第4章 空调基本原理及处理过程PPT讲稿.ppt

《第4章 空调基本原理及处理过程PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章 空调基本原理及处理过程PPT讲稿.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第4章 空调基本原理及处理过程第1页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4 在在I-DI-D图上分析可知，上分析可知，在在空调系统中，为得到同一送风状空调系统中，为得到同一送风状态点可以有不同的空气处理途径。态点可以有不同的空气处理途径。以完全使用室外新风的空调系统以完全使用室外新风的空调系统为例，将室外空气处理到送风状为例，将室外空气处理到送风状态点的方案如图。态点的方案如图。夏季夏季处理方案有三种，理方案有三种，冬季冬季有五种。各种方案是由简单的有五种。各种方案是由简单的空气处理过程组合而

2、成。空气处理过程组合而成。第一节 空气热湿处理原理第2页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4第一节 空气热湿处理原理一、直接接触式热湿处理原理一、直接接触式热湿处理原理 空气通空气通过敞开的水表面或将水敞开的水表面或将水喷到空气中，水就与空气到空气中，水就与空气发生生热湿湿交换，总热交换交换，总热交换=显热交换显热交换+潜热交换。潜热交换。显热交交换：温差：温差导热、对流、辐射；导热、对流、辐射；潜热交换（质交换、湿交换）：水蒸汽压差潜热交换（质交换、湿交换）：水蒸汽压差 凝结、蒸发。凝结、

3、蒸发。边界层边界层水水未饱和空气未饱和空气边界层边界层未饱和空气未饱和空气水滴水滴图图3 32 2 空气与水的空气与水的热、湿交、湿交换 (a)(a)敞开的水面敞开的水面 （b)b)飞溅的水滴的水滴 (a)(b)第3页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4质交换以层流分子扩散（水表面质交换以层流分子扩散（水表面饱和空气层）和紊流脉动扩散饱和空气层）和紊流脉动扩散（饱和空气层（饱和空气层空气）两种形式进行，形成对流质交换。空气）两种形式进行，形成对流质交换。当空气与水在一微元面积当空气与水在一微

4、元面积dfdf上接触时，空气温度变化为上接触时，空气温度变化为dtdt，含湿量变，含湿量变化为化为d(d)d(d)，空气与水之间发生热湿交换：，空气与水之间发生热湿交换：显热交换：显热交换：dQdQX X=Gc=Gcp pdt=dt=(t-t(t-tb b)df)df 湿交换：湿交换：dW=Gd(d)=dW=Gd(d)=(P(Pq q-P-Pqbqb)df=)df=(d-d(d-db b)df)df 潜热交换：潜热交换：dQdQq q=rdW=r=rdW=r(d-d(d-db b)df)df 总热交换：总热交换：dQdQz z=dQ=dQx x+dQ+dQq q=(t-t(t-tb b)+r)

5、+r(d-d(d-db b)df)df 若水温变化为若水温变化为dtdtw w，则总热交换量为：，则总热交换量为：dQdQz z=Wc=Wcdtdtw w 在稳定工况下，空气与水之间热交换量是平衡的。在稳定工况下，空气与水之间热交换量是平衡的。dQdQx x+dQ+dQq qWcWcdtdtw w第4页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4空气与水直接接触时的状态变化过程空气与水直接接触时的状态变化过程 空气与水直接接触空气与水直接接触时，水表面形成的，水表面形成的饱和空气和空气边界界层与主流

6、空气之与主流空气之间通通过分子分子扩散和紊流散和紊流扩散，使散，使边界界层的的饱和空气与主流空气不断混和空气与主流空气不断混掺，从而使主流空气状从而使主流空气状态发生生变化。因此，空气与水的化。因此，空气与水的热湿交湿交换过程可以程可以视为主流空气与主流空气与边界界层空气不断混合的空气不断混合的过程。程。在假想的条件下（假定水面无限大，接触在假想的条件下（假定水面无限大，接触时间无限无限长），），全部空气全部空气都能达到都能达到饱饱和状和状态态，且空气，且空气终终状状态态温度与水温相等。温度与水温相等。在理想条件下在理想条件下（接触时间足够长，但水量有限），空气终状态达到饱和，且空气（接触时间

7、足够长，但水量有限），空气终状态达到饱和，且空气终温等于水温，但水温发生变化。终温等于水温，但水温发生变化。第5页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4间接接触式间接接触式(表面式表面式)热湿处理原理热湿处理原理 1.1.表面式表面式热湿湿处理空气的特点。理空气的特点。2.2.提高表面式提高表面式换热器器传热性能的主要途径：性能的主要途径：（1 1）强化空气侧放热（肋片改型，加强扰动）强化空气侧放热（肋片改型，加强扰动）（2 2）提高内侧放热（内螺纹管）提高内侧放热（内螺纹管）3 3、等湿、等

8、湿过程的程的传热系数系数 w w=f(Vy)=f(v=f(Vy)=f(v),),n n=f(=f()干冷：干冷：热水加热：热水加热：蒸汽加热：蒸汽加热：第6页，共29页，编辑于2022年，星期一 按习惯把分散于气体介质的微小颗粒的固体物质统称为粉尘。粉尘按来源不外乎两种。一种是由于固体材料的破碎、表面加工和运输等工艺过程产生粉尘，这种粉尘在形成过程中没有任何物理化学变化，其形状无规则，大小不一，但最终能长久悬浮于空气中的颗粒都很小，一般在0.2560m之间。粉尘及其性质粉尘及其性质第二节第二节 空气净化处理原理空气净化处理原理第7页，共29页，编辑于2022年，星期一 另一种由于化学作用(如化

9、学反应、燃烧、爆炸和焊接等过程)而自气体或液体中冷凝下来的更细微的固体颗粒，即所谓烟尘。它具有规则的结晶形状(如球形等)，其颗粒一般很小，通常在0.5m以下。尽管粉尘和烟尘的来源以及颗粒的大小和形状不同，但从除尘角度看，两者并无显著的质的差别，故统称粉尘。尘粒的大小不一，形状不同，对除尘设备及风机的磨损是不一样的。第二节第二节 空气净化处理原理空气净化处理原理第8页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4空气悬浮微粒的捕集空气悬浮微粒的捕集(一一)单纤维的单纤维的捕集机理捕集机理目前常用的捕集机

10、理主要有以下几个方面：目前常用的捕集机理主要有以下几个方面：（1）惯惯性效性效应应（2）重力作用）重力作用（3）截留效）截留效应应（4）扩扩散效散效应应（5）静）静电电效效应应 第9页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4悬浮微粒滤芯纤维滤芯纤维（1 1）惯性效应）惯性效应）惯性效应）惯性效应 由于纤维错综排列，故气流在纤维层内 穿过时，其流线要多次转弯，此时，若尘粒 质量较大或速度(可以看成等于气流速度)较 大，则尘粒受惯性力作用，不能随气流转弯，而仍保持其原有的运动方向，便与纤维碰撞 并附

11、着在纤维上。这种现象称为惯性效应。这种现象称为惯性效应。惯性作用随尘粒质量和过 滤风速的增加而增大。第10页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4悬浮微粒悬浮微粒介质纤维介质纤维介质纤维介质纤维（3 3）截留效应）截留效应）截留效应）截留效应 对于粒径在于粒径在亚微米范微米范围内的小内的小尘粒，可粒，可 以以认为没有没有惯性，性，尘粒尘粒随着气流流线运动，当流线紧靠纤维表面时，尘粒由于与纤维表面发生接触随着气流流线运动，当流线紧靠纤维表面时，尘粒由于与纤维表面发生接触而被拦截而被拦截(阻留阻留

12、)下来，这种作用称为下来，这种作用称为截留效应截留效应。另外当。另外当微粒微粒尺寸大于尺寸大于纤纤维维网眼而被阻留网眼而被阻留时时，这这种种现现象称象称为筛滤为筛滤作用。粗孔或中孔的泡沫塑料作用。粗孔或中孔的泡沫塑料过滤过滤器主要依靠器主要依靠筛滤筛滤作用作用进进行除行除尘尘。含尘气流通过纤维层时，尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移而沉含尘气流通过纤维层时，尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移而沉降到纤维表降到纤维表 面上，这种作用只有在尘粒较大面上，这种作用只有在尘粒较大(5 m)时才存在。对小尘时才存在。对小尘粒粒(0.5 m)的过滤，完全可以忽咯重力作用。的过滤，完全可以忽咯重力作用。

13、（2 2）重力作用）重力作用）重力作用）重力作用第11页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4微粒 0.3 m（4 4）扩散效应）扩散效应）扩散效应）扩散效应 小于小于1m的微粒在气体分子撞的微粒在气体分子撞击下，像气体分子一下，像气体分子一样作布朗运作布朗运动。如果。如果微粒在运微粒在运动过动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这这个机理称个机理称为扩为扩散效散效应应。对对于于dc0.3m的微粒，的微粒，这这是一个很重要的机理。是一个很重要的机理。第

14、12页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4（5 5）静电效应）静电效应）静电效应）静电效应 当含尘气流通过纤维滤料时，由于气流摩擦，使纤维和尘粒部可能带上电荷，从而 增加了纤维吸附尘粒的能力。但是，因这种电荷既不能长时间存在，电场强度又很弱，故产生的吸附力很小，所以，一般可以忽略。屏蔽板屏蔽板屏蔽板屏蔽板激化纤维激化纤维激化纤维激化纤维7000V7000V直流电压直流电压直流电压直流电压激化纤维激化纤维激化纤维激化纤维空气空气空气空气第13页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Con

15、ditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4截留效应截留效应惯性效应惯性效应扩散效应扩散效应重力作用重力作用静电效应静电效应 在纤维过滤器内，尘粒被捕集，可能是出于上述滤尘机理的共同作用，也可在纤维过滤器内，尘粒被捕集，可能是出于上述滤尘机理的共同作用，也可 能是由能是由于其中一种或几种滤尘机理的作用，这是由尘粒粒径、纤维直径、纤维层填充率以及于其中一种或几种滤尘机理的作用，这是由尘粒粒径、纤维直径、纤维层填充率以及气流速度等条件决定的。气流速度等条件决定的。除尘机理除尘机理第14页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditionin

16、g-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4How a high-voltage electronic air cleaner worksElectronically Cleaned Air Circulated Back Through Your BuildingElectrically Charged Plates Attract Particles Like MagnetsElectronically Charged Wires Zap ParticlesAirflowPre-filter ScreenStage 1:Charging SectionStag

17、e 2:Collection Section尘埃尘埃病毒病毒细菌细菌花粉花粉Smoke真菌真菌静电吸附（双级）静电吸附（双级）静电吸附（双级）静电吸附（双级）第15页，共29页，编辑于2022年，星期一除气式净化处理原理l物理吸附法l光催化分解法l离子化法l臭氧法l湿式除气法l组合空气净化技术第16页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4第三节 空气热湿处理过程第17页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Ch

18、apter 4 实际上，空气与水的接触上，空气与水的接触时间是有限的，因此，空气是有限的，因此，空气终状状态难以达到饱以达到饱和。和。在在实际工程中，用空气的初工程中，用空气的初终状状态连线来表示空气的来表示空气的变化化过程。程。第18页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4表面式换热器的处理过程表面式换热器的处理过程 ACBD100%第19页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4空气加湿器的

19、处理过程空气加湿器的处理过程一）基本加湿原理一）基本加湿原理 1、加湿位置：、加湿位置：1）集中加湿：在空气处理房间或送风管道内对送风集中进行。）集中加湿：在空气处理房间或送风管道内对送风集中进行。2）局部补充加湿：在空调房间内部。）局部补充加湿：在空调房间内部。局部补充加湿还有一些其它作用，局部补充加湿还有一些其它作用，例如在高温车间可以用它降温，在多尘车间可用例如在高温车间可以用它降温，在多尘车间可用 它降尘。有时也可它降尘。有时也可以利用局部补充加湿来降低空调房间的热湿比，以便在送风温差以利用局部补充加湿来降低空调房间的热湿比，以便在送风温差不受不受 限制的地方，能尽量加大送风温差，节省

20、送风量限制的地方，能尽量加大送风温差，节省送风量。2、加湿的原理、加湿的原理1）等温加湿）等温加湿 2）等焓加湿）等焓加湿 第20页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4二）等温加湿二）等温加湿 将蒸汽直接与空气混合是比较简便的等温加湿方法。从图可将蒸汽直接与空气混合是比较简便的等温加湿方法。从图可以看出，如果需要以看出，如果需要 将将G kgh状态状态1的空气，加湿到状态的空气，加湿到状态2，则需要，则需要的加湿量为：的加湿量为：第21页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Condi

21、tioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4液体吸湿剂减湿液体吸湿剂减湿1、原理：、原理：又称吸收减湿。与同温度的水相比，某些盐水表面饱又称吸收减湿。与同温度的水相比，某些盐水表面饱和空气层的水蒸汽分压力将低于同温度下水表面饱和空气层的和空气层的水蒸汽分压力将低于同温度下水表面饱和空气层的水蒸汽分压水蒸汽分压 力。力。某些盐类某些盐类(如氯化钙、氯化锂等如氯化钙、氯化锂等)的水溶的水溶液中，由于混有盐类分子，使水分子的浓度液中，由于混有盐类分子，使水分子的浓度 降低，盐水表面上饱降低，盐水表面上饱和空气层中的水蒸汽分子数也相起减少。因此，与同温度的水和

22、空气层中的水蒸汽分子数也相起减少。因此，与同温度的水相比，相比，盐水表面饱和空气层的水蒸汽分压力将低于同温度下水表盐水表面饱和空气层的水蒸汽分压力将低于同温度下水表面饱和空气层的水蒸汽分压面饱和空气层的水蒸汽分压 力。所以当空气中的水蒸汽分压力大于力。所以当空气中的水蒸汽分压力大于盐水表面的水蒸汽分压力时，空气中的水蒸汽分子盐水表面的水蒸汽分压力时，空气中的水蒸汽分子 将向盐水转移，将向盐水转移，或者被盐水吸收。或者被盐水吸收。第22页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4 这类盐水溶液又称为

23、液体吸湿剂。这类盐水溶液又称为液体吸湿剂。盐水溶液吸收水分后，盐水溶液吸收水分后，其浓度逐渐降低，吸湿能力也逐渐降低。因此在温度一定时，其浓度逐渐降低，吸湿能力也逐渐降低。因此在温度一定时，吸湿能力与吸湿能力与 液体浓度成正比。液体浓度成正比。2、液体吸湿剂减湿系统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，在实际工作中，往往是为了增加空气和盐水溶液的接触表面，在实际工作中，往往是让被处理的湿空气通让被处理的湿空气通 过喷液室或填料塔等减湿设备，在溶液和空过喷液室或填料塔等减湿设备，在溶液和空气充分接触的过程中达到减湿目的。气充分接触的过程中达到减湿目的。在采用有腐蚀性的溶液时，在采

24、用有腐蚀性的溶液时，必须解决好防腐问题。最好采用耐腐蚀的管道和设备以及效果可靠的必须解决好防腐问题。最好采用耐腐蚀的管道和设备以及效果可靠的气液分离设备。气液分离设备。按照再生方法不同，可将液体吸湿剂减湿系统分成按照再生方法不同，可将液体吸湿剂减湿系统分成两类，即蒸发冷凝再生式减湿系统和空气再生式减湿系统两类，即蒸发冷凝再生式减湿系统和空气再生式减湿系统第23页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4固体吸湿剂减湿固体吸湿剂减湿(吸附减湿吸附减湿)1 固体吸湿剂及其减湿原理固体吸湿剂及其减湿原理

25、 1）纯物理作用固体吸湿剂）纯物理作用固体吸湿剂 例如硅胶和活性炭。它们本身具有大量孔隙，形成大量吸附表面，例如硅胶和活性炭。它们本身具有大量孔隙，形成大量吸附表面，在这些表面在这些表面 上水蒸汽分压力比周围空气的水蒸汽分压力低很多，因上水蒸汽分压力比周围空气的水蒸汽分压力低很多，因此能从空气中吸附水分。此能从空气中吸附水分。2）物理化学作用固体吸湿剂）物理化学作用固体吸湿剂 例如氯化钙和生石灰，其表面水例如氯化钙和生石灰，其表面水 蒸汽分压力也比周围空气水蒸汽蒸汽分压力也比周围空气水蒸汽分压力低很多，所以也能从空气中吸附水分，但是这类分压力低很多，所以也能从空气中吸附水分，但是这类 材料吸附

26、材料吸附水分后便成了含有更多结晶水的化合物，如果继续吸水，它们还会由水分后便成了含有更多结晶水的化合物，如果继续吸水，它们还会由固态变成固态变成 液态。液态。在空调工程中常用的固吸湿剂是硅胶和氯化钙。在空调工程中常用的固吸湿剂是硅胶和氯化钙。第24页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4固体吸湿剂的减湿过程固体吸湿剂的减湿过程 1）固体吸湿剂的空气处理过程为等焓升）固体吸湿剂的空气处理过程为等焓升温过程。温过程。以硅胶为例，其减湿处理过程以硅胶为例，其减湿处理过程如图所示。将状态如图所示。将状

27、态1的空气处理到状态的空气处理到状态2，先令其通过，先令其通过 硅胶层。当潮湿空气硅胶层。当潮湿空气通过硅胶层时，空气中的水蒸汽通过硅胶层时，空气中的水蒸汽 被被吸附，同时放出汽化潜热又加热了空吸附，同时放出汽化潜热又加热了空气，因此保持气，因此保持 了硅胶层前、后空气了硅胶层前、后空气的焓不变，而温度上升的焓不变，而温度上升(过程过程 1)第25页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 42）为了得到温度较低的空气还需要对状）为了得到温度较低的空气还需要对状态态1 的空气进行降温处理。的空气进行

28、降温处理。为了得到状为了得到状态态2的空气通常是的空气通常是 由状态由状态1先等湿冷却到状先等湿冷却到状态态2，然后再绝热加湿到状，然后再绝热加湿到状 态态2不过不过由于状态由于状态l的温度较高，所以有可能用深的温度较高，所以有可能用深 井水或自来水做冷媒。当然也可以通过井水或自来水做冷媒。当然也可以通过调节通过硅胶调节通过硅胶 层与旁通过去的空气比例，层与旁通过去的空气比例，得到混合状态点得到混合状态点1“，再等，再等 湿冷却也可达湿冷却也可达到状态到状态2。这时需要的冷水温度要低。这时需要的冷水温度要低。3）特点：用硅胶处理含湿量相同、温度不同的空气时，空气温度）特点：用硅胶处理含湿量相同

29、、温度不同的空气时，空气温度越高硅胶吸湿能越高硅胶吸湿能 力越低，所以被处理的空气最好不要超过力越低，所以被处理的空气最好不要超过。第26页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4、固体吸湿剂的减湿方法、固体吸湿剂的减湿方法 两类：静态与动态。两类：静态与动态。1）静态吸湿：让潮湿空气呈自然状态与吸湿剂接触。）静态吸湿：让潮湿空气呈自然状态与吸湿剂接触。2）动态吸湿：让潮湿空气在风机）动态吸湿：让潮湿空气在风机 作用下通过吸湿材料层。作用下通过吸湿材料层。显然，动态吸湿将比显然，动态吸湿将比 静态吸湿效果更好。但是由于静态吸湿设备静态吸湿效果更好。但是由于静态吸湿设备 简单，简单，所以在小空间所以在小空间(如仪表相等如仪表相等)吸湿时更吸湿时更 为适用。为适用。第27页，共29页，编辑于2022年，星期一空气处理的各种途径第28页，共29页，编辑于2022年，星期一Air Conditioning-Chapter 4Air Conditioning-Chapter 4第29页，共29页，编辑于2022年，星期一