热质比拟原理

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

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

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

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

1/温度为25℃，相对湿度为40％，压力为1个标准大气压的湿空气流过一直径为40mm，高为200mm的直管，管的底部装有25℃的水，水高10mm。求（1）水蒸气的质扩散通量和摩尔扩散通量（2）管中水在每小时内蒸发的水量（3）多长时间水被全部蒸发完。 查焓湿图得出水蒸气的物性：

在25℃，40％的条件下，空气中水蒸气的分压力为PA2＝1260Pa；25℃的饱和水蒸气分压力为PA1＝3150Pa，25℃下水蒸气在空气中的扩散系数为2.55?10-5m2/s。

空气的分压力为

PB1＝101325－3150＝98175Pa PB2＝101325－1260＝100065Pa

PBm

100065?98175??99117Pa100065In98175DPA1?PA2Pm?RATPBmh'A2.55?103150?1260101325?461?29899117?0.2?0.01??1.888?10kg/m?s?61.888?10'nA???1.049?10?7kmol/m2?s?18?62?5m'AG?m?4?6?8.54?10kg/h'A?d?1.888?10?2?6?40.042?3600??t??4Gd?l24?68.54?10?1471h?

热质交换原理与设备 复习重点

第一章 绪论

三种传递现象的联系：当物质中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。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扩散，也可以是由涡旋混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。 动量传递：????du 表示两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直运动方向的速度变化率。dy不同的流体有不同的传递动量的能力，这种性质用流体的动力黏性系数?来反映，其物理意义可以理解为，它表征了单位速度梯度作用的切应力，反映了流体黏性滞性的动力性质，因此称它为“动力”黏性系数。?，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/㎡ 能量传递：q???dt,q为热量通量密度，或能量通量密度，表示单位时间内通过单位面积传递的热量，dyJ/(㎡.s)，负号表示热量传递的方向是温度梯度的负方向，或者说热量是朝温度降低的方向传递的。 质量传递：mA??DABdCA,它是指在无总体流动或静止的双组分混合物中，若组分A的质量分数CA的dy分布为一维的，则通过这个式子表示。mA为组分A的质量通量密度，表示单位时间内，通过单位面积传递的组分A的质量，kg/(㎡.s) jA??DA

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第一章 绪论

三种传递现象的联系：当物质中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。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扩散，也可以是由涡旋混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。 动量传递：????du 表示两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直运动方向的速度变化率。dy不同的流体有不同的传递动量的能力，这种性质用流体的动力黏性系数?来反映，其物理意义可以理解为，它表征了单位速度梯度作用的切应力，反映了流体黏性滞性的动力性质，因此称它为“动力”黏性系数。?，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/㎡ 能量传递：q???dt,q为热量通量密度，或能量通量密度，表示单位时间内通过单位面积传递的热量，dyJ/(㎡.s)，负号表示热量传递的方向是温度梯度的负方向，或者说热量是朝温度降低的方向传递的。 质量传递：mA??DABdCA,它是指在无总体流动或静止的双组分混合物中，若组分A的质量分数CA的dy分布为一维的，则通过这个式子表示。mA为组分A的质量通量密度，表示单位时间内，通过单位面积传递的组分A的质量，kg/(㎡.s) jA??DA

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第一章 绪论

三种传递现象的联系：当物质中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。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扩散，也可以是由涡旋混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。 动量传递：????du 表示两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直运动方向的速度变化率。dy不同的流体有不同的传递动量的能力，这种性质用流体的动力黏性系数?来反映，其物理意义可以理解为，它表征了单位速度梯度作用的切应力，反映了流体黏性滞性的动力性质，因此称它为“动力”黏性系数。?，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/㎡ 能量传递：q???dt,q为热量通量密度，或能量通量密度，表示单位时间内通过单位面积传递的热量，dyJ/(㎡.s)，负号表示热量传递的方向是温度梯度的负方向，或者说热量是朝温度降低的方向传递的。 质量传递：mA??DABdCA,它是指在无总体流动或静止的双组分混合物中，若组分A的质量分数CA的dy分布为一维的，则通过这个式子表示。mA为组分A的质量通量密度，表示单位时间内，通过单位面积传递的组分A的质量，kg/(㎡.s) jA??DA

二、烃类热裂解原理

1. 烃类的热裂解反应

裂解过程中的主要中间产物及其变化可以用图5-1-01作一概括说明。按反应进行的先后顺序,可以将图5-1-01所示的反应划分为一次反应和二次反应,一次反应即由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。二次反应主要是指由一次反应生成的低

图5-1-01 烃类裂解过程中一些主要产物变化示意图

级烯烃进一步反应生成多种产物,直至最后生成焦或碳的反应。二次反应不仅降低了低级烯烃的收率,而且还会因生成的焦或碳堵塞管路及设备,破坏裂解操

作的正常进行,因此二次反应在烃类热裂解中应设法加以控制。

现将烃类热裂解的一次反应分述如下。

(1)烷烃热裂解 烷烃热裂解的一次反应主要有: ①脱氢反应: R-CH２-CH３<==>R-CH=CH２+H２ ②断链反应: R-CH２-CH2-R’→R-CH=CH２

+R’H

不同烷烃脱氢和断链的难易,可以从分子结构中键能数值的大小来判断。一般规律是同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断链比脱氢容易;烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低。因此,分子量大的烷烃比分子量小的容易裂解,所需的裂解温度也就比较低;脱氢难易与烷烃的分子结构有关,叔氢最易脱去

Peptide sequencing by mass spectrometry

lab-5102 reporter:feng li

Introduction: there is two main approaches for protein sequencinga) Peptide mass finger printing(PMF),based on a huge peptide databse b) Mandem mass spectrometry(MS/MS)

Pros and cons of PMF Pros robust & inexpensive form of MS(MALDI) can be done by a moderately skilled operator

Cons need sequence in the database generally found to only be avout 40% effective

MS/MS vs PMF Advantages provides precise sequencespecific data more informative than PMF