熱質交換原理與設備

本教材是按照該課程教學大綱要求編寫的，主要講述熱質交換的基本原理、基本規律和相關設備的理論和實踐知識。全書共10部分：緒論，質交換過程，動量、熱量和質量傳遞類比，相變熱質交換原理與設備，空氣與水熱質交換原理與設備，乾燥劑除濕原理與設備，空氣射流及燃料燃燒時的熱質交換原理與設備，熱質交換設備的熱工計算，熱質交換設備的優化設計和性能評價，以及附錄。本教材將原理與設備有機地結合起來，既符合學生的認識規律，又便於學生學習掌握，並注意與實際工程相結合。“熱質交換原理與設備”課程是高等學校建築環境與設備工程專業的主幹技術基礎課之一，起著連接本專業基礎課和專業課的橋樑作用。

基本符號表

第1章 緒論

1.1 熱質交換現象

1.1.1 三種傳遞現象的聯繫

1.1.2 本專業中的典型熱質交換現象

1.2 本門課程在專業中的地位與作用

1.3 本門課程的主要研究內容與方法

思考題

第2章 熱質交換過程

2.1 傳質概論

2.1.1 混合物組成的表示方法

2.1.2 傳質的速度和擴散通量

2.1.3 質量傳遞的基本方式

2.2 擴散傳質

2.2.1 斐克定律

2.2.2 氣體中的穩態擴散過程

2.2.3 液體中的穩態擴散過程

2.2.4 固體中的穩態擴散過程

2.2.5 擴散係數及其測量

2.3 對流傳質

2.3.1 對流傳質係數

2.3.2 濃度邊界層及其對傳質問題求解的意義

2.3.3 紊流傳質的機理

2.3.4 對流傳質的數學描述

2.3.5 對流傳質過程的相關準則數

2.3.6 對流傳質問題的分析求解

2.4 相際間的對流傳質模型

2.4.1 薄膜理論

2.4.2 滲透理論

2.4.3 表面更新模型

2.5 動量、熱量和質量傳遞類比

2.5.1 三種傳遞現象的類比

2.5.2 三傳方程

2.5.3 動量交換與熱交換的類比在質交換中的應用

2.6 對流傳質的準則關聯式

2.6.1 流體在管內受迫流動時的質交換

2.6.2 流體沿平板流動時的質交換

2.7 熱量和質量同時進行時的熱質傳遞

2.7.1 同時進行傳熱與傳質的過程

2.7.2 同一表面上傳質過程對傳熱過程的影響

2.7.3 劉伊斯關係式

2.7.4 濕球溫度的理論基礎

2.7.5 自然環境中的傳熱傳質

2.8 傳質應用舉例

2.8.1 建材有機揮發性化合物散發問題

2.8.2 光催化處理室內有機揮發物

2.8.3 大氣污染防治方面

思考題與習題

第3章 固液相變原理和應用

3.1 固液相變簡介

3.2 蓄熱用固液相變材料的分類和選擇

3.3 一維凝固和融解問題及其分析方法

3.3.1 常見一維相變傳熱問題

3.3.2 求解方法及舉例

3.3.3 多維相變傳熱問題

3.3.4 考慮固、液密度差的簡單區域中的相變傳熱

3.3.5 相變潛熱貯能系統的理論模型和熱性能分析

3.4 固液相變應用舉例

3.4.1 集中空調的相變蓄冷系統分類

3.4.2 空調蓄冷系統的設計

3.4.3 蓄冷系統設計應注意的問題

3.4.4 典型蓄冷空調系統的經濟效益

思考題與習題

第4章 空氣熱質處理方法

4.1 空氣熱質處理的途徑

4.1.1 幾個相關概念

4.1.2 空氣熱質處理的各種方案

4.1.3 空氣熱質處理及設備

4.2 空氣與固體表面之間的熱質交換

4.2.1 濕空氣在冷表面上的冷卻降濕

4.2.2 濕空氣在肋片上的冷卻降濕過程

4.3 空氣與水直接接觸時的熱濕交換

4.3.1 熱濕交換原理

4.3.2 空氣與水直接接觸時的狀態變化過程

4.3.3 空氣和水直接接觸時的對流增濕和減濕

4.3.4 影響空氣與水表面之間熱質交換的主要因素

4.3.5 空氣與水表面的熱質交換係數

4.4 吸附材料處理空氣的機理和方法

4.4.1 吸附的基本知識和概念

4.4.2 等溫吸附線

4.4.3 常用吸附劑的類型和性能

4.4.4 多孔介質傳質淺析

4.4.5 空氣靜態吸附除濕和動態吸附除濕

4.4.6 通過吸附改善室內空氣品質

4.4.7 通過光催化改善室內空氣品質

4.5 吸收劑處理空氣的機理和方法

4.5.1 吸收現象簡介

4.5.2 液體除濕劑的類型和性能

4.5.3 吸收劑處理空氣的機理

4.5.4 影響吸收的主要因素

4.5.5 吸收劑處理空氣系統和應用簡介

思考題與習題

第5章 熱質交換設備

5.1 熱質交換設備的形式與結構

5.1.1 熱質交換設備的分類

5.1.2 間壁式換熱器的形式與結構

5.1.3 混合式換熱器的形式與結構

5.2 間壁式熱質交換設備的熱工計算

5.2.1 間壁兩側流體傳熱過程分析

5.2.2 總傳熱係數與總傳熱熱阻

5.2.3 換熱器熱工計算常用計算方法

5.2.4 表面式冷卻器的熱工計算

5.2.5 其他間壁式熱質交換設備的熱工計算

5.3 混合式熱質交換設備的熱工計算

5.3.1 影響混合式設備熱質交換的主要因素

5.3.2 混合式設備發生熱質交換的特點

5.3.3 噴淋室的熱工計算

5.3.4 冷卻塔的熱工計算

5.3.5 其他混合式熱質交換設備的熱工計算

5.4 熱質交換設備模擬建模方法

5.4.1 間壁式換熱器的建模

5.4.2 混合式換熱器的建模

5.5 熱質交換設備的優化設計及性能評價

5.5.1 熱質交換設備的優化設計與分析

5.5.2 熱質交換設備的性能評價

5.5.3 熱質交換設備的發展趨勢

思考題與習題

附錄

附錄2-1 干飽和水蒸氣的熱物理性質

附錄2-2 飽和水的熱物理性質

附錄2-3 空氣的熱物理性質(p=101.325kPa)

附錄2-4 擴散係數

附錄4-1 濕空氣焓濕圖

附錄5-1 有代表性流體的污垢熱阻

附錄5-2 總傳熱係數的有代表性的數值

附錄5-3 部分水冷式表面冷卻器的傳熱係數和阻力實驗公式

附錄5-4 水冷式表面冷卻器的□值

附錄5-5 JW型表面冷卻器技術數據

附錄5-6 部分空氣加熱器的傳熱係數和阻力計算公式

附錄5-7 部分空氣加熱器的技術數據

附錄5-8 噴淋室熱交換效率實驗公式的係數和指數

附錄5-9 濕空氣的密度、水蒸氣壓力、含濕量和焓

參考文獻