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1、1,冷冻水系统培训 湿空气热力学焓湿图,Johnson Controls 学习和发展部 2007年11月2630日，Shanghai,2,湿空气热力学,湿空气热力学是一门研究湿空气热力学参数以及如何利用这些参数分析湿空气状态及相关空气处理过程的学科。 湿空气热力学是热力学中的一门专业学科。在HVAC行业中，湿空气热力学主要关注空气热力学参数及在焓湿图上的应用。,3,培训目标,理解各种湿空气热力学参数的物理意义。 能够在焓湿图上确定各项空气参数。 能够在焓湿图上表达常用的空气处理过程。 能够结合焓湿图，理解HVAC系统的设计步骤。 掌握空气处理过程计算常用公式，根据在焓湿图上确定的空气参数，对空
2、气处理过程进行定量计算。,4,培训内容,湿空气的组成及空气的状态参数。 焓湿图及空气热力学参数在焓湿图上的表示方法 。 HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法。 焓湿图的应用举例 舒适性全空气HVAC系统设计参数及空调箱盘管设计冷量的确定方法。,5,培训内容,湿空气的组成及空气的状态参数。 焓湿图及空气热力学参数在焓湿图上的表示方法 。 HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法。 焓湿图的应用举例 舒适性全空气HVAC系统设计参数及空调箱盘管冷量的确定方法。,6,空气的组成,空气的物理组成： 大气环境中，空气的成分主要是氮气（78）、氧气（21）及其它微量气体如：水蒸气、二氧化碳、氩气等
3、。 HVAC 空气热湿处理过程中，空气的组成： 干空气 氮气、氧气、二氧化碳等（在HVAC温度范围内始 终维持气态）。 水蒸气 在HVAC 温度范围内，可能发生蒸发或者冷凝过程，从而“进入”或“离开”空气。,7,空气的组成,HVAC 空气热湿处理过程中，“空气”是“湿空气”的简 称，是干空气和水蒸气的混合物。 空气（湿空气） 干空气 水蒸气 在湿空气中，水蒸汽的含量虽少，但其却对室内空气环境控制（人员舒适性及工艺生产要求）产生重要的影响，并且对空气热湿处理能耗产生重要影响（潜热换热量）。,8,空气的热力学状态参数,干球温度 含湿量 饱和空气 相对湿度 露点温度 湿球温度,空气的速度、洁净度 等
4、参数不属于该范畴。,9,空气的状态参数 干球温度,干球温度(DB) 普通温度计在空气中所测出的温度，即我们一般常说的气温。单位为。,干球温度 含湿量 饱和空气 相对湿度 露点温度 湿球温度,(F-32)/ 1.8 F/1.8,10,空气的状态参数 含湿量,含湿量(W) 空气中，单位质量干空气实际所含的水蒸气质量。 该值通常用“g/Kg干”表示。 干空气中“包含”水蒸气的能力和空气的温度有关：温度越高，“包含”水蒸气的能力越强。 10时，1kg的干空气中最多能含水蒸气7.6g。 30时，1kg的干空气中最多能含水蒸气27.3g。,干球温度 含湿量 饱和空气 相对湿度 露点温度 湿球温度,11,空
5、气的状态参数 饱和空气,饱和空气 空气中的水蒸气含量达到相同温度下空气所能包含的水蒸气最大含量。 在自然界中，当空气不能包含更多的水蒸气时，就会结露/雾。,干球温度 含湿量 饱和空气 相对湿度 露点温度 湿球温度,12,空气的状态参数 相对湿度,相对湿度（RH） 一定量空气中的实际水蒸气含量和 相同温度 下空气所能包含最大水蒸气含量的比值。 相对湿度通常用 表示。 例如： 30时，1kg的干空气中最多能含水蒸气27.3g，若空气中实际含湿量为 16.4g/kg干，则此时空气的相对湿度为：16.4/27.360,干球温度 含湿量 饱和空气 相对湿度 露点温度 湿球温度,13,空气的状态参数 露点
6、湿度,露点温度（DP） 表示在对空气进行冷却的过程中，空气中的水蒸气开始冷凝成为液态，并在物体表面上结露时的温度。 露点温度和空气中的含湿量有关，含湿量越高，空气的露点温度越高。 举例：冷冻水管和蒸发器为什么要保温？ DB25，RH50的空气的露点温度为14。冷冻水管中的水温为712，管壁温度低于空气的露点温度，管壁表面结露。,干球温度 含湿量 饱和空气 相对湿度 露点温度 湿球温度,14,空气的状态参数 湿球温度,湿球温度(WB) 指空气按等焓过程达到饱和状态时的温度。,干球温度 含湿量 饱和空气 相对湿度 露点温度 湿球温度,手摇式干湿球温度计 每秒旋转该装置四转，可以在两个温度计上得到稳
7、定的读数。所需时间为一至两分钟。,比焓：空气的焓值是指单位质量的干空气及其所包含的水蒸气所含有的总热量，也称为“比焓”。单位为： kJ/kg干。,15,培训内容,湿空气的组成及空气的状态参数。 焓湿图及空气热力学参数在焓湿图上的表示方法。 HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法。 焓湿图的应用举例 舒适性全空气HVAC系统设计参数及空调箱盘管冷量的确定方法。,16,焓湿图,相对湿度 ,焓Kj/Kg干,干球温度 ,露点温度 ,水蒸气分压mm汞柱,显热比,含湿量 g/kg干,17,所有的湿空气热力学参数都与当地大气压有关。 标准焓湿图以海平面标准大气压为依据制作。 如在美国丹佛、法国加穆尼克斯
8、谷等海拔较高的地方工作，则需要使用专为该海拔制作的焓湿图。,焓湿图,18,空气参数在焓湿图上的表示干球温度,等温线,干球温度坐标,5 10 15 20 25 30 35 40 ,19,空气参数在焓湿图上的表示 含湿量,含湿量 g/kg干,等含湿量线,含湿量坐标,20,空气参数在焓湿图上的表示 相对湿度,等相对湿度线,相对湿度增加方向,100,90,80,70,60,50,21,空气参数在焓湿图上的表示 焓,空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以单位质量的干空气为基准。焓的单位是 Kj/Kg干空气。 湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与其所包含水蒸气的焓值之和. 空气焓值计算公式为： h = 1
9、.01t + (2500+1.84t)d = (1.01+1.84d)t + 2500d 全热 干空气 湿空气 显热 潜热 h 空气的焓值 kj/kg干空气 t 空气干球温度 d 空气的含湿量 kg/kg干空气 1.01 干空气的定压比热kj/(kg.) 1.84 水蒸气的平均定压比热kj/(kg.) 2500 0时水的汽化潜热kj/kg,22,空气参数在焓湿图上的表示 焓,等焓线,焓坐标,30 40 50 60 70,焓Kj/Kg干,比焓：空气的焓值是指单位质量的干空气及其所包含的水蒸气所含有的总热量，也称为“比焓”。单位为： KJ/Kg干。,23,空气参数在焓湿图上的表示 湿球温度,等湿球
10、温度线,湿球温度坐标,湿球温度(WB) 指空气按等焓过程达到饱和状态时的温度。,5 10 15 20 25 30 35 40 ,5,10,15,20,25,24,空气参数在焓湿图上的表示 露点温度,等露点温度线,露点温度坐标,焓Kj/Kg干,露点温度(DP)空气进行冷却的过程中，空气中的水蒸气开始冷凝成为液态，并在物体表面上结露时的温度。,5 10 15 20 25 30 35 40 ,5,10,15,20,25,露点温度 ,25,20,15,25,焓湿图上的每个点都对应空气的某种状态。 如果能根据测量参数确定出空气的两个状态参数，就能在焓湿图上确定出空气的状态点，从而查出相应的其它参数。,根
11、据焓湿图确定空气的状态参数,26,练习： 已知：空气的干球温度为34， 湿球温度为28。 问： 空气相对湿度？ 空气的焓值？ 空气的露点温度？,根据焓湿图确定空气的状态参数,5 10 15 20 25 30 35 40 ,DB 34,WB 28,DP 26,DB 28,H= 90 Kj/Kg,27,培训内容,湿空气的组成及空气的状态参数。 焓湿图及空气热力学参数在焓湿图上的表示方法。 HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法。 焓湿图的应用举例 舒适性全空气HVAC系统设计参数及空调箱盘管冷量的确定方法。,28,HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法,8种空气处理过程 C：仅显热加热 G
12、：仅显热冷却 F：冷却和除湿 A：等温加湿 E：等温除湿 D：化学除湿 B：加热和加湿 H：蒸发冷却,29,培训内容,湿空气的组成及空气的状态参数。 焓湿图及空气热力学参数在焓湿图上的表示方法。 HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法。 焓湿图的应用举例 舒适性全空气HVAC系统设计参数及空调箱盘管冷量的确定方法。,30,送入室内的空气在吸收了室内的得热、得湿量后，使室内空气状态达到设计规定值。,舒适性空调系统的基本原理,31,舒适性 HVAC 系统设计基本步骤,以一次回风，全空气HVAC系统设计为例：,送风（SA）,回风（RA）,新风（OA）,SA,RA,OA,32,舒适性 HVAC 系
13、统设计基本步骤,步骤1：根据热舒适标准及所在地区确定室内外设计参数。 步骤2：根据健康标准，确定新风量。 步骤3：根据室内热、湿负荷，确定显热比（或热湿比）。,33,舒适性 HVAC 系统设计基本步骤,步骤4：根据控制精度要求，在显热比线上确定送风状态点。 步骤5：根据室内显热得热量或全热得热量确定送风量。 步骤6：根据混风和送风参数，确定盘管设计冷量。,34,舒适性 HVAC 系统设计基本步骤,步骤1：根据热舒适标准及所在地区确定室内外设计参数。,热舒适与室内人员的冷热感觉有关。 当室内环境保持在一定的条件下大多数人都能接受时，则认为这时是“舒适的”。 该舒适的环境条件则称为“热舒适区”。
14、空调系统正是用来将室内环境维持在该区的范围内。,冷,凉,舒适,暖,热,35,舒适性空调夏季室内计算参数： 温度：2428 ； 相对湿度：40%65%； 风速：0.3 m/s。 人体的活动程度 衣着情况 平均辐射温度,ASHRAE 标准 55-2004 (室内人员的热舒适标准)。 我国采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）。,步骤1：根据热舒适标准及所在地区确定室内外设计参数。,舒适性 HVAC 系统设计基本步骤,36,步骤1：根据热舒适标准及所在地区确定室内外设计参数。,舒适性 HVAC 系统设计基本步骤,室外设计参数与地域有关，根据我国采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）中
15、规定，舒适性空调夏季室外计算参数如下： 干球温度：应采用历年平均不保证50小时的干球温度； 湿球温度：应采用历年平均不保证50小时的湿球温度； 以上海为例，夏季室外设计参数为： 室外干球温度：34.0 ； 室外湿球温度：28.2 ； 由上述两个数据可查得相对湿度为65%。,37,步骤1：根据热舒适标准及所在地区确定室内外设计参数。,舒适性 HVAC 系统设计基本步骤,2450%,3465%,38,舒适性 HVAC 系统设计基本步骤,步骤2：根据健康标准，确定新风量，进而确定混风点。,民用舒适性空调中的新风量主要是为了满足室内卫生/健康要求。 相关标准： ASHRAE Standard 62-2004：Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality. 采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）。 通常按 “*M3/人.小时”计算，如 20 M3/人.小时； 或采用某一新风比（新风量占总风量的比例） 如：20,39,步骤2：根据健康标准，确定新风量，进而确定混风点。,如果空调系统需要20%的新风比（新风占总送风量的比例）以保证良好的通风，则混合状态参数可用如下公式确定： MAT= RAT(1-% RA) + OAT %RA MAT：混风温度； RAT：
