学习子情景四：空气热湿处理

学习子情景四 常用的空气处理设备 4学时 08953 08965 学习子情景单元一 常用的空气处理设备 4学时 任务一 喷水室 1学时 任务二 表面式换热器 2学时 任务三 空气的其他热湿处理装置 1学时 学习子情景单元二 空气热湿处理的途径与方法 1学时 学习子情景单元三 装配式空调机组 1学时 概述 热湿交换介质与热湿处理装置 一 与空气进行热湿交换的介质水 水蒸汽 冰 各种盐类及其水溶液 制冷剂及其它物质二 空气热湿处理装置1 直接接触式热湿处理装置 第一类热湿交换设备 与空气进行热湿交换的介质与被处理的空气直接接触 即让空气流经热湿交换介质的表面或将热湿介质喷淋到空气中间去 喷水室蒸汽加湿器局部补充加湿装置使用液体吸湿剂的装置2 表面式热湿交换设备 第二类热湿交换设备 与空气进行热湿交换的介质不与被处理的空气直接接触 即空气与介质间的热湿是通过设备的金属表面来进行的 空气加热器 光管式和肋片管式 空气冷却器 冷水或制冷剂做冷媒 表面式冷却器 喷水式表面冷却器则兼有两类设备的特点3 常用热湿交换设备喷水室 表面式换热器 任务一 喷水室 一 空气与水接触时的热湿交换原理1 空气与温度不变的水直接接触时的状态变化解释 1 薄层温度与外界温度之差 决定热量的传递方向2 薄层饱和水蒸气分压力与外界空气的水蒸气分压力之差决定水蒸气分子的转移方向 边界层 未饱和空气 2 空气与不同温度的水直接接触时的状态变化有七种变化过程空气的状态变化范围在A点与饱和线的两条切线AB和AC 以及饱和C线所围成的区域内AB 二 空气与水接触时的状态变化过程假想条件 水量无限大 接触时间无限长空气与水接触时各种过程的特点 3 用喷水室处理空气的实际过程上述七种过程基于两个假设 1 与空气接触的水量无限大 因而水温可始终保持不变 水 的状态点也不变 2 空气与水接触的时间无限长 使与水滴接触的空气可以达到饱和 空调工程中 冷水 t水ts机器露点 空气经喷水室处理后的状态点 相对湿度通常为90 95 补充图顺流和逆流时空气温度和水温的变化 图3 4用喷水室处理空气的理想效果 三 湿热交换的相互影响及同时进行的湿热传递过程 四 喷水室的构造和类型 08953 08965 1 构造 主要有前挡水板 后挡水板 喷嘴及四种管道等等 2 类型 卧式单级低速 约3m s 带旁通立式双级高速 约8m s 带填料层3 影响热交换的诸因素 1 空气质量流速v v kg m2 S 3 15 2 喷水系数 水气比 kg 水 kg 空气 3 16 3 喷水室结构 喷嘴排数 喷嘴密度 喷水方向 排管间距 喷嘴孔径 4 空气与水的初参数 改变空气与水的初参数 可导致不同的处理过程和结果 E A v m n 3 17 E A v m n 3 18 五 热工计算方法 一 E E 法1 热交换效率 1 全热交换效率E 第一热交换效率 实际过程与理想过程的比较 同时考虑空气和水的状态变化 2 通用热交换效率E 第二热交换效率或接触系数 只考虑空气的状态变化过程 3 计算方法与步骤 三个条件 对应三个方程式 E q 1 f E s 3 19 E q 1 f E s 3 20 3 21 简化式 3 22 设计性计算与校核性计算 见表3 由热平衡关系式 Gi1 Gi2 Wlec tw2 tle 可得Wle 3 25 又由W Wle Wx可得Wx W Wle 例题3 1 六 双级喷水室的特点及热工计算3个主要特点 原理图 图3 13 七 喷水室的阻力计算前后挡水板阻力 Hd喷嘴排管阻力 Hp 喷嘴 水苗阻力 Hw 任务二 表面式换热器 与喷水室相比 具有的优点 构造简单 体积小 使用灵活 用途广 使用介质多一 表面式换热器构造与种类光管式肋片式1 绕片式1 皱褶绕片2 光滑绕片2 串片管3 轧片管4 二次翻边片管5 新型肋片管1 波纹形片2 条缝形片3 波形冲缝片4 管内螺纹 二 用表面式换热器处理空气的过程与特点可以实线三个过程 1 等湿加热AB2 等湿冷却AC 100 3 减湿冷却ADD B A CC 三 表面式换热器的使用单个使用并联使用 处理空气量大串联使用 要求空气温度变化较大注意 湿冷却时 肋片应处于垂直位置 利于凝结水排除 减少空气带水 水蒸气加热时 管束应处于垂直位置 水平安装时 其坡度应 1 100 利于凝结水排除 四 热湿交换过程的特点 1 等湿加热过程 干加热过程 2 等湿冷却过程 1 干冷 干工况 3 减湿冷却过程 1 湿冷 湿工况 热扩大系数 析湿系数 i d图 2 0 1 3 1 A 换热器的换热量 显热 Q KFtdW 3 32 式中 td 对数平均温差 B 传热系数经验式减湿冷却过程KS 等湿冷却过程K 无 式中 Vy 空气迎面风速 w 换热器管内水流速 C 传热系数的另一种形式对水为热媒 对蒸汽为热媒 五 热工计算 一 表冷器的计算1 热交换效率 1 全热交换效率 考虑空气和水 2 通用热交换效率 只考虑空气 E f vy N vy迎面风速2 3m s N肋管排数 8排 2 热工计算类型A 设计性计算 用于表冷器的选型B 校核性计算 用于检查已定型的表冷器 3 热工计算方法三个方程式 满足三个条件 1 空气处理过程需要的Eg 表冷器能够达到的Eg 2 空气处理过程需要的E 表冷器能够达到的E 3 空气放出的热量QF 冷水吸收的热量Qx 4 热工计算中安全系数a的考虑 仅作冷却用的表冷器a 0 94 作冷热两用的a 0 90 例题3 2已知被处理的空气量G 30000Kg h 8 33Kg s 当地大气压为101325Pa 空气的初参数为t1 25 6 h1 50 9KJ Kg ts1 18 空气的终参数为t2 11 h2 30 7KJ Kg ts2 10 6 2 95 试选择JW型表面冷却器 并确定水温tw1 tw2 水量W JW型表面冷却器的技术数据见附录3 6 六 换热器的阻力计算1 空气加热器 空气 H B v pPa 3 62 蒸汽可不算 而热水 h CwqPa 3 62 2 表面冷却器 干工况Hg aVym湿工况Hs bVyn 附录3 4 七 喷水式表冷器和直接蒸发式表冷器 一 喷水式表冷器表冷器 喷水排管 兼有二者的优点 也有不足 二 直接蒸发式表冷器把制冷系统的蒸发器放在空调箱中 如空调机组 可减少冷冻机房的面积 任务三 空气的其它热湿处理装置一 用电加热器加热空气裸线式管 状 式优缺点 二 空气的加湿处理 一 等温加湿 1 蒸汽喷管和干蒸汽喷管2 干蒸汽加湿器3 电热式加湿器4 电极式加湿器 任务三 空气的其他热湿处理装置与方法 一 加热装置裸线式电加热器 优点 结构简单 热惰性小 加热速度快缺点 在高温下易断丝漏电 安全性差 必须有可靠的接地装置 并与风机连锁运行 电阻丝表面温度高 粘附其上的杂质经烘烤后会产生异味 管式电加热器结构 电阻丝装在套管内 套管与电阻丝间填充导热性好 但不导电的材料 结晶氧化镁 优点 加热均匀 加热量稳定 安全性好 缺点 热惰性大 构造复杂 二 加湿装置 1 水加湿装置1 雾化加湿装置 依靠水滴雾化来加湿空气1 压缩空气喷雾器 压缩空气诱导喷雾加湿器或气水混合喷雾加湿器 2 电动喷雾机 回转式 离心式 3 喷雾轴流风机4 高压水喷雾加湿器原理 水泵 喷杆 喷嘴特点 体积小 耗电少 加湿量大 水滴细小 易汽化 要求水过滤 直接使用自来水要产生水垢5 超声波加湿器原理 利用超声波振子的振动把水破碎成细小水滴 2 自然蒸发式加湿装置1 采用吸水填料 湿膜 湿帘 透膜 透视膜等2 采用不吸水填料 无机填料 玻璃纤维 有机填料 植物纤维 金属填料 铝箔 无纺布填料木丝填料 白杨树纤维 2 蒸气加湿装置 等温加湿 1 蒸气供给式加湿装置蒸气喷管干蒸气加湿器2 蒸气发生式加湿装置电热式加湿器 电阻式 开式 闭式 电极式加湿器PTC蒸气加湿器红外线加湿器 3 除湿装置热交换除湿冷冻除湿机固体吸湿剂除湿液体吸湿剂除湿1 冷冻除湿机工作原理如右图 冷冻除湿机制冷量为 2转轮除湿机氯化锂硅胶分子筛3固体吸湿剂除湿常用的固体吸湿剂有 硅胶 氯化钙 氯化锂 分子筛空气的状态变化 等焓减湿升温过程 1 固体吸湿剂的吸湿原理1 吸附式固体吸湿剂 硅胶 分子筛 活性碳 原理 其表面有大量细小孔隙形成的毛细管 由于毛细管的作用 使毛细管表面上的水蒸气分压力低于周围空气中的水蒸气分压力 从而使空气中的水蒸气被吸附 水蒸气分子向毛细孔的空腔扩散并凝结成水 仅为物理过程 硅胶的特性 半透明颗粒状 无毒 无臭 无腐蚀性 不溶于水 吸湿率可达自重的30 吸湿前为蓝色 吸湿后为紫红色 失效后可加热再生 2 吸收式固体吸湿剂 CaCl2 P2O5 NaOH CuSO4 LiCl 原理 吸水后变为结晶水化合物 可变为液态 是个物理化学变化过程LiCl是立方晶体 无毒无臭 吸湿后变成结晶水 不液化 对金属不产生腐蚀作用 经加热后可再生2 固体吸湿剂的除湿方法与装置1 静态除湿 空气以自然对流方式与吸湿剂接触2 动态除湿 4 液体吸湿剂除湿CaCl2水溶液LiCl水溶液三甘醇水溶液 三其它减湿方法 一 加热通风法减湿 二 冷冻减湿机减湿适用场合 减湿 加热处 例如地下建筑等 除湿机的制冷量 Q0 G i1 i2 kw 去 减湿量 W G d1 d2 kg s排热量 Qk G i3 i2 kw由Qk Q0 Ni 可得i3 又由i3 d2 可得t3 三 使用吸湿剂减湿 一 用液体吸湿剂减湿1 概述 固体 液化 吸收剂 氯化钙 生石灰 液体吸收剂 氯化钙 氯化锂 三甘醇 2 湿空气与盐水溶液间的热湿交换 氯化锂溶液的p 图3 液体吸湿剂减湿系统蒸发冷凝再生系统 图3 37 基本原理 学习子情景单元二 空气热湿处理的各种途径与方案 图3 37 先复习右图 学习子情景单元二 空气热湿处理的各种途径与方案 夏季处理过程 1 WLO2 W1O3 WO冬季处理过程 1 W 2LO2 W 3LO3 W 4O4 W LO 学习子情景单元三 装配式空调机组 任务一 需与冷热源配套使用的空调设备1 柜式风机盘管 整体式空调机组 组成 风机 肋片管式换热器 加湿器 过滤装置功能 空气混合 冷却 加热 除湿 加湿 净化形式 卧室 立式安装 明装 安装加湿形式 蒸气加湿 电加湿 柜式风机盘管图片 过滤器 过滤器 风机 盘管 盘管 冷冻水出口 加湿器 风机 冷冻水进口 2 喷淋式空调器纺织厂用得较多 见图3 393 组合式空调器 组合式空调器 4 风机盘管组成 风机 肋片管式换热器 冷凝水接水盘风机类型 离心式 贯流式风量调节 高 中 低三速调节结构形式 卧室 立式 顶棚式 卡式 吸顶式 天花式 挂壁式机外余压大小不同 普通型 高静压型进水方向不同 左式 右式 卧式暗装风机盘管的使用形式 任务二 自带制冷机的空调设备 独立型空调设备 组成 制冷机 热泵 风机 空气净化装置常见的设备 单元式空调机 空调器 水源热泵 1 单元式空调机 柜式空调机 有冷热源和空气处理设备特点 容量范围大 选择范围广 结构形式多安装方式多样化 安装简单占地少 使用灵活操作简单可大量用作全空气一次回风系统的主机 使用场合 商业 餐饮 娱乐 健身房 邮局 银行 证券交易所按功能分 冷风型 单冷型 热泵型 冷暖型 恒温恒湿型 冷却 加热 去湿 加湿按冷凝器冷却方式 水冷式风冷式 结构形式 整体式 分体式送风形式 直吹型 风管型 直吹 风管型安装方式 落地式 吊顶式 水冷单元式 风冷