热质交换原理与设备ch4热质交换.ppt

过程线 水温特点 t或Qx d或Qs i或Qx 过程名称 A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 tw tl tw= tl tltw ts tw= ts tstw tA tw= tA twtA 减 减 减 减 减 不变 增 减 不变 增 增 增 增 增 减 减 减 不变 增 增 增 减湿冷却 等湿冷却 减焓加湿 等焓加湿 增焓加湿 等温加湿 增温加湿 空气与水直接接触时各种过程的特点 * * * 2.理想过程：空气与水接触时间足够长，水量有限 水初温tw1＜空气露点，水与空气的运动方向相同(顺流)，如图F4-7(a)，热湿交换充分完善时，空气终点在饱和曲线上，温度等于水终温。 * * * 逆流F4-7(b)，曲线向另外方向弯曲，热湿交换充分时，空气终点在饱和曲线上，温度等于水初温。 tw1＞tA，逆流，F4-7(c)，热湿交换充分完善时，空气终点在饱和曲线上，温度等于水终温。 * * * 3.实际过程：空气和水直接接触时，接触时间有限。 工程中，可用连接空气初、终状态点的直线来表示空气状态的变化过程。 4.3.4空气和水直接接触时的对流增湿和减湿 1.刘伊斯关系式： 适用范围：F4-15中，绝热加湿、冷却干燥、等温加湿、加热加湿过程及用表冷器处理空气的过程。 * * * 2.麦凯尔方程 根据刘伊斯关系式，式(4-12) 将变成： 也可变为： 即为麦凯尔方程 结论：在热质交换同时进行时，如果符合刘伊斯关系式的条件存在，则推动总热交换的动力是空气的焓差。 (4-16) (4-17) * * * 4.3.5 影响空气与水表面之间热质交换的主要因素 4.3.4.1 焓差是总热交换推动力 1.热质交换总换热方程式： 结论：总热交换量与推动力和总热交换系数乘积成正比，空气与水表面之间的总热交换推动力是焓差。 对于1kg干空气，总热交换量即为焓差△i， △i=△is+△iL 式中：△is为显热交换量，与温差成正比； △iL为潜热交换量，与含湿量差成正比。 * * * 2.热质流量随着水温变化的关系：图4-17 (1)当空气与水直接接触时，对空气侧： 1)总热交换量以空气初状态的湿球温度Ts1为界，当水温Tw Ts1时，空气为增焓过程，总热流方向向着空气；当TwTs1时，空气为减焓过程，总热流方向向着水。 2)显热交换量以空气初状态的干球温度T1为界，当TwT1时，空气失去显热，当Tw T1时，空气获得显热，总热流方向还要看潜热流量而定。 * * * 3)潜热交换以空气初状态的露点温度TL1为界，当Tw TL1时，空气得到潜热量，当Tw TL1时，空气失去潜热量。总热流方向还要看显热流量而定。 4)当水温Tw T1时，总热流方向总是向着空气。 * * * (2)当空气与水直接接触时，对水侧： 1)当Tw T1时，△is和△iL的热流都由水流向空气，水温降低； 2)当Ts1TwT1时，△is和△iL的热流方向虽然相反，但是总热流0，即热流仍由水流向空气，所以水温仍然降低； TL1 Ts1 T1 T o 潜热 显热 总热 * * * 3)当Ts1=Tw时，△is=△iL ，△i =0此时热流量等于零，所以水温不变； 4)当TwTs1时，△i 0，热流方向由空气流向水面，所以水温升高。 结论：水冷却的极限温度是Ts1，即水冷却的最低温度不可能低于空气湿球温度。 (3)当水温不变而改变空气初状态时，同样会引起总热流方向的变化，从而引起推动力的变化。 冷却塔的实际运行一般属于第一种情况，即Tw T1。夏季(Tw- T1)值很小，潜热占比例较大，主要为蒸发散热。 * * * 4.3.5.2 气液之间的双膜阻力是热质交换的控制因素 (4-19) 结论：焓差推动力与温差推动力之比，正比于两膜阻力之比，说明膜阻力愈大，需要的推动力也愈大。 双膜阻力是热质交换的控制因素，影响两膜阻力的因素也就是影响热质交换的因素。 * * * （1）空气流动状况对气膜阻力的影响 vp有一个合适的范围，常取vp = 2.5 ～ 3.5kg/(m2?s) （2）