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传热传质过程报告

刘畅3382012511

摘要单论述了传质冷却的机理，并给出工程实际的应用及其必威体育精装版进展，以管式

间接蒸发冷却器为实例建立数学模型，论证传热传质机理

关键字冷却机理管式间接蒸发冷却器

引言

质量传递过程设计的领域很广，如空调工程中空气的处理问题，化学工程中

常见的有蒸馏、吸收、萃取和干燥等，质量传递过程还与反应工程、离子交换、

反渗透技术和生物工程等过程密切相关。传质机理是说明传质过程的基础，有了

正确的传质理论，便可以据此对具体的传质过程及设备进行分析，优化选择合理

的操作条件，对设备的强化、新型高效设备的开发做出指导。传质理论一般首先

是对传质过程提出一个说明传质机理的数学物理模型，研究该模型的解，讨论影

响传质过程的各种因素，以实验验证该传质理论的正确程度，进而可以用实验的

结果，修正数学物理模型，最后得到比较切换实际工程问题的传质模型。下面将

简单介绍传热传质机理并在管式间接蒸发空气冷却器的传热、传质过程分析的基

础上，建立适宜的管式间接蒸发空气冷却器的热工模型，并对管外湿侧二次空气

与水膜之间的传热、传质系数进行广泛的分析、优选和改进。

1传质冷却机理及其实际应用

在传热学中已经分析过和壁面间的对流换热过程，所涉及的流体是单一物质

或称一元体系。而在某些实际情况下，流体可能是二元体系，并且其中各组分的

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浓度不均匀，物系中的某组分存在浓度梯度，将发生该组分由高浓度区向低浓度

区的歉意过程，就会有质量传递或质交换发生。日常生活中遇到的水分蒸发和煤

气在空气的弥漫以及室内装修造成的空气污染等都是传质现象。同样在自然界和

工程实际中，海洋的水面蒸发在潮湿的大气层中形成云雨；生物组织对营养成分

的吸收；油池起火和火焰的扩散；冷却塔、喷气雾化干燥、填充吸收塔等的工作

过程都是传质过程的具体体现。

传质过程又常和传热过程符合在一起，例如空调工程中常用的表面式空气冷

却器在冷却去湿工况下，除了热交换外还有水分在冷表面凝结洗出；还有在吸收

式制冷装置的吸收器重发生的吸收过程等，均是既有热交换又有质交换的现象。

在测量湿空气参数时所用的干湿球温度计，湿球温度也是由湿球纱布与周围空气

的热交换和质交换条件所决定的。

1.1质量传递的方式分为两种：分子传质、对流传质

1.1.1分子传质

分子传质又称分子扩散，它是由分子无规则扩散热运动而形成的物质传递现

象。如图所示，用一块隔板将容器分为左右两室，两室中分别冲入温度和压力相

同而浓度不同的A、B两种气体。设在左室中，A的浓度高于右室，而组分B的浓

度低于右室。当隔板抽离后，流体之中的物质分子，由于在流体内部各部位存在

浓度差，凭借微观热运动，自发地从浓度高处向低处转移，直至其浓度在整个流

体空间中分布均匀。此时，通过任一界面物质A、B的净扩散同量为零，但扩散

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AB

P,TP,T

仍在进行。

物质在某个位置处的扩散通量，大小与该处的浓度梯度成正比。

J∝dc/dz

Aa

J=-Ddc/dz

改写为等式AA,Ba

J——组分A在z方向上的扩散通量，kmol/(m2⋅s)；

A

dCa/dz——组分A在z方向上的浓度变化率（浓度梯度），kmol/m4；

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