第八章 复合式热质交换设备的热工计算

第8章复合式热质交换设备的热工计算8.1影响复合式设备热质交换效果的主要因素；8.2蒸发冷却式空调系统的热工计算；8.3温湿度独立调节空调系统8.1影响复合式设备热质交换效果的主要因素复合式热质交换设备分成2部分：间壁部分设备内流体流动状况；流体物性；设备表面状况；设备换热面形状和大小混合部分焓差、空气流动状况、水滴大小、水气比、设备的结构特性。8.2蒸发冷却式空调系统的热工计算蒸发冷却是利用水蒸发吸热，具有冷却功能这一众所周知的物理现象。只要空气不是饱和的，利用循环水直接（或通过填料层）喷淋空气就可获得降温的效果。在允许条件下可以利用该空气作为送风以降低室温，这种处理空气的方法称为蒸发冷却。蒸发冷却空气处理方法主要只适用于东西北地区。蒸发冷却空调机工作原理示意图蒸发冷却式空调系统的关键设备是空气蒸发冷却器，一般可分为直接蒸发冷却器和间接蒸发冷却器两种形式。27-42020/3/9空气蒸发冷却器的分类直接蒸发冷却器、间接蒸发冷却器和复合蒸发冷却器；直接蒸发冷却器是利用淋水填料层直接与待处理空气接触来冷却空气。在降低空气温度的同时，使空气的含湿量和相对湿度有所增加，实现了加湿，等焓过程。适用于低湿度地区，如我国海拉尔——锡林浩特——呼和浩特——西宁——兰州——甘孜一线以西地区（如甘肃、新疆、内蒙、宁夏等省区）。AAs直接蒸发冷却器工作原理AAs目的：制出降温增湿的空气。8.2.2直接蒸发冷却器的热工计算8.2.2.1直接蒸发冷却器对填料的性能要求填料或介质是直接蒸发冷却器的核心构件。一种理想的填料应具有以下特征：（1）流动阻力小。（2）有较大的空气－水接触面积。（3）气流阻力、空气－水接触面积及水流等均匀分布。（4）能阻止化学或生物的分解退化。（5）具有自我清洁空气中的尘埃的能力。（6）经久耐用，使用周期内性能稳定。（7）投资低。27-82020/3/9直接蒸发冷却器目前，直接蒸发冷却器主要有两种类型：一类是将直接蒸发冷却装置与风机组合在一起，成为单元式空气蒸发冷却器；另一类是将该装置设在组合式空气处理机组内作为直接蒸发冷却段。8.2.2.2直接蒸发冷却器的热工计算方法直接蒸发冷却器的热工计算方法同第7章的混合式热质交换设备的热工计算，特别是喷淋室的热工计算方法非常类似。（见表8-2）27-102020/3/98.2.2.3直接蒸发冷却器的性能评价（1）热交换效率1121sgggDECtttt类同于前边式（7-5）（2）能效比avrdesDECttEEREERavrtdest式中EER--按常规制冷模式计算的直接蒸发冷却空调的能效比；--供冷期平均干湿球温度差；--当地设计干湿球温度差。（3）冷损失：+5%（管道冷损失和渗透冷损失）27-112020/3/9是利用一股辅助气流先经喷淋水（循环水）直接蒸发冷却，温度降低后，再通过空气－空气换热器来冷却待处理空气（即准备进入室内的空气），并使之降低温度。所实现的便不再是等焓加湿降温过程，而是减焓等湿降温过程，从而得以避免由于加湿，而把过多的湿量带入室内。适用于低湿度地区和中等湿度地区，要求较低含湿量或比焓的场合，如我国哈尔滨——太原——宝鸡——西昌——昆明一线以西地区。8.2.3间接蒸发冷却器的类型与性能间接蒸发器工作原理目的：制出降温等湿的空气。间接蒸发冷水机组工作原理目的：制出冷水AABCP119间接蒸发冷却器板翅式管式热管式传统系统与蒸发冷却系统比较8.2.4间接蒸发冷却器的热工计算8.2.4.1间接蒸发冷却器的热工计算方法（见表8-4）间接蒸发冷却器的热工设计计算方法在前边也做了类似叙述。8.2.4.2间接蒸发冷却器的性能评价热交换效率1121'''''sgggIECtttt反映了空气在间接蒸发冷却器里的实际温降与理想温降的接近程度。27-182020/3/98.2.5一级蒸发冷却空调系统设计计算方法空气处理过程为空调房间需要的送风量（kg/s）LxNxmiiQq直接蒸发冷却器处理空气所需显热冷量（KW）)(0LxWxpmttCqQ直接蒸发冷却器的加湿量（kg/s）)10001000(WxLxmddqWP235【实例1】27-192020/3/98.2.6二级蒸发冷却空调系统设计计算方法空气的处理过程为空调房间需要的送风量（kg/s）LxNxmiiQq间接蒸发冷却器处理空气所需显热冷量（KW）)(10LxWxmiiqQ直接蒸发冷却器处理空气所需显热冷量（KW）)(102LxWpmttCqQP237【实例2】27-202020/3/98.2.7三级蒸发冷却空调系统设计计算方法空气的处理过程为典型的三级蒸发冷却系统有两种类型：第一种是一级和二级均为板翅式间接蒸发冷却器，第三级为直接蒸发冷却器；第二种是第一级为冷却塔＋空气冷却器所构成的间接蒸发冷却器，第二级为板翅式间接蒸发冷却器，第三级为直接蒸发冷却器。P239【实例3】27-212020/3/98.3温湿度独立调节空调系统热湿联合处理的空调方式存在的问题（1）热湿联合处理所造成的能源浪费；（2）空气处理的显热潜热比难以与室内热湿比的变化相匹配；（3）室内空气品质问题。采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度。27-222020/3/9独立除湿优点热湿负荷分开处理，即采用独立除湿以消除潜热，独立降温以消除显热；由于不承担湿负荷，冷冻水的温度为15～18℃，高于室内的露点温度，不会产生凝水，从而消除了室内的一大污染源。再生器可以采用低温热源驱动，可方便实现能量储存，尤其适合以城市热网连续均匀供热作热源。减小电能消耗，有效缓解用电量峰谷现象，优化城市能源结构。温湿度独立控制空调系统四个核心组成部件：高温冷水机组、新风处理机组、去除显热的室内末端装置、去除潜热的室内送风末端装置。8.3.1温湿度独立调节空调系统简介27-252020/3/98.3.2温度调节系统8.3.2.1高温冷源的制备由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，因而显热系统的冷水供水温度由常规空调系统中的7℃提高到18℃左右。因此，如下技术可以应用：（1）深井回灌供冷技术（2）通过土壤换热器获取高温冷水（3）间接蒸发冷水机组（4）高温冷水机组8.3.2.2温度调节室内末端设备（1）辐射供冷技术；（2）干式风机盘管27-262020/3/98.3.3湿度独立处理设备转轮式除湿器的内部结构按吸附除湿剂的安排可分为以下三种形式：（a）堆积床结构（b）IIT平板结构（c）UCLA覆盖层结构堆积床：扩散阻力大IIT：气体侧、Teflon板阻力大，吸附剂阻力小UCLA：气体侧阻力大，板阻力小8.3.3.1固体除湿设备转轮式固体除湿设备27-272020/3/9吸附除湿设备——转轮除湿机abcdeφ=1分类：氯化锂转轮、硅胶转轮、分子筛转轮abcdefabcde8.3.3.2液体除湿设备溶液除湿器工作原理（详见第5章）27-312020/3/9（1）绝热型除湿器逆流绝热型除湿器叉流填料式除湿器带有板式换热器的溶液-空气热质交换单元27-322020/3/9（2）内冷型除湿器交叉流型板式除湿器内冷型除湿器27-332020/3/9溶液除湿机组27-342020/3/9abcdefghi8.3.4湿度独立处理设备的应用8.3.4.1固体除湿设备的应用除湿型新风空调系统工作原理和温湿图全回风除湿型空调系统工作原理图和温湿图1：蒸发冷却器；2：热交换器；3：加热器；4除湿器Dunkle型除湿空调系统工作原理图和温湿图1：水蒸发器；2：次级换热器；3：初级换热器；4除湿器；5加热器8.3.4.2液体除湿设备的应用除湿器排风新风回风送风风盘制冷机热源储液罐再生器排风新风溶液除湿空调系统27-382020/3/9本章总结理解并掌握蒸发冷却空调系统的分类、工作原理和热工计算方法；掌握温度、湿度独立处理空调系统组成和特点；了解温湿度独立处理设备及应用。