《热质交换原理与设备》习题标准答案(第版).pdf

热质交换原理与设备习题标准答案 热质交换是指在热质交换设备中，热、冷流体之间通过热交换、质量交换和动量交换实现的热量传递和质量传递过程。热质交换设备可以分为间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式等类型。 热质交换的基本理论包括动量传递、热量传递和质量传递三个方面。动量传递是指流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）；热量传递是指温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递是指物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。 热质交换设备的设计和选择取决于具体的应用场景和工艺要求。例如，在化工、石油、能源等行业中，热质交换设备广泛应用于热交换、冷却、加热和去除污染物质等过程。 本文将从热质交换的基本理论入手，详细介绍热质交换设备的分类、设计和应用，旨在为读者提供一个系统的热质交换知识体系。 热质交换的基本理论： 1. 动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）。 2. 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）。 3. 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。 热质交换设备的分类： 1. 间壁式热质交换设备：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。 2. 直接接触式热质交换设备：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。 3. 蓄热式热质交换设备：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。 4. 热管式热质交换设备：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置于壳体中，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。 热质交换设备的设计和选择： 1. 顺流式热质交换设备：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。 2. 逆流式热质交换设备：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。 3. 叉流式热质交换设备：叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。 4. 混流式热质交换设备：混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。 热质交换设备的应用： 1. 化工行业：热质交换设备广泛应用于化工生产过程中的热交换、冷却、加热和去除污染物质等过程。 2. 石油行业：热质交换设备应用于石油加工、炼油和石油产品的生产过程中。 3. 能源行业：热质交换设备应用于能源生产、输送和使用过程中的热交换、冷却和加热等过程。 热质交换设备是热质交换过程中的关键设备，选择合适的热质交换设备对于提高热交换效率、降低能耗和环境污染非常重要。