第十三章热质传递08.5.2VIP免费

第十三章热质同时传递的过程一、过程特征与过程方向判断二、过程速率四、过程计算三、过程极限一、过程特征与过程方向判断分类以传热为目的伴有传质：热水塔，凉水塔以传质为目的伴有传热：固体干燥、精馏等特征：具有发生传热或传质方向逆转的可能性热质同时传递，相互之间有影响。一个过程进行必将打破另一过程瞬时平衡，使过程发生逆转。热气冷水塔高温度t水热气t水汽分压p热气逆转传质热水塔θ冷空气热水塔高温度t热水冷空气tp冷空气水凉水塔peθ图象记忆：（1）水的传质，传热热水塔温度始终单调上升凉水塔蒸汽压始终单调下降（2）逆转热水塔—传质逆转，凉水塔—传热逆转逆转原因?，水温气体温度t热气向冷水传热。在塔底部造成水汽水pps水由液相向气相蒸发对热水塔：水）(sp水温液相气相传质传热气相液相热气冷水塔高温度t水热气t水汽分压p热气逆转传质热水塔θ对凉水塔：以致塔底部造成水温冷空气温度t造成传热逆转传热气相液相热水温度高，因而液相水汽平衡分压ps>气相水汽分压p水汽液相汽化气相传质水既传显热又以汽化的水分给气相以潜能，因而水温，冷空气热水塔高温度t热水冷空气tp冷空气水凉水塔peθ液体平衡分压Pe由液温唯一决定，而气体温度与水汽分压则为独立变量。达平衡，当液气t,epp气而时，气当epp液气t过程方向判断依据：传热：tttt或高温位低温位传质：sppp或ppps高分压相低分压相热质传递，方向逆转根本原因：问题的解决必须从空气和水两个不同方面考虑二、过程速率单位质量干气体带有的水汽量干气水汽kgkg空气湿度H=水汽水汽干气水汽气气水水干气水汽湿空气中干空气质量湿空气中水汽质量pppppnMnMmm622.029181、传热速率)(tq气体湿度H的定义：2、传质速率)(HHkNSHA以湿度差为推动力)(ppkNsgAPS为液相温度的平衡分压道尔顿分压定律：气体分压比等于摩尔比H=水汽水汽气水pPpMM水汽水汽pPpH622.0空气—水系统饱和湿度HS气相中水汽分压等于水温下的饱和蒸汽压时气体的湿度ssSpPpH622.0HHPp622.0水汽）总ppfH,(或三、过程极限单一的传热过程的极限：温度相等，达到热平衡状态单一的传质过程的极限：气相分压与液相平衡分压相等，达到相平衡状态热、质传递同时进行1、气相状态固定不变，液相状态变化（大量空气，少量水长期接触）2、液相状态固定不变，气相状态变化液相极限温度——wt湿球温度ast液相极限温度——绝热饱和温度（少量空气，大量水长期接触）起初水t由于水水汽Spp过程逆转（传热）水汽化从其自身吸热使水温，空气传热给水，当水气t空气传热水ptpWs)(水传质空气1、气相状态固定不变，液相状态变化液相极限温度——wt湿球温度如果这一热量不足以补偿水的汽化所需热量，水的温度θ继续下降。当空气传给水显热与水汽化所需热量相等时，达到平衡状态。这时的温度即为极限温度—湿球温度过程分析：从分析过程可见，水汽化温度下降接受空气传给的热，由于水汽化以后水汽进入气相将热量又带到气相，形成动态平衡，此时，空气传给水的热量恰等于水分因分压差而汽化所需的热量，水温不再变化。wwHwAwrHHkrNttq)()(所以)(HHrkttwwHwwt既与传热有关又与传质Hk有关注意：后，这里的wt不可能无限制下降，因为sp汽化热下降，）t(，气相传给水热量上升，最终达到平衡。讨论：（1）),(Htftw是空气状态参数，与水的初始情况无关这就是水（液相）的极限温度—湿球温度wt凉水塔底情况即如此。（2）对空气—水系统09.1HkCkgkJ0)(09.1HHrttwwwwwtH——下的饱和湿度（3）求解是个试差过程wt解法二：查图求解图13—5P308（求计比较计设）wtwtwt?解法一：设wtwt查wr查wwwwpPpHp622.0tasHas液相温度tastas气相流量V温度t湿度H无穷多塔板，塔底温度无限趋近极限温度astθ∞ttθp∞peH(θ)∞2、液相状态固定不变，气相状态变化ast绝热饱和温度因为是理论塔板，该级气相温度必与液体温度ast相等气相中水汽分压与该级水温下的饱和蒸汽压相等)(asastfHasasasPHrHHVttVC)()(...