空气处理设备.ppt
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1、空气处理设备,学习目标,了解空气热湿处理的原理掌握空气热湿处理的常用方法重点掌握各种空气热湿处理设备的构造与工作原理,热湿交换介质与热湿处理装置,对空气进行热湿处理,即对空气进行加热、冷却或加湿、除湿。,加热,冷却,加湿,除湿,空气的热湿处理,热湿交换介质与热湿处理装置,在空调工程中,主要使用水、水蒸气、制冷剂作为与空气进行热湿交换的介质。水 是使用最多、最广的介质 最容易获得 价格低廉 调节方便 既能直接与空气进行热湿交换,又能 间接 与空气进行热湿交换水蒸气 如果直接喷入空气中,能起到加湿作用;如果通过换热器间接与空气接触则只能起加热作用。,热湿交换介质与热湿处理装置,制冷剂:通常借助换热
2、器与空气进行热湿交换 空气发生何种状态变化与制冷剂的状态变化有关 如果制冷剂由液态变为气态,则空气将发生降温或降温减湿变化 如果制冷剂由气态变为液态,则空气将会被加热在某些特殊场合,还可以利用某些固体或液体吸湿剂(如硅胶、氯化锂、三甘醇等)与空气进行热湿交换。,热湿交换介质与热湿处理装置,空气热湿处理设备的类型 直接接触式热湿处理装置 间接接触式热湿处理装置,空气热湿处理装置,空气热湿处理装置,(1)直接接触式热湿处理装置特征 把水、水蒸气等介质直接喷入空气中,或让热湿交换介质与空气直接接触,使空气状态发生变化。常用的这类装置 喷水室各种水加湿器蒸汽加湿器,(2)间接接触式热湿处理装置又称为表
3、面式或间壁式热湿处理装置,表面式换热器。特征 将水、水蒸气、制冷剂等介质通过金属分隔面与空气进行热湿交换,从而使空气状态发生变化。常用的这类装置 表面式冷却器(表冷器)、空气加热器、盘管、蒸发器和冷凝器,空气热湿处理装置,电加热器是利用电热元件来加热空气,其作用原理与上述两类热湿处理装置有所不同。,空气热湿处理装置,一、喷水室 又称为喷淋室、淋水室、喷雾室、洗涤室,喷水室,一、喷水室1、工作原理 借助内部设置的喷水装置喷出的高密度小水滴,与空气直接接触进行热湿交换,从而使空气状态发生变化。,喷水室空气流程 在风机的作用下进入喷水室通过前挡水板或整流器与喷水装置喷出的水滴相接触进行热湿交换,发生
4、状态变化流经挡水板,分离出夹带的水滴离开喷水室,喷水室,喷水室,2、优点 可以对空气实现加热、冷却、加湿、除湿等处理过程具有一定的空气净化能力夏冬季可以共用加工制作容易3、主要缺点 对水质要求比较高占地面积大水系统复杂需要配备专用水泵4、适用场合 主要在以空气湿度为主要调控对象的公益性空调系统中使用。,5、喷水室的构造,卧式、单级、低速喷水室1前挡水板 2喷水排管 3防水灯 4后挡水板 5浮球阀 6底池 7补水管 8供水管 9三通混合阀 10回水管 11滤水器 12水泵 13溢水管 14泄水管 15溢水器 16检查门,喷水室,(1)喷水排管又称为喷淋排管,主要由供水管和喷嘴组成。根据空气处理的
5、需要,在喷水室中可设置二至四排。喷嘴的喷水方向相对于空气流动方向可顺喷,也可逆喷;当采用两排喷水排管时均为对喷。,喷水室,(2)喷嘴喷嘴用来将水变成小水滴,扩大空气与水直接接触进行热湿交换的面积。喷嘴喷出的水滴大小、水量多少、喷射角度和喷射距离与喷嘴的构造、喷口孔径以及水压大小有关。制作喷嘴的材料一般 采用黄铜、尼龙、塑料和陶瓷。,离心式喷嘴,喷水室,(3)挡水板一般用厚度为0.751.0mm的镀锌钢板制作,也可以用不锈钢板、铝合金板、玻璃钢、塑料或塑料复合钢板制作。前挡水板 兼有挡住水滴不飞溅出喷水室和使空气在整个喷水室 横截面上能尽量均匀 分布进入的双重作用,故又称为均风板。现已很少使用,
6、取 而代之的是流线形 格栅整流器(又称为 导流板)。,喷水室,后挡水板 主要有折板形和波纹形两种,当夹带着水滴的空气在挡水板片与片之间的流道曲折通过时,因流动方向的改变而使水滴在惯性作用下与挡水板发生碰撞,将水滴阻留并聚集在板面上,并沿直立的板面流到底池。,折板形挡水板,波纹形挡水板,喷水室,(4)底池用来容纳喷淋用水和喷淋落水,其上接有回水管、溢水管、补水管和泄水管四种管道。当需要使用部分回水调喷水温度和需要对空气进行等焓加湿处理时,就要使用回水管(又称为循环水管)将底池中的水通过滤水器过滤后供给水泵;当夏季对空气进行冷却干燥处理时,底池中的水将增多,为维持底池一定的水位,需借助溢水管通过溢
7、水器将多余的水从底池中排出;当冬季对空气进行喷循环水加湿时,底池中的水将会减少,为维持底池一定的水位,需要通过浮球阀控制补水管向底池自动补水;在需要将底池的水排除干净以便清洗底池或检修设备时,就要用到泄水管。,喷水室,喷水室,6、喷水室的种类喷水室除了有卧式、单级和低速的外,相应的还有立式、双级和高速喷水室,此外还有带旁通的喷水室和带填料层的喷水室等。(1)立式喷水室特点 占地面积小,空气自下而上流动,水自上而下喷洒,因而热湿交换效果更好。适用场合 一般用于处理风量较小或空调机房层高较高的场合。,(2)双级喷水室是风路及水路都串联起来的喷水室。空气先进入级喷水室再进入级喷水室,而喷淋水是先进入
8、级喷水室,再进入级喷水室。主要特点 空气的温降(升)、焓降(升)都较大;用水量小;被处理空气的终状态相对湿度较高,一般可达100%。,双级喷水室,喷水室,(3)高速喷水室一般低速喷水室内空气流速仅为23m/s,高速喷水室内的空气流速则为3.56.5m/s,这种喷水室在我国纺织行业得到了广泛使用。,高速喷水室,挡水板,喷水排管,整流器,喷水室,(4)带旁通的喷水室与一般的喷水室不同,带旁通的喷水室是在喷水室的侧面或上面增加一条旁通风道(又叫二次风道),它可以使处理的和未处理的空气按一定比例混合而得到要求的空气终参数,通常用于二次回风空调系统。,主风道,旁通风道,支风道,喷水排管,挡水板,整流器,
9、整流器,喷水室,(5)带填料层的喷水室是在喷水室内倾斜地排列玻璃纤维填料盒,盒上均匀地喷水,空气穿过玻璃纤维层时,与水可以充分接触进行热湿交换,它适用于空气的加湿或蒸发式冷却。,带填料层的喷水室1水泵 2喷嘴 3玻璃纤维填料盒 4除水器,1,2,3,4,喷水室,空气与水直接接触时的热湿交换原理,悬浮在未饱和空气中的水 滴由于水的自然蒸发作用,会有一部分水由液态转变 为气态,从而在水滴的表 面形成一个温度等于水滴 表面温度的饱和空气薄层,称为边界层。,由于未饱和空气与水滴之间存在一个饱和空气边界层,因此空气与水滴直接接触时的热湿交换实质上是空气与水滴表面饱和空气边界层的热湿交换。如果边界层的温度
10、高于周围空气的温度,则边界层向周围空气传热;反之则周围空气向边界层传热。,空气与水直接接触时的热湿交换,空气与水直接接触时的热湿交换原理,如果边界层的水蒸气分压力大于周围空气的水蒸气分压力,则水蒸气分子将由边界层向周围空气迁移,此时空气中的水蒸气含量增加,即得到加湿,同时边界层中减少了的水蒸气分子由水滴表面跃出的水分子补充,水滴为蒸发状态。,空气与水直接接触时的热湿交换,空气与水直接接触时的热湿交换原理,反之,水蒸气分子由周围空气向边界层迁移,空气中的水蒸气含量减少被除湿,此时边界层容纳不了的过多水蒸气分子会回到水滴中,这个迁移过程实质上是空气中水蒸气的凝结过程。,空气与水直接接触时的热湿交换
11、,空气与水直接接触时的热湿交换原理,1.空气与温度不变的水直接接触时的状态变化空气与水的热湿交换过程可以按两种空气的混合过程来对待。根据两种不同状态空气 的混合规律,混合点C 应位于连接空气初状态 点A和=100%饱和线上 由水温tw决定的饱和状 态点B 的直线上。,A,B,100%,C,tW,空气与水直接接触时的热湿交换原理,C点的具体位置取决于与空气接触的水量或水 滴数量以及空气与水接触的时间长短。如果参与混合的饱和空气越多,空气的终状态点(即混合后的状态点C)就越接近饱和线。,A,B,100%,C,tW,空气与水直接接触时的热湿交换原理,从上面的分析可知“水”的状态点只能在=100%的饱
12、和线上,空气与水直接接触时的状态变化方向又受制于这一“点”,由此而决定了空气与水直接接触时的状态变化范围,是由空气初状态点A与饱和线的两条切线AB和AC,以及饱和线所围成的曲线三角形ABC。,2.空气与不同温度的水直接接触时的状态变化,C,A,100%,空气与水直接接触时的热湿交换原理,空气与水直接接触时的状态变化范围还可以用A1至A7七种典型空气状态变化过程来代表。注意 dA(pqA)是空气增湿和减湿的分界线hA是空气增焓和减焓的分界线tA是空气升温和降温的分界线。,空气与水直接接触时的状态变化范围及典型过程,pqApq2,空气与水直接接触时的热湿交换原理,温度高于被处理空气初态湿球温度的水
13、一般称为热水,反之称为冷水,等于该湿球温度的水则称为循环水。七种典型空气状态变化过程中,要实现前三种过程需喷冷水,实现后三种过程要喷热水,而中间的第四种过程则要喷循环水才能实现。,空气与水直接接触时的热湿交换原理,表面式换热器,二、表面式换热器:在空调工程中,另一类广泛使用的热湿交换装置。表面式换热器的“别名”在组合式空调机组和柜式风机盘管中用于空气冷却除湿处理时称为空气冷却器或表面式冷却器,简称表冷器。用来对空气进行加热处理时,叫做空气加热器。作为风机盘管的部件使用时,叫做盘管。用做各种空调器或空调机四大件中的换热器时,分别称为蒸发器(或表面式蒸发器、直接蒸发式表冷器)和冷凝器。,特点(与喷
14、水室相比)结构紧凑。水系统简单,水质无卫生要求,用水量少。体积小,使用灵活,用途广。可以使用多种热湿交换介质。耗用有色金属材料。空气处理类型少。无除尘功能。,表面式换热器,空调工程中使用的表面式换热器主要是各种金属肋片管的组合体。,表面式换热器,a)皱褶绕片管b)光滑绕片管c)串片管d)轧片管e)二次翻边片管,各种肋片管的构造,表面式换热器,(1)绕片管是用绕片机把铜带或钢带紧紧地缠绕在铜管或钢管上制成。主要有皱褶绕片管和光滑绕片管两种。皱褶绕片既增加了肋片与管子之间的接触面积,又可使空气流过时的扰动增强,从而提高肋片管的传热系数。但是皱褶会使空气流过肋片管的阻力增加,而且容易积灰,不便清理。
15、光滑绕片没有皱褶,它们是用延展性更好的铝带缠绕在钢管上制成。,皱褶绕片管,光滑绕片管,表面式换热器,(2)串片管是把事先冲好管孔的肋片与管束串在一起,通过胀管处理使管壁与肋片紧密结合。常用的肋片为铝片,管子则用铜管。(3)轧片管是用轧片机在光滑的铜管或铝管表面轧制出肋片。由于轧片和管子是一个整体,没有因存在缝隙而产生的接触热阻,所以轧片管的传热性能更好。,串片管,轧片管,表面式换热器,(4)二次翻边片管二次翻边片由于翻了二次边,既保证了肋片的间距,又增加了肋片与管壁的接触强度,从而增加了肋片管的传热效果。(5)新型肋片管为了进一步提高肋片管的传热性能,新型肋片管的片形多采用波纹形、条缝形和波形
16、冲缝等(参见图315),以增加气流的扰动性,提高管子外表面的换热系数。,二次翻边片管,表面式换热器,肋片管式换热器的新型肋片a)波纹形片 b)条缝形片 c)波形冲缝片,表面式换热器,用表面式换热器处理空气的过程与特点,与喷水室相比,用表面式换热器处理空气只能实现三种过程 等湿加热过程(AB)(简称加热过程)等湿冷却过程(AC)(又称为干冷过程)减湿冷却过程(AD)(又称为冷却干燥过程或湿冷过程),D,C,A,B,100%,dA=dB=dC,1)加热过程AB特征 表面式换热器用作加热器处理空气,其表面温度高于被处理空气的温度。空气被加热,温度将会升高而含湿量不变。B点的温度由空气得到的热量多少决
17、定。,D,C,A,B,100%,dA=dB=dC,用表面式换热器处理空气的过程与特点,2)干冷过程AC特征 表面式换热器用作冷却器处理空气,其表面温度低于被处理空气的干球温度、高于或等于空气的露点温度。空气被冷却,温度将会降低而含湿量不变。C点的温度由空气失去的热量多少决定。,D,C,A,B,100%,dA=dB=dC,用表面式换热器处理空气的过程与特点,3)湿冷过程AD特征 表面式换热器用作冷却器处理空气,其表面温度低于被处理空气的露点温度。空气被冷却,不但温度要降低,含湿量也要减少。D点的温度由空气失去的水蒸气量多少决定。,D,C,A,B,100%,dA=dB=dC,C,dD,用表面式换热
18、器处理空气的过程与特点,表面式换热器的使用,使用形式 可单个使用,也可以多个组合使用。当需要处理的空气量较大时,一般当需要处理的空气量较大,而且温升或温采用并联组合形式。当需要处理的空气要求温升或温降较大时一般采用串联组合形式。降也较大时则采用既有并联也有串联的组合形式。,安装形式和注意点 安装形式有垂直式、水平式和倾斜式。当作为表冷器使用时,不论安装和组合形式如何,其肋片一定要处于垂直位置,以利于表冷器外表面凝结的水分及时下流,避免增大空气流动阻力和带水。当作为采用蒸汽为加热介质的加热器使用时,一般管束为垂直安装,以利于排除管束内的凝结水,如果水平安装则一定要有不小于1/100的坡度。,表面
19、式换热器的使用,空气的其他热湿处理装置,采用喷水室和表面式换热器对空气进行热湿处理都有一些局限性,如装置的功能不能满足要求,不具备使用条件,装置太大等。因此,在某些情况下还需要配套或单独使用其他一些热湿处理装置。其他热湿处理装置的类型 加热装置 加湿装置 除湿装置,加热装置,空调工程中通常采用的另一类加热装置电加热器工作原理 利用电流通过电阻丝发热来加热空气。优点 结构紧凑 加热均匀 热量稳定 控制方便,适用场合 在空调设备和小型空调系统中应用较广。在恒温精度控制要求较高的大型全空气空调系统中,也经常在送风支管上设置电加热器来控制局部区域的加热升温。由于电加热器耗电量较大,在电费较贵,加热量较
20、大的场合不宜采用。基本结构形式 裸线式 管式(或称套管式),加热装置,1、裸线式加热器,a)基本构造 b)抽屉式1钢板 2电阻丝 3瓷绝缘子 4隔热层,加热装置,1、裸线式加热器优点 结构简单热惰性小加热速度快根据需要,电阻丝可布置成单排或多排定型产品常做成抽屉式,方便检修缺点 在高温下易断丝漏电,安全性差,必须有可靠的接地装置,并要与风机连锁运行。电阻丝表面温度高,粘附其上的杂质经烘烤后会产生异味,影响空气质量。,加热装置,2、管式加热器优点 加热均匀、加热量稳定、安全性好。缺点 热惰性大,构造比较复杂。,1接线端子 2瓷绝缘子 3紧固装置4绝缘材料 5金属套管 6电阻丝,加热装置,加湿装置
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