热质交换原理与设备练习与自测.doc

====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删==== 源-于-网-络-收-集 第一章练习与自测 1 当流体中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别会发生（动量）传递，（热量）传递和（质量）传递。 2 热量、动量和质量的传递，既可以是由分子的微观运动引起的（分子）传递，也可以是由流体微团的宏观运动引起的（湍流）传递。 3.简答题：分子传递现象可以分为几类？各自是由什么原因引起？ 答案：分子传递现象可以分为动量传递、热量传递和质量传递现象。在一种物体内部，或在两种彼此接触（包括直接接触或间接接触）的物体之间，当存在势差（梯度）时就会产生传递现象。例如：当存在温度差时会发生热量传递现象，存在速度差时会发生动量传递现象，存在浓度差或分压力差时会发生质量传递现象。 第二章练习与自测 1、有关扩散通量，下列说法正确的是___BCD____。 A、扩散通量是一个标量，只有大小没有方向；B、净扩散通量是相对于静坐标而言；C、相对扩散通量是相对于以混合物整体平均速度移动的动坐标而言；D、当混合物整体流动的平均速度为0时，净扩散通量＝相对扩散通量。 2、质量传递的基本方式为（分子扩散传质）和（对流扩散传质）。（分子扩散传质）和（对流扩散传质）两者的共同作用称为对流质交换。 3.传质和传热方向相反时，总传热量会（减小）传质和传热方向相同时，总传热量会（增大）。 4.什么是分子扩散传质和对流扩散传质？什么是对流传质？ 答：在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体以及固体中的扩散，是由微观分子运动所引起，称为分子扩散传质。在流体中由于对流运动引起的物质传递，称为对流扩散传质。 流体作对流运动，当流体中存在浓度差时，对流扩散亦必同时伴随分子扩散，分子扩散传质与对流扩散传质的共同作用成为对流传质。 5 如何理解动量、热量和质量传递现象的类比性？ 答：当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别会发生动量、热量和质量传递现象。动量、热量和质量的传递，既可以是由分子的微观运动引起的分子传递，也可以是由漩涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。对三类现象的分子传递和湍流传递分析可以得出这三种传递现象背后的机理是相同的，它们依从的规律也类似，都可以用共同的形式表示：传递速率＝扩散系数×传递推动力，清楚地表明了“三传”之间的类比性。 另外，从动量方程、热量方程和扩散方程及相对应的边界条件可以看出它们在形式上是完全类似的，也清楚地表明了“三传”之间的类比性。 6 试述湿球温度计的测温原理。 答：湿球温度计所测温度的大小要受到包裹湿球纱布和周围空气间的热、质交换的影响。开始时，湿球纱布表面附近的水蒸气分压力可以近似地认为是湿球温度下的饱和水蒸气压力，它大于空气主流中的水蒸气分压力，从而引起湿球纱布上的水分向空气中蒸发，发生质量传递现象，同时由于蒸发的水分携带本身的潜热进入空气，所以就出现了湿球向空气传递热量的现象，这种由于传质而伴随的换热称为潜热交换。潜热交换的结果使湿球温度低于主流空气温度，在温差的作用下空气又向湿球纱布传递热量，这种由于温差引起的对流换热量称为显热交换。最终达到稳态时，湿球与空气间处于无净热量交换的动态平衡，即水从湿球纱布上蒸发带入空气的热量，等于空气通过对流换热传递给湿球的热量，这时湿球温度计所测温度的大小即为空气的湿球温度值。 计算题：1、气体氢放在一矩形钢制压力容器中，容器壁厚为10mm。容器内氢的摩尔浓度为1kmol/m3，容器外氢的浓度可忽略。氢在钢中的二元质量扩散系数为2.6×10-13m2/s，通过容器壁的氢的摩尔扩散通量是多少？ 2、10bar和27℃的气态氢放在直径为100mm壁厚为2mm的钢制容器中。钢壁内表面的氢的浓度为1.50kmol/m3，外表面氢的浓度可以忽略。氢在钢材中的质量扩散系数约为0.3×10-12m2/s。求开始时通过钢壁的氢的质量损失速率和压力下降速率。 3、一试管内径为2cm ，底部盛有26℃的苯液体。从液面到试管顶端的距离为20cm 。已知26℃下苯的饱和压力为0.133×105 Pa。空气与苯液处于热平衡，且空气中不含苯蒸气。试计算苯的蒸发率[kg/h]。已知空气压力为1.013×105 Pa，D的数值可按25℃时的数据取用，为0.84×10-5 m2/s 。 4、一温度计的温包被湿布包覆。当压力为1.013×105Pa的干燥空气吹过该温包时，温度计示值为22℃。试计算干空气的温度。计算时取Sc/Pr = 0.845。 5、25℃的不含萘的空气，在1.013×105 Pa的压力下流过一个萘平面，在离开前沿点2m处，Rex =9×104。试计算在此两米的区域内的平均质交换系数。取Sc = 2.5。由于空气中萘的含量很少，其物性可取空气的值。 第三章练习与自测 1、蓄热用固液相变材料的热