多工况空气处理过程模拟实验指导书

多工况空气处理过程模拟实验指导书华北电力大学二00六年五月一、实验目的本实验在学习《暖通空调》后的基础上达到如下目的：1、熟悉中央空调系统组成，掌握中央空调工作原理。2、通过空调机组K-1对当地室外参数进行热湿处理，可以模拟不同工况下的室外气象参数，然后用空调机组K-2对空调机组K-1所处理的空气再进一步热湿处理，以达到室内设计空气状态参数，即多工况空气处理过程的模拟实验。3、加深学生对空气热湿处理过程的理解及湿空气焓湿图的应用。二、实验原理1．室外气象条件模拟（空调机组K-1的处理过程）根据当地（保定）此时的室外气象参数，经空调机组K-1热湿处理到所要模拟的室外气象参数（自己选择）。不同的室外气象参数，其空气处理过程是不同的，即热湿比不相等。这样空调机组K-1在任何时间可以模拟不同的室外气候参数（深冬除外）。其中空调机组K-1的一部分空气送入空调房间1和空调房间2之间的夹层，这样保证空调房间1处于所模拟的室外环境中，即考虑到了空调房间1围护结构的传热，这样模拟实验更接近于实际工况，实验中把空调夹层的两个门要关闭。学生分成几组，每组选择所要模拟的室外气象参数。2．室内空气参数的设定（空调机组K-2的处理过程）空调机组K-1所处理的空气进入空调机组K-2进一步进行热湿处理，然后送入空调房间1，即空调房间1内空气参数即为所选择的室内环境参数。室内空气设计参数一般由规范规定，这里空调房间1的空气参数可按舒适性空调标准设定。这里舒适性空调设计参数差别不大，学生可选择的相同的室内气象参数，如夏季空气温度t=26℃。相对湿度φ=60%，冬季空气温度t=22℃，相对湿度φ=50%。三、实验装置实验装置如图1所示。四、空气处理参数的设定1．空调机组K-1参数的设定在空调机组K-1上设定自己所要模拟的室外气象参数，如图2所示，图中℃表示空气温度，Rh表示空气相对湿度。空调机组K-1系统为全新风系统运行，室外新风依次通过机组的过滤器、送风机、表冷器、加热器、加湿器，将空气处理到所要模拟的室外空气，根据实验需要确定表冷器、加热器、加湿器是否运行。如图2所示，室外新风阀门处于On状态；送风机启/停，在右侧的下拉菜单中选择On；温度控制和湿度控制，在下拉菜单选择Enable状态；G点温度设定，如果所要模拟的空气状态参数温度为32℃，则输入数值32，G点湿度设定，如果所要模拟的空气状态参数相对湿度为50Rh，则输入数值50；风机温度控制，在下拉菜单中选择Disable；G点空气温度有一个温度最高值和最低值的限制，输入最高值和最低值。图2中显示了监测点的温度值和相对湿度值，比如G点，温度为31.55℃，相对湿度为41.11Rh，同时对可以对表冷器、加热器和加湿器的运行负荷状态进行了监测。空调机组K-1的送风一部分通过空调机组K-2，进一步热湿处理，另一部分送入空调房间1与空调房间2之间的夹层。图1实验装置流程图图2空调机组K-1的参数设定2．空调机组K-2参数的设定在空调机组K-2上设定所选择的室内设计参数，如图3所示。经过空调机组K-1处理的空气和空调房间1的回风混合后，经过表冷器、加热器、加热器、电加热器（根据需要确定是否运行），将空气处理到送风状态，最后送入空调房间1。根据实验需要确定表冷器、加热器、加湿器、电加热器是否运行。因为空调机组K-2风量较大，空调房间1容积较小，所以一部分空气排到空调房间2和室外。图3空调机组K-2的参数设定如图3所示，空调机组K-2还对空气流速进行了监测。送风机启/停，在下拉菜单中选择On；根据实验需要对一次加热阀、表冷阀、二次加热阀和加湿阀进行控制，在其右侧的下拉菜单中选择Disable/Enable；新回排风阀控制，在右侧的下拉菜单中选择Enable；因为空调机组K-2的空调系统是一次回风系统，所以二次回风阀控制处于Disable状态。图3中L点的测温传感器（露点温度）和温度调节器，通过选择器分别控制表冷器的水温三通调节阀、新风、排风及一次回风控制阀门等执行控制机构，维持表冷段后露点温度的恒定，达到控制室内相对湿度的目的。露点温度可设定的范围为10～19℃，允许波动范围±0.5℃，比如L点露点温度设定为12.00℃，因为空调房间1属于舒适性空调，所以可以采用露点送风，即取最大的送风温差送风。由设置在送风支管内H点的测温传感器及温度调节器，通过选择器分别控制机组2的二次加热器的水温三通调节阀、二次回风阀门及一次回风阀门来控制送风温度。送风温度可设定的范围为18～45℃，允许波动范围±0.5℃。比如H点送风温度设定为30.00℃，送风湿度设定为55.00Rh。如果二次加热后还达不到需要的送风状态点，则需要开启电加热器，对空气再一次加热，加热后机组的送风状态为J点。空调机组K-2的送风大部分送入空调房间1，与房间内空气进行热湿交换，达到设计空气状态，一小部分进入空调房间2。3．空调房间1参数的设定空调房间1的参数即为设计空气参数，如图4所示。根据实验情况确定电加热器是否运行，在右侧的下拉菜单中选择Disable/Enable。室温控制点B，由设置在被控空调室内的测温传感器、温度调节器及可控硅电压调整器组成，控制送风管管路上的电加热器，实现对房间1高精度的温度控制；房间温度可设定的范围为18～26℃，允许波动范围±0.5℃。C点为回风温度监测点。图4空调房间1的室内空气参数五、空气处理过程在焓湿图上的表示1．空调机组K-1空气处理过程的i-d图示空调机组K-1采用全新风系统，室外空气经过空调机组K-1进行热湿处理，其出风状态即为所要模拟的室外气象参数。在i-d图上确定此时此地（保定）的室外气象条件（A），根据自己选定的室外气象条件（G），这样得到空气的处理过程在i-d上的图示，处理过程为：待空调机组K-1运行稳定后，其出风状态点（G）为自己选择模拟的室外气象参数。学生试在焓湿图上表示出空气在空调机组K-1内的热湿处理过程。2．空调机组K-2空气处理过程的i-d图示空调机组K-2采用的是定露点、一次回风系统，经空调机组K-1处理后的空气（模拟的室外气象条件）与空调房间1的回风混合，进入空调机组K-2进一步热湿处理，然后进入空调房间1。新风比取15%（也可以选择其它新风比，但是不低于10%），这里新风比为G状态的空气量与空调机组K-2总风量的比值。根据所要模拟的室外气象参数与空调房间1的设计参数，可得到空气处理过程在i-d上的图示，处理过程依次为：根据对空气进一步热湿处理的需要，试确定空调机组K-2的加热器、表冷器、加湿器以及电加热器是否运行，并在焓湿图上表示出空气在空调机组K-2内的热湿处理过程。六、学生操作要求了解整个空调系统的流程、空气的处理过程及在焓湿图上的表示，在此基础上掌握操作步骤。学生试写出操作步骤，待指导教师检查无误才能操作。操作过程中应注意以下事项：1．检查操作系统阀门开启的正确度。开机前，先对所有设备进行检查，看管道上相应的阀门是否开启，软水箱是否满水。空调机组K-1的新风阀打开，排风阀关闭，空调房间2一侧的回风阀关闭；空调机组K-2的送风阀打开，二次回风阀关闭。根据实验，试确定出两空调机组的加热器、表冷器、加湿器、再加热器是否运行。将锅炉、冷水机组的水泵开关位置置于手动位置上；空调机组的风机开关、锅炉加热开关位置置于自动位置上。2．将控制柜总闸闭合，打开计算机，运行EBI软件，确认一切无误后，打开冷冻水供回水管道放汽阀门，开启冷机给水泵，将冷冻水系统充水，待放汽阀门有水溢出后，停止冷机给水泵，关闭放汽阀门；再将冷水机组的水泵开关位置置于自动位置上。打开锅炉放汽管道放汽阀门，开启锅炉给水泵，给电热锅炉充水，边上水边看锅炉水位计，水位计显示满水时，停止锅炉给水泵，关闭放汽阀门；再将锅炉的给水泵开关位置置于自动位置上。3．将空调机组风机电源闭合，在微机上根据需要开启空调机组风机；然后闭合冷水机组电源，手动开启冷水机组。选择所要模拟的室外气象参数，并在空调机组K-1上设定。待空调机组K-1运行稳定后，观测空调机组K-1的新风A及出风G的温度、湿度，观测其G状态空气参数，直到达到设计要求，要求记下数据，并在焓湿图上表示出来。确定空调房间1的室内设计参数（B）。根据空调机组K-1的送风参数S，在空调机组K-2上设定空调房间1的温湿度要求参数（J）。待空调机组K-2运行稳定后，观测其出风状态J点、B点空气温度、湿度，达到设定要求时，试画出该过程的焓湿图。4．将锅炉电源闭合，开始生产蒸汽。看锅炉本体上的压力表及减压阀后的蒸汽压力表，确认减压阀后的蒸汽压力为0.2MPa左右，表示蒸汽压力满足实验要求。5.实验结束后，关掉电热锅炉、冷水机组，使空调机组风机再运转10分钟后，关闭风机，切断总电源。6.实验时间如在5月—10月中间，做完实验后，可不将设备和管路中的水放掉；否则，实验结束后，将水放掉，防止冻结管道。七、实验报告要求1.简述出本实验中空气处理的途径。2.本实验中数据电脑自动记录，以Excel格式保存，故不需要记录数据，只需要观察各温、湿度监测点显示的数值，并根据数据分析其变化的原因，并画出空调房间1的温度与时间变化的曲线。3.本实验中两台空调机组中表冷器、加热器、加湿器，以及二次加热器与可调电加热器是否运行。4.画出空气处理过程在湿空气焓湿图（i-d图）上的表示。5.本实验的心得体会。八、思考题1.空气处理的基本处理过程都有哪些，把空气处理过程在湿空气焓湿图上表示出来。2.在本实验中，如何实现冬季工况的模拟？3.一次回风系统与二次回风系统相比有哪些优缺点？4.全空气空调系统，空调房间的风量平衡关系如何？