大工19热质交换与设备期末考试复习题

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1、机密启用前2019年秋季热质交换与设备课程期末复习题第1页 共21页大连理工大学网络教育学院2019年秋热质交换与设备期末考试复习题 注意事项：本复习题满分共：400分。、多项选择题（本大题共28小题,每小题3分，共84分）1、以下属于增大对流传质系数方法的是（A、增大流速B、增大边界层内沿垂直方向的浓度梯度C、减小气流速度方向和浓度梯度方向的夹角D、增大pCp答案：ABC2、当阿克曼修正系数C。 0时（A、传质的方向为从流体主流流向壁面B、传质的方向为从壁面流向流体主流C、壁面导热量逐渐减小D、壁面导热量逐渐增加答案：AD3、下图为几种典型空气状态变化过程,其中对A-1过程描述正确的是（水蒸

2、汽分压力（P.）0A、空气被干燥B、空气的失去显热C、空气被冷却D、空气失去潜热答案：ABCD4、影响热质交换系数hmd的主要因素包括（A、空气与水的初参数B、热质交换设备的结构特性C、空气质量流速 v p答案：ABCD5、固体中的扩散类型包括（）A、等分子反向扩散C、与内部结构基本无关的扩散答案：CD6、流体的分子传递性质包括（）A、流体的黏性B、流体的流动性C、热传导性D、质量扩散性答案：ACD7、以下不会对绝热饱和温度造成影响的是（A、空气风速C、湿空气的状态答案：AB8、下图为几种典型空气状态变化过程，其中对D、水气比卬B、组分A通过停滞组分 B的扩散D、多孔介质中的扩散）B、接触面积

3、D、水的状态A-3过程描述正确的是（）Pq P q4 P 水蒸汽分压力（P。）答案：ABB、空气被加湿A、空气被冷却C、空气粉值增加D、空气含湿量减小9、以下不属于化学吸附的特征的是（）2019年秋季热质交换与设备课程期末复习题第2页 共20页2019年秋季热质交换与设备课程期末复习题第9页 共21页B、吸附过程可逆，易脱附D、吸附速度慢，需要活化能B、表冷器D、蒸汽喷射泵B、克努森扩散D、紊流扩散B、传质的方向为从壁面流向流体主流D、膜总传热量逐渐增大A-4过程描述正确的是（）（Pa）B、空气温度降低D、空气粉值不变B、孔隙越大D、比表面积越小A、吸附热大，相当于化学反应热C、吸附范围与表面

4、覆盖程度无关，可多层吸附答案：AD10、以下属于空调用热质交换设备的是（A、蒸发器C、加湿器答案：BC11、多孔固体中的扩散包括（）A、斐克型扩散C、过渡区扩散答案：ABC12、当阿克曼修正系数 Co 0时（）A、传质的方向为从流体主流流向壁面C、壁面导热量逐渐减小答案：BCD13、下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A、空气的粉值增加C、空气含湿量降低答案：BD14、多孔吸附介质（），其吸附能力越强。A、孔隙越小C、比表面积越大15、以下属于锅炉用热质交换设备的是（A、加湿器C、过热器答案：CD16、扩散系数D的大小主要取决于（A、扩散物质的种类C、温度答案：ABCD17、刘伊斯关系式成立

5、的条件是（A、0.6 Sc 2500B、30 Sc 7500C、0.6 Pr 100D、Le 1B、喷淋室D、蓄热式空气预热器B、扩散介质的种类D、压力答案：ACD18、下图为几种典型空气状态变化过程，其中对A-2过程描述正确的是（P砰 Pq4 Pq6水蒸汽分压力岛）A、为空气的等湿冷却过程B、空气的粉值不发生变化C、空气的粉值减小D、为空气的减湿冷却过程答案：AC19、以下属于物理吸附的特征的是（）A、对所吸附的气体选择性不强B、吸附过程为低放热反应过程D、吸附力依靠未饱和的化学键，吸)B、喷淋室D、蒸发器C、吸附过程快附力较大答案：ABC20、以下属于间壁式热质交换设备的是(A、表冷器C、

6、冷却塔答案：AD21、下列属于冷却塔填料的作用的是()A、增加水和空气的接触面积B、延长接触时间C、降低水温D、促进水气间的热质交换答案：ABDA-5过程描述正确的是()(Pa)22、下图为几种典型空气状态变化过程，其中对B、空气被加湿D、空气被加热A-6过程描述正确的是()A、空气被冷却C、空气的粉值增大答案：ABC23、图为几种典型空气状态变化过程，其中对P P q4水蒸汽分压力（Pa）A、该过程为空气的加湿加热过程B、该过程为空气的减粉过程C、该过程为空气等温加湿过程D、该过程为空气的增粉过程答案：CDA-7过程描述正确的是（24、图为几种典型空气状态变化过程，其中对(Pa)A、空气温度

7、降低W水蒸汽分压力B、空气温度升高C、空气粉值增大D、空气含湿量增加答案：BCD25、以下吸附剂为亲水性吸附剂的是（A、硅胶B、活性氧化铝C、活性炭D、沸石答案：ABD26、选择吸附剂材料，需要满足的要求包括（A、吸附能力强B、吸附选择性好C、容易再生和利用D、价格低廉、来源广、机械强度好答案：ABCD27、选择除湿剂时，期望其满足的特性包括（）A、对空气中的水分有较大的溶解度B、对混合气体中的其他组分吸收甚微C、高沸点、低凝固点D、低挥发、低腐蚀答案：ABCD28、气体吸收的程度取决于（）A、吸收液表面积B、气体的分压力C、温度D、吸收液浓度答案：BCD二、判断题（本大题共25小题，每小题2

8、分，共50分）1、液体的分子扩散速率要高于气体中的分子扩散速率。答案：错。2、动量传递向速度降低的方向进行。答案：对。3、质量传递向浓度降低的方向进行。答案：对。4、由三种传递的类比关系可知，动量通量密度同热量通量密度与质量通量密度相同，都为 标量。答案：错。5、传质的存在对壁面导热量和总传热量的影响方向是相反的。答案：对。6、在湍流时不论 a/DAB是否为1,刘伊斯关系式总是成立的。答案：对。7、湿球温度是湿空气的状态参数。答案：错。8、空气动态除湿常用在实验室中，是一种间歇操作方法。答案：错。9、对流质交换不包括分子扩散。答案：错。10、克努森扩散不遵循斐克定律。答案：对。 一h11、 刘

9、伊斯关系式为： Cp。hmP答案：错。12、总热交换的推动势是温度差。答案：错。13、空气与水直接接触，当水温高于空气的干球温度时，总热流方向流向空气。答案：错。14、绝热饱和温度是湿空气的状态参数。答案：对。15、喷淋室和冷却塔是两种作用原理相同的热质交换设备。答案：对。16、斐克定律只适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程。答案：对。17、扩散系数与压力成正比。答案：错。18、当& 1时，速度边界层和浓度边界层厚度相等。答案：对。19、采用冷却除湿对空气进行处理时，空气的温湿度低，则除湿效率高。答案：错。20、单纯的对流扩散是不存在的。答案：对21、能量传递向温度升高的方向进行。答案：错

10、。a ,22、当D 1时，速度边界层和浓度边界层厚度相等。答案：错。23、采用冷却除湿对空气进行处理时，空气的温湿度高，则除湿效率高。答案：对。24、空气与水直接接触，当水温高于空气的露点温度时，总热流方向流向水。答案：错。25、常用的空气吸附除湿包括静态吸附除湿和动态吸附除湿两种形式。答案：对。三、填空题（本大题共63个空，每个空2分，共126分）1、是热量传递的推动力， 是产生质交换的推动力。答案：温度差；浓度差2、 容器中放有 CO2和N2,温度为25C，其分压均为1bar,则Xco2 =,XN2 =。答案：0.5; 0.53、 当表冷器的表面温度低于 时，就会产生减湿冷却过程。答案：空

11、气露点温度4、当物系中存在浓度梯度时，则发生 。答案：质量传递5、 容器中放有 CO2和N2,温度为 25C，其分压均为1bar,则Cco2 =,cn2 =。答案：0.04036kmol/m 3； 0.04036kmol/m 36、空气与水直接接触，当水温高于空气的湿球温度时，空气的粉值 ,总热流方 向流向。答案：增加；空气7、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向，可分 为、和。答案：顺流式；逆流式；叉流式；混合式8、 在飞行器上利用涂层材料升华分解带走热量的冷却方法称为 。答案：烧蚀冷却9、 吸附剂再生的方式包括 、。答案：加热再生方式；减压再生方式；使用清洗气体的再生方式；置换脱附再生方

12、式10、 当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生 ;温度分布不均匀时， 分子传递的结果产生 ;多组分混合流体中，当某种组分浓度分布不均匀时，分子传递的结果会产生该组分的 ;描述这三种分子传递性质的定律分别答案：切应力；热传导；质量扩散；牛顿粘性定律；傅立叶定律；斐克定律11、当物系中存在速度梯度时，则发生 。答案：动量传递12、 相对静坐标的扩散通量称为 ,相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为。答案：绝对扩散通量；相对扩散通量13、多组分流体中，流体的绝对速度、主体流动速度和扩散速度之间的关系为 答案：绝对速度=主体流动速度+扩散速度14、 流体中某组分的速度与整体流动的平均速度

13、之差，称为该组分的 。答案：扩散速度15、容器中放有 CO2和N2,温度为25C，其分压均为1bar,则 co2N2答案：1.776kg/m3; 1.13kg/m316、容器中放有 CO2和N2,温度为 25 C,其分压均为1bar,则 aCO2 =2019年秋季热质交换与设备课程期末复习题第27页 共21页aN2答案：0.611; 0.3817、。2、N2、CO2组成的混合物中，各组分摩尔分数相同,aO2aN2 =答案：0.3077; 0.2692; 0.423118、由分子的无规则热运动而形成的的物质传递现象称为答案：分子扩散19、 “漂流因数”的物理意义为 。答案：反映了主体对传质速率的

14、影响20、在总压力为10.13kPa、温度为298K的条件下，黏度为1.8X 10-5Pa s的N2通过长为0.02m,平均直径为5 x 10-6m的毛细管进行的扩散为 。答案：过渡区扩散21、总压力为1.0132 X 105Pa、温度为25C时，氧气和氮气间的扩散率D=答案：1.54 10-5m2/s 22、质量传递的全部阻力集中于固体表面上的具有浓度梯度的流体层称为答案：浓度边界层23、 体现传热和传质之间相互联系的无量纲准则水为.答案：Le/刘伊斯准则24、 阿克曼修正系数表示 对传热的影响。答案：传质速率的大小与方向25、空气与水热质交换同时进行时，推动总热交换的动力是答案：粉差26、

15、 空气与水直接接触，当水温低于空气的干球温度时，空气 显热量。答案：失去27、 空气与水直接接触，当水温高于空气的干球温度时，总热流方向流向 。答案：空气28、 空气与水直接接触，当水温高于空气湿球温度但小于空气干球温度时，水温答案：降低29、空气与水直接接触，当水温等于空气湿球温度时，水温 。答案：不变30、空气与水直接接触，当水温低于空气湿球温度时，水温 。答案：升高31、 利用吸收、吸附法处理空气的优点是 。答案：独立除湿32、 使气体浓缩的物体叫做 ，被浓缩的物质叫 。答案：吸附剂；吸附质33、 化学吸附主要依靠分子间的 。答案：化学作用34、 衡量吸附剂吸附能力大小的量为 。答案：吸

16、附量35、 热质交换设备按照工作原理不同可分为 、等类型。答案：间壁式；混合式；蓄热式36、 换热器的热工计算方法包括 和。答案：平均温差法；效能一传热单元数法37、 冷却塔根据循环水在塔内是否与空气直接接触分为 和。答案：干式；湿式38、 当Kn10时，固体中发生的扩散通常为 。答案：克努森扩散四、简答题（本大题共5小题，每小题10,共50分）1、质量传递的推动力是什么？传质有几种基本方式？其机理有什么不同？答案：质量传递的推动力是浓度梯度。（2分）传质有两种基本方式：分子扩散与对流扩散。（2分）在静止的流体或垂直于浓度梯度做层流运动的流体及固体中的扩散，本质上由微观分子的不规则运动引起，称

17、为分子扩散，机理类似于热传导；（4分）流体作宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散，机理类似于热对流。（2分）2、请简单对表冷器除湿及吸附除湿的优缺点进行比较。答案：表冷器除湿：1）降低了制冷机的制冷系数 COP; （1分）2） 需要将冷却后的空气加热到送风状态点，浪费能源；（2分）3） 冷凝水产生霉菌，造成空气污染。（1分）吸附材料除湿：1）不依靠低温冷媒；（1分）2） 杜绝传统空调方式中因“先冷后热”过程造成的能源浪费；（2分）3）天然冷源（如低温地下水）可以满足降温要求，无需人工制冷，节约制冷设备及其能耗；（2分）4） 消除蒸发器表面冷凝水，避免造成霉菌污染空气。（1分）

18、3、写出麦凯尔方程的表达式并说明其物理意义。答案：麦凯尔方程表达式：dQz hmd i id dA （2 分）上式中， 为潜热和显热的代数和；i为主流空气的粉,id为边界层中饱和湿空气的粉，hmd为湿交换系数或空气与水表面之间按含湿量之差计算的传质系数。（4分）麦凯尔方程表明，当空气与水发生直接接触，热湿交换同时进行时， 总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的粉差。（4分）4、画图简要说明夏季空气热湿处理的途径及方案。答案：（1） Wr O该处理过程由干燥冷却（W L）和干加热（Lr O）两个过程组合而成。通常使用喷淋室或表冷器对夏季 W犬态的热湿空气进行冷却干燥处理，使之变成接近饱和的 L状

19、态，在经各种空气加热器等湿升温，可获得所需的送风状态Q （3分）（2） WA O（1分）该处理方案由一个等粉减湿（ Wr 1）和一个干冷却（1O）过程组成。该过程使用固体吸湿剂处理空气可近似呈等粉减湿变化。由于空气在减湿同时温度升高，故欲达到送风参数要求，后续要进行一个干冷却处理过程。（3分）（3） WO（1分）该过程以一个基本的热湿处理过程，从新风状态W直接获得空调所需的低温低湿的送风状态。（1分）5、间壁式换热器可分为哪几种类型？如何提高其换热系数？答案：间壁式换热器从构造上可分为：管壳式、板式、肋片管式等。 （4分）提高其换热系数的措施有：（1）在空气侧加装各种形式的肋片，即增加空气与换

20、热面的接触面积；（2分）（2）增加气流的扰动性；（2分）（3）采用小管径。（2分）五、计算题（本大题共6小题，每小题15分，共90分）1、空气流入内径为 25mm、长1m的湿壁管时的参数为： 压力1.0132X 105Pa、温度为25C、 含湿量3g/kg干空气。空气流量为 20kg/h。由于湿壁管外表面的散热，湿表面水温为 20 C, 试计算空气在管子出口处的含湿量为多少。解：定性温度为tag25 20222.5C ,此时空气的物性p 1.195kg / m3 ,v 15.295 10 6m2/s。423查表碍，D0 0.22 10 m /s, 25C饱和水蒸气的浓度v 0.02383kg

21、/mDRP3T 2T0.22101.0131.01323298 22730.25 10 4m/s （2 分）2020u。36001.195 3600-.23.14 0.02549.48m/sReU0d9.48 0.02515.295 10 61548815.295 10 60.25 10 40.61Shm0.830.440.830.023 ReSc0.23 15488_ 0 440.61 .55.66 （3 分）hmShmDd-455.66 0.24 100.02525.566 10 m / s （3 分）设传质速率为Ga,则dGAdx hmAS2d U0 d a （2 分）4idx0du。A

22、220 C时，饱和水蒸汽的浓度As1%代入上面的式子得,4hmA| A s AAsA14hm exp -du030.0179 kg/m0.0031 0.0031.195 3.57 10 3kg/m3 （2 分）A 0.01193kg/m32.23g/kg （3分）A2、已知需处理的空气量G为21600kg/h ;当地大气压力为 101325Pa；空气初参数为:ti=28C,ts1=22.5 C, i1=65.8kJ/kg ;需要处理的空气终参数为：t2=16.6C, ts2=15.9C, i2=44.4kJ/kg。选Y-1型离心式喷嘴，d=5mm , n=13个/ （ m2?排）和双排对喷的喷

23、淋室， 冷冻水初温ti=5 C,取V P 3kg/（m2 s）。求喷水量 W、水的初温tw、终温tw2、冷冻水量 Wi及循环水量 Wx解：（1）根据空气的初参数和处理要求可得需要的喷淋室接触系数为:（2）又因为本题为冷却干燥过程,将 v p 3kg / （m2总喷水量为:t2ts2t1 ts1查表可知0.755s)带入上式,G 1.050.7550.121.05将 ts122.5、ts2 15.9、15.9 tw222.5 tw115.9根据热平衡方程i1带入已知数，得由上，可解得(3)需要的冷冻水量16.6 15.9 0.87328 22.52的实验公式0.120.270.27 c crc0

24、.873（2分）2160022680kg/h （3分）ts2tw2ts1tw13、0.74530.070.745（）0.07 0.2651.05带入上式，得1.050.265 0.815-122.5 tw1i2C tw2tw10.8150.18565.8 44.4 1.05 4.19tw2tw165.8 44.41.05 4.19tw12 4.86tw2tw14.86C8.45 C （2 分）8.45 13.31C （2 分）W Gi1 i221600（65.8 44.4）I3270kg/h （3 分）c tw2 tl4.19（13.31 5）循环水量：Wx W W 22680 13270 9

25、410kg/h （3 分）3、由O2 （组分 A）和CO2 （组分 B）构成的二元系统中发生一维稳态扩散。已知，CA=0.0207kmol/m 3, CB=0.0622kmol/m 3, UA=0.0017m/s, UB=0.0003m/s,试计算：1）U、Um；2）Na、Nb、N;3）mA、mB、m。解： A CAM A 0.0207 32 0.662kg / m3 3 b CbMb 0.0622 44 2.737kg/m -一一.3 p a b 0.662 2.737 3.399kg /m3C CA CB 0.0207 0.0622 0.0829kg / m3114,u auabub 0.

26、662 0.0017 2.737 0.0003 5.727 10 m/s （ 23.399分） 1 一 一1um - CAuA CBuB 0.027 0.0017 0.0622 0.0003 6.496 10 4m/sC0.0829（2分）2）NaCAuA 0.0207 0.0017 3.5195210 kmol / m s （2 分）NbCBuB 0.0622 0.0003 1.866 1052八）kmol /ms （2 分）nNa_ 5 _ 5Nb 3.519 101.866 10525.385 10 kmol / m s （2 分）3）mAaua 0.622 0.0017 1.12532

27、.10 kg / m s （1 分）mBBuB 2.737 0.0003 8.211 1032kg / m s （2 分）mmAmB 1.125 10 3 8.211 10 33 .21.946 10 kg / m s （2 分）4、有一直径为 30mm的直管，底部盛有 20 C的水，水面距管口为200mm。当流过管口的空气温度为20C，相对湿度 4 =30%，总压力p=1.013 x 105Pa时，试计算(1)水蒸气往空气中的扩散系数D；(2)水的质扩散通量(即蒸发速率)(3)通过此管每小时的蒸发水量解:(1)查表知，D0 0.224 210 m当温度为20 C时,D DET。0.221.5

28、2934 2一 0.245 104m2/s (5 分)273(2)水表面的蒸汽分压力相当于水温20C时的饱和压力， 查水蒸气表可得FA,1 2337Pa ,管口的水蒸气分压力Pa,20.3 2337 701Pa；相应的空气分压力为Pb,i101300 2337 98963Pa%2101300 701 100599Pa平均分压力PB,m100599 98963,100599、99778.8Pa”98963 )mADPa,1P,2P0.245 2337 701(3) G1mA -4RaTR,mh1.5 10 6kg/ m223d 5.41 10 一48314185.410.0325、试计算空气沿水

29、面流动式的对流传质交换系数的流速u=3m/s,沿气流方向的水面长度l=0.3m ,293 0.2_ 310 3kg/ m101300 10499778.82h (5 分)0.003822kg/h 3.82g/h (5 分)hm和每小时从水面蒸发的水量。水面的温度为15C,空气温度为已知空气20 C,空30% (空气总压强为1.013 x105Pa,其中水蒸气分压力 p2=701Pa,相当于空气的相对湿度为气与水在273K下的D0=0.22cm2/s，空气在 20 C时的物性：v 1.506 10Cp 1.005kJ/(kg C) p 1.205kg / m3 )。解:Re 里 3 0.3 5

30、59700 105 （2 分）1.506 10 5所以，该传质过程可用沿平板流动的层流的质交换准则关联式进行计算。浓度边界层中空气平均温度:T 15 20217.5C ,则D DTo1.5290.50.22 -27320244cm2, z 八、0.088m / h （2 分）Sc51.506 10 536000.0880.616 （2 分）Sh10.664 Re2 Sc3110.664 59700，0.616 138.1 （2 分）国 138.1DmwhmRWT P1P26、一游泳池宽 6m,长风向与泳池长边方向平行。(物性：空气(25 C):hm138.1 0.0880.340.5m/ h

31、（3 分） 1704 8314/1828827010.305kg / m h （4 分）12m，暴露在25 C、相对湿度为 50%勺大气环境中，风速为 2m/s ,假设水面与池边在一个水平面上，求每天池水的蒸发量。v 15.7 106m2/s，水蒸气-空气（25 C）： Dab=2.6 X 10-5m2/s,Scv/ Dab0.60，饱和水蒸气（25C） ： g, sat13、b 0.0226kg/m ）解:u L 2m/s 12mRet7 2一15.7 107m2/s651.53 1010 （3 分）对于层流-湍流混合问题，应采用下式4Sh0.037Re5 870iSc3 （3 分）410.037 1.53 106 5 870 0.6 ； 2032hmL ShL DB2032 2.6 10 m /s 4.4 i03m/s （3 分）L12m池水的蒸发速率为nA hm,LA A,S A,（3 分）考虑到A,A,sat TA,SA,sat TsnAhmA,satA, sat由于Ts T 25C ,故nAhmA A,sat 25C 13 一一一一一 一一一一 一一4.4 10720.02261 0.585400309kg/ 天（3 分）1 工 一 .