空气调节工程_思考题_习题答案.pdf

绪 论 思考题 1.人类对空气调节工程提出了哪些要求?空气调节系统是如何满足这些要求 的? 答：对空气温度、湿度、空气流速和清洁度进行调节，使空气达到所要求的 状态。另外，就目前社会发展来看，人类对空调工程的要求远不止这些，其中对 节能、环保以及对社会安全性的保障也提出了更高的要求。 空调系统采用换气的方法，保证所要求环境的空气新鲜，通过热湿交换来保 证环境的温湿度，采用净化的方法来保证空气的清洁度。不仅如此，还必须有效 的进行能量的节约和回收，改进能量转换和传递设备的性能，优化计算机控制技 术等来达到节能的目的以满足人类要求。 2.空气调节与全面通风有哪些相同和不同之处?空气调节由哪些环节组成? 答：全面通风往往达不到人们所要求的空气状态及精度。空气调节是调节空 气的状态来满足人类的需求。两者同样是改变了人体所处环境的空气状态，但是 空气调节包括了通风、供暖和制冷等过程。 空气调节包括：空气处理、空气运输、空气末端分配以及气流组织。 3.空气调节技术目前的发展方向是什么? 答：节能、环保、生活安全性。空调新技术的发展：如空调系统的评价模拟、 温湿度分别处理、计算机网络控制技术等。 第一章 湿空气的物理性质和焓湿图 思考题 1.为什么湿空气的组成成份中,对空气调节来说水蒸汽是重要的一部分? 答：湿空气是由干空气和水蒸气组成的，干空气的成分比较稳定，其中的水 蒸气虽然含量较少但是其决定了湿空气的物理性质。 2.为什么夏季的大气压力一般说比冬季要低一些? 答：温度升高，空气体积增大压力减小。 3.饱和与不饱和水蒸汽分压有什么区别,它们是否受大气压力的影响? 答：饱和湿空气的水蒸气的饱和程度代表了对应压力下的不饱和湿空气可 吸收水蒸气的最大值。饱和水蒸汽分压由湿空气温度唯一决定，而不饱和水蒸 汽分压与大气压力有关，由实际的大气压决定。 4.为什么浴室在夏天不象冬天那样雾气腾腾? 答：夏天的气温高于冬季，浴室的水蒸气的露点温度一定，夏季空气的温 度高于露点温度，而冬季空气的露点温度低于其露点温度。 5.冬季人在室外呼气时,为什么看得见是白色的?冬季室内供暖时,为什么常 常感觉干燥? 答：人呼出的空气的露点温度一定，而冬季空气温度低于其露点温度。冬季 墙体的温度低，可能会使得空气结露，使得空气的含湿量降低，随着温度的升 高相对湿度也会降低。 6.两种温度不同,而相对湿度数值一样的空气环境,从吸湿能力上看,是否是 同样干燥?为什么? 答：不一定。因为温度不同，饱和水蒸气分压力不同，两者的吸湿能力相同， 但吸湿总量不同。 7.影响湿球温度的因素有哪些?如何才能保证测量湿球温度的准确性? 答：湿球温度受风速及测量条件的影响。风速大于4m/s的情况下，工程应 用是完全可以允许的，速度越大热湿交换越充分，误差越小。 8.为什么含湿量相同、温度不同的各种状态空气都有相同的露点温度? 答：露点温度只与水蒸气分压力和含湿量有关，与其他因素无关。空气含 湿量不变，露点温度不变。 9.为什么雾出现在早晚?为什么太阳出来雾消散? 答：早晚的空气温度较低，低于空气的露点温度，而太阳出来之后空气的 温度较高，高于空气的露点温度，使得空气的相对含湿量提高，可以吸收雾水。 10.有些房屋外墙内壁面象玻璃一样,冬季也会出现凝水,有什么防止办法? 答：加外墙保温，提高内壁面温度。 11.如何防止一些冷水管在夏季常常出现的出汗现象? 答：“出汗”的原因就是冷水管的温度低于空气的露点温度，对水管进行 保温即可。 习题 1-1 已知在一体积为100m 3的房间内,空气的温度是20,压力为101325pa也 通过测量获得水气分压力为1600pa,试用公式计算: (1)空气的绝对温度z及含湿量d。 (2)空气的相对湿度甲,并检查用式(1-7)或(1-8) 算出的误差有多少? (3)湿空气、干空气及水汽的质量。 解：z=293k 1600 0.6220.6229.979 101325 1600 q q p g d kg bp () 100% () q bq bp d dbp 0.622 q q p d bp 0.622 qb b qb p d bp 1 68.64% q qb p p 2 100%68.14% qqb bqqb pbp d dbpp 12 1 100%0.733% 3 0.003480.001341.1975 q p b kg m tt 湿 119.75mvkg 湿湿 3 0 0034841.2048 b kg m t 干 。 120.48mvkg 干干 0.73mmmkg 干湿水 1-2 干空气的密度可用什么公式计算?如已知干空气温度t=o,压力 b=101325pa,求空气的密度。 解： 3 0.0034841.29 b kg m t 1-3 对100kg温度为20的空气加入了1kg的水汽,如果原有的空气含湿量为 5.5g/kg 干空气,试求加湿后空气的含湿量。 解：5.5 1000.55mkg 水 , 1.55mkg 水 15.35 m g d kg mm 水 湿水 1-4 用空气冷却器使d=10g/kg 干空气的空气干燥(凝结出水),试求冷却器 的表面温度。 解：略。 1-5 输送10水的薄壁导管通过空气温度为21的房间,管子未保温,为防 止在导管壁上产生凝结水,求房间的最大相对湿度应是多少? 解：略。 1-6 原有空气t1=25,d1=10g/kg 干空气,如果空气的温度增加5,含湿度 减少2g/kg 干空气,试问空气的焓有无变化? 解：略。 1-7 试说明大气压力大于101325pa时,=100%的相对湿度线向何方向移 (pq,b值可按附录1-1查得)? 解：向右移动。 1-8 已知空气的大气压力为101325pa,用i-d图确定下列各空气状态的其它 状态参数,并填写在空格内。 参数tditst1dbpq pq,b 单位g/kg 干空气 %kj/kg子空气 g/kg 干空气 papa 12264 2744 32820 47014.7 51511 解：略。 1-9 对1000kg 状态为t=22,=60%的空气加入了1700日的总热量和2 陆 的水汽,试求空气会变成什么状态? 解：略。 1-10 对起始状态为t=16、d=9g/kg 干空气的空气加入总热量q=5815w、湿 量w=25kg/h,试画空气变化过程线。如果从空气中减去5815w的热量和235kg/h的 湿量,这时变化过程线如何表示? 解：略。 1-11 不用事先画好的e线,直接做出起始状态为t=18,=45%.热湿比为 5000和-2200kj/kg的变化过程线。 解：略。 1-12 在某一空气环境中,让1kg温度为t的水吸收空气的热全部蒸发,试问这 时空气状态如何变化,在i-d图上如何表示?若喷1kgt的蒸汽,结果又如何? 解：略。 l-13 冬季在某一房间,设备产生的显热为11630w,通过围护结构的热耗为 2326w,室内一蒸发设备散出4kg/h的水蒸汽(温度为100)。 如果室内空气状态为 t=22,=60%房间体积为5000m 3(1m3空气在22时质量约为1.2kg)试问两小时 后的空气状态? 解：略。 1-14 用干湿球温度计测得空气的干、湿球温度如下:t=25、ts=20;t=28 ,ts=27,试在i-d图上确定空气的状态点及其状态参数。(b=101325pa) 解：略。 1-15 如果空气的干球温度为21,湿球温度为18,大气压力为101000pa 不用i-d图试求:(1)含湿量,(2)空气的相对湿度,(3)露点温度(流过湿球周围的 风速v=3m/s)。 解：略。 1-16 已知空气的干球温度t,湿球温度ts,大气压力b,某一温度下的饱和水汽 分压力p、 可由湿空气性质表查得,试用你用过的任一种计算机语言编出空气焓值 的计算机程序。 解：略。 1-17 已知空调系统新风量gw=200kg/h,tw=31,w=80%,回风量g回=140o kg/h,tn=22,n=60%,求新风、回风混合后的空气状态参数tc,ic和dc(分别用解 析法和作图法)。 解：略。 1-18 欲将t1=24,1=55%,t2=14、 =95%的两种空气混合至状态3,与t3=20 ,总风量为11000kg/h,求两种空气量各为多少? 解：略。 第二章室内冷(热)、湿负荷与送风量 思考题 1. 人体是如何来维持自身的体温恒定的? 答：人体摄取食物通过新陈代谢来获得能量。如果周围环境温度改变，为了 保持热平衡，人体自身改变调节技能以维持自身体温恒定。 s=m-w-e-r-c s：人体蓄热率； m：人体能量代谢率； w：人体所作机械功； e：汗液蒸发和户出水蒸气到走的热量； r：人体与周围的辐射换热量； c：人体与周围的对流换热量； 2. 影响人体舒适感的因素有哪些?它们如何起作用? 答：影响人体舒适感的因素有很多，其中空气温度、人体附近空气流速、空 气相对湿度直接决定了人体汗液蒸发强度； 围护结构内表面及其他物体表面温度 直接决定人体辐射强度；另外人体活动量、衣着、年龄也决定了其舒适感如何。 3. 在确定室内计算参数时,应注意哪些问题? 答：要考虑室内参数综合作用下的舒适条件，还要考虑室外气温、经济条件 和节能要求， 如舒适性空调和工艺性空调， 两者对于室内参数的精度等要求不同。 4. 引起室外空气温度日变化的原因是什么? 答：由于地球每天接收太阳辐射热和放出热量形成白天吸收太阳辐射热，夜 晚地面向大气层放热，于是室外空气温度发生日变化。 5. 为什么室外空气湿度的日变化规律与温度的日变化规律不同? 答：由于空气相对湿度取决于室外干球温度t干和含湿量d。如果d不变，t干 升高，则降低，反之则上升，所以和t干的变化规律相反。 6. 为什么不以干球温度和相对湿度定作夏季空调室外计算参数,而采用干 球和湿球两个参数? 答：因为由干球和湿球温度作为计算参数所确定的对应焓值较为准确。详见 暖通设计规范说明。 7. 夏季空调室外计算干球、湿球温度的不保证时数分别是针对什么而言的? 答：干球温度：历年平均不保证50小时的干球温度；湿球温度：历年平均不 保证50小时的湿球温度， 若采用出现几率很小的当地室外最高干球温度和湿球温 度作为计算干球、湿球温度，会造成设备选取过大，造成浪费投资。 8. 为什么空调精度要求不同的房间,应采取不同的室外计算湿球温度? 答：因为空调精度不同，则相对应的室外计算湿球温度不保证时间不同。 9. 室外计算湿球温度的取值是否与空调房间围护结构的蓄热能力有关?为 什么? 答：有关。 假设墙体蓄热能力较大，对于同样要求的室内温度，则室外计算湿球温 度可取高一点，通过提高墙体蓄热能力，可减小室外温度对室内负荷的影响。 10. 为什么确定冬季空调室外计算温度、湿度的方法,不同于夏季? 答：冬季围护结构传热量可按稳定传热方式计算，不考虑室外气温波动，可 只给定一个冬季空调室外计算温度来计算新风负荷和围护结构的传热。 又由于冬 季室外空气含湿量远远小于夏季，变化也很小，故不需像夏季那样给出室外湿球 温度，只需室外计算相对湿度。 11. 为什么同一地点不同时刻的太阳辐射量不同? 答：不同时刻太阳射线与地面高度角不同，通过大气层路线不同，大气透明 度不同，故辐射量不同。 12. 影响太阳辐射强度的因素有哪些?它们产生影响的规律如何? 答：影响因素包括：地球对太阳的相对位置，大气透明度等因素，其中地球 对太阳的相对位置包括：纬度、经度、昼夜等。 13. 为什么得热量不等于冷负荷,除热量也不等于冷负荷? 答：由于建筑物的围护结构具有蓄热能力，使得热量转化为冷负荷过程中存 在衰减和延迟。除热量即在非稳定工况下空调设备自室内带走的热量，而冷负荷 是在室外恒定下即稳定工况下形成的。 14. 围护结构为什么对温度波有衰减和延迟作用? 答：由建筑物的蓄热能力所决定。假设围护结构热容量上升，则蓄热能力上 升，从而冷负荷衰减变慢，延迟时间上升。 15. 送风温差与哪些因素有关? 答：与舒适度要求、室温允许波动范围即恒温精度等有关。 习题 2-1 已知 q=41800kj/h,w=4kg/h,室内状态要求t=22, =55%,夏季允许 送风温差t=8,求送风状态及送风量。 解： （1）求热湿比 41800/ 10450 4/ kj h wkg h （2）在 i-d 图上确定室内空气状态点 n，通过该点画出=10450，送风 温差t=8，室内 tn=22，则 to=22-8=14 io=35kj/kg，in=45kj/kg do=8.2g/kg，dn=9g/kg （3）计算送风量 41800 4180/ 10 no q gkg h ii 2-2 某剧院观众厅可容纳观众700人,演出时灯光照明为6kw,蓄热系数取0.8, 冬季观众厅围护结构耗热在设计温度下为46000kj/h,要求维持室内t=20, =50%,求所需通风量(若送风温度t0=16,送风所含的co2量为0.75g/kg,设在剧场 中每人产co2量25g/h,剧场容许co2浓度为3g/kg)。 解：略。 2-3 上海市某建筑构造情况如下: 屋顶:结构型式见附录2-9,序号14,面积为30m 2; 南窗:单层普通玻璃钢窗,k=5.28w/m 2.k, 面积8m2,浅色内窗帘; 南墙:结构型式见附录2-9,序号44,面积为25m 2; 内墙:120mm砖墙,内外粉刷,楼板为8omm厚,现浇纲筋混凝土上铺水磨石,下 面粉刷。 要求室内温度26,试分别用谐波反应法和冷负荷系数法,计算夏季逐时冷 负荷并比较两种计算结果之差异。 解：略。 2-4 比较谐波反应法和冷负荷系数法计算原理之异同点。 解：略。 2-5 某办公室,工作人员15人,电热功率3kw(8:3017:30)照明功率1.5kw, 办公室工作时间8:0018:00,室内温度25,房间类型属中等。计算15:00的设备 照明,人员产生的冷负荷。 解：1、设备冷负荷 查附录 2-14，设备投入使用后小时数，-t=6.5h 连续使用小时数：18-8=10h 则负荷系数为 0.9 33 12 0.9 3 102.7 10clqw 2、照明冷负荷 查附录 2-15，开灯后小时数，-t=7h 连续开灯 18-8=10h 负荷系数为 0.86 33 12 0.86 1.5 101.29 10clqw 3、人体冷负荷 从表 2-16 查得成年男子散热散湿量为：显热 61w/人，潜热 73w/ 人，散湿 109g/h 人，工作开始后小时数 7h，连续 10h，则冷负荷系 数为 0.895 12 0.895 1.5 61819clqw 第三章空气处理及其设备 思考题 1.有哪些空气处理方法?它们各能达到什么处理过程? 答：喷水室：减湿冷却，等湿冷却，减焓加湿，等焓加湿，增焓加湿，等温 加湿，增温加湿。 表冷器：等湿冷却，减湿冷却，等温加湿。 电加热器：等湿加热。 喷蒸汽：等温加湿。 喷水雾：等焓加湿。 加热通风：减湿。 冷冻减湿机：减湿。 液体吸湿剂：吸收减湿。 固体吸湿剂：吸附减湿。 2.空气与水直接接触时热湿交换刘伊斯关系式存在的条件是什么?为什么? 答：sc准则与pr准则数值相等，且边界条件的数学表达式也完全相同时。 sc与nu相等，这时热值交换系数之比才是常数。 3.空气与水直接接触时,推动显热交换,潜热交换和全热交换的动力是什么? 答：空气的焓差，即主体空气和边界层空气的湿球温度差有关。 4.空气与水直接接触时能达到哪些处理过程?它们的条件是什么? 答：减湿冷却，等湿冷却，减焓加湿，等焓加湿，增焓加湿，等温加湿，增 温加湿。 空气接触的水量无限大，接触时间无限长。 5.当通过喷水室的风量与设计风量不符时,其处理过程与设计要求的处理过 程相比较有什么变化? 答：风量减小，流速减小，则传热系数减小，换热减少，则状态点上移。 6.当喷水温度与设计值不符时,其处理过程又有什么变化? 答：喷水温度降低，则换热量增加，状态点下移。 7.当喷水量与设计值不符时,其处理过程又有什么变化? 答：喷水量增加，换热量增加，状态点下移。但水泵的阻力及功率增加。 8.喷水室的过水量会给空气处理带来哪些影响?如果设计中未考虑过水 量,当其它条件不变时将会对室内状态点造成什么影响? 答：会使空气含湿量增加。 9.为什么叉排的冷却器其热交换效果比顺排好? 答：叉排使流体与冷却器管壁间扰动增强，换热效果好。 10.怎样联接表面式冷却器的管路才能便于冷量的调节? 答：并联较好，对温度调节能力好，迎风面积大，传热系数调节量小。 串联温差大，迎风面积大，单位传热面积减小，传热系数调节量大。 11.为什么表冷器表面上有凝结水产生时其冷却能力会增大? 答：表冷器表面形成冷凝水膜，于是表冷器表面不仅存在显热交换，还存在 一定的湿交换，换热量增加。 12.冷却器的冷却效率和通过冷却器空气的质量流速和冷却器的管排数有什 么关系?为什么? 答：质量流速增加，管排数增加，则冷却效率增加；但排使增加，会导致空 气阻力增加，排数过多时，后排会因为空气与冷水之间温差过小而减弱传热； 风 速过大，会增加空气阻力，换热不充分，而导致冷却效率降低。 13.为什么空气冷却器外表面肋化可以有效地改善其冷却能力? 答：外表面肋化，换热面积增加，则冷却能力增加。 14.为什么不能任意增大肋化系数来增强冷却器的冷却能力? 答：肋化系数增加，外表面积增加，流速增加，空气流阻力也会相应增大。 15.为什么同一台表冷器,当其它条件相同时,被处理空气的湿球温度愈高其 换热能力愈大? 答：略。 16.对同一台表冷器,当其它条件相同时,改变被处理空气量,其冷却能力将 如何变化?空气处理过程又如何变化? 答：略。 17.同上,当通过冷却器的冷水量发生变化时,其冷却能力及处理过程如何变 化? 答：略。 18.同上,当通过冷却器的冷水初温发生变化时,其冷却能力和处理过程又如 何变化? 答：略。 19.为什么用盐水溶液处理空气的方法不如喷水室用得那么广泛? 答：略。 习题 3-1 已知通过空气冷却器的风量为5000kg/h,冷却前的空气状态为t=27、 =20,冷却后的空气状态为t=15、=14,试问冷却器吸收了多少热量? 解：由 i-d 图得：=20与相对湿度线 100%，=14与相对湿度线 100%分别 交于 i1=57kj/kg，i2=39kj/kg，i=18kj/kg 所以 3 4 5000 18 10 2.5 10/ 3600 qgij s 3-2 需将t=35,=60%的室外空气处理到t=22,=50%,为此先通过表冷 器减湿冷却,再通过加热器加热,如果空气流量是7200m 3/h,求(1)除去的水汽 量;(2)冷却器的冷却能力;(3)加热器的加热能力。 解：（1）由 i-d 图，t=22时，d=8.3g/kg 干空气 t=35时，d=21.4g/kg 干空气 除去水汽量为21.48.313.1 /dg kg干空气 （2）冷却能力，由 i-d 图 i1=32kj/kg，i2=90kj/kg 335 58/7200/1.29/1.5 10/qgikj kgmhkg mj s （3）加热器的加热能力，由 i-d 图 i1=32kj/kg，i2=90kj/kg 334 7200/1.29/11/2.8 10/qgimhkg hkj kgj s 3-3 对风量为1000kg/h,状态为t=16,=30%的空气,用喷蒸汽装置加入了 4kg/h的水汽,试问处理后的空气终态是多少?如果加入了1okg/h的水汽,这时终 态又是多少?会出现什么现象? 解：（1）由 i-d 图，d=3.3g/kg 干空气 1000/3.3 /4/ 7.27 / 1004/ kg hg kgkg h dg kg kg h 由 i-d 图，t=16，d=7.27g/kg 则=64% （2）若加入 10kg/h 的水汽 1000/3.3 /10/ 13.2 / 1004/ kg hg kgkg h dg kg kg h 3-4 如果用16的井水进行喷雾,能把t=35,=27的空气处理成t=20, =95%的空气,这时所处理的风量是10000kg/h,喷水量是12000kg/h,试问喷雾后 的水温是多少?如果条件同上,但是把t=10,=5的空气处理成13的饱和空 气,试问水的终温是多少? 解： （1）由 i-d 图：i1=60kj/kg，i2=55kj/kg i=5kj/kg 由g twc t 其中 g=10000kg/h，w=12000kg/h， 所以， 10000 5 1 12000 4.19 tc 21 16117tttccc （2）由 i-d 图，i1=11kj/kg，i2=36kj/kg，则i=25kj/kg 所以， 10000 25 5 12000 4.19 tc 2 16511tttc 3-5 已知室外空气状态为t=21,d=9g/kg,送风状态要求t=2,d=10g/kg, 试在i-d 图上确定空气处理方案。 如果不进行处理就送入房间有何问题(指余热、 余湿量不变时)。 解：略。 3-6 已知通过喷水室的风量g=30200kg/h,空气初状态为t1=30、td=22; 终状态为t2=16、 ts2=15,冷冻水温tl=5,大气压力为101325pa,喷水室的工作 条件为双排对喷,d0=5mm,n=13个/m2.排, v =2.8kg/(m2.s),试计算喷水量w、 水初 温tw1、水终温td、喷嘴前水压p、冷冻水量w1、循环水量wx。 解：由 i-d 图：ts1=22，i1=65kj/kg ts2=15，i2=42kj/kg 此过程为冷却干燥过程，可得三个方程式： 0.070.265 22 11 0.120.27 22 11 1221 10.745() 10.755() () sw sw s s ww tt v tt tt v tt iic tt 将数据带入，可得 1 2 1.09 9.5 14.6 w w tc tc 求总喷水量：1.09 3020032918/wgkg h 求喷嘴前水压：喷水室断面： 2 30200 3 36002.8 3600 g fm v 总喷嘴数为：22 13 378nnf 个 32918 422/ 78 w kg h n 由 422kg/h 及孔径 d0=5mm，查附录 3-1(b)，喷嘴前所需水压为 0.16mpa 冷冻水量： 12 1 21 ()30200 (6542) 17268/ ()4.19 (14.65) ww g ii wkg h c tt 循环水量： 21 32918 1726815650/wwwkg h 3-7 仍用上题的喷水室,冬季室外空气状态为t=-12,=41%,加热后绝热 喷雾。 要求达到与夏季同样的终状态t2=16、td=15,问夏季选的水泵能否满足 冬季要求。 解：略。 3-8 仍用3-6题的喷水室,喷水量和空气的初状态均不变而改用9的水喷淋, 试求空气的终状态及水终温。 解：略。 3-9 需要将30000kg/h的空气从-12加热到20,热媒为0.2mpa表压的饱和 蒸汽,试选择合适的srz型空气加热器。(至少做两个方案,并比较它们的安全系 数、空气阻力、耗金属量。) 解：略。 3-10 某工厂有表压为0.2mpa的蒸汽做热媒,并有一台srz156d型空气加热 器,试问能否用这台加热器将36000kg/h的空气从7加热到20?怎样使用该加 热器才能满足这样的要求? 解：36000/10/gkg hkg s 由附录 3-7 查得 srz156d 型空气加热器 k 经验公式为： 0.49 13.6()kv 由附录 3-8 查得散热面积为 37.73m2，有效截面积 0.572m2 2 10 17.49/() 0.572 g vkgms f 所以， 0.492 13.6 17.4955.27/()kwmc 又 3 21 ()10 1.01 (207)131.3 10 p qgcttw 需要的加热面积为： 3 2 131.3 10 17.4 207 55.27 (143) 2 p q fm k t 而加热器加热面积为 37.73m2，所以可以使用 3-11 已知需冷却的空气量为36000kg/h,空气的初状态为t1=29、i1=56 kj/kg、ts1=19.6,空气终状态为t2=13、i2=33.2u/kg、ts2=11.7,当地大气压 力为101325pa。试选择jw型表面冷却器,并确定水温水量及表冷器的空气阻力和 水阻力。 解：略。 3-12 已知需要冷却的空气量为g=24000kg/h,当地大气压为101325pa,空气 的初参数为t1=24,ts1=19.5,il=55.8kj/kg,冷水量为w=3000kg/h,冷水初温 tw1=5。试求jw30-4型8排冷却器处理空气所能达到的空气终状态和水终温。 解：略。 3-13 温度t=20和相对湿度=40%空气,其风量为g=2000kg/h,用压力为 p=0.15mpa工作压力的饱和蒸汽加湿,求加湿空气到=80%时需要的蒸汽量和此 时空气的终参数。 解：由 i-d 图，加湿前后空气状态参数为 i1=35kj/kg，i2=50kj/kg d1=5.8g/kg，d2=12.8g/kg 所需蒸汽量为7 2000140/d gkg h 第四章空气调节系统 思考题 1.在设计工况下,一次回流系统与直流系统相比较有什么优点?利用热平衡 方法推导一次回风系统耗能量和回风之间的关系。 答：一次回风充分能源，节约新风量，节约能源。 2.利用喷水室处理空气的一次回流系统,冬季需设置预热器时,采用先混合 后加热与采取先加热后混合其所需的预热量为多少?其所需热量是否相等?证明 之采用哪一些方案更好些? 答：先预热q1=g(iw-iw ,),先混合q 2=g(ic-ic ,),显然不相等，先混合好，因为q 1 q2。 3.一次回风系统冬季设置预热的条件是什么? 答：新风比较大的工程或是按最小新风比而室外设计参数很低的场合都可能 是一次混合点的焓值低于要求焓值时。 4.二次回风系统在什么条件下使用?二次回风系统与一次回风系统相比较, 在夏季计算工况下其节能量为多少?用热平衡法证明之。 答：二次回风通常应用于在室内温度场要求均匀、送风温差较小、风量较大 而又不采用再热气的空调系统中。二次回风节约了再热负荷，q=g(i -il)。 5.二次回风系统与一次回风系统相比较,冬季是否节省能量?证明之。 答：是，因为二次回风节约了一部风再热能量，q1=g(i0 ,-i o),q2=g(i0 ,-i l), q1 q2。 6.二次回风系统,夏季采用二次回风,冬季采用一次回风方案,这样做是否有 好处? 答：夏季采用二次回风可以节约能量，冬季采用一次回风虽然没有二次回风 节约能量但是管理方便，而且风量易于调节。 7.在那些情况下,采用二次回风系统并不有利? 答：风量较小和使用天然冷源时。 8.一次回风系统、二次回风系统所需冷量与室内热负荷有什么关系? 答： 一次回风系统所需要的冷量包括了室内冷负荷， 新风冷负荷， 再热负荷； 而二次回风系统所需要的冷负荷只包括室内冷负荷和新风冷负荷。 9.集中式及局部空调系统各有哪些优缺点? 答：集中式，优点：作用面积大，便于集中管理与控制。 缺点：占用建筑面积与空间，而且各种被空调房间符合变化较 大时不易调节。 局部式，优点：调控灵活，设备分散设置在空调房间内，不需要集中的 机房。 缺点：维修工作量大，室内卫生条件有时较差。 10.在集中处理室设集中再热器和在送风分支管上设局部再热器的方案各有 什么优缺点?什么情况下最好是采用既有集中再热器又有局部加热器这一方案? 答：集中再热，优点：可以减少损失，容易控制并处理到终止状态点。 缺点：处理之后的空气品质比较差。 局部再热，优缺点与集中式恰相反。 对于房间精度要求低波动大的房间才有集中再热比较好。 11.利用风机盘管系统与一般集中式系统相比较是否多费冷量? 答：风机盘管系统多费冷量，其中多出的冷量为q=g(i -im)。 12.如何用实际使用工况来校正空调机组的额定冷量? 答：略 习题 4-1 试为上海某厂一个空调系统确定空气调节过程草并计算所需设备容量。 已知条件如下： 车间内设计参数冬、夏均为t=20士1,=50土5%。夏季余热量为34.9kw,冬 季为-11.6kw。冬、夏余湿量均为2okg/h,夏季送风湿差采用6,不许用回风。 解：略。 4-2 已知条件同题4-1,但要求用一次回风,新风百分比为20%,重新进行计 算。 解：略。 4-3 试为北京某厂一个有二次回风的空调系统确定空气调节过程。并计算所 需设备容量。已知条件如下: 车间内设计参数冬、夏均为t=20士1, =50士5%。夏季余热量为34.9kw, 余湿量为1okg/h。冬季余热量为-11.6kw,余湿量为15kg/h。夏季送风温差采用6 ,最小新风百分比为10%。 解：略。 4-4 有一空调系统,其空气处理方案如附图所示,试在 i-d 图上描述其空气 调节过程。并提出你对该处理方案的看法。 解：略。 回风 新风 过滤器 回送机 旁通风阀 送风机 再热器 送风 用井水 用冷冻水 o 习题4-4 附图习题4-5 附图 4-5 某空气调节系统的空气调节过程在i-d 图上表示如下,试画出其系统示 意图,并指出这样做与一般二次回风系统相比有何利弊? w室外状态；n室内状态；c1、c2混合状态；o送风状态；l1、l2 喷雾后的露点状态； 解：略。 4-6 考虑到风机、风道温升，挡水板过水问题，试问二次回风、双风机空调 系统的空气调节过程在i-d图上应该如何表示？ 解：略。 第五章空调房间的气流组织 思考题 1. 总结各种送风方式的优缺点及适用范围。 答：上送下回：送风气流不直接进入工作区，有较长的与室内空气混掺的距 离，能形成比较均匀的温度场和速度场。 上送上回：可将送排（回）风管道集中于空间上部。有利于层高较高的场合。 下送上回：有利于改善工作区的空气质量，节能。 中送风：不需将整个空间都作为控制调节的对象，可节能。但会造成空间竖 向温度分布不均匀。用于高大空间。 2. 为什么对不同精度要求的空调房间,在采用不同的送风方式时,其送风温 差有不同的限制? 答：如果送风温差大，温度波动大，导致精度降低。 3. 为什么根据送风温差及热负荷确定的送风量还要用换气次数进行校核? 答：看是否有偏差，用工程经验校核。 4. 回风口的设置对室内气流分布有什么影响? 答：如果回风口设置合理，可形成比较均匀的速度场和温度（浓度）场，使 气流的不均匀系数降低。 5. 分别说明受限射流、射流重叠,非等温射流的影响因素。 答：受限射流：壁面长度，风口断面，轴心速度。 射流重叠：距离射流轴点的流速。 非等温射流：ar。 6. 室内气流组织评价指标有哪些? 答：不均匀系数，空气分布特性指标，换气效率，能量利用系数。 习题 5-1 一个面积为64m,高度为3.2m的空调房间,室温要求20土0.5,工作区 风速不得大于0.25m/s,净化要求一般,夏季显热冷负荷为5400kj/h。试进行侧送 风的气流组织计算。 解：选用可调的双层百叶风口。其m13.4，n12.4，风口尺寸定为 0.3*0.15m，有效面积系数为0.8，f00.036 设定如图所示的水平贴附射流。 6.0m 3.2m 0.1m 2.0m uh,th 0.5m ux,tx 该射流长度x6-0.5=(3.2-2-0.1)=6.6m（取工作区高度为2m，风口中心距 顶棚0.1m，离墙0.5m为不保证区） 试选用两个风口，其间距为2m，相当于把房间分为两个相等的空间。对于每 股射流而言，fn=4*3.2/2=6.4 利用各修正系数图求 1 k , 2 k , 3 k . 对于贴附射流： 0.70.7*6.6 1.83 6.4 x x fn 查图5-13得， 1 k =0.86,即受限射流。 按 2 /2/6.60.315 1411l xk，查图曲线 ，得，即不考虑射流重合的影响， 由于不属于垂直射流，故不考虑 3 k 射流轴心速度衰减： 110 2 0.86*3.4* 2*0.036 0.119 6.6 k mf x x 0 u u 由于工作区域为射流回流区， 射流到达计算断面x处风速 x u可以比回流区高， 一般可取规定风速的2倍，即 x u=2 h u,( h u 为回流区风速，或按规范规定的风速) 因 0 0.25/0.25/0.5/0.5/0.1194.2/ hx um sm sum sum s，故取，所以， 计算送风量与送风温差： 因 0 4.2/um s，两个送风口的送风量 3 2*0.036*4.2*36001008.64/lmh 送风温差 0 /5400/(1.2*1.01*1008.64)4.8tqcl 此时换气次数/1008.64/(6*4*3.2)13.1 n nl v(1/h) 检查 x t : 1 10 0 2 0.86*2.4* 2*0.036 0.086 6.6 x k nft tx 所以， 0 0.086*0.41 x tt0.5 检查贴附冷射流的贴附长度： 4 0 2 101111 10 5.4511.88 (22) (t ) f zm ummnn n ， 其中， 0 0 0.1 0.5 *exp( )0.350.62*0.350.62*0.023 0.036 0.5*11.88*exp(0.023)6.1 l l h xzkk f xm ，其中 可见在房间长度方向射流不会脱离顶棚成为下降流。 此题得解。 5-2 一个面积为64.5m的恒温房间,室温要求20土0.5,工作区风速不得 大于0.25m/s,夏季的显热冷负荷为500kj/h,试进行孔板送风的气流组织设计计 算,并确定房间的最小高度。 解：略。 5-3 一自由射流自高大车间顶棚下水平射出,起始流速及体积风量分别为 5.om/s和500m 3/h,射流起始温度为38,室内温度保持24。若圆管的紊流系数 a=0.08,试计算当射流末端流速为0.25m/s、 0.5m/s和0.72m/s时,其轴心温度与室 内空气温度之差。 解： x ux x 为以风口为七点，到射流计算断面距离 处得轴心速度， 为由风口至计算断面得距离 因 00 0.73 xx tu tu ，式中 00 xxnn tttttt， 0 x n t t t ：距风口x处射流轴心温度，k ：射流出口温度，k ：周围空气温度，k 0 0 0.73() x xn u ttt u 1 10 0 0.25 0.73()0.73*140.5 5 x xn u ttt u k 2 20 0 0.5 0.73()0.73*141.0 5 x xn u ttt u k 3 30 0 0.72 0.73()0.73*141.5 5 x xn u ttt u k 5-4 已知房间的长、宽、高分别为21156m,室温要求26,房间的显热冷 负荷q=25000kj/h,采用安装在4.5m高的圆喷口水平送风,喷口紊流系数a=0.07, 试进行集中送风设计计算(风口设置在宽边上,且射程x=18m)。 解：略。 5-5 某空调房间,室温要求20土0.5,室内长、宽、高分别为abh=66 3.6m,夏季每平方米空调面积的显热负荷q=300kj/h,采用盘式散流器平送,试 确定各有关参数。 解：1.按4个散流器布置，每个散流器对应 2 6*6/49fnm 水平射程分别为1.5m及1.8m，取平均l=1.65m，垂直射程3.621.6xm 2.设送风温差 0 6t 总风量l 3 300*6*6 1485/ 1.2*1.01*6 mh 换气次数 1485 12 6*6*3.6 n 1/h 每个散流器送风量 3 0 1485/4371.25/lmh 3散流器出风速度 0 u 选定为3.0m/h 2 0 371.25 0.0344 3.0*3600 fm 4.检查 11230 011 2 1.351.1 x m k k kf uumn xl ，其中， 1123 1.651.6 1.080.081 33 n xxl kxkkk f 由，查表知，、均取 2*1.35*0.08* 0.0344 3.0*0.03/ 1.65 1.6 x um s 5检查 110 0 22*1.1*0.08* 0.0344 6*0.04 1.65 1.6 x n kf tt xl 所以，经检查 x u 和 x t 均满足要求。 6检查射流贴附长度 l x， 2 4 10010 2 4 0.5 exp( ) 5.452( 2) 5.452 1.35 30.0344 ( 2 1.1 6) 4.4 0.5*4.4*exp(0.350.62*1.15*0.3)1.72 l l xzk zm ufnt xm 式中 贴附的射流长度满足要求。 此题得解。 第六章空调系统的全年运行调节 思考题 1. 为什么要进行空调系统的全年运行工况分析？ 答：室外空气状态的变化从两个方面来影响室内空气状态： 一、空气处理设备不作相应调节时引起送风参数的改变，从而造成室内空气 状态的波动。 二、室外空气状态变化会引起建筑传热热量的变化，引起负荷的变化从而引 起室内空气状态的波动。 2. 再热调节法有什么缺点?能用什么办法来避免能量的浪费?将其过程在 i-d图上表示出来。 答：浪费能源，为了节约能源可以直接露点送风。过程图略。 3. 在什么情况下使用定露点调节? 答：当室内余热量变化、余湿量基本不变时。 4. 什么情况采用变露点调节方法?机器零点是否可任意取值?为什么? 答：室内余热量、余湿量变化时采用变露点调节。机器露点是通过室外环境 冷源温度变化来确定波动范围的，不能随便取值。 5. 室温由冬季至夏季允许逐渐升高的情况下,空调系统应如何运行最经济? 答：采用变时内设计值或被调参数波动方法，扩大不用冷、热的时间。尽量 避免为调节室内温湿度而出现冷热抵消的现象。在冬、夏季节应充分利用室内回 风，保持最小新风量，以节省热量和冷量的消耗。在过渡季节，尽量停开或推迟 使用制冷机，而用其他调节（绝热加湿）来满足室内参数的要求，并且充分利用 室外空气的自然调节能力，尽可能做到不用冷、热量来达到空调目的。 6. 当利用冷冻水处理空气时,室内的相对湿度偏大时应如何解决? 答：降低冷冻水的温度，使得空气有水量的析出，再对空气进行处理到所需 要的状态。 7. 喷水室及冷却器利用改变水温、改变水量及改变经过处理设备的风量(旁 通)的调节方法各有什么优缺点?在i-d图上表示出来。 答：冷水进水水温不变，调节进水流量，在冷负荷减少时，通过盘管的水流 量减少将引起盘管进出口水温差的相应变化。这种控制方法国内外已大量采用。 冷水流量不变，调节进水温度，盘管内的水量保持一定，虽然这种方法 较好，但每台盘管却要增加一台水泵，在盘管的数量较多时就不太经济，一般只 有在温度控制要求极为精确时采用。 旁通的调节方法适用于相对湿度要求较高的地方，须在调节旁通风门的 同时调节冷冻水温度，适当降低露点。 i-d图略。 8. 在空调系统全年运行时有没有不需对空气进行冷热处理的时候？这时空 调系统应如何运行? 答：过渡季节，可以充分利用室外空气的自然调节能力来达到空调目的。 9. 风机盘管有那几种局部调节办法?它们的适用范围? 答：水量调节,负荷调节范围小。 风量调节，应用广泛，但室内相对湿度不易偏高，以防止水温过低时表 面结露。随风量的减小，室内气流分布不太理想。 旁通风门调节，负荷调节范围大，初投资低，调节质量好，可以达到所 要求温湿度和气流分布。 4 、 习题 6-1 已知某空调系统的室内设计状态为t=22士1,=55士10%,在设计条件 下,余热量为3.5kw,余湿量为2kg/h,送风温差为6,在运行中若余热量为4.3kw, 余湿量未变,或余热量变为4.5kw,余湿量变为3kg/h,试问能否用定风量、 定露点、 调再热量的方法进行运行调节?能否用变露点及变风量的方法进行运行调节? 解：略。 6-2 对于习题4-1的空调系统,在室外空气状态变化时,应如何进行全年运行 调节? 解：略。 6-3 对于习题4-2的系统,该空调系统在室外空气状态变化时,应如何进行全 年运行调节?并提出自动控制方案( 画出原理图 ) 解：略。 6-4 某空调房间室内设计参数为t=22,=55%,设计条件下房间余热量为 q=4okw,余湿量为w=14.4kg/h,送风温差为8,运行至某一时刻余热量变成20kw, 余湿量未变,试图答: (1) 仍用原送风状态送风,室内的温度和相对湿度将是多少? (2) 如果采用定风量、定露点、变再热量的调节方法,此时送风温度应该是 多少度? (3) 如果此时余湿量变成9kg/h,应采用什么运行调节方法?采用什么送风参 数? 解：略。 第七章空调净化与质量控制 习题 7-1 已知过滤器(三级过滤)的计数效率分别为1=10%、 2=60%、 3=96.97%, 试求总穿透率是多少? 解： 123 198.91% 7-2 某洁净空调系统采用三级过滤,室外含尘浓度cw=106粒/l,室内地板面 积f=1om 2,房间高2.5m,1人工作,新风比为30%,过滤器计数效率 1=0、2=50%、 3=99.99%;房间换气次数n=60次/h,间房间洁净度能否达到1000级标准。 地面产 尘为1.25104粒/(m 2.min),人员产尘为10粒/人.min。 解：略 7-3