热质交换原理与设备第四版课后答案

绪 论

【0-1】 1m3水中溶解0.05kmol CO2，试求溶液中CO2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。

解 水1000kg/m3?1000kmol/m3 18 CO2的摩尔分数x?0.05?8.99?10?4 10000.05?18【0-2】在压力为101325Pa、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压pA；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数yA、质量分数?A、浓度cA、质量浓度?A表示。

解 (1)甲醇的饱和蒸气压pA

lgpA?7.19736?1574.99 p25?238.86A?16.9kPa

(2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 yA?质量分数 ?A?浓度 cA?16.9?0.167

101.3250.167?32?0.181

0.167?32?(1?0.167)?29pA16.9??6.82?10?3 kmol/m3 RT8.314?298质量浓度 ?A?cAMA=6.82?10?3?32?0.218 kg/m3

【0-3】1000kg的电解液中含NaOH质量分数10%、NaCl的质量分数10%、H2O的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含NaOH

第一章 绪论

1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）； 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。

2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。

间壁式又称表面式，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。

蓄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。

3、 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

热质交换原理与设备考点

陈金峰整理

热质交换原理与设备考点

陈金峰

第二章：热质交换过程

2.1 对于三传现象的解析： 动量传递 传递形式 传递公式

热量传递 导热、热对流 质量传递 分子扩散 切应力 t = -m 传递速率 扩散率 传递特征 传递推动力 du dy dt q = -l dy q a dCA m = -D A dy AB t u ru mA DAB C p rt CA ?ru 速度差 ?y 温度差 ?C prt?y ?C 浓度差 ?y A 2.2 质交换的基本方式： 按机理分：分子扩散、对流扩散。按推动力分：浓度扩散、热扩散、压力扩散。同时存 在分子扩散和对流扩散时称之为对流质交换。 2.3 关于扩散传质：

2.3.1 斐克定律：在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成

二元混合物中的组分 A 和 B 将发生相互扩散。表达式： J A = -DAB dCA （只适用于分子无 规则热运动引起的扩散过程）

dz

Dp ′ ( p A1 - pA 2 ) （其中： pBM = pB 2 - pB1 2.3.2 斯蒂芬定律：mA = pRT Dzp B

热质交换原理与设备

2.1 空气的热湿处理实验

2.2.1

实验目的

1) 掌握空气混合过程中空气状态点的变化规律。

2) 通过在表冷器中对空气和水的热湿交换过程测试，使学生加深对空气和水间接接触时传热传质过程的理解，并测定表冷器的热工性能； 3) 熟悉和掌握有关热工测试的方法。 2.2.2

实验原理

1) 表冷器传热过程分析及热工计算方法

表冷器上发生的热质交换过程如下图所示。热质交换过程包括空气与表冷器的显热交换、水蒸汽的凝结质交换、以及凝结伴随的潜热交换。

凝结水膜

饱和空气边界层 冷表面

冷却剂边界层

t t b 湿空气G t i t W 冷却剂W

其中，t为主流空气的干球温度；

tb为湿空气与凝结水膜之间边界层的温度； ti为凝结水膜的温度； tw为表冷器冷表面的温度； G为湿空气的流量； W为冷却剂的流量。 显热交换量的计算式为：

dQx?h(t?tb)dF

式中，h为显热交换系数，dF为表冷器的热交换面积。

湿空气的凝结量为：

dW?hmd(d?db)dF

式中，hmd为传质系数，d为主流湿空气的含湿量，db为湿空气与凝结水膜之间边界层的含湿量。

凝结过程释放的潜热量为：

dQq?rdW?rhmd(d?db)dF

式中，r为水蒸

第1章 微型计算机系统

① 处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。 ② 总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。 ③ PC机主存采用DRAM组成。

④ 高速缓冲存储器Cache是处理器与主存之间速度很快但容量较小的存储器。

⑤ ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。

⑥ 中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。

⑦ 主板芯片组是主板的核心部件，它提供主板上的关键逻辑电路。 ⑧ MASM是微软开发的宏汇编程序。

⑨ 指令的处理过程。处理器的“取指—译码—执行周期” 是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。

⑩ 机器语言层，即指令集结构。

（学生很多认为是：汇编语言层。前4章主要涉及汇编语言，但本书还有很多处理器原理等内容） 〔习题1.3〕填空题

① Central Processing Unit，中央处理单元，处理器 ② 1MB，4GB ③

1.三种传递现象：动量、热量、质量的传递现象。 2.牛顿黏性定律：????du dy切应力τ，表示单位时间内通过单位面积传递的动量，又称动量通量密度。N/m2。

3.当流场中速度、温度、浓度分布不均时，它们动量交换、热量交换、质量交换的规律可以类比。

4.二元体系：两种组成构成混合流体，或称二元混合物。

5.绝对速度=主体流动速度+扩散速度

6.分子传质又称分子扩散，简称为扩散，它是由分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。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者其他势而产生。

7.分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。

8.流动越明显，分子扩散越微弱。

9.固体壁面与流体之间的对流传质速率可定义为：NA=hm(CAs-CA∞)

10.浓度边界层：可以认为质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层即称为浓度边界层。

11.三种边界层的主要的表现形式:表面摩擦、对流换热以及对流传质。

12.对流传质系数hm在大多数情况下，与扩散系数D呈线性关系。流体的分子传递性质：流体的黏性、热传导性和质量扩散性通称为流体的分子传递性质。

13.在给

《化工原理》第四版习题答案

绪 论

【0-1】 1m3水中溶解0.05kmol CO2，试求溶液中CO2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。

解 水1000kg/m3?1000kmol/m3

18 CO2的摩尔分数x?0.05?8.99?10?4 10000.05?18【0-2】在压力为101325Pa、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压pA；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数yA、质量分数?A、浓度cA、质量浓度?A表示。

解 (1)甲醇的饱和蒸气压p?A

lgp?A?7.19736?1574.99 p?A?16.9kPa

25?238.86(2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 质量分数 浓度

cA?yA?16.9?0.167 101.3250.167?32?0.181

0.167?32?(1?0.167)?29?A?pA16.9??6.82?10?3 kmol/m3 RT8.314?298质量浓度

?A?cAMA=6.82?10?3?32?0.218 kg/m3

【0-3】1000kg的电解液中含NaOH质量分数10%、NaCl的质量分数10%、H2O的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩

1-5．如图所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h = 1m，设液体的密度为ρ= 1000㎏/m，试求容器内的真空度。 解：以液面为等压面，由液体静压力基本方程得 p +ρgh = pa 所以真空度为

3

pa－p = ρgh =1000×9.8×1 =9800（Pa）

pρpah31-7.图1-35所示容器A中的液体的密度?A?900kg/m，B中液体的密度为?B?1200kg/m3，ZA?200mm,ZB?180mm,h?60mm, U形管中的测压介质为汞，试求A、B之间的压力差。

33解：已知：?汞=13.6?10kg/m B选择1-1为等压面，则U形管内的静压力平衡方程为 pA??AgZA?pB??BgZB??汞gh 则有： A?g??BZB??汞h??AZA??9.8??1200?0.18?13.6?103?0.06?900?0.2?Pa?8.35?10Pa

2-1.某液压泵的输出压力为5MPa，排量为10mL/r，机械效率为0.95，容积效率为0.9，当转速为1200r/min时，泵的输出功率和驱动泵的电动机的功率各为多少？

解：已知：

3ZA?p?pA

第1章 微型计算机系统 〔习题1.1〕简答题

（2）总线信号分成哪三组信号？

（3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成？ （5）ROM-BIOS是什么？ （6）中断是什么？

（9）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么？ 〔解答〕

② 总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。 ③ PC机主存采用DRAM组成。

⑤ ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。

⑥ 中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。

⑨ 指令的处理过程。处理器的“取指—译码—执行周期” 是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。 〔习题1.3〕填空题

（2）Intel 8086支持___________容量主存空间，80486支持___________容量主存空间。

（3）二进制16位共有___________个编码组合，如果一位对应处理器一个地址信号，16位地址信号共能寻址____

第1章 微型计算机系统 〔习题1.1〕简答题

（2）总线信号分成哪三组信号？

（3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成？ （5）ROM-BIOS是什么？ （6）中断是什么？

（9）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么？ 〔解答〕

② 总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。 ③ PC机主存采用DRAM组成。

⑤ ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。

⑥ 中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。

⑨ 指令的处理过程。处理器的“取指—译码—执行周期” 是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。 〔习题1.3〕填空题

（2）Intel 8086支持___________容量主存空间，80486支持___________容量主存空间。

（3）二进制16位共有___________个编码组合，如果一位对应处理器一个地址信号，16位地址信号共能寻址____