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、过程速率三、过程极限四、过程计算
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以传热为目的伴有传质：热水塔，凉水塔分类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
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
冷水塔高热气热气t热水塔逆转传质水0热气温度t水汽分压
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t热水冷空气塔高热水凉水塔水pe冷空气温度tp（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）逆转热水塔一传质逆转，凉水塔一传热逆转逆转原因？
冷空气 热水 塔 高 温度t 热水 冷空气t p 冷空气 凉 水 水 塔 pe θ （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?
冷水塔高p热气热气t热水塔逆转传质1水10热气温度t水汽分压对热水塔：气体温度t>水温θ，热气向冷水传热水温 个→ ps 个(水)在塔底部造成Ps水>P水汽传热液相气相水由液相向气相蒸发传质→、气相液相
气体温度t 水温， 热气向冷水传热。 在塔底部造成 ps水 p 水汽 水由液相向气相蒸发 对热水塔： 水温 ps (水） 液相 气相 传质 气相 传热 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
冷空气t热水冷空气塔高4热水7凉水塔水pe冷空气温度tp对凉水塔：热水温度高，因而液相水汽平衡分压p。>气相水汽分压p水汽传质液相汽化→气相水既传显热又以汽化的水分给气相以潜热，因而水温，以致塔底部造成水温A<冷空气温度t造成传热逆转传热气相液相
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热，因而水温 ， 冷空气 热水 塔 高 温度t 热水 冷空气t p 冷空气 凉 水 水 塔 pe θ
热质传递，方向逆转根本原因：液体平衡分压P.由液体温度唯一决定，而气体温度与水汽分压则为独立变量。而p±p。当t气=θ液达平衡，当p=p时,t. ±问题的解决必须气液气e从空气和水两个过程方向判断依据：不同方面考虑传质：传热：Ap=p-ps△t = t - 0或p=p或 △t =-t高分压相低分压相高温位低温位
液体平衡分压Pe由液体温度唯一决定，而气体温 度与水汽分压则为独立变量。 当t 气 = 液 达平衡， , e p p 而 气 时， 气 当 e p = p 气 液 t 过程方向判断依据： 传热： t = t − 或 t = −t 高温位 低温位 传质： p = p − ps 或 p p p = s − 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1、传热速率q=α(t-0)2、传质速率N= kg(p，-p)P.为液相温度水汽的平衡分压N^ = k(Hs - H)以湿度差为推动力气体湿度H的定义：kg水汽/kg干气单位质量干气体带有的水汽量空气湿度Mn水18湿空气中水汽质量m水汽P水汽P水汽SH== 0.622湿空气中干空气质量29M.n气m干气P干气p-P水汽道尔顿分压定律：气体分压比等于摩尔比
二、过程速率 单位质量干气体带有的水汽量 kg水汽 kg干气 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 p p p p p M n M n m m − = = = • = 0.622 29 18 1、传热速率 q = (t −) 气体湿度 H 的定义： 2、传质速率 N kH (HS H) A = − 以湿度差为推动力 N k ( p p) s g A = − PS为液相温度水汽的 平衡分压 道尔顿分压定律：气体分压比等于摩尔比
Mp水汽水H=XM瓦P-p水汽p水汽H = 0.622空气一水系统P-p水汽HP或H= f(p,P总p水汽 =0.622 + H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PsHs = 0.622P-Ps
H= 水汽 水汽 气 水 P p p M M − 水汽 水汽 P p p H − 空气—水系统 = 0.622 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 s s S P p p H − = 0.622 H HP p + = 0.622 或 水汽 H = f ( p, p 总 ）
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，液相状态变化液相极限温度湿球温度t（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绝热饱和温度as（少量空气，大量水长期接触）
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—— w 湿球温度 t as 液相极限温度——绝热饱和温度 t （少量空气，大量水长期接触）