?3.3?3?58.8kg (e):室内水蒸汽质量:Mq=8.8*58.8=517.5g

(f):如果使室内空气沿等温线家湿至饱和状态,则角系数ε=2500 kJ/kg当空气的状态是温度为20℃,φ=100%时,则d=14.6g/kg(干空气) 水蒸汽分压力2350 Pa此时室内的干空气的密度为

室内干空气质量为Mg=1.177?5?3.3?3=58.26kg 室内水蒸汽质量为14.6?58.26=850.6g 加入的水蒸汽量;850.6-517.5=333.1g

9、解:由题意得,可知,假设室内空气的露点温度为7℃,则在标准大气压下,初始温度为20℃,露点温度为7℃的空气参数。可由附录4—1 得d=6.2g/kg(干空气) φ=42.5%,所以允许最大相对湿度为42.5%,最大允许含湿量是6.2g/kg(干空气)

287?293?g?101325?2350?1.177kg/m310、解:a,由附录4—1 得t1=25℃,φ1=70%时,d1=14g/kg(干空气)

t2=15℃, ?2=100%时,d2=10.5g/kg(干空气)

失去的水蒸汽△d=d1-d2=14-10.5=3.5g (b,c,d ) 由

i?cp?g?t?(2500?cp?q?t)d1000

?Q?cp?g??t?1?(25?15)?10kJ/kg(干空气)Q1?(2500?1.84?25)Q2?(2500?1.84?15)14100010.51000?35.644kJ/kg?26.54kJ/kg

?Q2?9.1kJ/kg

空气状态变化时失去的总热量是19.1 kJ/kg

11、 当大气压发生变化时,空气所有的状态参数都会发生变化。 12、 A B C D

t初100C0

t初0C0 t初1000C t初00C 设过一段时间后A、B、C、D温度分别为tA、tB、tC、tD环境温度为t,

fBfDf则有Af Cf

A、C与环境进行热交换主要是通过外表面热辐射和外表面与环境进行热交换。

B、D 除拥有A、C的换热特点外,还有液体表面与环境直接进行的热质交换,因此它们的热量传递速率较A、C的快,更能在短时间内

t?t?t?tt?t?t?t接近t

足够长的时间,A、B、C、D与环境平衡,而且A、C的温度应等于环境干球温度B、D应等于环境湿球温度。

13、解:a 由初始状态湿球温度为25℃,室内空气温度为24℃,相对湿度为50%i

查附录4—1 则新风的焓为76 kJ/kg(干空气) 回气的焓为48 kJ/kg(干空气)

f3由能量守衡,M新i新?M回i回?(M新?M回)i混

2?76+3?48=5?i混 i混=59.2 kJ/kg(干空气)

(b) 由已知查附录4—1得d1=15.8g/kg(干空气) d2=9.3g/kg(干空气) 则由质量守衡M1?d1+M2?d2=(M1+M2)d3 2?15.8+3?9.3=5?d3 d3=11.9 g/kg(干空气)

hkJ/kg?1.005t?d(2501?1.86t)59.2?1.005t?11.91000(2507?1.86t)(c) t?29℃

(d) cm1?t1?cm2?t2 2?(35-t)=3?(t-24) t=28.4℃

14、解:由题意的空气温度为15℃,相对湿度为100%时,查附录4—1得当加热到22℃时,含湿量为d3=10.5 g/kg(干空气) 当t1=30℃, ?1=75%时,i1=82 kJ/kg(干空气) d1=20.2g/kg(干空气) 当t2=15℃, ?2=100%时,i2=42kJ/kg(干空气) d2=10.5当t1=30℃,

?1=75%g/kg(干空气)

当t3=22℃, d3=10.5g/kg(干空气) 时i3=49 kJ/kg(干空气) 则在冷却器中放出的热量为500 kg/min?(82 kJ/kg-42 kJ/kg)=20000

kJ/min

凝结水量500 kg/min?(20.2g/kg(干空气)- 10.5g/kg(干空气))=4850g/min

加热器加入的热量500 kg/min?49 kJ/kg (干空气)- 42 kJ/kg (干空气))=3500 kJ/min

15、解:查附录4—1得 初态为50℃时,i1=62 kJ/kg(干空气)

d1=4.3g/kg(干空气)

末状态为35℃时i2=129 kJ/kg(干空气) d2=36.5g/kg(干空气)

△d=36.5-4.3=22.2 g/kg(干空气) 所以从被干燥的物体中吸收1 kg水分时所需的干空气量G=1000/32.2=31 kg 加热量Q=G?△i=31?(129-62)=2077 kJ 16、由附录4—1得

空气:初态:t=15℃,φ=50% 得

d1i1=28.5 kJ/kg(干空气)

=5.3g/kg(干空气)

末态:t=30℃,φ=100% 得i2=100 kJ/kg(干空气) d2=27.3g/kg(干空气)

所以△i=71.5 kJ /kg(干空气) △d=22 g/kg(干空气) 由能量守衡的

G气3c水m?t?水气G?i 4.2

?100

?103?15=

G气?71.5

=88?10kg/h

气=G△d=88?10?22=1936 kg/h

查附得从塔府进入的空气的温度为15℃,相对湿度为50%时其湿球温

3M水蒸汽度为为9.7℃则冷却塔水从30℃冷却至9.7℃ G3水?m?△t=

G气△I

4.2?100?10?20.3=?71.5 =119?10kg/h

17、解:总热交换量以空气初状态的湿球温度Ts 为界, 显热交换量以空气初状态的干球温度T1 为界,

潜热交换量以空气初状态的露点温度T2 为界,由T1=30℃ ,水蒸汽的分压力为2000Pa得Ts=21.4 ℃ T2=17.5℃

水温t 50 ℃ 30 ℃ 18 ℃ 10 ℃

传热方向 气 ←水 气←水 气→水 气→水

传质方向 气←水 气←水 气←水 气→水 18、解:(a)常压下气温为30℃ ,湿球温度为28℃ ,由附录4—1得d1=23g/kg(干空气)

G气G气3被冷却到10℃的饱和空气由附录4—1得知d2=7.5g/kg(干空气) 所以每千克干空气中的水分减少了15.5g

(b)若将气体加热到30℃,由附录4—1得湿球温度为17.8℃。

19、解:因为不计喷入水的焓值,则可以认为是等焓变化。查附录得 末状态:含湿量为26g/kg 干空气 水蒸汽分压力:4100Pa 相对湿度为:42% 湿球温度为:32.4 焓值为:113kJ/kg干空气

20.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。

21、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”。

22、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

SO2、H2S、NOX10、10?6?9等有也很强的吸附能力,吸附完全,特别适用`于吸附去

3除 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。

23、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。

g/m25、解: 独立除湿空调节约电能:中央空调消耗的能量中,40%-50%用来除湿,冷冻水供水温度提高1℃,效率可提高3%左右,采用独立除湿方式,同时结合空调余热回收,中央空调电耗降低30%以上,我国已开发成功溶液独立除湿空调方式的关键技术,以低温热源为动力高效除湿,所以节能

空气品质,可感知的空气品质优异,个体满意度提高。

26、解:盐水空调吸入懂得新鲜空气通过盐水,吸收其中的潮气、花粉和氡气之类的污染物,同时还能吸收空气中含的热量,最后使空气和水一起喷洒。利用水的蒸发吸热特性,使温度降到12℃,这种空调不需要压缩机,所以其耗能也就减少一半。因此这种空调处理的空气的品质更高,更能给人以舒适感,同时也更节能。

常规空调具有盐水空调所不具有的特点:常规空调体积小,占地面积少:常规空调的材料要求低,它无需像盐水空调那样要求无腐,同时盐水空调有污染,对盐水处理时,可能对环境有影响。

第五章

1、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臵于壳体中,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。

2、 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


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