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1、第三章 空气的热湿处理13-1 热湿处理途径和使用设备类型23-2 空气与水直接接触时的热湿交换113-3 用喷水室处理空气323-4 表面式换热器843-5 空气的其它加热加湿方法1323-6 空气的其它减湿方法151目录第三章 空气的热湿处理 为了满足空调房间需要的温度、湿度要求，沿热湿比线送入一定状态的空气，这种送风状态的空气是怎么得到的呢？利用各种热湿处理设备对空气进行相应的处理来获得。3-1 热湿处理途径和使用设备类型一.空气热湿处理的途径在i-d图上可以轻松实现等湿加热、冷却，等焓加湿、减湿，等温加湿等变化过程。实际空调工程中，要达到某一特定送风状态，靠一个处理过程往往难以实现，需
2、要进行多次处理。以夏季、冬季把室外空气处理到某一送风状态为例，有哪些途径呢？二.处理设备的类型1.直接接触式：v特点：介质与被处理的空气直接接触，让空气流经介质表面或把介质喷淋到空气中v介质：水（冷-热）、蒸汽、液体吸湿剂v设备：喷水室、蒸汽加湿器等2.表面式：v特点：介质不与空气直接接触，通过设备的金属表面来间接进行v介质：水、蒸汽、制冷剂等v设备：空气加热器（暖气片）、表冷器二.处理设备的类型3.其它处理设备：电加热器、固体吸湿剂设备在对空气的处理过程中没有参与热湿交换的介质，作用原理不同。喷水室和表面式换热器应用最广泛。直接接触式设备的理论基础是空气与水直接接触时的热湿交换。二.处理设备
3、的类型3-2 空气与水直接接触时的热湿交换一.热湿交换原理：当空气遇到敞开的水面或飞溅的水滴时，便与水表面发生热湿交换。v空气与水温差导热、对流、辐射作用换热显热交换v空气中的水蒸汽凝结或蒸发会放出或吸收汽化潜热湿交换潜热交换1.热交换v 如果边界层饱和空气温度高于主体空气，则边界层向周围空气传热，反之，主体空气向边界层传热一.热湿交换原理：2.湿交换v 如果饱和层Pq大于主体空气的Pq，则水蒸气分子由饱和层迁移至主体空气-“蒸发”；反之，水蒸汽分子由主体空气迁移至饱和层-“凝结”。未饱和空气水滴边界层一.热湿交换原理：dF饱和边界层tb dbt d水3.热湿交换公式假想空气与水在微元面积dF
4、上接触，主体空气温度变化为dt，含湿量变化为dd湿交换量：按水蒸汽分压力差计算的湿交换系数按含湿量差计算的湿交换系数一.热湿交换原理：显热交换量：从水侧来看，交换的结果是水温的具体变化，dtw可以测出来达到稳定情况：一.热湿交换原理：dF是与空气接触的真实水表面积，按面积积分可以得到总热交换量。但因为水（水滴）的表面积有时很难确定，实际计算有困难。公式说明了热湿交换设备中发生的物理现象，指明了影响热湿交换的因素，根据饱和层和空气之间的温差、含湿量差，可以判断经过热湿交换后空气状态将如何变化。一.热湿交换原理：二.空气与水直接接触时的状态变化过程v 主体未饱和空气和边界饱和空气不断地混合，使整个
5、主体空气状态发生变化。v 空气与水的热湿交换过程可看作是未饱和主体空气和饱和层饱和空气的混合过程。混合后状态点靠近质量大的空气端，意味着饱和空气越多，终状态点越靠近饱和状态点。为分析方便，假想：.和空气接触的水量无限大.接触时间无限长 假想条件下，主体空气都能达到饱和状态，即终状态点都位于i-d图的饱和曲线上，温度等于水温。给定水温不同，终状态点也不同，空气的状态变化过程也不同，共有七种典型的空气状态变化过程。二.空气与水直接接触时的状态变化过程1234567t2=tLt4=tst6=tAd2d4d6A=100%A-2：tw=tL 主体空气和温度等于tL的冷水接触，饱和边界层的温度tb=tL,
6、db等于露点温度下的饱和含湿量二.空气与水直接接触时的状态变化过程tAtb有显热交换dA=db 没有潜热交换空气向水传热，温度降低，等湿冷却，最终可达到2状态点A-2过程是空气增湿减湿的分界线 A-6：tw=tA 温度等于空气干球温度的水与空气直接接触，tb=tA,db等于干球温度下的饱和含湿量 二.空气与水直接接触时的状态变化过程 tA=tb 显热无变化 dAdb,有潜热交换 表现为等温加湿，终状态点为6，A-6是空气升温和降温的分界线A-1过程：减湿冷却当 tLtwts时A-3过程：减焓加湿 当 tstwtA时A-7过程：增温加湿1234567t2=tLt4=tst6=tAd2d4d6A=
7、100%二.空气与水直接接触时的状态变化过程当twtL时，水蒸发以及加热空气所需的热量都来自水。水的热量被空气带走。这就是“冷却塔”的工作原理二.空气与水直接接触时的状态变化过程由、得三.刘易斯关系式及其应用 这就是著名的Lewis关系式：表明对流热交换系数和对流质交换系数之比是常数，由可以直接求出湿交换系数,为热湿交换设备的热工计算打下基础。三.刘易斯关系式及其应用 刘伊斯关系式并不见得适合所有的用水处理空气的过程。“质交换理论”中介绍当边界层中无因次温度分布曲线和浓度曲线完全重合，反映热交换过程强度的Nu和反映质交换过程强度的Sh才相等，热湿交换系数之比才是常数。喷水室和表冷器中进行的空气
8、处理过程都符合Lewis关系式三.刘易斯关系式及其应用3-3 用喷水室处理空气一.喷水室的构造和类型1.分类：卧式、立式、单级、双级、低速、高速等2.主要部件：(以单级、卧式、低速喷水室为例）.喷嘴：Y-1型离心喷嘴广泛应用，新型有BTL-1型PY-1型、FL型等。喷水性能逐步提高。.挡水板：v前挡水板：均流，挡住可能飞溅的水滴，均风板v后挡水板：分离出空气中夹带的水滴，减少过水量。以前主要用镀锌钢板加工，0.75-1.0mm，前板2-3折，后板4-6折；现用塑料板加工的蛇形挡水板，阻力小，挡水效果好。一.喷水室的构造和类型一.喷水室的构造和类型.外壳：v以前现场施工较多，用钢筋或砖砌，矩形，
9、高略大于宽（1.1-1.3:1）。现在基本上工厂化，做为空调箱的一个组成部分，可成套或单件购买。主要是钢板和玻璃钢。大型纺织厂、卷烟厂用喷水室，现场施工较多。.排管：用于安装喷嘴，设1-3排，按喷水方向与空气流动方向是否相同，分为顺喷、逆喷、对喷。对喷空气 空气 空气顺喷 逆喷水 水 水喷嘴一.喷水室的构造和类型.底池：按能容纳2-3分钟的总喷水量来确定底池的大小，底池和四种管道相通v 循环水管:与滤水器相连，使落到底池的水循环利用v 溢水管：与溢水器相连，排除多余的水保持底池水位v补水管：当底池水面低，经浮球阀自动补水v泄水管：为检修、清洗、防冻等使用一.喷水室的构造和类型.密闭检查们，防水
10、照明灯等 二.喷水室的水系统 喷水室处理空气常用A-1和A-4过程，喷水为温度小于露点温度的冷水或等于湿球温度的循环水。1.用天然冷源的水系统 系统较简单，用深井泵抽取地下水直接供喷水室使用，用过之后排入下水道。这样长期使用地下水，既造成水源紧张，又可能引起地面下沉，很多地方禁止使用。若改用“深井回灌”技术，冬灌夏用或夏灌冬用，可以解决问题。例：上海冬灌6万-8万吨水温6-14（平均9.5）的低温水，地下贮存67天后，夏季抽出相同水量，平均出水温度14.5，可以作为天然冷源，比机械制冷成本低。二.喷水室的水系统2.用人工冷源的水系统 利用制冷机制备的冷冻水来处理空气.自流回水方式 有冷冻水箱（
11、水箱式蒸发器、壳管式蒸发器）比喷水室底池低，底池回水自流回水箱，冷却后再用水泵供喷水室。二.喷水室的水系统.压力回水方式 水箱高于底池，另设回水泵将回水送入水箱三.喷水室的热工计算（一）用喷水室处理空气的实际过程 实际喷水室里喷水量有限，接触时间也不可能很长，空气状态和水温都在不断变化，空气的终状态很难达到饱和。1.顺喷 给水初温低于空气露点温度，空气先与具有初温tw1的水接触。GAtw1三.喷水室的热工计算1.顺喷三.喷水室的热工计算2.逆喷空气先与升温了的水接触，曲线向另一方向弯曲。GA三.喷水室的热工计算 不论顺喷、逆喷，空气状态变化过程都不是直线。如果接触时间充分，顺喷时空气终状态等于
12、水终温，逆喷时等于水初温。实际中喷出的水滴与空气流动的运动方向不是纯粹的逆流或顺流，而是交叉流动且接触时间不能太长。所以空气的终状态既不等于水终温，也不等于水初温，对喷时也不等于水的平均温度，很难达到饱和。一般90%95%，双级100%，习惯上称机器零点。工程中关心处理后的终状态，不是变化过程，故连接初、终状态的直线表示变化过程。（二）喷水室的两个热交换效率 原苏联E.E卡尔皮斯提出双效率法 基本思想：以水量有限，但接触时间足够充分的理想过程作为基准，实际过程与之比较来确定其接近理想过程的程度，用两个热交换效率表示，并用它们来评价喷水室的热工性能。三.喷水室的热工计算三.喷水室的热工计算1.全
13、热交换效率E 用初温低于tl的冷水喷射出来和初状态为1的空气接触1.全热交换效率E：理想过程：空气终状态到饱和态3，水的终温也达到t3。实际过程：空气终状态达到2，水温tw1升到tw2 如果把空气的状态变化过程线沿等焓线投影到饱和曲线上，近似把部分饱和曲线看作直线。空气和水理想过程在饱和线上的线段之和为15，实际过程在饱和线上的线段之和为12+45全热交换效率E同时考虑空气和水的状态变化。三.喷水室的热工计算11ts1t2t3tw2tw122345t1=100%三.喷水室的热工计算三.喷水室的热工计算1.全热交换效率E：当ts2=tw2时即空气的终状态与水终温相同时，E=1 当ts2与tw2差
14、值越大，说明热湿交换越不完善，E 当ts2与tw2越接近，说明热湿交换越完善，E1除了绝热加湿过程，式适用于所有其它处理过程。绝热加湿过程看作等焓过程，空气初终状态的ts相等，而且水温不变也等于ts。在饱和曲线上的投影成了一个点，理想条件下空气达到3点，实际中达到2，水温不变。三.喷水室的热工计算三.喷水室的热工计算=100%123ts1=ts2=tw=t3绝热加湿过程三.喷水室的热工计算2.通用热交换效率E 只考虑所要处理的空气状态变化的完善程度，不考虑水温的变化适用于所有处理过程。绝热加湿过程 ts2=ts1三.喷水室的热工计算（三）影响热交换效果的因素：因素很多，对一定的空气处理过程，归
15、纳为4个方面。1.空气质量流速 热湿交换与空气的流动情况有关，随温度的变化，空气密度和流速也会改变，引进能反映空气流动状况的稳定因素。三.喷水室的热工计算定义：单位时间内通过每平方米喷水室断面的空气质量，不随温度变化。三.喷水室的热工计算实验证明：，E、E，风量一定时可以缩小喷水室断面积f当过大，挡水板过水量增大，阻力增大。常用：2.5-3.5Kg/m2.s实践表明：，E,E，具体值由不同的空气处理过程其热工计算来决定。往往是已知要处理的空气量，考虑用多少水量。2.喷水系数 处理每千克空气所用的水量 三.喷水室的热工计算3.喷水室结构特性：指喷嘴的排数，型式，孔径，密度，排管间距，喷水方向等。
16、喷嘴排数：双排比单排效果好，三排和双排性能差不多。工程上多采用双排。排管间距：加大排管间距对增加热交换效果并无益处，一般从节约占地面积考虑取600mm为宜。三.喷水室的热工计算 喷嘴密度：每平方米喷水室断面上布置的单排喷嘴个数。密度过大，水苗叠加，不能充分发挥各自作用；过小，水苗不能覆盖整个断面，引起热交换效果降低。对于Y-1型，n=13-24个/m2排。如果需求水量大，n不变，可提高喷嘴前水压或增加排数。三.喷水室的热工计算 喷水方向：单排：逆喷 双排：对喷 三排：一顺两逆 尽可能让水苗能覆盖整个喷水室断面和空气接触更充分。喷嘴孔径 其他条件相同时，孔径小则喷出水滴细，增加了与空气的接触面积
17、，热交换效果好，但易堵塞，实际中优先采用孔径较大的喷嘴。三.喷水室的热工计算4.空气、水初参数对结构一定的喷水室，空气与水的初参数决定了热湿交换推动力的大小和方向三.喷水室的热工计算（四）实验公式 影响热湿交换效果的因素很复杂，难以用纯数学方法确定E和E。通过实验方法，总结出各种结构不同的喷水室进行各种空气处理过程的实验公式：三.喷水室的热工计算（五）热工计算 对于结构参数一定的喷水室，热工计算的原则就是满足三个条件：1.空气处理过程需要的E等于喷水室能提供的E三.喷水室的热工计算2.空气处理过程需要的E等于喷水室能提供的E3.空气失去（或得到）的热量等于喷水吸收（或放出）的热量三.喷水室的热
18、工计算（五）热工计算：三个方程可求出三个未知数，两种计算类型：v设计性计算：根据要处理的空气量G，空气初、终状态来确定喷水室喷水量，以及提供什么温度的水等。三.喷水室的热工计算v校核性计算：喷水室结构、供水情况处理空气初状态等一定时，看经过喷水室的处理，能否达到需要的终状态。三.喷水室的热工计算如果需要的tw1比机组提供的冷冻水温高，怎么办？用一部分循环水和冷冻水混合来提高到需要的喷水温度。假设喷水室保温很好与外界没有热交换。在设计性计算中，求出需要的喷水初温 tw1,从而决定提供的冷源。如果天然冷源（深井水、地下水等）满足不了要求，就采用人工冷源。电动冷水机组出水一般5-7，吸收式7-16。
19、Gi1Gi2Wtw1Wx tw2Wh tw2Wle tle示意图：三.喷水室的热工计算热平衡：三.喷水室的热工计算设计计算时，先选用喷水室结构，查取实验公式，由三个方程解出三个未知数，tw1,tw2，由，GW。由W和喷嘴密度等求出每个喷嘴的水量，根据一定的孔径对应一定的压力，求出喷嘴前所需水压。由tw1,tle,求出冷冻水量和wx。对于全年使用的喷水室，一般按夏季工况计算。冬季时取夏季的参数，作校核计算，检查处理后空气参数是否满足要求。三.喷水室的热工计算三.喷水室的热工计算（六）喷水温度与喷水量的调整 按方程计算出的tw1是一个固定值，如果能提供比计算值偏大一点的地下水，能用吗？是否必须设人
20、工冷源呢？能否依靠加大水量来达到同样的处理效果呢？实践证明是可以的，由实验资料分析，得出关系式：四.高速喷水室的特点1.断面风速比低速喷水室高一倍左右。处理相同风量，断面积明显减小。要解决好阻力升高和挡水板过水量增大问题。Carrier公司的高速喷水室：圆形断面，v取8-10m/s，后挡水板靠风压旋转，由离心力分离夹带的水分。Luwa公司的高速喷水室：纺织行业应用得多。v=3.5-6.5m/s，常用5.7-6.4m/s2.前挡水板：导流格栅，截面是机翼形，塑料制品，保证气流均匀稳定；后挡水板：双玻形的，挡水效果好，阻力小，保证整个喷水室的阻力不大3.喷嘴密度大（38-41个/m2排）新型离心式
21、喷嘴，扩散角大，要求喷水压力较低。四.高速喷水室的特点4.喷水系数（水气比）：一般为0.6左右，低速系统一般为1，水系统节能约40%。为了保证空气与水滴有相当充分的接触时间，末排喷嘴到后挡水板距离较长，喷水室总长大于普通低速喷水室。如果断面高度大，可分上下两层安装挡水板，中间设积水盘和排水管，上层分离下来的水不会影响下层挡水板对水滴的分离。四.高速喷水室的特点因为高速喷水室的这些特点，对处理风量大的场合（纺织厂、卷烟厂等）适用，其热工计算类似，也可用双效率法计算。Luwa公司产品提供的计算引进了热交换比：四.高速喷水室的特点五.双级喷水室的特点 如果被处理空气初、终状态间焓差较大，单级喷水室必
22、须用较大的喷水系数和较多的喷嘴排数时；或天然冷源为了节省水量希望有较大的温升时，用双级喷水室。双级喷水室是单纯把两个单级喷水室串联吗？五.双级喷水室的特点五.双级喷水室的特点风路串联，水路串联。空气从进入 冷水从进入五.双级喷水室的特点 21 21.被处理空气温降、焓降较大，空气终=100%2.冷水先进，级中主要减湿，级中主要降温。3.水与空气两次接触，水温提高较多，处理同样的空气过程,水量减少。五.双级喷水室的特点4.、水串联使用，两级的相同，热工计算时可看成一个喷水室。如果、采用不同的水源，相当于两个独立的喷水室串联，热工计算如同两个单级喷水室，先求级终参数，作为级初参数。六.其它喷水室形
23、式六.其它喷水室形式空气流过喷水室遇到的阻力包括：1.前后挡水板：六.喷水室的阻力计算2.喷嘴排管阻力：b由喷水和运动方向决定的系数单排逆喷：b=0.13 双排对喷：b=0.075对于定型喷水室，总阻力通过实测获得。3.水苗阻力：六.喷水室的阻力计算3-4 表面式换热器一.表面式换热器的构造 光管式 空气 空气介质肋管式：肋片和管接触紧密，减少接触热阻，不松动绕片式：带皱褶的增加了肋片与管的接触面积，K较高，易积灰，阻力较大，光滑、延展性好的铝带不带皱褶。一.表面式换热器的构造一.表面式换热器的构造串片式:冲片机、弯管机、串片机、胀管机、焊接机等代替手工操作。轧片式：肋片和管没有缝隙，传热效果
24、更好。KL、PB型强化传热性能：强化管外侧放热，强化管内侧放热，侧拉螺旋槽，波形冲缝片内螺纹管K比平片光管高70%，从构造上为热交换打好基础。二.表面式换热器的安装v把肋片管连接起来，组装成表面式换热器，外边空气与管内流体之间可看作交叉流动v单蛇形分：顺流、逆流v一般采用逆流布置。用制冷剂作介质的，因蒸发温度是固定的，肋片管表面温度基本上是均匀的，逆流、顺流没有太明显差别。二.表面式换热器的安装v 表面式换热器可以垂直、水平、倾斜安装，可以串联、并联或组合。若蒸汽做热媒，凝结水需及时排走且只能并联。v 处理空气量大用并联。v 空气温（升）降大用串联。空调工程若全年共用一套系统，则夏天作表冷器，
25、冬天作加热器。风机盘管系统或集中空调处理箱系统，要安装滴水盘、排水管。三.热湿交换的特点 表面式换热器是在主体空气与换热器外表面的边界层空气之间温差和水蒸气分压力差作用下进行的。主体空气与边界层空气参数不同，实现的空气处理过程不同。A123tL=100%1.当边界层空气温度高于主体空气温度，发生等湿加热过程，A12.当边界层空气温度低于主体空气温度，但高于其露点温度时，发生等湿冷却过程A2 三.热湿交换的特点3.当边界层空气温度低于主体空气的露点温度时，发生减湿冷却过程A3 A1 A2 干工况 只有温差显热交换。A3 湿工况（表面有凝结水产生）既有温差又有水蒸气分压力差显热、潜热交换。湿工况有
26、更大的热交换能力 当换热器的尺寸和介质温度给定，传热系数对传热能力起决定作用干工况下的K 传热过程：1.空气与肋片管外表面之间的对流换热 三.热湿交换的特点2.肋片管外表面与其内表面之间的导热三.热湿交换的特点3.管内壁与管内介质之间的对流换热 不考虑外表面灰尘，内表面水垢等产生的附加热阻时三.热湿交换的特点 传热系数的确定是换热器分析中最基本的。实际工作中为了方便，对一些既定结构的换热器通过实测整理成经验公式。结构形式一定，0、都是定值，K只与w、n有关，w与空气的迎面风速Vy或质量流速v有关，n与介质的流动情况有关。三.热湿交换的特点 当以热水为介质时，也整理成 当以蒸汽为介质时，利用的是
27、汽化潜热，基本不考虑蒸汽流速三.热湿交换的特点湿工况下热湿交换能力比干工况强，用换热扩大系数表示因存在湿交换而增大了的换热量。的大小直接反映了凝结水析出的多少析湿系数三.热湿交换的特点湿工况下的K 三.热湿交换的特点干工况=1 湿工况1对于湿工况，可以认为外表面的换热系数比干工况下增大倍经验公式：四.热工计算（一）空气加热器的计算 设计型计算：需加热空气量，加热到什么程度，给定什么样的热介质，来选择合适的加热器型号和台数。校核性计算：对已有的加热器，校核能否满足预定的加热要求。（一）空气加热器的计算干工况，只有显热交换G t1空气t2tw2tw11.计算原则和基本公式空气加热到终状态需要的热量
28、等于加热器能提供的热量t1t2tw2逆流tw1tt1tw2tw1t2t1t2F 面积逆流（一）空气加热器的计算tt1tw1t1t2tw2t2F 面积顺流t1t2tw1tw2顺流（一）空气加热器的计算加热过程,冷热流体的t1/t2小于2,常用算术平均温差代替对数平均温差,误差不大。热水加热:（一）空气加热器的计算蒸汽加热:2.计算方法和步骤.初选型号 假定通过有效截面f的空气质量流速v。由f=G/v,求出需要的截面积，选型后得到实际面积，计算出实际的v。（一）空气加热器的计算 V的假定值取多大呢？V，K,F,型号小，降低初投资，但阻力增大，风机功率增大，运行费提高。故取“经济质量流速”，使运行费
29、、初投资等总和最小的V值，实践证明大约8Kg/m2s左右。.计算K 依据型号、V、经验公式求得K。热水流速w也是选定的，低温热水系统一般取0.61.8 m/s，计算水量。（一）空气加热器的计算.计算加热面积和加热器台数n加热器台数（一）空气加热器的计算.检查安全系数由于制造质量、安装，运行中“外积灰、内结垢”等原因。选用时考虑安全系数：1.1-1.2F。总加热面积有10-20%的富裕量F加热面积（二）表冷器的热工计算 针对空气冷却减湿处理，介绍以热交换效率为基础的热工计算方法。1.全热交换效率Eg（干球温度效率）同时考虑空气和水的状态变化（冷冻水为介质）tt1tw2t2Ftw1t1空气t2tw
30、2tw11.全热交换效率Eg空气与水的流动方式：逆交叉流，当管排数N4，看作逆流。根据传热理论推导Eg的表达式。1.全热交换效率Eg空气侧放热：水侧吸热：表冷器放热：空气和水温差的微小变化：1.全热交换效率Eg1.全热交换效率Eg1.全热交换效率Eg空气侧放热等于水侧吸热1.全热交换效率Eg为了简化计算，可以编成线算图，由、查得Eg。水量 风量1.全热交换效率Eg2.通用热交换效率E 与喷水室的通用热交换效率完全相同，只考虑空气状态变化完善程度。定义：空气实际过程的热交换量与水量有限、接触时间足够充分的理想过程中的热交换量之比（二）表冷器的计算123t1t2t3tw1i1i2=100%t3表冷
31、器理想条件下空气终状态的干球温度，代表表冷器表面饱和层的平均温度。t3恒定，i3也恒定2.通用热交换效率E 根据传热理论来推导E的计算公式，热交换在微元面积dF上进行 空气放热=冷表面吸热2.通用热交换效率E2.通用热交换效率E 对结构特性一定的表冷器，a一定，Cp、=Const,w=f(vy)，所以E=f(vy,N)N E,而Vy E N，空气流经的阻力增大，且排在后边的空气与冷表面之间温差很小，传热减弱，一般用48排，超过8排时，降低进水温度的办法更经济。2.通用热交换效率E 若Vy小，处理等量空气，表冷器尺寸增大，增加其它投资。而Vy降低E，增大阻力，可能带水进风系统，影响送风参数。Vy
32、=2-3m/s Vy=2.5-3.5Kg/m2s 当Vy和N也确定，且w可知，可以算出E,E还可通过实验获得。2.通用热交换效率E3.计算原则.空气处理过程需要的Eg等于表冷器能够提供的Eg.空气处理过程需要的E等于表冷器能提供的E.空气放出的热量等于冷水吸收的热量类型设计选型计算：校核计算：已知条件 计算处理空气量G，初、终参数、水量(水温、流速)型号、台数、排数，其它水参数G,初参数用水初参数W(tw1)空气终参数能否满足要求，水终参数4.热工计算类型 设计选型计算:一般根据要处理的空气初、终参数先算出E,根据E确定排数，然后假定vy，确定需要的Fy就可以选出型号和台数。校核性计算:空气终
33、参数不知，所以不知。工程中采用试算法，假定空气的终状态。一般空气终状态和水初温相差4-6.5，来计算E,ks,Eg。将计算的Eg和需要的Eg比较，看是否满足要求，否则，重新假定终状态，直到Eg和Eg接近。.增大传热面积或者增加排数，但表冷器规格有限，难以让安全系数正好合适。.给求得的Eg减小一些，即按较低的传热效率去选择设备 仅冷却用表冷器 Eg=0.94 Eg 仅加热用表冷器 Eg=0.92 Eg 冷热两用表冷器 Eg=0.9 Eg5.安全系数 表冷器一般寿命20年。外表面落灰，肋管内部结垢现象普遍，要保证多年后表冷器还能安全可靠运行，计算时考虑安全系数。.通过降低水温提高空气与水之间焓差，
34、来考虑安全系数。经表冷器后水的温升一般为5-6左右，其10-20%为0.5-1.2，空调系统安装完毕后运行管理中实现。5.安全系数 在校核计算中，可能需试算多次。若采用“湿球温度效率”Es联合E热平衡式来计算湿工况，可以避免试算。（三）表面式换热器的阻力计算 表面式换热器内、外两种流体的阻力计算是确定输送机械的依据，空气阻力影响风机，水阻力影响水泵。1.空气加热器的阻力 空气阻力与型式、构造、质量流速等有关 B,C,p,q为实验的系数、指数 热水阻力：蒸汽依靠剩余压力不必另行计算。2.表面冷却器的阻力 空气阻力：冷水阻力：湿工况空气阻力比干工况大和有关（三）表面式换热器的阻力计算五.喷水室表冷
35、器 把喷水室和表冷器结合起来，加装一个喷水设施，让表冷器有加湿功能。实测热交换能力提高了，四排的表冷器喷水后传热系数提高70%，八排的提高仅20%，排数多肋片密，喷水作用难以达到后面几排，所以增加不多。喷水室表冷器增加了表冷器的功能，但喷水系统构造复杂，阻力增大，水系统能耗增加，实际使用并不多。五.喷水室表冷器冷冻水空气表冷器六.直接蒸发式表冷器当表面式换热器的介质是制冷剂，利用制冷剂蒸发吸热的特性带走流经空气的热量，达到冷却作用。例如：窗式空调器、分体式空调器等直接冷却空气。制冷技术中也称为蒸发器。因为制冷剂不宜长距离输送，所以一般用在冷水机组、整体式空调机组中。把蒸发器布置在水箱中或壳管里
36、，直接给水降温，再把低温水送到各个用户。3-5 空气的其它加热加湿方法一.电加热器 电能通过电阻丝转变成热能来加热空气的设备，加热均匀、热量稳定、控制方便。1.裸线式 电阻丝表面工作温度100-150，用铁铬铝合金丝，结构简单，安装检修方便，热惰性小。但电阻丝易变形，安全性差，应可靠接地与风机联锁运行 2.管式 电阻丝装在特制的金属套管中（壁厚1mm D=15mm无缝钢管），中间填充导热不导电的结晶氧化镁，构造上复杂，安全，热惰性稍大。一.电加热器 冬季集中供暖很少用电加热，若空调箱加热器的热量大，也尽量不采用。只用在温度控制要求高，室温允许波动范围小（t0.5）的空调机组或小型系统中，设置在
37、送风末端，控制局部加热。一.电加热器 电加热器利用高品位能源，运行费用较高，而且电力紧张，所以需热较大的场合不经济。二.空气加湿处理v从空气处理过程知，典型的加湿过程有A-4等焓加湿，A-6等温加湿。除了喷水室，还有哪些设备能实现加湿？v可以用设备对要处理的空气集中加湿后通过风管送到各个空调房间，也可以直接在空调房间进行加湿。1.蒸汽喷管和干蒸汽喷管、干蒸汽加湿器蒸汽喷管是最简单的加湿器，由一根或一组直径10-20mm的钢管或白铁管，长取600-700mm左右，管上开2-3mm小孔，小孔的数量和大小由需要的加湿量确定，蒸汽在管网压力作用下，从小孔喷出混到喷管周围空气中。喷管外设蒸汽保温外套，增
38、加蒸汽干燥器等，喷管得到的是干燥蒸汽，逐步完善到干蒸汽加湿器。（一）等温加湿规格型号很多，喷管长度从300mm,450mm,600mm,900mm3600mm等，按风管或空调箱的宽度来选合适的规格。手术室、计算机机房、生物实验室等，只要有蒸汽源场合，优先采用。特点：节省动力用电，加湿迅速均匀、稳定，不带水滴、细菌，设备简单，运行费低，满足高要求。（一）等温加湿 缺点：蒸汽喷出时易产生噪音，喷管凝结水随汽雾喷出，影响加湿效果，逐步改进干蒸汽喷管、干蒸汽加湿器2.电加湿器 利用电能直接对水进行加热产生蒸汽就地混合到空气中。直接安装在空调机组中或需加湿的空调房间，不需要长距离输送蒸汽，不会有噪声异味
39、等。按工作原理分：电热式、电极式（一）等温加湿 加湿量规格6Kg/h(5kw),12Kg/h(10kw),24Kg/h(20kw)等 缺乏蒸汽源可选定型产品。特点：耗电大，运行费高。能不用就不用，能代用就代用，只有当其它加湿措施更不经济，工艺要求无菌、无水滴等时才采用。（一）等温加湿 电热式加湿器 把管状电热元件放在水槽中，通电后水被加热产生蒸汽。水蒸发后变少需要不断补水，低水位防止断水烧坏，高水位防止沸腾波动剧烈、溢出来。加湿量大小取决于水温和水表面积。若做成闭式的，成电热低压蒸汽锅炉。电极式加湿器 用铜棒或不锈钢棒插入盛水的容器中做电极，接通电源，水是电阻被加热蒸发，蒸汽量多少由水位的高低
40、来决定。电极式加热器较安全，水没了，电流就不通了，不用考虑断水烧坏。热效率高。许多国产的小型恒温恒湿空调器，配用电极式来保证“湿”（一）等温加湿3.红外线加湿器 利用红外线等作热源，产生辐射热，温度达到2200左右，水表面受辐射热蒸发，产生水蒸气，直接对空气加湿。适用于加湿量较小的系统及洁净系统，对温湿度控制要求严格。单台加湿量2.2-21.3Kg/h，额定功率2-20kw可单台安装或组装。（一）等温加湿4.PTC蒸汽加湿器比较新型的加湿器产品，将PTC热电变阻器（氧化陶瓷半导体）发热元件直接放入水中，几秒钟后产生蒸汽。运行平稳、安全、蒸发迅速，用在温湿度较严格的中、小型系统。例：日本产品UC
41、-FSX15 加湿量2Kg/h 额定功率1.5KW，UC-FSX600加湿量80Kg/h额定功率60KW（一）等温加湿（二）等焓加湿 直接向空调房间空气中喷水，将水雾化为微小的水粒，水吸收空气本身的热量变成蒸汽，在焓湿图上表现为显热降低、潜热增加等焓加湿。1.压缩空气喷雾器（固定式、移动式）2.电动喷雾器：用风机向给水管吹风，使水雾化。3.超声波加湿器利用高频电力从水中向水面发射超声波，水面产生喷水状的细小水粒，水柱顶端形成的细微粒子吸收空气热量蒸发成水蒸汽，实现加湿。特点：雾化效果好，微细均匀，省电节能。整体结构紧凑，而且高频雾化过程的“瀑布效应”能产生负氧离子，有益健康。造价较高，而且要求
42、用软化水。（二）等焓加湿 可以做成整机，只要通水通电就能使用，如果自身不带风机，必须安装在风速大于2m/s的场合。没有排雾风机来推动雾化的水滴，加湿量接近零。（二）等焓加湿例：赛特牌专利产品ST-800A 加湿量1.6-3.Kg/h 功率：0.24KWST-1500A加湿量30-60Kg/h 功率：4.5KW 亚都牌YC-A/3雾化量3Kg/h有效加湿量2.7Kg/h功率0.15KWYC-L/8雾化量8Kg/h有效加湿量7.2Kg/h功率0.48KW（二）等焓加湿（二）等焓加湿4.湿膜加湿器（淋水填料层加湿）利用吸湿材料表面向空气中蒸发水蒸气进行加湿。用玻璃纤维、金属丝、波纹纸板等做成一定厚度
43、的填料层，材料上淋水或喷水使之湿润，空气通过湿填料层而被加湿。填料层过滤灰尘、挡水等。但容易滋生微生物并堵塞。（二）等焓加湿5.透湿膜加湿器 采用化学工业中膜蒸馏原理的加湿技术。水和空气被疏水性的微孔湿膜隔开，在两侧不同的水蒸气分压差的作用下，水蒸气通过透湿膜传递到空气中而加湿空气，水、钙、镁和其他杂质则不能通过，不会有“白粉”现象。6.离心式加湿器 使水受离心力作用雾化，在空气中蒸发加湿雾化的粒经较大，不能完全蒸发，需排水，也比较省电。单台加湿量Kg/h,功率为75550w,可组合实现加湿要求。（二）等焓加湿3-6空气的其它减湿方法 空气湿度条件关系到舒适、生产条件、物资保管储存等重要问题。
44、相对湿度大于75时，锈蚀率趋向直线上升，机器、设备、钢铁产品容易锈蚀以至损坏。相对湿度小于45时静电荷容易积聚。要采用经济、合理的除湿方法和措施，首先应有效控制湿源，尽量隔绝或减少散入房间的湿量。除了喷水室、表冷器能实现减湿外，还有别的方法吗？一用加热通风法减湿1.升温降湿在15-50范围升温降湿过程，降低，但含湿量不变，不是根本的减湿方法。但简单经济，生产厂房、库房等，条件允许可以用。2.通风排湿 把比室内空气含湿量低的室外空气送入房间，排走湿度高的空气。我国大部分地区每年可利用的“通风排湿”时间达半年以上，对湿度精度要求不高的地方，自然条件允许优先采用。一用加热通风法减湿象地下建筑，因施工
45、余水，潮气导致湿度很大，利用干燥季节自然通风来排湿可达60%以下。例：江西室外夏季通风计算温度32，通风计算相对湿度59%，利用机械送排风系统，换气次数8次/h，相当于升温降湿，可满足防潮降湿。二.用冷冻减湿机减湿二.用冷冻减湿机减湿12 直接蒸发式表冷器中完成冷却减湿23 吸收冷凝器的散热量温度升高，等湿加热经过冷冻除湿机获得含湿量很低但温度较高的状态。状态变化焓湿图 特点：除湿效果好，相对湿度降得快，不要热源、冷却水等很方便。既需减湿又需加热的地方象地下建筑等很合理。若余热余湿都很大，不合适。在较低温度下工作时，除湿能力急剧下降。进风温度过低，蒸发器会发生结霜，经济性，可靠性降低。产品规格
46、很多。除湿能力从0.3160Kg/h，有立式、卧式、固定、移动式等，二.用冷冻减湿机减湿 利用物质吸收或吸附水分的能力，可以除去空气中的部分水分。吸湿剂吸收式固体吸收剂：Cacl2、生石灰等液体吸收剂：Cacl2、Licl2等吸附式：硅胶三.吸湿剂减湿1.原理：Cacl2、Licl2等水溶液中由于有盐类分子，水分子的浓度降低，盐水表面上饱和层中的水蒸汽分子数也减少，当空气中水蒸汽分压力大于盐水表面饱和空气层的水蒸汽分压力，空气中的水蒸汽分子就转移被盐水吸收。（一）液体吸湿剂2.性质：盐水溶液吸湿后浓度降低，吸湿能力随之降低，常用P-图来表示。横坐标溶液的质量浓度，纵坐标溶液表面的水蒸汽分压力，
47、各条曲线表示了不同温度下盐水溶液的P-关系，粗线为溶液区与结晶区的分界线，吸湿后再生处理，提高浓度重新吸湿。Licl2水溶液无色透明、无毒、粘性小，传热性能好，容易再生，化学稳定性好，吸湿能力大，除湿应用中溶液浓度宜小于40%。对金属有一定的腐蚀性，象碳钢、白铁板、铝对它耐蚀较差，可加入少量缓蚀剂、中和剂来降低腐蚀。钛、钛合金、镍合金、黄铜等耐蚀，（一）液体吸湿剂 Cacl2:固体很强的吸湿性，吸湿量为本身重量的100%，除湿应用中一般不用纯净Cacl2,而用工业纯Cacl2，纯度70%。潮解为液体后，吸湿量显著减少。它的再生次数对吸湿性能没有影响。来源丰富，价格低廉，简易除湿法用得多，但必须
48、防腐。（一）液体吸湿剂 三甘醇：无色有机液体，对金属没有腐蚀作用。长期暴露空气中，不会转化成酸性。用在除湿装置中，浓度较高80-96%，适用于大风量、常温低温地方除湿和需要消除病菌的场合，定型产品三甘醇除湿机。（一）液体吸湿剂 3.液体吸湿剂减湿系统 为了增加空气和盐水溶液的接触表面，实际工程设备中让被处理的湿空气通过喷液室或填料塔等来达到减湿喷淋系统，使用过的溶液需要再生才能循环使用再生系统。A-1:升温减湿A-2:等温减湿A-3:降温减湿（一）液体吸湿剂 根据盐水溶液浓度和温度不同，在i-d图中可实现各种空气处理过程。1.原理：硅胶、活性炭等有大量孔隙形成吸附表面，这些表面上的水蒸汽分压力
49、比周围空气的水蒸汽分压力低很多，故能从空气中吸附水分,是纯物理过程。空调过程中常用的是硅胶。（二）固体吸附剂减湿2.性质：硅胶无毒、无臭、无腐蚀性、不溶于水，孔隙率多达70%，吸湿能力达其质量的30%。目前国产的硅胶有粗孔、细孔、原色、变色之分，变色后说明失去吸湿能力需再生。用150-180的热风或净化了的烟气等加热，把吸附的水分蒸发出去再重复使用。3.空气处理过程 用固体吸附剂处理空气，含湿量降低，空气失去潜热而得到水蒸汽凝结时放出的汽化热，使温度增高，但焓值基本没变，只是略微减小了凝结水带走的液体热，近似为等焓减湿。（二）固体吸附剂减湿4.使用方法 如果需要得到温度较低的空气，再对干燥后的
50、空气冷却处理。（二）固体吸附剂减湿 静态吸湿：室内空气以自然对流方式与固体吸附剂进行热湿交换，用于仪表运输或贮存，防潮要求严格的个别工序。动态吸湿：强制通风 抽屉式吸湿器，小风量系统。固定转换式硅胶吸湿器，吸湿系统和再生系统分开，处理风量大。转筒式硅胶除湿机（二）固体吸附剂减湿（三）氯化锂转轮除湿机 是一种干式除湿设备。主要利用氯化锂的亲水性来吸收空气的水分成为结晶水，而不变成水溶液，所以不会产生氯化锂水溶液腐蚀设备，也不需要补充吸湿剂，是比较理想的除湿设备，可使处理空气相对湿度达到10%。v 常温时，特制吸湿纸的水蒸汽分压力低于空气的水蒸汽分压力，吸收水分。v 高温时，特制吸湿纸的水蒸汽分压