第十章空气的热、湿处理过程及空调设备

第一节空气热、湿处理的过程第二节表面换热器处理空气第三节喷水室处理空气第四节其它热、湿处理过程第十章空气的热、湿处理过程及空调设备第一节空气热、湿处理的过程空气与水之间的热交换是包括显热交换和潜热交换在内的总热交换，显热交换主要取决于饱和空气层与周围空气之间的温度差，而潜热交换是伴随着湿交换同时产生的，主要取决于两者之间的水蒸气分压力之差。根据喷水温度的不同，可以实现对空气的7种处理过：A-1：tw＜tl降温、减焓、减湿过程A-2：tw=tl降温、减焓、等湿过程减湿与加湿的分界线A-3：tl＜tw＜ts降温、减焓、加湿过程A-4：tw=ts降温、等焓、加湿过程减焓与增焓的分界线A-5：ts＜tw＜tA降温、增焓、加湿过程A-6：tw=tA等温、增焓、加湿过程降温与升温的分界线A-7：tw＞tA升温、增焓、加湿过程在水量无限大、接触时间无限长的理想状态下，流经喷水室的全部空气都能达到100%饱和状态，并具有喷淋水的温度。事实上，空气的最终相对湿度只能达到90~95%，习惯上称这一空气状态为“机器露点”。第二节表面换热器处理空气定义：对空气进行加热处理的设备，称为空气加热器。工程中常用的空气加热器有两种：一、空气加热器1.表面式空气加热器：表面式空气加热器以热水或蒸汽为热媒，通常由上、下联箱以及传热管组成，常见的有两种类型：光管式：传热管为光管肋片管式：传热管上带有肋片，以增强空气一侧的传热。表面式空气加热器2．电加热器：电加热器是通过电阻丝发热来加热空气的，常见的有两种类型：裸线式：由绕成螺旋形的裸电阻丝构成，电阻丝直接暴露在风道中，为了安全和检修方便起见，通常将这种电加热器做成抽屉式。管式：由管状电热元件组成：将螺旋状电阻丝装在特制的金属套管中，中间填充结晶氧化镁做绝缘材料。表面式空气加热器可以实现对空气的等湿加热过程。二、空气冷却器1．表面式空气冷却器表面式空气冷却器简称表冷器，其结构与表面式空气加热器一样，只是传热管中流通的不是热水或蒸汽，而是由制冷机提供的低温冷媒水。根据冷媒水的温度不同，表面式空气冷却器可以实现对空气的2种处理过程：等湿冷却过程：表冷器表面温度高于空气的露点温度时；减湿冷却过程：表冷器表面温度低于空气的露点温度时。表冷器与空气加热器一样，可以单独使用，也可以按气流流动方向并联或串联：并联：当处理空气量大时，应采用并联；串联：要求空气温升（或温降）大时，应采用串联注意：并联的表冷器，冷水管路也应并联；串联的表冷器，冷水管路也应串联。每台表冷器的下面都应设置集水盘和泄水管。2．直接蒸发式空气冷却器这是以制冷剂为冷媒的一种表面式空气冷却器。实际上就是制冷循环中的蒸发器，例如冷藏库里的冷排管、分体式空调器的室内机组等。喷水室由喷嘴、喷嘴排管、挡水板、底池以及管路系统组成。空气经前档水板进入喷水室与喷嘴喷射出来的水滴直接接触，进行复杂的热、湿交换过程，再经过后档水板除去气流中携带的水滴，进行进一步处理后，由通风机送入空调房间。与空气进行热、湿交换后落入底池中的水滴，一部分经溢水管返回冷水机组，另一部分经滤水器流至三通混合阀，与来自冷水机组的冷媒水混合后，再经喷嘴喷出。底池中除了溢水管、供水管、循环管外，还设有自动补水的补水管和检修、清洗用的泄水管。第三节喷水室处理空气一.空气加湿设备（1）蒸汽喷管加湿器在长度不超1m的管道上，按需要开出一定数目孔径为2～3mm的小孔，来自锅炉房的水蒸气从小孔中喷出，与流经喷管外面的空气相混合，从而达到加湿的目的。工程上常常采用一种叫做“干式蒸汽加湿器”的设备。它由一个蒸汽喷管、喷管外保温外套以及干燥蒸汽用的筒体组成。自干式蒸汽加湿器喷出的干燥蒸汽，不再夹带冷凝水滴，加湿效果比较好。第四节其它热、湿处理过程（2）电加湿器：电加湿器是直接耗电产生蒸汽，就地混入空气中去的加湿设备。根据工作原理不同，又分为电热式和电极式两种：热式加湿器：用管状电热元件置于水中制成，电热元件通电之后，将水加热产生蒸汽。电极式加湿器：将三根铜棒或不锈钢棒插入水中做电极，水做电阻，电极与三相电源接通之后，就有电流从水中通过，因而加热蒸发成为蒸汽。蒸汽喷管加湿器和电加湿器都属于蒸汽加湿器。这类加湿器空气温度变化很小，所以可以近似地看成是等温加湿过程（3）等焓加湿器：滴下浸透气化式加湿器（4）局部补充加湿器直接向房间喷水的一种加湿方法。通常采用压缩空气喷雾装置或电动喷雾机来作为局部补充加湿设备。局部补充加湿过程与喷循环水加湿过程一样，空气的内热能变化很小，可以近似地看成是等焓加湿过程。其他等焓加湿器：超声波加湿器二．空气除湿设备（1）加热通风法减湿：如果室外空气的含湿量低于室内空气的含湿量，那么将室外空气加热，降低其相对湿度之后，送入室内，置换室内潮湿空气，达到减湿的目的，这种简易的去湿方法就称为加热通风法。这种方法多用于人工隧道、地下室以及室内存在散湿源的场合。（2）冷却减湿：工程上常用一种专门的冷却减湿设备—冷冻减湿机对空气进行除湿处理。冷冻减湿机又称除湿机，它由制冷系统和风机等组成。状态1的含湿空气流经制冷系统的蒸发器，由于蒸发器表面温度低于空气露点温度，因此空气被冷却减湿到了状态2，再流经制冷系统的冷凝器，由于冷凝器里是来自压缩机的高温高压制冷剂蒸气，于是空气又被等湿加热到了状态3。（3）液体吸湿剂吸收减湿：由于盐水表面饱和空气层中水蒸气分压力低于同温度下水表面饱和空气层中水蒸气分压力，所以当空气中水蒸气分压力大于盐水表面水蒸气分压力时，空气中的水分子将被盐水吸收。吸收减湿是用喷淋空气来实现的。空调工程中常用的盐水溶液有：氯化钙水溶液（CaCl2）、氯化锂水溶液（LiCl）和三甘醇（C6H14O4）等。（4）固体吸湿剂吸附减湿：固体吸湿剂的吸附原理因吸湿材料的不同而不同：硅胶、活性炭类：本身具有大量的微小孔隙，形成大量的吸附表面，吸附表面上水蒸气的分压力远远低于周围空气中水蒸气的分压力，靠分压力差完成吸附过程，吸湿材料不发生状态变化，呈纯物理过程。CaCl2、HaOH类：吸湿材料表面水蒸气分压力比空气中水蒸气分压力小得多，也是靠分压力差完成吸附过程的，但在吸附过程中吸湿材料逐渐由固态转变成液态，呈物理化学过程。固体吸湿剂的吸湿方法有两种：静态吸湿：潮湿空气与吸湿剂自然接触完成吸附过程，例如在精密仪器箱内放置1～1.5kg/m3硅胶，就可以使箱内空气的相对湿度由60%下降到20%动态吸湿：在风机的强制作用下，使潮湿空气通过吸湿材料层达到减湿目的。例如氯化钙动态除湿设备等。