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中原工学院2003~2004学年第2学期建环01专业《热质交换原理与设备》课程期末试卷及答案
一、填空题(共30分)
1、流体的粘性、热传导性和_质量扩散性__通称为流体的分子传递性质。
2、当流场中速度分布不均匀时,分子传递的结果产生切应力;温度分布不均匀时,分子传递的结果产生热传导;多组分混合流体中,当某种组分浓度分布不均匀时,分子传递的结果会产生该组分的_质量扩散_;描述这三种分子传递性质的定律分别是___牛顿粘性定律___、傅立叶定律_、_菲克定律_。
3、热质交换设备按照工作原理不同可分为_间壁式、_混合式_、_蓄热式_和热管式等类型。表面式冷却器、省煤器、蒸发器属于__间壁_式,而喷淋室、冷却塔则属于_混合式。
3、热质交换设备按其内冷、热流体的流动方向,可分为___顺流__式、_逆流__式、__叉流___式和__混合_____式。工程计算中当管束曲折的次数超过___4___次,就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。
5、__温度差_是热量传递的推动力,而_浓度差_则是产生质交换的推动力。
6、质量传递有两种基本方式:分子扩散 和对流扩散,两者的共同作用称为__对流质交换__。
一、质量传递的推动力是什么?传质有几种基本方式?其机理有什么不同?(10分)
答:质量传递的推动力是浓度梯度。传质有两种基本方式:分子扩散与对流扩散。在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体及固体中的扩散,本质上由微观分子的不规则运动引起,称为分子扩散,机理类似于热传导;流体作宏观对流运动时由于存在浓度差引起的质量传递称为对流扩散,机理类似于热对流。
二、简述斐克定律,并写出其数学表达式以及各项的意义;当混合物以整体平均速度运动时,斐克定律又该如何表示?(20分)
答:斐克定律克:在浓度场不随时间而变的稳态扩散条件下,当无整体流动时,组成二元混合物中组分A和B发生互扩散,其中组分A向组分B的扩散通量与组分A的浓度梯度成正比,其表达式为:
或
,-分别为组分A的相对质扩散通量和摩尔扩散通量;
——分别为组分A的质量浓度梯度和摩尔浓度梯度;
——组分A向组分B中的质扩散系数,单位;
当混合物以整体平均速度运动时