《热质交换原理和设备》习题答案.docx

23、有效导热系数通常只与多孔介质的一个甘性尺度孔更筑资料下发就在如丹关OI25、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、花粉和氧气之类的污染物，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。第五聿1、解：热质交换设备按骐工作原理分为：间壁式，直接接触式，雷热式和热管式等类型。间壁式又称外表式，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摞混，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。着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，由假设干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中稿板与热管加热段，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。小的水滴或水膜，增加水和空气的接触而积，延长接触从而增进水气之间的热质交换。更筑资料下发就在如丹2北水系统，作用在于将热水均匀分位到整个淋水面积上，从而使林水装歪发挥最大的冷却能力。（3）通风筒：冷却塔的外壳气流的通道。7、解：空气的湿球温度越高所具有的培值也愈大，在表冷器减湿冷却中，推动总热质交换的动力是蛤差，培差越大，则换热能力就愈大。8、K1=表冷器的传热系黄定义先Ks随迎风面枳Vy的增加而增加：随水流速W的增加而增加。析水系数&与被处理的空气的初状态和管内水温有关，所以二者改变也会引起传热系数KS的变化。9、解：总热交换量与由温差引起的热交换量的比值为析湿系数，用表示，定义为§=丝1.="4dQ%（”外表示由于存在湿交换而增大了换热量，其值大小直接反映了表冷器上凝结水析出的多少。10、解：逆流流动时，,=100-90=10,"'=120-50=70°C生=次2加“-70、”.（,二90+70）/2=80管束未加助光管，管壁很薄，所以号、&可不记，则A=HT=50580050传热量为Q=FKM，=IoX50X80=40000W顺流流动时：&'=120-10=1101）C"'=100-50=5OOC更筑资料下H就在筑龙巴Q=IOX50*76.1=3805OW11、解：设冷水的温度为'；，QQ"解得4=52.9"CQ=KA,-即保持这样的负荷需要换热面积为98"/12、解：设机油出口温度为Q=KAM由P-R值图527得©=0.78.,'=0.78×23.1=1813、解:黄铜管的导热系数为：InW靖.幻1相对与管外外表积的总传热系数为：2管壁热阻可以忽略，则传热系数为：传热增加了97%k=J=89.3W/(M,、-1.-×+o.o312(X)013传热增加了1p14、解：得50。C1顺流时2逆流时15、1计算需要的接触系数4,确定冷却器的排数，如以以下列图：根据附录54可知，在常用的匕危国内，JW型6排外表冷却器能满足/=0.862的要求，所以决定选择6排。2确定外表冷却器的型号先假定一个匕'，算出所需冷却器的迎风面积A,再根据A'选择适宜的冷却器型号及并联台数，并算出实际的匕值。G,AyU-J假定匕=3ms,根据匕夕可得a.=IO=28/，''3×1.2根据A=2.8J查得附录55可以选用JW-404型号外表冷却器，其&=3.43/，GIOC.Vv=2.4mfs所以实际的匕为A>p3.43x1.2在查附录5-4知，在匕=2.4ms时，6排Jw型外表冷却器实际的&=0.891,与需要的建筑资料下我就在找其网4=0.862差异不大，故可以继续计算，由附录55可知，所冷器的每排传热面积为4=44.5,通水微面积为A“=0.0055：3求析湿系数：|4求传热系数假定流水速率为w=1.5ms,根据附录53中的相应公式可以计算出传热系数：K,=41.5Vv0j"u325.6h"k41.5×2.4"'i1.41,u3256×1.5=81.83½,(-0C)5求冷水量根据W=A,w3得W=O.00553×1.5×0,=8.3kgs(6)求表冷器能到达的J先求传热单元数及水当量比根据式5一63得：根据式(562)得根据NTU和C值查图530或按式544计算得：J=O.717求水温由公式570可得冷水初温冷水终温：8求空气阻力和水阻力：查附录53中的JW型6排表冷器的阻力计算公式得：16、解：如以以下列图；G=24000kgh=6.67kgsW=30000kgh=8.33kgs(1)求表冷器迎面风速V，及水流速W由附录55知JW-304型外表冷却器迎风面积4=2.57M散热面积4=33.40M,通水面积人=0.00553"',所以建城看料下我就在筑龙因2求冷却器可提供的&|根据附录54,当'=2.16ms时，N=8排时，J=0.96080.9613先假定A=95°C；=9.30C时，=27.5Ukg根据1.=2-(1-a)(1-¢,)=1().5-(24-19.5X1-0.961)=9.3。C查id图可知，当”4求析湿系数“r-55,8-27.5_193根据C1.-1.)得：1.01x(24-9.5)5求传热系数：根据附录53,对于JW型的8排冷却器，6求外表冷却器所能到达的可值传热单元数按式(5-63)得水当量比按照式15-62J得根据NTU和G的值，查图530或按式544计算得鸟'=。.777求所需要的/并与上面的U对比，而C=O01.,所以假设“95°C适宜,于是在此题的条件下,得到空气得到终参数为1.95"C%=9.3。C4=27.5kJ/kg8求冷量及终温根据公式59可得Q=6.67×(55.8-27.5=188.76KW17、解：由空气的初状态乙=35,4=27可查id图得%=85kJkg建筑资料下我就在砧丽由4=20"。，=95%查id图得G=55.5kJ/kgG4)=WC(、-'">)10000(85-55.5)=12000×4.19(z-=-16)G=21.9"C即喷淋水后的水温为21.9由6=10,'*=5°CG=13,0=100M'C查id图得彳=18.6kJkg,、36.6kJkgG1.I-,-)=wc(-z->)10000(36.6-18.6)=12000×4.19(16-,>)=12.4tC即第二种穷困感情况下喷淋后水的温度为12.418解：对空气进展加湿冷却过程，使空气由t=21(，d=9gkg,变为t=21."C,d=10gkg状态，先对其进展等蛤加湿，再等温加湿或先等温降湿，在等温加湿。19、解：措施：(1)喷喷不是双排的改为双排。2单排时，喷水方向可改为逆喷，双排时可改为对喷，三排时应为一顺二逆。理论上是可通过降低喷水水温来提高其热交换效率值的，但实际上不可以，因为喷水水温愈低，我们要设置价格较贵的制冷设备，这个不合理。2i解4=5",=13个/(/排)，p-2.8kg(.m'-s)2.8，=23m/s双排对喷。所以喷淋室断面风速22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该空专的处理过程为冷却枯燥过程，根据附求5-8查得相应的喷淋室的接触系数所以。.875=0.755(3)“""O875=0.755(28)w1.27口所以总喷水量W=G=1.09×30200=32918kgh(3)由附录5-8查出喷淋室如实脸公式，并列方程式1.=0.745(p)°74JW4由。，乙内查id图得j=645kJkg,=41.9kJkg根据热平衡方程583得j=c(叫)(5)联立得，解得：4=74°C6求喷嘴前水压:根据条件如喷淋室断面为：两排喷嘴的总喷嘴数为：N=2na=2×13×3=78所以每个喷嘴的喷水量为：根据每个喷嘴的喷水量422kg.h及喷嘴孔径4=5三,查图545,可得喷嘴前所需的水压为：17atm工作压力)7需要的冷冻水量为：可得循环水量为：8阻力计算：空气在档水板断面上的迎面风速由(5-87)得前后档水板阻力为由589的水苗忸力为22、解：由'=9"C"3O°J=22°C查d图知%=187"C,则依据式(590)可求出新水温下的喷水系数为：=1727t=6745(3)°"于是可得新条件下的喷水量为；W=1.2730200=38345kgh不,th建筑资料下我就在砧丽*=1.27,4=9(求所求的问题求代入数据得：所以%工=209由卬"一。九="(jj根据表54,当4=28以=22。C由于"未知，故暂设%=2.87代人上式有;整理得；+°'巩=20,9啕联立并求得k=201。CJ=IoYC小=0.755(3广2N“由代入数据得由4=20.1"C,查表54得知=2.87所以空的参数为1.=10.W1.201C水的终温为20.826、解：任何一个优化设计方案都要用一些相关的物理量和几何量来表示。由于设计问题的类别和要求不同，这些量可能不同，但不管那种优化设计，都可将这些量分成给定的和未给定的两种。未给定的那些量就需要在设计中优选，通过对他们的优选。最终使目标函数到达最优值。热质交换设备的优化设计，就是要求所设计的热质交换设备在满足一定的要求下，人们所关注的一个或数个指标到达最好。性能评价方法及优扶点：（1）单一性能评价法：可直观地从能量的利用或消耗角度描述了热质交换设备的传热或阻力性能，给实用带来了方便，易为用户所承受，但在应用上有其局限性，而且可能顾此失彼。只能从能量利用的数量上，并且常是从能量利用的某一方面来衡量其热性能。2传热量与流动阻力损失相结合的性能评价法：它把传热量与阻力损失结合在一起一个指标中加以考虑了，可以对建筑资料下我就在砧丽比不同热质交换设备之间或热质交换设备传热强化前后的热上下，但此指标只能从能量利用的数量上来反映热质交换也性能。I3炳分析法提出使用培产单元数NS作为评定热质交换设备热性能的指标，此一方面可以用来指导热质交换设备的设计，使它更接近于热力学上的理想情况；另一方面可以从能源合理利用角度来对比不同的形式热质交换设备传热和流动性能的优劣。它将热质交换设备的热性能评价指标从以往的能量数量上的衡量提高到能量质量上的评价4佣分析法从能量的质量上综合考虑传热与流动的影响而且也能用于优化设计，佣分析法是从可用能的被利用危度来分析的T1.e值愈大愈好，但实用不方便。（5纵向对比法结果对比明确，具有一定的实用价值，但还不够全面。6两指标分析法此种分析方法可得到一些有参考价值的结论，它对于换热设部的优化，特别是解决肋片管簇换热器的优化问题，提供了一个艮好的思路与方法，但此种方法也存在一些局F艮性需要的关系或获得也有一定困难。也要求一系列准确可靠的经济参数。7热经济学分析法它是一种把技术和经济融为一体，用热力学第二定律分析法与经济优化相结合的热经济学分析法。对一个系统或一个设备作出全面的热经济性评价，热经济学分析法牵涉面很广，对比复杂，使用中还有一种目前所提出的各种方法中最为完善的方法。