空气热湿处理过程与设备.ppt

第三章,空气热湿处理过程与设备,重庆大学城市建设与环境工程学院,2,3.1 空气热湿处理途径与风量,一、房间送风量夏季送风量的确定 夏季送风目的消除余热、余湿，维持室内温、湿度。,3.1 基本要求,式（3.1）,式（3.3）,上式中，dkg/kg,G,iO,Q,W,dO,G,in,dn,G,G,+,=,+,=,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,3,3.1 空气热湿处理途径与风量,送风量：由热平衡式3.1，有式中：QkW（即kJ/s）；in、iokJ/kg。由湿平衡式3.3，有式中：Wkg/s；dn、dokg/kg。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,4,3.1 空气热湿处理途径与风量,同时满足热平衡和湿平衡，则有：如果，含湿量d的单位为g/kg，则有：式（3.5）,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,5,3.1 空气热湿处理途径与风量,分析：当余热、余湿量一定时，有：在i-d图上它反映的是空气处理过程线的斜率。所谓空气处理过程线，就是空气初状态点到终状态点的连线。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,6,3.1 空气热湿处理途径与风量,夏季消除余热，位于N点以下的热湿比线上任意一点，均可作为送风状态点。,3.1 基本要求,to,tomav,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,7,3.1 空气热湿处理途径与风量,分析：送风点间距与送风量大小的关系O点距N越近，送风量越大，反之越小。送风量大小对系统的影响经济技术方面的影响：G设备、管道费用（风系统投资和运行费用减少）；设备、管道有效空间占用减小，施工难度降低。空调效果影响：送风量太小时，意味着送风温度很低，可能使人感受冷气流的作用；且室内温、湿度分布的均匀性和稳定性将会受到影响。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,8,3.1 空气热湿处理途径与风量,风量估算换气次数法估算。舒适性空调，温度波动范围1，设计中可选用能够达到的最大温差（t15），尽量减小送风量。冬季送风量的确定 一般系统，风量冬小夏大，按夏季设计。全年运行状况：全年定风量全年变风量,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,9,3.1 空气热湿处理途径与风量,二、新风量的确定满足卫生要求综合考虑人员污染和建筑污染对人体健康的影响,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,10,3.1 空气热湿处理途径与风量,二、新风量的确定满足卫生要求,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,11,3.1 空气热湿处理途径与风量,二、新风量的确定满足卫生要求,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,12,3.1 空气热湿处理途径与风量,二、新风量的确定满足卫生要求,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,13,3.1 空气热湿处理途径与风量,二、新风量的确定满足卫生要求,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,14,3.1 空气热湿处理途径与风量,二、新风量的确定满足卫生要求,3.1 基本要求,生产厂房的工艺空调，新风量按30m3/h人采用。,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,15,3.1 空气热湿处理途径与风量,维持风量平衡 补充局部排风 保持房间正压一般，室内正压H510Pa；不应超过30Pa。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,16,3.1 空气热湿处理途径与风量,维持风量平衡,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,17,3.1 空气热湿处理途径与风量,维持风量平衡,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,18,3.1 空气热湿处理途径与风量,维持风量平衡 补充局部排风 保持房间正压一般，室内正压H510Pa；不应超过30Pa。(三)新风除湿所需的风量 对新风承担室内湿负荷的集中空调系统所需的新风量。新风比新风量与总送风量的比值。新风比：m10%（取消最小新风量：按上述条件，选出最大值作为空调区的设计新风量。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,19,3.1 空气热湿处理途径与风量,(四)系统新风量公共建筑节能设计标准GB 50189-2005-5.3.7 当一个全空气系统服务多个不同新风比的使用空间时，空调系统的新风量应按下列公式计算确定：Y=X/(1+X-Z)X/Y=1+X-ZY-修正后的系统新风比；X-未修正系统新风比，X=Gw/G；Z-需求最大房间新风比；,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,20,3.1 空气热湿处理途径与风量,(四)系统新风量,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,21,3.1 空气热湿处理途径与风量,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,新风量确定-重要,22,3.1 空气热湿处理途径与风量,三、空调房间的空气平衡全年固定新风比的系统：新风LW渗透风LS；全年新风可变系统：有下述几种风量平衡关系：对房间：LLX+LS对空调处理箱：LLh+LW对P结点：LP=LXh 对空调系统：LP=LWLS,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,23,3.1 空气热湿处理途径与风量,四、空气热湿处理的基本过程四个典型过程：1等湿加热过程特点：温度升高，焓增加，含湿量不变；措施：表面换热器、电加热器等；焓湿图：垂直向上，AB；热湿比：+。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,A,B,等湿加热,24,3.1 空气热湿处理途径与风量,2等湿冷却（干冷）过程措施：表面换热器等；焓湿图：垂直向下，AC；特点：温度降低，焓减少，含湿量不变；热湿比：-。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,C,A,等湿冷却,25,3.1 空气热湿处理途径与风量,3等焓加湿过程措施：喷循环水。焓湿图：近似沿等焓线向下，AE。特点：温度下降，焓近似不变，含湿量增加。热湿比：=4.19ts0,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,E,A,等焓加湿,26,3.1 空气热湿处理途径与风量,4等焓减湿过程措施：固体吸湿剂吸湿；焓湿图：沿等焓线向上，AD；特点：温度升高，焓近似不变，含湿量降低；热湿比：0。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,D,A,等焓减湿,27,3.1 空气热湿处理途径与风量,四个象限：由=和=0两条线将焓湿图分成四个象限；在这四个象限内的空气状态变化过程，统称为“多变过程”。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,=0,=+,=-,I,II,III,IV,(0),(0),(0),(0),28,3.1 空气热湿处理途径与风量,前述的空气处理过程为四个典型过程：此外，还有两种空气处理基本过程：等温加湿、冷却干燥,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,=0,=+,=-,I,II,III,IV,等湿加热,等焓减湿,等湿冷却,等焓加湿,29,3.1 空气热湿处理途径与风量,等温加湿过程措施：喷饱和蒸汽；热湿比：iq为蒸汽焓值，iq=25002700 kJ/kg；该值与等温变化过程的值十分接近，故认为蒸汽加湿是近似等温；焓湿图：沿等温线向右，AF；特点：湿度增加、焓增加，温度基本不变。,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,F,A,等温加湿,30,3.1 空气热湿处理途径与风量,冷却干燥过程措施：喷水室或表冷器低于空气露点温度接触空气；焓湿图：向左下，AG；特点：温度、湿度、焓均减少；热湿比：,3.1 基本要求,房间送风量计算；房间送风量大小对系统的影响分析；新风量的确定原则；4.空气平衡分析方法；5.空气热湿处理的基本过程；,G,A,冷却干燥,31,3.1 空气热湿处理途径与风量,空气混合两种状态的空气混合，其混合后的空气状态点在原来两种空气状态点的连线上；参与混合的空气质量与线段长度成反比。,3.1 基本要求,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,32,3.1 空气热湿处理途径与风量,五、空气热湿处理的途径与方案供暖：对室内循环空气进行加热；空调：对送入室内的空气和室内一部分循环空气进行热湿处理。基本方法：热湿交换（直接或间接）；交换介质：水、蒸汽、冰、盐溶液、制冷剂等。,3.1 基本要求,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,加热、冷却、加湿、除湿等,33,3.1 空气热湿处理途径与风量,夏季热湿处理途径空气初始状态：W处理后的状态：O多种途径实现：1.直接处理WO 措施：液体吸湿剂减湿冷却特点：一步实现，过程简单；能量利用合理；液体吸湿系统复杂；初投资和运行管理 都有诸多不利。,3.1 基本要求,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,34,3.1 空气热湿处理途径与风量,2.冷却减湿干式加热WLO,3.1 基本要求,WL：措施：喷水室冷水喷淋、表冷器间接冷却LO：措施：空气加热器干加热特点：两步过程，容易控制冷热抵消，能量浪费需两套装置。,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,35,3.1 空气热湿处理途径与风量,3.等焓减湿等湿冷却W1O,3.1 基本要求,W1：措施：固体吸湿剂等焓减湿1O：措施：表冷器干冷。特点：无冷热抵消，减小能量浪费；冷媒温度不需过低，减小制冷设备容量；吸湿装置初投资和运行管理不利。,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,36,3.1 空气热湿处理途径与风量,4.蒸发冷却(III区,IV区需加人工冷源)区),3.1 基本要求,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,37,3.1 空气热湿处理途径与风量,4.蒸发冷却 DEC(I区)IwlR dw=dR西北大部分地区,尤其是甘肃、新疆等地采用这种系统送风温度一般在15 20 之间,3.1 基本要求,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,38,3.1 空气热湿处理途径与风量,4.蒸发冷却 IEC IEC DEC(II区)(3)IwlR dw=dR,3.1 基本要求,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,39,3.1 空气热湿处理途径与风量,4.等焓减湿蒸发冷却(V区)(4)IwlR dwdR,3.1 基本要求,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,40,3.1 空气热湿处理途径与风量,冬季热湿处理途径空气初始状态：W处理后的状态：O多种途径实现：,3.1 基本要求,喷淋加湿再加热WLOWL：措施：喷水室喷热水 LO：措施：空气加热器加热适于：有喷水室且具备热水条件时。,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,41,3.1 空气热湿处理途径与风量,2.预热蒸汽加湿再热W2LO W2：措施：空气加热器预热,3.1 基本要求,2L：措施：喷蒸汽等温加湿 LO：措施：空气加热器加热适于：采用表冷器处理空气时。,2,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,42,3.1 空气热湿处理途径与风量,3.预热喷循环水加湿再热W3LO W3：措施：空气加热器预热,3.1 基本要求,3L：措施：喷循环水绝热加湿 LO：措施：空气加热器再热适于：带有喷水室的空调系统。,3,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,43,3.1 空气热湿处理途径与风量,4.预热蒸汽加湿W4O W4：措施：空气加热器预热,3.1 基本要求,4O：措施：喷蒸汽等温加湿 特点：两个步骤节省投资适于蒸汽热源。缺点：加湿量不易调节、控制；会产生异味，影响卫生条件改善。,4,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,44,3.1 空气热湿处理途径与风量,5.预热循环水加湿混合加热 51L 52,3.1 基本要求,W5：措施：空气加热器预热 51L：措施：喷循环水绝热加湿 L 52措施：混合,5,O,L,W5,O,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,45,3.1 空气热湿处理途径与风量,特点：无再加热器，预热器体形加大；气流旁通，需加大空气处理箱断面；送风参数O，比较容易调节控制；,3.1 基本要求,5,L,适用于夏季需要喷水室的系统。,6.混合空气量及状态的计算；7.空气热湿处理的途径和方案。,46,3.2 用喷水室处理空气,喷水室功能：利用细小水滴使空气与水进行热湿交换，以实现多种空气处理过程。一、喷水室的构造与类型1.单级、双级：,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；,47,3.2 用喷水室处理空气,双级喷水室：水路和风路分别为串联流程。特点：喷淋水利用率高，处理焓差加大；缺点：设备占地面积大，水系统复杂。,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；,48,3.2 用喷水室处理空气,2.立式、卧式卧式喷水室：空气水平流过喷水室，设备占地面积相对较大。,3.2 基本要求,立式喷水室：空气自下而上，与喷淋水逆向流动，气水接触交换效果好，占地少。适宜于机房层高允许场所。,立式喷水室,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；,49,3.2 用喷水室处理空气,3.低速、高速低速喷水室：空气流动速度v=23m/s 高速喷水室：空气流动速度v 3m/s高速喷水室体积小，节省占地；热交换效率高，节电、节水。,3.2 基本要求,Luwa公司高速喷水室,Carrier高速喷水室：v=810m/s；瑞士Luwa高速喷水室：v=3.56.5m/s,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；,50,3.2 用喷水室处理空气,4.喷水方式：顺喷（顺气流方向）、逆喷、对喷；细喷适用于空气加湿处理；由小孔径、高压力可实现；粗喷适用于空气冷却干燥。,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；,51,3.2 用喷水室处理空气,二、喷水室处理空气的过程分析假想条件1.定义：与空气接触的水量无限多，接触时间无限长，水温不发生变化，全部空气都能达到具有水温的饱和状态点。2.空气的终状态：位于i-d 图的饱和曲线上；温度等于水温。,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；2.掌握假想条件和理想过程的基本概念；,52,3.2 用喷水室处理空气,3.假想条件下的空气状态变化根据水温不同，假想条件下，空气状态变化过程不同。根据水温分别与露点温度、湿球温度、干球温度的不同，有7个典型过程：,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；2.掌握假想条件和理想过程的基本概念；,其中有三个过程比较特殊：,53,3.2 用喷水室处理空气,水温与空气露点温度相同等湿变化A-2为空气湿变化的分界；水温与空气湿球温度相等等焓变化,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；2.掌握假想条件和理想过程的基本概念；,A-4是焓变化的分界；水温与空气干球温度相等等温变化A-6温度变化的分界线。,54,3.2 用喷水室处理空气,理想过程：1.定义：有限水量接触时，接触时间无限长，水温和空气温度都要变化，最终空气和水温一致，并达到饱和。变化过程由于水温也要变化，故其变化过程线为曲线而不是直线。,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；2.掌握假想条件和理想过程的基本概念；,55,3.2 用喷水室处理空气,3.2 基本要求,1。了解喷水室的功能及基本工作原理；2.掌握假想条件和理想过程的基本概念；,（a）为顺喷时的理想过程；（b）为逆喷时的理想过程。,56,3.2 用喷水室处理空气,实际变化过程水量有限，时间不长；水温变化；空气状态接近饱和而难以饱和。机器露点：空气经处理后所能达到的最大程度饱和点。即接近饱和但尚未饱和的状态点。,3.2 基本要求,57,3.2 用喷水室处理空气,三、喷水室的设计与选择计算内容：热工计算和阻力计算。热工计算两个效率系数：空气状态变化实际过程与理想过程换热量的比值，热交换效率系数（全热交换效率、第一热交换效率）同时考虑空气和水的状态变化，接触系数（通用热交换效率、第二热交换效率）仅考虑空气的状态变化。,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,58,3.2 用喷水室处理空气,喷水室的热交换效率全热交换效率E空气与有限水量接触，空气与水的状态变化如下：,3.2 基本要求,理想条件下：空气状态由1变到3点；水温由点5（tw1）变到点3。,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,59,3.2 用喷水室处理空气,实际条件下：空气状态由1只能变到2；水温也只能由5达到4（tw2），即低于3点的温度。,3.2 基本要求,全热交换效率：,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,60,3.2 用喷水室处理空气,全热交换效率：,3.2 基本要求,整理后，按照空气和水的初终状态表示的计算式为：式（3.8）,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,61,3.2 用喷水室处理空气,热湿交换效果与水空气温差：（ts2-tw2）越大，热湿交换越不完善；反之表明越接近理想程度。,3.2 基本要求,热交换效率,空气与水终温差（ts2-tw2）,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,62,3.2 用喷水室处理空气,绝热加湿的热交换效率系数对于喷水室处理空气，式3.8适用于除绝热加湿外的所有处理过程。对于绝热加湿过程：理想条件下：,3.2 基本要求,空气终状态可达到3；实际条件下：只能到达接近3 的2点。式（3.8）,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,63,3.2 用喷水室处理空气,接触系数（通用热交换效率）E意义：通用热交换效率是仅考虑空气状态变化而不考虑水温变化，实际换热与理想条件下换热的比值。由图3.12，有：,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,64,3.2 用喷水室处理空气,经变化可得到用空气初终状态参数来表示的通用热交换效率表达式：式（3.10）适用范围：可应用于所有喷水室处理过程，包括绝热加湿。另外，对于绝热加湿过程：E=E,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,65,3.2 用喷水室处理空气,喷水室热工性能的影响因素四方面：空气质量流速单位时间内通过喷水室单位断面积的空气质量。式（3.11）v空气流速，m/s；空气密度，kg/m3；G通过喷水室的空气量，kg/h；f 喷水室横断面积，m2。,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,66,3.2 用喷水室处理空气,影响：增加质量流速，喷水处理效果增强，即E热交换效率系数和E接触系数增大；相同风量条件下，喷水室断面尺寸和占地面积减小；挡水板过水量和阻力增大。常用取值范围：2.53.5kg/(m2s)。喷水系数处理每kg空气所用的水量。式（3.12）W总喷水量，kg/h；G通过喷水室的风量，kg/h。,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,67,3.2 用喷水室处理空气,影响：加大喷水系数，喷水处理效果增强，即E热交换效率系数和E接触系数增大。不同的处理过程，喷水系数应不同，通过热工计算确定。喷水室结构特性喷嘴排数：热交换效果单排比双排差;双排与三排接近;工程中多用双排.,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,68,3.2 用喷水室处理空气,喷嘴密度：每m2喷水室断面上布置的单排喷嘴个数。影响：密度过大，水苗重叠，不能充分发挥各自作用；密度过小，水苗不能覆盖整个喷水室断面，致使部分空气无法接触水流。具体数值与喷嘴形式有关，Y1型喷嘴一般为1324个(m2排),3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,69,3.2 用喷水室处理空气,排管间距：排管间距取600mm为宜，加大间距并不能提高热交换效果。喷嘴孔径：影响：孔径小，水滴细，增加气水接触面积，热交换效果好；孔径小，易堵塞，且相同水流量下，要求的喷嘴数增多；细喷不适宜用于冷却干燥处理。,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,70,3.2 用喷水室处理空气,喷水方向：单排喷嘴喷水室，逆喷优于顺喷；双排喷嘴喷水室，对喷优于逆喷；三排喷嘴喷水室，一顺两逆较好。喷嘴形式除上之外，喷嘴形式对热交换效果也有影响。空气与水的初参数初参数决定喷水室内热湿交换的方向和交换量的大小，会导致不同的处理过程和结果。同一处理过程，初参数变化对热交换效果影响不大，可以忽略。结构确定，初终参数一定，则有E或E=f(,v),3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；,71,3.2 用喷水室处理空气,喷水室热工计算的原则应当满足热交换效率和热平衡关系的要求。喷水室的实际热交换效率所需要的热交换效率由空气和水的初终状态参数计算得出。喷水室实际热交换效率由实验方法获取。喷水室实际热交换效率与质量流速及喷水系数的关系式：热交换效率系数（全热交换效率）：式（3.12）,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；5.喷水室热工计算原则；,72,3.2 用喷水室处理空气,接触系数（通用热交换效率）：式（3.13）其中的系数和指数因喷水室结构及空气处理过程不同而不同，由实验整理得到。喷水室热工计算方程式满足全热交换效率原则 式（3.15）,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；5.喷水室热工计算原则；,73,3.2 用喷水室处理空气,满足通用热交换效率原则 式（3.15）满足热平衡原则空气放出（吸收）热量与水吸收（放出）热量相等：式（3.16）即：湿球温度在ts=020范围内，近似有i=2.86ts，而水的定压比热为c=4.19kJ/kg，式3.16又可写为：式（3.17）,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；5.喷水室热工计算原则；,74,3.2 用喷水室处理空气,上述方程组联立求解：在设计计算中可求得所需冷源的水温和水量；在校核计算中可计算出空气所能达到的参数及水的终温。喷水室阻力计算空气流经喷水室的阻力，由三部分构成（计算式见教材式3.18、19、20）：挡水板阻力Hd（式3.18）；喷嘴排管阻力Hp（式3.19）；水苗阻力Hw（式3.20）。,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；5.喷水室热工计算原则；6.喷水室的阻力构成。,75,3.2 用喷水室处理空气,说明：式3.18中，参数v：v 喷水室断面空气流速，m/s。由于挡水板边框的存在，挡水板处空气流速vd要大于喷水室断面流速v。式3.20中，参数P：P 喷嘴前水压，MPa（工作压力）喷水室总阻力H为：HHd+Hp+Hw,3.2 基本要求,3.喷水室的两个效率系数的意义；4.喷水室换热效率的影响因素；5.喷水室热工计算原则；6.喷水室的阻力构成。,76,3.3 用表面式换热器处理空气,功能：利用换热工质，通过金属表面实现对空气的热交换。一、表面式换热器的构造与安装类型与构造1按媒体分空气加热器：热媒热水、蒸汽；可实现对空气的加热处理。表面式冷却器（表冷器）：冷媒：冷水水冷式；制冷剂直接蒸发式。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；,77,3.3 用表面式换热器处理空气,2按构造分光管式由若干排钢管与联箱焊接而成。热效率低、金属耗量大，优点是表面易清扫、空气阻力小、加工方便。少量应用。肋管式管外侧加肋片。技术要求：管与肋片接触紧密，连接牢靠，减小接触热阻；空气扰动性好，提高传热系数；空气阻力小；表面易清扫。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；,78,3.3 用表面式换热器处理空气,提高性能的主要措施1.合理的结构参数；2.缩小管间距；3.缩小间隙，减小传热热阻；4.亲水性处理，减小水珠阻力；5.加强表面空气扰动。表面式换热器的安装、连接安装与组合安装方式：蒸汽热媒最好不要水平安装，以免积聚凝结水，影响传热。垂直安装肋片要垂直。避免肋片积水增加空气阻力。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；,79,3.3 用表面式换热器处理空气,组合方式：串联、并联或串、并联组合。处理空气量大时用并联；处理温差大时用串联。表面式换热器的连接表面式空气加热器热水热媒：串、并联均可。管路串联时，热水流速增大，有利于水力工况的稳定和提高传热系数，但水系统阻力增加。蒸汽热媒：只能用并联，否则后一级热媒将变成凝结水。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；,80,3.3 用表面式换热器处理空气,表冷器冷媒与空气逆向流动，增加传热温差。表冷器并联组合时，管路并联连接；表冷器串联时，管路采用串联。考虑表面凝结水的排放，需要在表冷器下部装接水盘和排水管。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；,81,3.3 用表面式换热器处理空气,二、表面式换热器的热工特性等湿过程（干工况）过程类型：等湿加热和等湿冷却两种。特点：只有显热交换，没有潜热发生。换热量：取决于传热系数、传热面积、对数平均温差。减湿冷却（湿工况）特点：同时存在显热和潜热交换。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；,82,3.3 用表面式换热器处理空气,换热能力：比干工况的热交换能力大。换热扩大系数（析湿系数）定义：总热交换量与显热交换量的比值。式（3.26）tb、ib饱和状态空气的温度和焓。干工况：=1湿工况：1。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；,83,3.3 用表面式换热器处理空气,对于实际被处理的空气，还可按下式表示：t1、i1初始状态 空气的温度和焓；t2、i2终了状态 空气的温度和焓。,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；,3.3 基本要求,84,3.3 用表面式换热器处理空气,表冷器的热交换效率1.全热交换效率（热交换效率系数）Eg冷却过程中空气的实际换热量与理想过程下可能的换热量之比。式（3.31）又称：干球温度效率。影响因素：Eg=f(vy、w、),3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；4.影响表冷器热交换效率的主要因素；,图3.17,85,3.3 用表面式换热器处理空气,2.通用热交换效率E也称接触系数。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；4.影响表冷器热交换效率的主要因素；,86,3.3 用表面式换热器处理空气,2.通用热交换效率E经过推导分析，可得计算式为：式（3.34）a肋通系数：每排肋管外表面积 FN与迎风面积Fy之比。a=F/NFyF传热面积，N肋管排数。当结构一定，a为常数，此时：E=f(vy、N)即：与迎面风速vy和肋管排数N有关。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；4.影响表冷器热交换效率的主要因素；,87,3.3 用表面式换热器处理空气,迎面风速和肋管排数对表冷器的影响：vy E、阻力、尺寸NE、阻力、后排t减少传热量。工程实际：vy=23m/s、N8排表冷器的计算1.计算方法：热交换效率法 2.表冷器计算附加量：附加原因：长期使用，因积灰、结垢等，传热系数会下降。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；4.影响表冷器热交换效率的主要因素；,88,3.3 用表面式换热器处理空气,设计性计算和校核计算,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；4.影响表冷器热交换效率的主要因素；,89,3.3 用表面式换热器处理空气,Eg附加量：1冷热两用表冷器：a=0.9；2单冷却用表冷器：a=0.94；或者：降低水初温，降低值可按水温升的10%20%。,3.3 基本要求,90,3.3 用表面式换热器处理空气,(五)表面式空气加热器的计算计算方法：1平均温差法 2热交换效率法,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；4.影响表冷器热交换效率的主要因素；,91,3.3 用表面式换热器处理空气,三、表面式换热器的阻力计算计算内容：空气阻力；水阻力。计算方法：由实验公式计算得到。特点：与加热器计算方法和公式形式类似。区别：表冷器空气阻力有干湿工况之分；湿工况空气阻力大于干工况阻力。换热媒体阻力计算分水和蒸汽两种。,3.3 基本要求,了解表面式的热器的主要类型；2.干湿工况的热工特性；3.析湿系数的概念；4.影响表冷器热交换效率的主要因素；5.表冷器阻力计算内容；6.干湿工况空气阻力的比较。,92,3.3 用表面式换热器处理空气,四、其他表冷器喷水式表冷器 优点：K值提高，净化加湿空气 缺点：能耗增加，阻力增加直接蒸发式表冷器 优点：减小机房面积 缺点：设计计算复杂,3.3 基本要求,93,3.4 其他加湿处理过程与设备,一、空气加湿方法与类型空气加湿的位置：空气处理箱、送风管、房间内。方法分为两大类：1.向空气中喷蒸汽等温加湿2.向空气中喷水雾等焓加湿 所需加湿量：W=G(d2-d1)kg/h G 风量，kg/h d1、d2 空气进出口含湿量，kg/kg干,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；,94,3.4 其他加湿处理过程与设备,二、典型的空气加湿器喷蒸汽类（等温加湿）蒸汽喷管和干蒸汽加湿器普通蒸汽喷管特点：构造简单，但带凝结水滴，影响效果，用于要求不高的地方。干蒸汽加湿器在普通喷管外加保温。特点：喷出蒸汽是干蒸汽，不带水滴。应用普遍。,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,95,3.4 其他加湿处理过程与设备,喷口喷汽量：与喷口面积f 和蒸汽工作压力P 有关：g=0.594 f(1+p)0.97 kg/h 式（3.49）通常工作压力P0.03MPa，以减小噪声。加热蒸发类加湿器水加热，使其变成蒸汽。电热加湿器电极式加湿器原理：电极棒插入水中，用电加热水产生蒸汽。三相电源有三根金属电极，单相电源用两根。产汽量：通过水位调节。,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,96,3.4 其他加湿处理过程与设备,优点：结构紧凑，加湿量容易控制，不需要蒸汽源。缺点：耗电量大，电极表面易结垢、腐蚀。宜用于小型系统。功率：N=kW(iq-ctw)kW 式（3.50）W蒸汽发生量，kg/siq蒸汽焓，kJ/kg；tw进水温度k 考虑元件结垢引入的系数，1.051.2,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,97,3.4 其他加湿处理过程与设备,电热式加湿器原理：电热管置于水盘中将水加热产生蒸汽。加湿量：由水温和水表面积决定。,3.4 基本要求,管状电热元件,排水,给水,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,98,3.4 其他加湿处理过程与设备,红外线加湿器原理：红外线灯温度高达2200的高温加热水体，使其产生过热蒸汽，实现空气的加湿。特点：运行控制简单，动作灵敏，加湿迅速，蒸汽洁净；耗电量大，价格较高。适用于：温湿度控制严格，加湿量不大的中小型空调或净化系统。,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,99,3.4 其他加湿处理过程与设备,PTC蒸汽加湿器原理：利用PTC（氧化陶瓷半导体）热电变阻器直接加热水体，产生蒸汽。特点：运行平稳、安全，蒸发迅速，不结露，寿命长，控制、维修简便。适用于：温湿度要求较严格的中、小型空调系统。,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,100,3.4 其他加湿处理过程与设备,雾化蒸发类加湿器（等焓加湿）超声波加湿器原理：利用超声波振荡使水雾化，形成蒸汽。特点：运行安静可靠、反应灵敏，能耗较少，加湿效果好，能产生负氧离子，有益健康；但水质较硬时，会产生白色粉末附在室内物体表面。,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,101,3.4 其他加湿处理过程与设备,离心式加湿器原理：依靠离心力作用使水雾化、蒸发，加湿空气。特点：节省电能，动作灵敏，使用寿命长，安装维护简便；但生成雾粒粒径大，水的利用率低。3.高压喷雾加湿器 构成：加湿主机（高压泵、电磁阀、压力表、控制电路、进出水管等）、喷头、湿度控制器；,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,102,3.4 其他加湿处理过程与设备,(三)表面蒸发类（等焓加湿）原理：利用水膜表面水分蒸发，加湿空气。类型：透湿膜加湿器、湿面蒸发式加湿器、水槽、水帘简易加湿等。,3.4 基本要求,空气加湿的两种类型；加湿量的计算；3.常用空气加湿器及原理,103,3.5 其他减湿处理过程与设备,度量标准：含湿量和相对湿度