第四章-空气的热湿处理(暖通空调)

第四章空气的热湿处理52-**内容空气的热湿处理途径4.1空气与固体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面之间的热湿交换4.2空气与水直接接触的热湿交换4.3*52-*4.1空气的热湿处理途径4.1.1空气调节的几个相关概念*52-*空气调节：利用冷却或者加热设备等装置，对空气的温度和湿度进行处理，使之达到人体舒适度的要求。热舒适性：就是人体对周围空气环境的舒适热感觉，在人的活动量和衣着一定的前提下，这主要取决于室内环境参数，如温度、湿度等。*夏季室内设计工况：根据我国的《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003，舒适性空调室内计算参数为：温度24～28℃；相对湿度为：40%～65%，风速不应大于0.3m/s。冬季室内设计工况：根据我国的《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003，舒适性空调室内计算参数为：温度18～22℃；相对湿度为：40%～60%，风速不应大于0.2m/s。*52-*送风状态点：指的是为了消除室内的余热余湿，以保持室内空气环境要求，送入房间的空气的状态。相关概念*52-*新风：就是从室外引进的新鲜空气，经过热质交换设备处理后送入室内的环境中。相关概念空调系统需要的新风主要有两个用途：一是满足室内人员的卫生要求；二是补充室内排风和保持室内正压。前者主要是稀释室内二氧化碳浓度，使其达到允许的标准值；后者通常根据风平衡计算确定。回风：就是从室内引出的空气，经过热质交换设备的处理再送回室内的环境中。湿空气焓湿图：把描述湿空气状态参数及其变化过程的特性，描述在以焓值为纵坐标、以含湿量为横坐标的图线称为焓湿图。以1kg干空气的湿空气为基准，在一定的大气压力下，取焓h与含湿量d为坐标，图中有定含湿量、定水蒸气分压力、定露点温度、定焓、定湿球温度、定干球温度、定相对湿度各线簇。*52-**定含湿量线簇一定压力下，水蒸气分压与含湿量一一对应，因此定比湿度线簇也是定水蒸气分压力线簇。露点温度td取决于水蒸气分压，因此定含湿量线簇也是定td线簇。52-**定焓线簇52-**定温（干球温度）线簇52-**定相对湿度线簇Φ=100%时线实际上是不同含湿量d下露点的轨迹Φ=0%时即为干空气，d＝0，即纵坐标轴52-**水蒸气分压力线簇由于d通常很小，所以pv与d近似成线性52-**(1)W→L→O喷淋室喷冷水(或用表面冷却器)冷却减湿→加热器再热(1)W’→2→L→O:加热器预热→喷蒸汽加湿→加热器再热夏季：冷却减湿冬季：加热加湿(2)W→1→O:固体吸湿剂减湿→表面冷却器等湿冷却(3)W→O:液体吸湿剂减湿冷却(2)W‘→3→L→O:加热器预热→喷淋室绝热加湿→加热器再热(3)W'→4→O:加热器预热→喷蒸汽加湿(4)W'→L→O:喷淋室喷热水加热加湿→加热器再热(5)W'→5→L'→O:加热器预热→一部分喷淋室绝热加湿→与另一部分未加湿空气混合4.1.2空气热湿处理的原理和 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 *52-**4.1.3空气热湿处理及设备根据各种热质交换设备的特点不同分成两大类：混合式热质交换设备：包括喷淋室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及使用液体吸湿剂的装置等间壁式热质交换设备：包括光管式和肋管式空气加热器及空气冷却器等有的空气处理设备如喷水式表面冷却器则兼有这两类设备的特点。*52-**冷却降湿是将空气冷却到露点温度以下，从而将其中水蒸气部分去除的方法4.2空气与固体表面之间的热湿交换*52-*喷淋室除湿表冷器除湿蒸发器盘管除湿。。。冷却盘管凝结水CA湿空气通过盘管的情况冷却除湿时空气状态变化的i-d图上表示空调工程中通常通过金属冷壁面冷却湿空气以除掉湿分，使得空气侧壁面上出现水蒸汽冷凝液在重力作用下的流动4.2.1湿空气在冷表面上的冷却降湿*52-*ddi*52-*如图所示，湿空气进入冷却器内，当冷却器表面温度低于湿空气的露点温度，水蒸汽凝结，在冷却器表面形成一层流动的水膜。热质交换同时进行，相互影响。* 与水膜相邻的饱和空气层的温度与冷却器表面上的水膜温度相等。热交换:空气主流与凝结水膜之间的温差；质交换:空气主流与凝结水膜相邻的饱和空气层中的水蒸汽的分压力差，即含湿量差下面介绍麦凯尔(Miokley)方程的推导方法。*52-*ddi空气侧：忽略水膜和金属表面的热阻，冷却剂的传热量有：*52-**根据热平衡可得对于水-空气系统，根据刘伊斯关系式上式改写为——麦凯尔方程*52-**麦凯尔方程式说明： 冷却降湿过程中，湿空气主流与紧靠水膜饱和空气的焓差是热、质交换的推动势； 单位时间单位面积上的总传热量可近似的用传质系数hmd与焓差驱动力的乘积来表示。*52-*湿空气在冷却降湿过程中的过程线斜率根据热平衡，空气侧：*52-*上式为i与tw之间的工作线斜率*又：湿空气在冷却降湿过程中的过程线斜率点（i,tw)与(ii,ti)连接线斜率可在i-t图上做出湿空气在表冷器冷却减湿过程中的温度与焓的变化曲线*52-*点（i,tw)与(ii,ti)的连接线斜率*湿空气冷却减湿过程示意图*52-**冷却表面积计算*52-**4.2.2湿空气在肋片上的冷却降湿过程表面式冷却器往往采用肋片这种扩展换热面的形式来强化冷却降湿过程中的热、质交换。肋片有直肋和环肋两类，直肋和环肋又都可分为等截面和变截面等截面直肋示例*52-*假定：1）热、质传递过程是稳定的；2）肋片的导热系数、肋根温度均为值；3）肋片只有x向导热，肋片外的水膜只有y向的导热。等截面直肋*52-***52-**肋片微元在x方向上净导热量为肋片与水膜之间的换热量为饱和空气焓可近似为微元体上，湿空气和水膜的总传热量为*52-**令*52-**边界条件：方程：定义湿肋的肋效率为：其中：湿肋与干肋的肋效率形式相同，将h替换为hmd后可直接引用干肋肋效率图表*52-**空气与水直接接触热质交换现象在生产应用的许多领域都常见到，如：石油化工电力生产等工业过程的冷却塔蒸发式冷凝器等冷却设备民用和工业空调系统中的喷淋室、蒸发冷却空调器食品行业的冷却干燥过程农业工程领域的真空预冷湿帘降温和湿冷保鲜技术等都大量遇到空气与水的直接接触热质交换情况4.3空气与水直接接触时的热湿交换*52-* 显热交换是空气与水之间存在温差时，由导热、对流和辐射作用而引起的换热结果。 潜热交换是空气中的水蒸汽凝结（或蒸发）而放出（或吸收）汽化潜热的结果。 总热交换是显热交换和潜热交换的代数和。4.3.1热湿交换原理*52-*如图所示，当空气与敞开水面或飞溅水滴表面接触时，由于水分子作不规则运动的结果，在贴近水表面处存在一个温度等于水表面温度的饱和空气边界层，而且边界层的水蒸汽分压力取决于水表面温度。* 边界层内水蒸汽分压力大于主体空气的水蒸汽分压力，水蒸汽分子由边界层向主体空气迁移；反之，水蒸汽分子将由主体空气向边界层迁移。 “蒸发”与“凝结”现象是水蒸汽分子迁移的结果。 显热交换取决于边界层与周围空气之间的温差；潜热交换取决于二者的水蒸气分压力差。水膜表面的空气与水的热湿交换过程*52-*空气与水在一微元面积dA（m2）上接触，空气温度变化为dt，含湿量变化为d（d），热质交换基本方程式推导的三个条件：1）薄膜模型2）忽略传质对传热的影响3）刘易斯关系式成立显热交换量：湿交换量：湿交换量也可写成：潜热交换量：温差是热交换的动力，水蒸气分压力差是湿交换的动力*52-**总热交换量换热扩大系数ξ（析湿系数）对于水侧：稳定工况时，空气侧与水侧换热量相等：*52-**4.3.2蒸发冷却装置的特点与工作原理蒸发冷却就是利用水与空气之间的热湿交换来实现的,可分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却直接蒸发冷却是指在喷淋室中水与空气直接接触,水不断吸收空气的热量进行蒸发,从而使被处理的空气降温加湿直接蒸发冷却空调工作原理直接蒸发空气处理过程的i-d图表示As*52-*间接蒸发冷却的制冷装置示意图间接蒸发空气处理过程的i-d图表示间接蒸发冷却过程的核心思想是采用逆流换热，逆流传质来减少不可逆损失，已得到较低的供冷温度和较大的供冷量*52-*4.3.3与水直接接触时空气的状态变化过程空气与水接触时，水表面形成的饱和空气边界层与主流空气之间，通过分子扩散和紊流扩散，使边界层的饱和空气与主流空气不断掺混，从而使主流空气状态发生变化。为方便分析，假设全部空气与水接触后都能达到具有水温的饱和状态，即水量无限大、接触时间无限长。*52-**空气与水直接接触时各种过程的特点*52-**空气与水直接接触的变化过程水量有限时，接触时间很长。*52-**4.3.3空气和水直接接触时的对流增湿和减湿刘伊斯关系式:如果在空气与水的热湿交换过程中存在着刘伊斯关系式，则*52-**上式没有考虑水分迁移时液体热的转移，同时以水蒸汽的焓（≈2500）代替式中的汽化潜热，将湿空气的比热用（1.01+1.84d）代替，有或即麦凯尔方程表明：热质交换同时进行时，如刘伊斯关系成立，则总热交换的驱动力是空气的焓差*52-**4.3.4影响空气与水表面之间热质交换的主要因素4.3.4.1焓差是总热交换推动力对于1kg干空气，总热交换量即为焓差Δi：*52-**1)当空气与水直接接触时，从空气侧分析：总热流：热流方向以空气初状态湿球温度TS1为界。显热：热流方向以空气初状态干球温度T1为界。TL1Ts1T1ΔiTo潜热显热总热*52-**潜热：热流方向以空气初状态露点温度TL1为界。TL1Ts1T1ΔiTo潜热显热总热*52-**2)当空气与水直接接触时，从水侧分析：水冷却的极限温度是空气湿球温度Ts1。空气和水的初状态决定了总热流方向，决定过程的进行。Δi*52-**4.3.4.2气液之间的双膜阻力是热质交换的控制因素焓差推动力与温差推动力之比，与双膜阻力之比成正比。膜阻力越大，所需推动力越大。影响双膜阻力的因素也是影响热质交换的因素。1）空气流动对气膜阻力的影响空气质量流速v：增大，则气膜减薄，膜阻减小，h和hmd增大。过大，则气水接触时间短，且流动阻力大，气流携带水量大，不易捕捉。由式（4-3）：*52-**2）液滴大小对水膜阻力的影响 小水滴：水滴内部停滞，热质传递主要靠分子扩散，水膜阻力大。 中水滴：内部有层流内循环，提高了传质速率，降低了水膜阻力。 大水滴：会发生变形，内部有较强烈混合，水滴有振荡，水膜阻力进一步降低。水滴小，沉降速度慢，气水接触时间长，且比表面积大，利于热质交换。但太小易被气流带走。**3）淋水装置填料材料和结构对热质交换也有较大影响一般的：气水逆流时，水气比μ应较大；气水顺流时，水气比μ应较小；4）水气比μ的影响*52-**4.3.4.3间接接触的表冷器深度（管排数）对热质交换的影响若空气及冷却剂流速一定，且冷却剂温度Tw给定，则上式右侧为定值。此时表冷器表面温度Tb只是空气焓i的函数。空气冷却干燥过程为减焓过程，因此表冷器表面温度沿气流方向降低，即后面的管排温度比前面的低。*52-**为增加热交换，应增加管排数，但也增加了阻力。*52-**4.3.5空气与水表面的热质交换系数hmd理论计算困难，一般通过实验进行确定。影响对流传质系数的因素：hmd=f(空气与水的初参数,热质交换设备的结构,空气质量流速vρ,水气比μ)热质交换设备的对流传质系数难以确定，可用其它方式（如效率）表示设备性能。*57-**TheEnd***************************************