热质交换汇总.docx

三种传递现象：动量传递T = -U du / dy，热量传递q=-入dt / dy,质 量传递 m=- D dC /dy统一公式：FD O' =-CdO/dyA AB A 传质的通量：单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量称为 传质通量，等于传质速度与浓度的乘积 质量传递的基本方式：分子传质和对流传质 分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混 合物施加一个有向的外加电势或其他电势而产生 分子扩散有两种形式：双向扩散（反方向扩散）和单向扩散（一组分通 过另一停滞组分的扩散）等分子反方向扩散：设由AB两种组分组成的 二元混合物中，组分 AB 进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等组 分 A 通过停滞组分 B 进行扩散：设组分 AB 两组分组成的混合物中，组 分 A 为扩散组分，组分 B 为不扩散组分（停滞组分） 对流传质：是指壁面和运动流体之间，或两个有限互溶的运动流体之间 的质量传递，分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换 液体中的分子扩散速率远低于液体中分子扩散速率原因：由于液体分子 之间的距离较近，扩散物质A的分子运动容易与邻近液体B的分子相碰 撞，使本身的扩散速率减慢。

固体扩散现象：固体物料的干燥、固体吸附、固体除湿固体中的扩散包括气体，液体和固体在在固体内的分子扩散 固体扩散的分类：①与固体内部结构基本无关的扩散②与固体内部结构 基本有关的多孔介质中的扩散当扩散物质在多孔管道内进行扩散时，其扩散通量与扩散物质本身的性 质和孔道尺寸密切相关物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一扩散 系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力与 气体的浓度无关，并随气体温度的升高和总压力的下降而加大，原因： 随着气体温度的升高，气体分子的平均运动动能增大故扩散加快，而随 着气体压强的升高，分子间的平均自由行程减小，故扩散就减弱液相质扩散扩散系数D比气相质扩散的D低一个数量级以上，是由于液 体中分子间的作用力强烈地束缚了分子活动的自由程，分子移动的自由 度缩小的缘故在其他P、T状态下的扩散系数的换算式：D=Dp / p（T / T ） 3/20 0 0固体壁面与流体之间的对流传质速率：N=h （C -C ）, h与流体的性质、 壁面的几何形状和粗糙度、流体速度等因素有关m速度边界层的范围是§ （x）,是以存在速度梯度和较大切应力为特征的； 热边界层的范围是§ （x）,是以存在温度梯度和传热为特征；浓度边界 层的范围是§ （x） ,是以存在浓度梯度和组分传递为特征。

c 三种边界层的主要表现形式：表面摩擦、对流换热、对流传质 边界层引入后我们可以将整个求解区域划分为主流区和边界层区 湍流边界层的组成：靠近壁面处为层流内层，壁面稍远处为缓冲层，最 外层为湍流主体 边界层分析的主要目的：通过求解守恒方程，来确定速度、温度和浓度 分布 边界层理论引入的重要意义 在于把描述主流区和边界区的控制方程简 化至较易求解的形式普朗特准则：Pr= v /a努谢尔特准则：Nu= hl/入 斯坦登准则： St=Nu/Re*Pr斯密特准则：Sc= v /D宣乌特准则：Sh=hml/D,斯坦登准 则： Stm=Sh/Re*Sc=hm/u 类比原理的基础：v=a=D边界层的因次速度，温度分布，浓度分布曲 线完全重合冰蓄冷中的制冰方式主要有两种 ：静态制冰方式，动态制冰方式 融冰的方法：制冷机优先供给，蓄冰优先供给和限定需求量 空调系统采用蓄冰和低温送风后要注意以下三个问题：（1）凝结（2） 空气量不足（3空气倒灌空调系统中新风主要用途：①满足室内人员的卫生要求②补充室内排风 和保持室内正压热交换的动力是温差，质交换的动力是含湿量，热质交换的动力是焓差 影响热质交换系数hml的主要因素：①空气与水的初参数②热质交换 的结构特性③空气质量流速v P④水气比u。

常用的固体吸附剂可分为，极性吸附剂，非极性吸附剂 空气除湿一般有两种形式：空气静态吸附处湿——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空气动态吸附除湿 ——是让湿空气流经吸附剂的方法一个完整的干燥循环过程构成 ：吸附过程，脱附过程（再生过程）及冷 却过程除湿的方式：冷却除湿和绝热除湿 常用的液体除湿剂：溴化锂溶液， 氯化锂溶液，氯化钙溶液，乙二醇， 三甘醇 注意：①60%~70%浓度范围的溴化锂溶液在常温就结晶，因 而溴化锂溶液的溶液范围不超过70%②当氯化锂溶液浓度大于40%， 氯化锂溶液在常温下即发生结晶现象，因此在除湿应用中，其浓度%应 小于 40%吸附剂再生方式：①加热再生方式②减压再生方式③使用清洗气体的再 生过程 ④置换脱附再生过程热质交换设备按原理分：间壁式 ，直接接触式 ，蓄热式 和热管式 热质交换设备按其内热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式，逆流式， 叉流式和混合式热质交换设备按用途来分 ：表冷器，预热器，加热器，喷淋室 ，过热 器，冷凝器 ，蒸发器，加湿器，暖风机等混合式热交换按用途分：冷却塔 ，气体洗涤塔 ，喷射式热交换器、混 合式冷凝器冷却塔的构造：①淋水装置 ②配水系统③通风管影响混合式设备热质交换的主要因素：①喷淋室的结构特性②空气质 量流速③ 喷水系数 ④空气与水的初参数空气的加湿处理方法：①等温加湿②等焓加湿③升温加湿④冷 却加湿冷却塔的构造：①淋水装置 ②配水系统③通风管 喷淋室的结构特性对空气处理的影响 ： ①喷嘴排数②喷嘴密度③喷水 方向④排管间距⑤空气与水的初参数⑥喷嘴孔径 喷淋室的主要阻力由：前后挡水板的阻力，喷嘴排管阻力，水的阻力 质量浓度P :单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度， P =M /V。

物质的量浓度C:单位体积混合物中某组分的物质的量称为该组分的物 质的量浓度， C=n/V质量分数：混合物中某组分的质量与混合物总质量之比，a=M /MAA摩尔分数：混合物中某组分的物质的量与混合物的总物质的量之比， x=n / n热扩散（索瑞特效应）：在没有浓度差的二元体系中如果各处存在温度 差而产生的扩散压力扩散：在没有浓度差的二元体系中如果各处存在总压力差而产生的 扩散扩散热（杜菲尔效应）：由于传质引起的热传递的现象 对流质交换：流体做对流运动，当流体中存在浓度差时，对流扩散亦必 同时伴随分子扩散，分子扩散与对流扩散的共同作用菲克定律：在浓度场不随时间变化的稳态扩散条件下，无整体流动时组 成二元混合物中组分A和组分B将发生扩散，其中组分A和组分B的扩 散通量与组分A的浓度梯度成正比，其表达式为：j=-D*dP /dzA AB A 紊流扩散：在湍流流体中，由于存在大大小小的旋窝运动而引起各部位 的剧烈混合，在有浓度差存在的条件下，工质便朝着浓度降低的方向进 行传递，这种凭着流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象 扩散系数：沿着扩散方向，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。

浓度边界层：当流体流过壁面进行质量传递时，由于溶质组分在流体主 体中与壁面的浓度不同，故壁面附近的流体将建立组分A的浓度梯度， 离壁面一定距离的流体组分A的浓度是均匀的，故此可以认为质量传递 的全部力集中在固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层称 为浓度边界层（扩散边界层或传质边界层） 浓度边界层厚度：浓度边界层厚度§ ，其定义通常为（ C-C ） /C c A AS A 8-C=0.99薄膜理论：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 相混合和扰动在此条件下，整个传质过程相当于此薄膜上的扩散作用， 且在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性的浓度分布膜内的扩散传质过程 具有稳态的特性渗透理论：当流体流过表面时，有流体质点不断的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刘伊斯关系式（热质交换类比率）：由刘伊斯关系式得：在空气—水系统的交换中，当空气温度及含湿量在 实用范围内变化很小时，换热系数与传质系数之间要保持一定的量值关 系，条件的变化可使这两个系数中的某一个系数增大或减小，从而导致 另一系数也相应的发生同样的变化。

刘伊斯关系式成立的条件：①0.6〈Pr〈60,0.6〈Sc〈3000;Le=a/Dab~1 在湍流时不论a/D是否等于1,刘伊斯关系式总是成立的，这说明在湍AB流传递过程中，流体之间的湍流缓和在传递过程中起主要作用，对于层 流或湍流紧靠固体表面的层流底层来说，刘伊斯关系式仅适用于a/D =1AB 的情况湿空气焓湿图：把描述湿空气状态参数及其变化过程的特性，描述在以 焓值为纵坐标，以含湿量为横坐标的图线称为焓湿图主要的线条有等 焓线，等含湿量线，等温线，等相对湿度线以及水蒸气分压力线等 麦凯尔方程式 h （t -tw）=h （i-i ）表明湿空气在冷却表面进行冷却 w i md i降温过程中，湿空气主流与紧靠水膜饱和空气的焓差是热，质交换的推 动势（符合刘伊斯关系式的条件存在）湿球温度：湿球温度计头部被尾端侵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，湿布表面的水分就会蒸发，并扩散到 空气中去，同时空气的热量也传递到湿布表面，达到稳定状态后水银温 度计所指示的温度即为湿球温度绝热饱和温度是指有限量的空气和水接触，接触面积较大，接触时间足 够充分，空气和水总会达到平衡在绝热的情况下，水向空气中蒸发， 水分蒸发所需的热量全部由湿空气供给，故湿空气的温度将降低。

另一 方面，由于水分的蒸发，湿空气的含湿量将增大当湿空气达到饱和状 态时，温度不再降低，此时的温度称为绝热饱和温度空气调节：就是利用冷却或者加热设备等装置，对空气的温度和湿度进 行处理，使之达到人体舒适度的要求热舒适性：就是人体对周围空气环境的舒适热感觉，在人的活动量和衣 着一定的前提下，这主要取决于室内环境参数，如温度、湿度等新风：就是从室外引进的新鲜空气，经过热质交换设备处理后送入室内 的环境中回风：就是从室内引出的空气，经过热质交换设备的处理再送回室内的 环境中回风量应该等于系统总送风量减去系统的新风量 空调系统需要的新风主要有两个用途：1满足室内人员的卫生要求 2补 充室内排风和保持室内正压送风状态点：指的是为了消除室内的余热余湿，以保持室内空气环境要 求，送入房间的空气状态点夏季室内设计工况：舒适性空调室内计算参数为：温度24~28°C;相对湿度： 40%~65%；风速不应大于 0.3m/s冬季室内设计工况：舒适性空调室内计算参数为：温度18~22C ；相对湿度： 40%~60%；风速不应大于 0.2m/s换热扩大系数E （析湿系数）：通常把总热交换量与显热交换量只比称 为换热扩大系数g =dQz/dQx稳定工况：指在换热过程中，换热设备内任何一点的热力学状态参数都 不随时间变化的工况。

等湿冷却过程或干冷过程（干工况），当冷却器 表面的湿度低于被处理空气的干球温度，但尚高于其露点温度时，则空 气只被冷却而并不产生凝结水减湿冷却过程或湿冷过程（湿工况）： 如果冷却器的表面温度低于空气的露点温度则空气不但被冷却，而且其 中所含水蒸气也将部分的凝结出来，并在冷却器的肋片管表面上形成水 膜水汽比U ：代表水量与气量的比值【kg（水）/kg（气）】，它的大小对热 质交换的推动力有重要影响对于气水逆向流动，水汽比卩应该较大； 对于气水同向流动，卩较小气水比：是指冷却每千克水所需的空气千克数，气水比越大，冷却塔能 力越大吸附现象是相异二。