《空气的热湿处理》PPT课件.ppt

第三章第三章 空气的热湿处理空气的热湿处理张海涛张海涛3.1 空气热湿处理的途径与方案夏季处理过程：1、W L O2、W 1 O3、W O冬季处理过程：1、W 2 L O2、W 3 L O3、W 4 O4、W L O5v3.1.2 空气热湿处理装置 喷淋式 直接接触式处理装置 喷水加湿器 喷蒸气加湿器 表冷器 空气加热器 间接接触式处理装置 盘管 蒸发器 冷凝器v3.1.3 与空气进行热湿交换的介质 直接接触：喷水室v水：使用广泛 间接接触：表冷器 加热v水蒸气 加湿 加热空气：冷凝器v制冷剂 干冷 冷却空气 蒸发器 湿冷3.2空气与水直接接触时的热湿交换v3.2.1 空气与水直接接触的热湿交换原理v1、空气与温度不变的水直接接触时的状态变化v 解释：v 1、薄层温度与外界 v 温度之差，决定热量的 v 传递方向v 2、薄层饱和水蒸气v 分压力与外界空气的水v 蒸气分压力之差决定水v 蒸气分子的转移方向边界层未饱和空气 v2、空气与不同温度的水直接接触时的状态变化有七种变化过程空气的状态变化范围在A点与饱和线的两条切线AB和AC，以及饱和 C线所围成的区域内 A B过程线过程线水温特点水温特点温度或显热温度或显热含湿量或潜热含湿量或潜热焓或总热焓或总热过程名称过程名称A 1 twtL降低减小减小减湿冷却A 2 tw=tL降低不变减小等湿冷却A 3tLtwtS降低增加减小减焓加湿A 4 tw=tS降低增加不变等焓加湿A 5 tStwtA升高增加增加升温加湿v3.用喷水室处理空气的实际过程上述七种过程基于两个假设：1）与空气接触的水量无限大（因而水温可始终保持不变，“水”的状态点也不变）2）空气与水接触的时间无限长（使与水滴接触的空气可以达到饱和）机器露点：空气经喷水室处理后的状态点，相对湿机器露点：空气经喷水室处理后的状态点，相对湿度通常为度通常为9095喷水室处理空气喷水室处理空气过程分析3.2 用喷水室处理空气用喷水室处理空气优点：能实现多种空气处理过程，具有一定的优点：能实现多种空气处理过程，具有一定的净化空气能力，耗费金属量少和容易加工。净化空气能力，耗费金属量少和容易加工。缺点：对水质的卫生要求高，占地面积大，水缺点：对水质的卫生要求高，占地面积大，水系统复杂和水泵消耗电能较多。系统复杂和水泵消耗电能较多。应用情况：目前一般建筑物中不常用或只做加应用情况：目前一般建筑物中不常用或只做加湿器使用，但在纺织厂、卷烟厂等工业建筑中湿器使用，但在纺织厂、卷烟厂等工业建筑中还大量使用。还大量使用。一、喷水室的构造和类型(一一一一)构造构造构造构造立式单级喷水室双级喷水室原理后两者水滴直径较大，与空气接触时温度升高慢，后两者水滴直径较大，与空气接触时温度升高慢，不易蒸发，适用于空气冷却干燥过程。不易蒸发，适用于空气冷却干燥过程。细喷：细喷：细喷：细喷：do=22.5mm,do=22.5mm,喷嘴前水压喷嘴前水压喷嘴前水压喷嘴前水压po2.5atm,po2.5atm,此时此时此时此时水水水水 滴直径仅为滴直径仅为滴直径仅为滴直径仅为0.050.2mm0.050.2mm，适用于空气加湿。，适用于空气加湿。，适用于空气加湿。，适用于空气加湿。中喷：中喷：中喷：中喷：do=2.53.5mmdo=2.53.5mm，Po=2atm,Po=2atm,水滴直径为水滴直径为水滴直径为水滴直径为0.150.25mm0.150.25mm粗喷：粗喷：粗喷：粗喷：do=45.5mmdo=45.5mm，Po=0.51.5atmPo=0.51.5atm，水滴直，水滴直，水滴直，水滴直径为径为径为径为0.20.5mm0.20.5mm3、喷嘴布置：、喷嘴布置：原则：使水滴均匀地布满整个断面为原则，可以原则：使水滴均匀地布满整个断面为原则，可以布置为一排，二排或三排，常见为二排或三排，布置为一排，二排或三排，常见为二排或三排，密度多采用密度多采用1324个个/m22 2、喷嘴材料：、喷嘴材料：、喷嘴材料：、喷嘴材料：一般采用黄铜、尼龙、塑料、陶瓷等一般采用黄铜、尼龙、塑料、陶瓷等一般采用黄铜、尼龙、塑料、陶瓷等一般采用黄铜、尼龙、塑料、陶瓷等黄铜耐磨性最好，价格较高，尼龙次之，塑料和黄铜耐磨性最好，价格较高，尼龙次之，塑料和黄铜耐磨性最好，价格较高，尼龙次之，塑料和黄铜耐磨性最好，价格较高，尼龙次之，塑料和陶瓷易损坏陶瓷易损坏陶瓷易损坏陶瓷易损坏四、喷水室的热工计算四、喷水室的热工计算（一）用喷水室处理空气的实际过程（一）用喷水室处理空气的实际过程 空气与水直接接触时，在假想条件下。可以实空气与水直接接触时，在假想条件下。可以实现现7种过程。种过程。但是在实际的喷水室里，喷水量总是有限的，但是在实际的喷水室里，喷水量总是有限的，但是在实际的喷水室里，喷水量总是有限的，但是在实际的喷水室里，喷水量总是有限的，空气与水的接触时间也不可能很长，所以空气状态空气与水的接触时间也不可能很长，所以空气状态空气与水的接触时间也不可能很长，所以空气状态空气与水的接触时间也不可能很长，所以空气状态和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也难达和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也难达和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也难达和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也难达到饱和。到饱和。到饱和。到饱和。（二）喷水室的热交换系数和接触系数（二）喷水室的热交换系数和接触系数1、热交换效率系数、热交换效率系数1 1或或E E 以冷却减湿过程为例，空气以冷却减湿过程为例，空气的状态变化和水温变化如图。的状态变化和水温变化如图。喷水室的热交换效率系数喷水室的热交换效率系数是是同时考虑空气和水的状态变同时考虑空气和水的状态变化化的。如果把空气的状态变化的。如果把空气的状态变化过程沿等焓线投影到饱和线上，过程沿等焓线投影到饱和线上，并近似的将这一段饱和曲线看并近似的将这一段饱和曲线看成直线，则成直线，则1可表示为：可表示为：t111i1i2ts1t222i3t3345tw2tw1ts1ts2=tw2 时时,1=1ts2与与tw2差值越大差值越大,说明热湿交换越不完善说明热湿交换越不完善,1越小越小2 2、接触系数、接触系数、接触系数、接触系数 2 2或或或或EE喷水室的喷水室的喷水室的喷水室的 2 2（第二热交换效率或通用热交换效率）是（第二热交换效率或通用热交换效率）是（第二热交换效率或通用热交换效率）是（第二热交换效率或通用热交换效率）是只考虑空气的状态变化只考虑空气的状态变化只考虑空气的状态变化只考虑空气的状态变化，因此它可以表示为：，因此它可以表示为：，因此它可以表示为：，因此它可以表示为：由于由于所以所以若把图上一段饱和的曲线近似看成直线，则有若把图上一段饱和的曲线近似看成直线，则有若把图上一段饱和的曲线近似看成直线，则有若把图上一段饱和的曲线近似看成直线，则有t111i1i2ts1t222i3t3345tw2tw1ts1（三）影响喷水室热交换效果的因素（三）影响喷水室热交换效果的因素 影响喷水室热交换效果的因素很多，空气的质影响喷水室热交换效果的因素很多，空气的质量流量、喷嘴类型与布置密度、喷嘴孔径与喷嘴前量流量、喷嘴类型与布置密度、喷嘴孔径与喷嘴前水压，空气与水的接触时间、空气与水滴运动方向水压，空气与水的接触时间、空气与水滴运动方向以及空气与水的初、终参数等均有关。以及空气与水的初、终参数等均有关。1、空气质量流量的影响：、空气质量流量的影响：G空气量空气量kg/h；f喷水室的横截面积喷水室的横截面积m2常用范围：常用范围：常用范围：常用范围：2.53.5kg/(m2.53.5kg/(m2 2.s).s)（三）影响喷水室热交换效果的因素（三）影响喷水室热交换效果的因素2 2、喷水系数的影响、喷水系数的影响、喷水系数的影响、喷水系数的影响WWWW喷水量喷水量喷水量喷水量kg/hkg/hkg/hkg/h；GGGG空气流量空气流量空气流量空气流量kg/hkg/hkg/hkg/h。（三）影响喷水室热交换效果的因素（三）影响喷水室热交换效果的因素3 3、喷水室结构特性的影响、喷水室结构特性的影响、喷水室结构特性的影响、喷水室结构特性的影响 喷嘴排数：喷嘴排数：喷嘴排数：喷嘴排数：单单单单 双双双双三三三三 喷嘴密度喷嘴密度喷嘴密度喷嘴密度:每每每每m2m2m2m2喷水室断面上布置的单排喷嘴个数，通常喷水室断面上布置的单排喷嘴个数，通常喷水室断面上布置的单排喷嘴个数，通常喷水室断面上布置的单排喷嘴个数，通常 取取取取n=13n=13n=13n=1324242424个个个个/（m m m m2 2 2 2.排）排）排）排）喷水方向：单排逆喷效果好，双排对喷效果好喷水方向：单排逆喷效果好，双排对喷效果好喷水方向：单排逆喷效果好，双排对喷效果好喷水方向：单排逆喷效果好，双排对喷效果好 排管间距：通常采用排管间距：通常采用排管间距：通常采用排管间距：通常采用600mm600mm600mm600mm 喷嘴孔径：优先选用大孔径喷嘴孔径：优先选用大孔径喷嘴孔径：优先选用大孔径喷嘴孔径：优先选用大孔径（四）喷水室的热工计算方法（四）喷水室的热工计算方法双效率法双效率法1 1、1111和和和和2222的经验公式的经验公式的经验公式的经验公式A A、AA、m m、mm、n n、n n均为实验系数和均为实验系数和均为实验系数和均为实验系数和指数。指数。指数。指数。2 2、热工计算任务、热工计算任务、热工计算任务、热工计算任务1 1）空气处理过程所需要的）空气处理过程所需要的）空气处理过程所需要的）空气处理过程所需要的1111应等于喷水室能达到的应等于喷水室能达到的应等于喷水室能达到的应等于喷水室能达到的11112 2）空气处理过程所需要的）空气处理过程所需要的）空气处理过程所需要的）空气处理过程所需要的22应等于喷水室能达到的应等于喷水室能达到的应等于喷水室能达到的应等于喷水室能达到的223 3 3 3）空气失去的热量应等于喷水室中喷水所吸收的热量）空气失去的热量应等于喷水室中喷水所吸收的热量）空气失去的热量应等于喷水室中喷水所吸收的热量）空气失去的热量应等于喷水室中喷水所吸收的热量（四）喷水室的热工计算方法（四）喷水室的热工计算方法双效率法双效率法（四）喷水室的热工计算方法（四）喷水室的热工计算方法双效率法双效率法3 3、计算类型、计算类型、计算类型、计算类型设计性和校核性设计性和校核性设计性和校核性设计性和校核性设计设计设计设计计算：计算：计算：计算：已知条件：已知条件：已知条件：已知条件：G G（空气量）（空气量）（空气量）（空气量）空气的初终参数空气的初终参数空气的初终参数空气的初终参数t1,ts1t1,ts1；t2,ts2,t2,ts2,求解内容：求解内容：求解内容：求解内容：喷水室结构喷水室结构喷水室结构喷水室结构喷水量喷水量喷水量喷水量WW水的初终温度水的初终温度水的初终温度水的初终温度tw1tw1、tw2tw2G G（空气量）（空气量）（空气量）（空气量）空气的初终参数空气的初终参数空气的初终参数空气的初终参数t1,ts1t1,ts1；喷水室结构喷水室结构喷水室结构喷水室结构喷水量喷水量喷水量喷水量WW水的初温水的初温水的初温水的初温tw1tw1空气终参数空气终参数空气终参数空气终参数t2,ts2;t2,ts2;水的终温度水的终温度水的终温度水的终温度tw2tw2校核校核校核校核计算：计算：计算：计算：（四）喷水室的热工计算方法（四）喷水室的热工计算方法双效率法双效率法以例以例以例以例P73,3-1P73,3-1，讲解设计性计算的计算步骤和注意问，讲解设计性计算的计算步骤和注意问，讲解设计性计算的计算步骤和注意问，讲解设计性计算的计算步骤和注意问题。题。题。题。4-4 用表面式换热器处理空气用表面式换热器处理空气 常用的表面式换热器包括空气加热器和表面冷常用的表面式换热器包括空气加热器和表面冷却器两类。空气加热器是用热水或蒸汽做热媒，通却器两类。空气加热器是用热水或蒸汽做热媒，通常又称为水冷式或直接蒸发式表冷器。常又称为水冷式或直接蒸发式表冷器。一、表面式换热器的构造：一、表面式换热器的构造：空调工程中常用的是用空调工程中常用的是用肋片管肋片管制成的肋管式换制成的肋管式换热器，它的基本构造如图热器，它的基本构造如图a)皱褶绕片管b)光滑绕片管c)串片管d)轧片管e)二次翻边片管图314 各种肋片管的构造滴水盘与排水管3.5 空气的其他热湿处理装置与方法v3.4.1 加热装置v裸线式电加热器：图317 裸线式电加热器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 优点：优点：结构简单，热惰性小，加热速度快结构简单，热惰性小，加热速度快 缺点：缺点：在高温下易断丝漏电，安全性差，在高温下易断丝漏电，安全性差，必须有可靠的接地装置，并与风机连锁运必须有可靠的接地装置，并与风机连锁运行；电阻丝表面温度高，粘附其上的杂质行；电阻丝表面温度高，粘附其上的杂质经烘烤后会产生异味经烘烤后会产生异味 2.管式加热器n优点优点 C加热均匀、加热量稳定、安全性好。n缺点缺点 D热惰性大，构造比较复杂。图318 管式电加热器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 v3.4.2 加湿装置v3.4.2.1 水加湿装置v1、雾化加湿装置：依靠水滴雾化来加湿空气1）压缩空气喷雾器（压缩空气诱导喷雾加湿器或气水混合喷雾加湿器）2）高压水喷雾加湿器v原理：水泵喷杆喷嘴3）超声波加湿器v原理：利用超声波振子的振动把水破碎成细小水滴4）离心式加湿器v3.4.3 除湿装置冷冻除湿机固体吸湿剂除湿液体吸湿剂除湿 3.4.3.1 冷冻除湿机工作原理如右图 冷冻减湿机原理冷冻除湿机制冷量为：v3.4.3.2 转轮除湿机v1、固体吸湿剂的吸湿原理 1）吸附式固体吸湿剂（硅胶、分子筛、活性碳）原理：其表面有大量细小孔隙形成的毛细管，由于毛细管的作用，使毛细管表面上的水蒸气分压力低于周围空气中的水蒸气分压力，从而使空气中的水蒸气被吸附。水蒸气分子向毛细孔的空腔扩散并凝结成水，仅为物理过程。硅胶的特性：半透明颗粒状，无毒、无臭、无腐蚀性、不溶于水，吸湿率可达自重的30。吸湿前为蓝色，吸湿后为紫红色，失效后可加热再生。2）吸收式固体吸湿剂（CaCl2、P2O5、NaOH、CuSO4、LiCl）原理：吸水后变为结晶水化合物，可变为液态，是个物理化学变化过程LiCl是立方晶体，无毒无臭，吸湿后变成结晶水，不液化，对金属不产生腐蚀作用，经加热后可再生v3.4.3.4 液体吸湿剂除湿CaCl2水溶液LiCl水溶液三甘醇水溶液