精选暖通空调习题集和答案

精选暖通空调习题集和答案第五章建筑供暖5-1对室内供暖常用方式进行分类，并分析各自的特点。【答】①集中供暖与分散供暖：集中供暖方式是由单独设置的热源集中配置热媒，通过管道向各个房间或各个建筑物供给热量。而分散供暖方式是将热源、热媒输配和散热设备构成独立系统或装置，向单个房间或局部区域就地供暖。②全面供暖与局部供暖：全面供暖是使整个供暖房间维持一定温度要求；局部供暖使室内局部区域或局部工作地点保持一定温度。③连续供暖与间歇供暖：连续供暖使得全天使用的建筑物的室内温度全天均达到设计温度；而间歇供暖仅使非全天使用的建筑物在使用时间内的室内平均温度达到设计温度，而在其他时间自然降温。④值班供暖：在非工作时间或中断使用的时间内，使建筑物保持最低室温要求的供暖方式。5-2供暖系统有哪些形式？并对其进行比较。【答】见表5-1表5-1供暖系统对比表分类方式系统形式特点热媒种类热水供暖系统高温水供暖（水温>100℃）和低温水供暖（水温≤100℃）。热能利用率高、节省燃料、热稳定性好、供暖半径大、卫生、安全。相同的供热量下所需供热设备较多，管道系统的管径较大，造价高，且热媒流量大，输送热媒消耗电能多。民用建筑和公共建筑的主要采暖形式。蒸汽供暖系统应用范围广、热媒温度高、所需散热面积小。缺点：由于散热器表面温度高，容易使其表面有机灰尘烤焦产生异味，卫生条件较差，且易烫伤，影响安全使用。可用于供热以工艺用蒸汽为主的厂区。热风供暖系统升温快、设备简单、投资较少。缺点：风机设备和气流噪声较大，通常用于耗热量大、所需供热面积较大、定时使用的大型公共建筑或有特殊要求的工业厂房中。散热方式对流供暖利用对流换热器或以对流换热为主向房间散发热量。辐射供暖利用受热面积释放的热射线，将热量直接投射到室内物体和人体表面。5-3对散热器进行经济技术评价主要考虑哪些指标或参数？列表对比分析铸铁和钢制散热器的性能。【答】散热器性能评价指标是多方面的，主要有：①热工性能：主要指传热系数，传热系数越高，其热工性能越好。②经济指标：主要考虑有单位散热量的成本越低，安装费用越低，使用寿命越长，其经济性越好；同样材质的金属热强度越高，其经济性越好。③安装使用和工艺方面的指标：机械强度和承压能力；尺寸应较小，占地少；安装和使用过程不易破损；制造工艺简单，适于批量生产。④卫生和美观方面的评价指标：表面应光滑，易于清除灰尘；外形应美观，与房间装饰协调。铸铁散热器与钢铁散热器性能比较见表4.2表5.2铸铁散热器与钢铁散热器性能比较表评价指标散热器热工性能经济指标安装使用和工艺方面的指标卫生和美观方面的评价指标铸铁散热器热稳定性好，水容量大；铸铁柱型散热器传热系数较大，单片散热量小防腐性能好，使用寿命长，价格便宜金属热强度低结构简单；金属耗量大，笨重；有些产品档次不高，生产工艺简陋，造成环境污染严重。铸铁柱型散热器外形美观，积灰较易清除；铸铁翼型散热器外形不美观，肋间较易积灰不易清除。钢制散热器有些类型散热器水容量较少，热稳定性差容易腐蚀，使用寿命短，制造工艺先进，适于工业化生产；金属耗量少，耐压强度高，占地少，便于布置外形美观整洁，易实现产品多样化系列化，适应于各种建筑物对散热器的多功能要求。5-4散热器传热系数受哪些因素影响，并说明为什么要对其进行修正？【答】散热器的传热系数主要取决于散热器外表面空气侧的放热系数，而在自然对流情况下，放热系数又主要与传热温差有关。另外，还会受到通过散热器的热水流量、散热器的片数、散热器的安装方式、热媒种类和参数、室内空气温度和流速等因素的影响。而实验方法确定的传热系数是在特定的情况下测定的，故在实际情况不同时需要对其进行修正。主要考虑的修正有散热器组装片数修正、散热器连接形式修正系、散热器安装形式，从相关表中查到各项修正系数值，将传热系数除之皆可修正。（b）（c）（a）5-5图5.1中为同一组散热器，当进出水温度和室内温度相同，而接管方式不同时，试比较其传热系数的大小。（b）（c）（a）图5-1题5-5图图5-1题5-5图【答】散热器连接方式不同时其外表面温度分布不同，其传热量也不同。下进上出时水流总趋势与水在散热器中冷却后的重力作用相反，而使散热器性能变差，传热系数变小。对与图5？？中散热器的传热系数大小关系为（a）>（c）>（b）。5-6散热器的布置与安装要考虑哪些问题？【答】①考虑散热效果问题。房间有外窗时，最好每个外窗下设置一组散热器，以便于散热器上升的热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和冷辐射影响，同时也可迅速加热从窗缝隙渗入的冷空气。楼梯间布置散热器时，考虑到因热流上升上部空气温度比下部高，应尽量把散热器布置在底层或按一定比例分布在下部各层。②考虑管道布置问题。应避免户内管路穿过阳台门和进户门，应尽量减少管路的安装。③考虑散热器防护问题。为防止冻裂散热器，两道外门之间不能设置散热器。在其他有冻结危险的场所，其散热器应设单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。托儿所、幼儿园散热器应暗装或加防护罩，以防烫伤儿童。④散热器应明装，简单布置，内部装修要求高可采用暗装。散热器安装应保证底部距地面不小于60mm，通常取为150mm，顶部距窗台板不小于50mm，背部与墙面净距不小于25mm。5-9已知两并联管段的阻力数为12、30，则该并联管段的总阻力为多少？【解】并联管段的阻力数计算公式为：，计算得总阻力数为4.5。5-10与对流供暖系统相比辐射供暖有什么优点？适宜用在哪些场合？【答】①由于有辐射强度和温度的双重作用，造成真正符合人体散热要求的热状态，具有最佳舒适感。②利用与建筑结构相符合的辐射供暖系统，不需要在室内布置散热器，也不必安装连接水平散热器的水平支管，不占建筑面积，也便于布置家具。③室内沿高度方向上的温度分布比较均匀，温度梯度较小，无效热损失可大大减小。④由于提高了室内表面的温度，减少了四周表面对人体的冷辐射，提高了舒适感。⑤不会导致室内空气的急剧流动，从而减少了尘埃飞扬的可能，有利于改善卫生条件。⑥由于辐射供暖系统将热量直接投射到人体，在建立同样舒适感的前提下，室内设计温度可以比对流供暖时降低2~3℃（高温伏设施可降低5~10℃），从而可以降低供暖能耗10%~20%。5-11试分析哪些因素促使辐射采暖降低了采暖热负荷。辐射采暖热负荷应如何确定？【答】设计辐射采暖时相对于对流采暖时规定的房间平均温度可低1~3℃全面辐射采暖的热负荷的确定按正常计算出的热负荷乘以修正系数，中、高温辐射系统取0.8~0.9，低温辐射系统取0.9~0.95；或将室内计算温度取值降低2~6℃5-12某一房间采用地板辐射采暖，房间热负荷为2000W，地板面积为50m2，室内温度要求20℃。已知加热管覆盖层为：60mm豆石混凝土，20mm水泥砂浆找平层，其平均导热系数，初步确定加热管为间距为200mm。若地板表面温度取26℃，则加热管热水平均温度为多少？【解】单位面积地板散热量为：辐射板内部传热系数为：加热管内热水平均温度为。5-13民用建筑采用低温热水地板辐射采暖的供水温度和供、回水温差及系统的工作压力宜采用何值？【答】从人体舒适和安全角度考虑，民用建筑低温热水地板辐射的供水温度不应超过60℃，供回水温差宜小于或等于10℃5-25某单管热水供暖系统，立管进水温度，出水温度，采用四柱813型散热器，明装无遮挡，供暖室内温度，试确定如图所示立管中，各组散热器的片数（热负荷见图5.2）。tg=tg=951700W1100W1500Wtt1t2t2tth=70图5.2题5-25图【解】①流出第一组散热器的温度：流出第二组散热器的温度：②查教材附录28得柱813型散热器的K=2.237Δt0.302，每片散热器的面积为0.28m2，假定：β1=β2=β3③，则故第一组散热器的片数为：，在假定的片数范围内；④同理：故第二组散热器的片数为：，在假定的片数范围内；⑤同理：第三组散热器的片数为：，故另假设β1=1.05（11～20片）故第三组散热器的片数为：，在假定的片数范围内。5-26将上题改为双管系统，其余条件不变，试确定各组散热器片数，并进行对比分析单管和双管系统，对散热选择的影响。【解】系统作用原理图如图5.3：图5.3题5-26图图5.3题5-26图各散热器的散热量分别为（按从上到下的顺序）：由于各组散热器具有共同的进水温度和回水温度，因此各散热器的热媒平均温度均为：各散热器传热温差：查教材附录28，四柱813型散热器的传热系数为：修正系数：假定散热器组装片数修正系数：；该散热器均异侧连接，上进下出，查教材附录31，连接形式修正系数；散热器明装，无遮挡，查教材附录32安装形式修正系数；所以散热器所需面积：===查教材附录28，四柱813型散热器每片散热面积为0.28，计算片数为：=/=/=/校核片数修正系数的值：查教材附录30，当散热器片数为11~20时，=1.05；当散热器片数为6~10，=1.00。因此，实际所需散热器面积为：==3.23×1.05=3.39==2.09×1.00=2.0==2.85×1.05=2.99所以实际选用片数为：=/=/=/单管和双管系统对散热器选择的影响：对于单管系统，最大的特点即每组散热器的出水温度是下一组散热器的进水温度，经过散热器的散热，每组散热器按进水先后顺序，其平均热媒温度逐渐下降，因而其传热系数逐渐降低，造成其传热面积在对应的热负荷条件下相应增加。而对于双管系统，各散热器具有相同的进水温度和出水温度，因而具有相同的平均热媒温度，即相同的传热系数，由于这个影响，双管系统的散热器总面积一般比单管系统稍小些。5-27某供暖系统热负荷为70kW，供水温度为95℃，回水温度为70℃，求系统所需水流量。若采用低压蒸汽作热媒，蒸汽的汽化潜热为2250kJ/kg，求所需的蒸汽流量。【解】①对热水供暖系统，由得系统所需水流量为：②对于蒸汽供暖系统，所需蒸汽流量为：5-28如图所示机械循环热水供暖系统，设管道无散热损失。系统供水温度tg=95℃，密度ρ=962kg/m3；回水温度=70℃，其密度为=978kg/m3。系统总阻力为280kPa，计算循环水泵的流量和扬程。图5.4题5-28图【解】由题意，循环水泵的流量：而由供回水密度差所引起的附加压头为：，故可忽略。故水泵的扬程为：5-29如图5-5所示热水供暖系统。已知h1=2.0m，h2=3.5m；每个散热器的热负荷为800W；供水温度为95℃，回水温度为70℃，对应温度的水密度分别为962kg/m3和978kg/m3。不考虑热水在沿途的冷却，分别计算双管和单管系统的自然循环作用压力。图图5.5题5-29图【解】①求双管系统的重力循环作用压力双管系统属于并联环路，各层散热器所在环路的作用动力不同，需分别计算。根据式（3-1-3）和（3-1-4）[4]的计算方法，通过各层散热器循环环路的作用动力，分别为：第一层：第二层：求单管系统的重力循环作用压力：第二层散热器流出管路中的水温：相应水的密度则

7-7对于一、二次回风喷水式空调系统冬季工况下，若新风与回风按夏季规定的最小新风量直接混合，混合点的焓值高于或低于机器露点的焓值，应如何调节？【答】一次回风喷水式空调系统中，在冬季工况下，是将新回风混合空气等焓减湿处理到露点状态，若混合点的焓值高于机器露点的焓值，利用改变新风比，加大新风量的办法进行调节；若混合点的焓值低于机器露点的焓值，这种情况下应将新风预热(或新风与回风混合后预热)，使混合点必须落在机器露点的等焓线上。7-9对一、二次回风空调系统中的两种新风预热方案及其适用性进行比较，并阐明这两种方案预热量的关系。【答】如图7.5中，两种预热方案是指：方案一，新风与回风先混合后再预热方案，点与N点混合到点后预热到C点；方案二，新风先预热后再与回风混合方案，点预热到点后再与N点混合到C点，两种方案的预热量是相同的。方案二是针对一些寒冷地区温度较低，尤其当室内要求有较大的相对湿度（如纺织车间）时提出来的方案，如果采用方案一，其混合点有可能处于过饱和区（雾状区）内产生结露现象，如图7.6中的C1点，这时水汽会立即凝结析出，空气成饱和空气（状态B），对空气过滤器的工作极其不利。两种方案的预热量计算式分别为：方案一，；方案二，，在图中可看出两种过程正好构成了两个相似三角形，由相似关系得，即，两种方案的预热量相等。NW1NW1图7.6混合点在雾区C1BCNOεLWOOOOO图7.7一次回风系统夏季处理过程W7-10试证明在具有再热器的一次回风系统中，空调系统冷量等于室内冷负荷、新风负荷和再热负荷之和(不考虑风机和风管温升)。【解】如图7-7中的一次回风系统中，室内冷负荷为：(1)新风负荷：(2)再热负荷：(3)新风比：(4)系统冷量：(5)由式(4)将表达成的关系式，并代入到式(2)中得即空调系统冷量等于室内冷负荷、新风负荷和再热负荷之和，得证。7-11某空调房间，室内设计空气参数为＝20℃，＝60%；夏季室外空气计算参数为＝37℃，＝27.3℃，大气压力B＝98659Pa（740mm）。室内冷负荷Q＝83800kJ/h，湿负荷W＝5kg/h。若送风温差＝4℃，新风比m为25%，试设计一次回风空调系统，作空调过程线并计算空调系统耗冷量及耗热量。【解】①计算热湿比ε并作空调过程线： 根据送风温差＝4℃得送风温度为16℃，在相应大气压力的i-d图上，过N点作线，与16℃等温线交点即为送风状态点O；再由O点作等湿线，交线于L点；在图上作出W点，在NW线上由新风比为10％作出C点，连接各点即得空调过程线，如图7.7。各点状态参数：＝20℃，；＝37℃，；＝16℃，；=12.3℃，②计算空调送风量：③求混合点C的焓值：由，得④计算系统再热量：⑤计算系统耗冷量：室内冷负荷：新风负荷：室内冷负荷、新风负荷、再热量三者之和应该等于系统冷量NWNWL2O图7.8二次回风系统夏季处理过程CC7-12条件同7-11题，要求设计二次回风空调系统，作空调过程线，并计算空调系统耗冷量。【解】二次回风式空调系统的空调过程线如图7.8中实线部分：确定露点参数由题7-11得：，，，空调送风量G=4.751kg/s。ε线与相对湿度95%线相交于L点，查得②求第一次混合风量与回风量新风量=mG=25%×4.751kg/s=1.188第一次混合总风量：=2.351第一次混合回风量：==2.351kg/s–1.188kg/s=1.163kg/s③求一次混合点的焓值由得，④求系统耗冷量==77.1kW7-14如题7-11中的空调房间，冬季房间热负荷12570KJ/h，余湿量5kg/h，冬季室外空气状态参数为＝-6℃，=80%，设计采用一次回风与二次回风的集中式空调系统，绘制空气处理过程线，计算空调系统耗热量，并作比较。【解】Ⅰ.一次回风冬季工况：①计算冬季热湿比并确定冬季送风状态点：冬季采用与夏季相同的送风量，室内点（N）、夏季送风点(O)、露点（L1）与夏季相同，题7-11已确定，，，。在焓湿图上，L1点所在的等湿线与冬季热湿比线的交点即为冬季送风状态点，查得C1NOC1NO εL1WOO图7.9一、二次回风系统冬季处理过程W1OL2WC2WC11 C22 由得则，需要对混合空气预加热。预热量为：过C1作等湿线与L1点所在的等焓线相交与C11点，则可确定冬季处理全过程。参看图7.9。计算系统耗热量再热量：系统所需总加热量：Ⅱ二次回风冬季工况：冬季采用与夏季相同的送风量，室内点（N）、夏季送风点(O)、露点（L2）与夏季相同，题7-12已确定，，，。①确定第二、第一次混合过程：由于冬季与夏季第二次混合过程完全相同，冬季的送风量和夏季也相同，所以两次混合过程的混合比均相同。题7-12中夏季二次回风系统第一次混合比为：即冬季一次混合比也为50.5%，则一次混合点C2的焓值为：即可确定C2点。由于，需要对混合空气预加热。预热量为：②过C2作等湿线与L2点所在的等焓线相交与C22点，则可确定冬季处理全过程。③计算再加热量④冬季所需总热量为⑤与一次回风系统比较：在焓湿图中，二次回风系统的机器露点沿曲线将略有下降，而一次混合状态点则会向左下方有所偏移。从能源消耗方面看，二者中的耗热量却是相等的。WLNMOε图7.10风机盘管加集中新风系统夏季空调过程7-19某旅馆房间采用风机盘管及单独送新风空调系统，新风量100，由室外状态＝36℃，＝45.9%，处理至＝19.1℃，＝90%后送入房间。客房要求＝25℃，＝50%，房间冷负荷Q＝1200Kcal/h，湿负荷W＝220gWLNMOε图7.10风机盘管加集中新风系统夏季空调过程【解】由题意：①计算热湿比ε和确定送风状态点O：在相应大气压力的i-d图上，由＝36℃，＝45.9%与＝25℃，＝50%分别在i-d图上画出点W、N，过N点作线，根据送风温差＝10℃得出送风状态点温度为15℃，则15℃等温线与线交点即为送风状态点O再由＝19.1℃，＝90%确定L点并查得：，，②计算房间总送风量：③计算风机盘管处理风量：新风量为100，即0.033则风机盘管处理风量④确定M点并计算风机盘管表冷器负荷：由混合方程得由等值线与的交点即可确定风机盘管处理空气的终状态点M。风机盘管表冷器负荷：7-20某双管风道定风量空调系统，已知室外参数为35℃、50%，室内参数为27℃、65%，气压101,325N/m2，热风道旁通风量为1000m3/h，送风量4000m3/h，新风比为0.3。冷却器出口参数12℃、95%，冷风道温升1℃，送风机温升1℃。最大送风温差12℃，试求夏季设计状态下可消除的室内冷负荷和湿负荷。【解】①确定第一次混合点M及H点在i-d图上确定N点、W点，N点状态参数为：＝27℃，，＝。并根据新风比在连线上确定M点；又冷风道温升1℃，则H点则由M点沿等湿线提高1℃而确定，其状态参数为：＝30.4℃，。②确定机器露点L与L′点ONMHWL图7-11双风道系统夏季工况室内风与新风混合后，被分为俩路分别进入冷风道与热风道，风量分别为3000m3ONMHWL图7-11双风道系统夏季工况确定第二次混合点0与ε线冷热风道风量和焓值均已知，则根据混合关系可在连线上确定O点，O点状态参数为＝，。各状态点点均已确定，连接O点与N点即可确定ε线。求可消除的室内冷负荷和湿负荷。室内冷负荷：由得又，则7-21已经某空调系统空气处理装置如下，房间余热量为Q，余湿量为W，请在I-d图上绘出其夏季空气处理的变化过程，并确定送风量G、新风比m和需冷需热量Q冷、Q再热。(各状态点参数值均已确定)图7-12图7-12题7-21图【解】其夏季空气处理过程在i-d图上为：WWLNεC2C1O其处理流程为：εεNONC1LC1C2W送风量：新风比：m=第二次混合旁通风量比：所需冷量：O O NL图7-13室内负荷变化调节图

第九章暖通空调系统的调节与节能9-1已知北京市某恒温车间采用一次回风式空调系统，要求全年室内维持在22℃，55%这个状态，夏季室内冷负荷为40000kJ/h，冬季室内计算热负荷为－8000kJ/h，全年室内湿负荷为2kg/h，夏季允许送风温差为7℃，最小新风量为1300kg/h。在焓湿图上表示设计工况下的空气处理过程；请绘制它的运行调节图。给出下列室外状态参数下的空调运行工况，并指明这些情况下空气处理过程中诸状态参数、风量冷热量等指标。tw/℃3217165-6/％5081436090注：在（1）中应标明各状态的温度、相对湿度、焓和含湿量以及新风比和热湿比。NNεLW1C1O1Wε1OW11ⅠⅡⅢⅣ室外气象包络线图9.1夏冬季设计工况下空气处理过程图【解】（1）Ⅰ夏季设计工况：其处理流图为LLCWNONε①计算夏季热湿比并确定送风点：在i-d图上过N点绘制ε线与干球温度为15℃等温线相交于O点,过O点做等湿线与相对湿度φ=95%线交与点L，各状态点参数值见表9.1。②计算送风量及新风比送风量：新风量Gw=1300，回风量：Gh=G-Gw=3600kg/h，新风比m为26.5%。③查教材附录1得北京夏季室外计算参数为：tw=33.2℃，twp=26.4℃，从而根据室内外状态点N、W和新风比，绘制出混合点C。连接C与L，即可完成夏季设计工况下的空气处理过程图，见图9.1黑实线部分。Ⅱ冬季设计工况：其空气处理流程图如下LNO1LNO1NW1查教材附录1得北京冬季空调室外计算参数值：tw=-12℃，φ=45%。冬季采用与夏季相同的露点L、送风量及新风比，若对冬季新风不做任何处理,由得新回风直接混合点C1的焓值为：由于<,所以要对冬季室外新风进行预热。如图6.1中由W1至点，与室内点混合点为，然后绝热加湿到露点L，由得点的焓值为：此焓值所在的等焓线与室外点W1所在的等湿线的交点即为，与N点的连线与露点所在的等焓线的交点即为点。至此冬夏季设计工况下各状态点均已定，其参数见表9.1，空气处理过程线见图6.1虚线部分。表9.1设计工况下各状态点的参数值状态点名称温度℃相对湿度%焓kJ/kg含湿量g/kgN225545.39.1C255955.111.7W33.259.082.419.1O15.081.53