供暖通风与空气调节2.

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1、供暖通风与空气调节 绪论：建筑环境控制与暖通空调 1.空气调节概念:空气调节是指在某一特定空间(可 以无自然边界)，对空气的温度、湿度、空气的 流动速度及清洁度进行人工调节，以满足人体 的舒适和工艺生产过程的要求。 舒适性空调 工艺性空调 温度、湿度、气流速度及清洁度（四度）通常 被视为空调的基本要求. 由于现代科技生产的需要，一些空调还要求能 对空气的压力、成分、气味、噪声等进行调节 。 2.空气调节主要内容:一定空间内内外干扰量的 计算.空气调节的方式和方法（加热、加湿、 冷却、干燥及净化等）.空气的各种处理方法 .空气的输配及在干扰量变化时的运行调节。 3.空气调节方式及所涉及的知识：

2、送风 排风 回风 混合 过滤 表冷 加热 风机 消声 tw tn QW 锅炉 冷机 新风 基础知识：流体力学。传热学。热力学。 泵与风机。声学。锅炉与锅炉房。 仪器仪表与自动控制。 调节方式： 4.空调分类： 按系统紧凑程度分：集中式。半集中式。 分散式。 按介质类型分：全空气系统。空气水系统 。 全水系统。冷剂系统。 5.供暖： 供暖系统一般由热源、散热设备和输热管道系统这 几部分组成。 热源主要有：锅炉、热泵、换热器或其它取暖工具 （如壁炉、电暖器、电热膜、红外线 取暖设备等）。 热媒：热量由热源输送到散热设备的物质叫“热媒”。 一般为蒸汽和水。 6.通风： 通风系统一般由风机、进排风或送

3、风装置、风道以及 空气净化设备这几个主要部分组成。 第一章：湿空气的物理性质及焓湿图 第一节 湿空气的物理性质 大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成， 我们称其为湿空气。 干空气主要由N2、O2、CO2、Ar及其它微量气 体组成，成分比较稳定，所以我们将干空气作为一 个稳定的混合物来看待。 在常温常压下干空气可视为理想气体，而湿空 气中的水蒸气一般处于过热状态，且含量很少，可 近似地视作理想气体。这样，即可利用理想气体的 状态方程式来表示干空气和水蒸气的主要状态参数 压力、温度、比容等的相互关系，即： 或 或 （1-1） （1-2） 式中 Pg、Pq干空气及水蒸气的压力，Pa； V湿空气的总

4、容积，m3； mg、mq干空气及水蒸气的质量，kg； Rg、Rq干空气及水蒸气的气体常数， Rg=287J/kg，Rq=461J/kg； vg、vq干空气及水蒸气的比容，m3/kg； 根据道尔定律，湿空气的压力应等于干空气的 压力与水蒸气的压力之和，即： （1-3） B一般称为大气压力，以Pa或kPa表示。 1.湿空气的密度： 湿空气的密度应为干空气的密度与水蒸气的密度之和 把 及Rg、Rq值带入上式并整理则： （1-4） 在标准条件下（B=101.325kPa、T=293K即t=20 ） 干空气的密度q=1.205kg/m3，而湿空气的密度取决 于Pq值的大小。由于Pq值相对于B值而言数值较

5、小， 且湿空气的密度比干空气的密小，因此，在实际计算 时可近似取=1.2kg/m3。 2.湿空气的含湿量d： 空调系统是一个热湿处理过程，那么就需要一个 易于进行数学处理的参数来表达湿空气含水蒸气量。 q=Pq/RqT虽然可作为含水蒸气量的一种度量方法， 但其值是随温度变化而改变的，这给实际计算带来很 多不便，因此，需要把式中的温度变量消除，引入含 湿量这一参数。 含湿量d：湿空气中水蒸气的密度与干空气的密度的比 值，即取对应于一公斤干空气的湿空气所含 有的含水蒸气量。即 Kg/kg干（1-5） （1-6） 3.相对湿度 ： 另一种度量湿空气水蒸气含量的间接指标是相对 湿度，其定义为湿空气的水

6、蒸气压力与同温度下饱和 湿空气的水蒸气压力之比，即 式中 Pq.b饱和水蒸气压力，Pa。温度的单值函数。 湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系： 及根据 所以 式中的B值远大于Pq.b和Pq值，认为BPqBPq.b 只会造成13的误差。因此相对湿度可以近似 表示为： 湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系： 及根据 故 （1-7） （1-8） 4.湿空气的焓： 在空气调节中，空气的压力变化很小，可近似于 定压过程。因此可直接用空气的焓变化来度量空气的 热量变化。 已知：干空气的比热cp.g=1.005kJ/(kg.)，近似取1或1.01； 水蒸气的比热cp.q=1.84kJ/(kg.)；则 干空气的

7、焓： ig=cp.g.t，kJ/(kg.干)； 水蒸气的焓： iq=cp.q.t+2500，kJ/(kg.汽); 式中2500为t=0时的汽化潜热（r0） 显然湿空气的焓i应等于一公斤干空气的焓加上与其同 时存在的d公斤（或克）水蒸气的焓，即： 或 （1-9） 第二节 湿空气的焓湿图 在空气调节中，经常需要确定湿空气的状态及其 变化过程。单纯地求湿空气的状态参数用前述各式即 可满足要求，而对于湿空气状态变化的过程的直观描 述则需要借助于湿空气的焓湿图。 根据第一节中式（15） （16）及 （19）加 上Pq.b=f（t）的函数关系，在反映湿空气的B、t、d、 、 i及Pq等状态参数的联系上，取

8、不同的坐标系可以 得到不同的线图形式。 在我国常用的湿空气性质图是以i 与d为坐标的焓 湿图（ i d图）。为了尽可能扩大不饱和湿空气区的 范围，便于各相关参数间的分度清晰，一般在大气压 力一定的条件下，取为i纵坐标， d为横坐标，且两坐 标之间的夹角等于或大于1350。 根据 ， 当t=const时，i与d 成线性关系，显然1.01t为截距，（2500+1.84t） d为 等温线的斜率，由此可见不同温度的等温线并非平行 线，其斜率差别在于1.84t，由于1.84t 与2500相比很小 ，所以，等温线可近似看作是平行的。 1.等温线： 2.等相对湿度线： 由式（1-5）可得： 因此给定不同的d

9、值即可求出对应的Pq值，在id 图上，取一横坐标表示水蒸气分压力值。见图。 在已建立起水蒸气压力坐标的条件下，对应于不 同温度下的饱和水蒸气压力可从热工手册中查到，连 接不同等温线和其对应的饱和水蒸气线的交点即可得 到 的等 线，又据 或 ， 当 时则可求出不同温度下的Pq值，连接各等 温线与Pq值相交的各点即成等 线。 这样作出的id图包含了B、t、d、i、Pq等湿 空气的参数。 在B值一定的条件下，在t、d、i、中已知任意两 个参数，则湿空气的状态就确定了，在id图上也就 是有了一个确定的点，其余参数均可查出。因此，将 这些参数称为独立参数。但d与 Pq则不能确定一个空 气状态点，因此d与

10、 Pq只能有一个作为独立参数。 3.热湿比线： 一般在id图的周边或右下角给出热湿比（或称 角系数）线。 热湿比的定义是湿空气的焓变化与含湿量变化之 比，即： 或 （1-10） 若在id图上有A、B两点，则由A点至B点的为： 进一步讲如有A状态点的湿空气，其热量（Q）变化 和湿量（W）变化（均可正可负）已知，则应为： （1-11） 式中Q单位为kJ/h， W单位为kg/h。 （有正有负） 例：已知B=101325Pa，湿空气初始参数ta=20、 =60，当加入10000kJ/h的热量和加入2kg/h 的湿量后，温度tb=28。求湿空气的终状态。 解：方法1：求热湿比，在id图上，通过A点做此

11、热湿比值的平行线,与tb=28等温线交点 即为湿空气的终状态。 方法2：在id图上通过热湿之间的比例关系， 用作辅助点的方法作出热湿比线。 作业：已知B=101325Pa，湿空气初始参数ta=30、 =40，当减少10000kJ/h的热量和加入2kg/h 的湿量后，温度tb=20。求湿空气的终状态。 第三节 湿球温度与露点温度 湿球温度的概念在空气调节中至关重要。 在理论上，湿球温度是在定压绝热条件下，空气 与水达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，也称热力 学湿球温度。 tw t1、d1 P i1 t2、d2 P i2 充分热湿交换 绝热（与外界无热交换） 下面用图分析以下其 热力过程： 由于小

12、室绝热，其稳 定流动能量方程为： （1-12） iw液态水的焓。iw=4.19tw kJ/kg 由式（1-12）可导出： （1-13） 经过充分热湿交换，t2与tw应是相等的，所以： （1-14） 满足（1-14）的t2或tw即为进口空气状态的绝热饱 和温度，也称为热力学湿球温度。 由于绝热小室并非实际装置，一般用湿球温度计 所读出的湿球温度，近似代替热力学湿球温度。 在id图上，从各等稳线与=100线交点出发， 作=4.19ts的热湿比线，即为等湿球温度线。 但在实际工程计算中，由于=4.19ts很小，可以近 似认为等焓线即为等湿球温度线。 =4.19ts =0 =4.19ts=0 =4.1

13、9ts ts=0 ts0 ts0 100 i=const 湿球温度是湿空气的一个重要 的参数，而且在多数情况下是 一个独立参数，只是由于它的 等值线与等焓线十分接近，在 id图上，想利用的ts与i 确定状态点是困难的。湿球温 度一般用ts来表示。 ts t 100 i=const B A 右图为已知干、湿球温度确 定空气状态的方法。 湿空气的露点温度tl也是湿空气的一个状态 参数，它与Pq或d值相关，因而不是一个独立的 参数。 tl 100 B A A点的露点温度为沿等d线 向下与=100线交点的 温度。显然，当A状态点的 空气被冷却时，只要空气 的温度大于或等于tl，则不 会结露；否则，则会

14、出现 结露现象。因此，湿空气的 露点温度也是判断是否结露 的判拒。 第三节 焓湿图的应用 湿空气的焓湿图不仅能表示空气的状态和各种 参数，同时还能表示湿空气状态的变化过程并能方 便地求出两种或多种湿空气的混合状态。 湿空气状态的变化过程在id图上的表示及典 型的变化过程： ts t=const 100 i=const B A C D E F G d=const 0 0 0 0 .湿空气的加热过程（等湿加热） AB：温度增高湿量不变。 可用表面加热器实现。 2.湿空气的冷却过程（等湿冷却及 减湿冷却） AC：等湿冷却。温度降低湿量不变 。 AG：减湿冷却。温度降低湿量降低 。 以上两种过程均可通过表面冷却器或喷水室喷冷水 加以实现。 3.湿空气的等焓加湿过程 AD：等焓加湿。含湿量增加焓值不变。 利用定量的水通过循环喷洒可近似实现这一过程。 4.湿空气的等焓减湿过程 AE：等焓减湿。含湿量减少焓值不变。 利用固体吸湿剂可近似实现这一过程。 5.湿空气的等温加湿过程 AF：等温加湿。含湿量、焓值增加温度不变。 利用向空气中喷蒸汽可近似实现这一过程。 第二章：室内空气环境污染源与负荷计算 2.1 热湿负荷与空气其他污染物 2.1.1 热源与热负荷 外部热源：太阳、大气