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1、第三章 空气调节的基本原理第一节 空调系统的冷热负荷计算 第二节 纺织厂空调送风系统 第三节 空气与水间的热湿交换原理 第四节 喷水室的热工计算 第五节 空调房间(车间)送风状态 第六节 变风量系统空调过程的分析与计算 第七节 定风量系统空调过程的分析与计算 第八节,第一节 空调系统的冷热负荷计算一、传热的基础知识传热的方式：热传导、对流换热、辐射换热热传导：两个传热体必须有接触、存有温差，热量总是由高温的物体向低温的物体传递。对流换热：发生在流体中。辐射换热：利用电磁波传递热量。任何物体都有辐射换热，温度越高，辐射换热越强。,一、传热的基础知识,室内外热量的传递：假设室内温度高于室外温度，热
2、量由室内向室外传递，经历三个阶段：吸热阶段、导热阶段、放热阶段。,内,外,（一）吸热阶段：热量从室内传至围护结构的内表面。 吸热能力，以换热系数n表示。换热系数：指1m2的壁面积上，当流体同壁面之间的温差为1 时，单位时间传递的热量。单位：W/(m2 ),（二）导热阶段：热量从围护结构的内表面传至围护结构的外表面。导热能力以导热系数表示。导热系数：指当平壁的厚度为m，表面积为m2，以及两侧壁面温差为 时，在单位时间内由平壁的一面传给另一面的热量。 单位：W/(m ),（三）放热阶段：热量从围护结构的外表面传至室外空气。吸热阶段和放热阶段都包括对流换热和辐射换热，其效应体现为复合换热。放热能力，
3、以换热系数w表示。,（三）热量传递的有关计算1、吸热量Q吸=nF(tn-Tn) 2、导热量Q导=（/）F(Tn-Tw) 3、放热量Q放=wF(Tw-tw) 4、热损失Qs= Q吸=Q导=Q放= =1/(1/n+/+1/w)F(tn-tw) =KF(tn-tw)式中：K= 1/(1/n+/+1/w),K叫传热系数：指围护结构两侧的空气温度差为1 时，每单位时间通过每平方米围护结构表面积传递的热量。 单位：W/(m2 )当围护结构为多层结构（且有空气层）时：K= 1/(1/n+/+1/+1/w),（四）关于K值的讨论：,1、当越厚， K越小，当越薄， K越大 。 2、当K过小，造价高。所以K不能过
4、小。 3、当K过大，Tntl时，在内表面出现结露。所以K不能过大。 4、 要使内表面不结露， 须满足Tntl+1， 推出： Kmax=n【 tn-（tl+1）】/ （tn- tw）a（对于外墙，温度修正系数a=1）,二、空调系统的冷热负荷计算,冷热负荷的概念 （一）冷负荷：空调系统通过向车间送入冷量，以排除车间多余的热量，该冷量叫做空调系统的冷负荷。Ql（二）热负荷：空调系统向车间补充的热量，叫做空调系统的热负荷。Qr （三）湿负荷：车间内部的散湿量，叫做空调系统的湿负荷。W,二、空调系统的冷热负荷计算,一般采用概算法：（一）夏季冷负荷的计算：在夏季的下午，冷负荷达到最大值。冷负荷=传热量+发
5、热量,1、传热量：指由室外向室内传入的热量。对于有窗厂房：传热量=Q1+Q2 对于无窗厂房： 传热量=Q1 Q1-通过屋顶传入车间的太阳辐射热量。 Q2-通过玻璃窗传入车间的太阳辐射热量。,2、发热量：指车间内部发出的热量。对于有窗厂房：发热量=Q3+Q5 对于无窗厂房：发热量=Q3+Q4+Q5Q3-车间机器散热量。 Q4-车间照明散热量。 Q5-人体散热量。,1、传热量：传热量=Q1+Q2,（1）Q1的计算： 通过Q1=0.0303KFJ-（w） 式中： K-屋顶的传热系数。 F-屋顶水平投影面积。 -屋顶对太阳辐射的吸收系数。 J-太阳辐射强度。,1、传热量：传热量=Q1+Q2,（2）Q2
6、的计算： 通过Q2=XmXzJtF-（w） 式中： Xm-窗的有效面积系数。 Xz-窗的遮阳系数。 Jt-透过玻璃的太阳辐射强度。 F-窗面积,2、发热量：=Q3+Q5,（1）Q3的计算： 通过Q3=103a Ne-（w） 式中： a-热迁移系数，一般a=1.0 -运转系数，=0.850.95 Ne-总功率-kw -安装系数，=0.70.9,（2）Q5的计算 通过 Q5 = n q 式中： n-总人数。 q-每人散发的热量。,2、发热量：=Q3+Q5,二、空调系统冷热负荷及湿负荷的计算,（二）冬季热负荷的计算：在冬季的深夜，热负荷达到最大值。热负荷=热损失-发热量 即Qr= Qs -（Q3+Q
7、4+Q5）,1、热损失：指由室内向室外传出的热量。Qs =(q1+q2+q3+q4+q5+q6)（1+高度附加率)式中：q1 、q2 、q3 、q4 、q5 、q6 分别为通过围护结构的热损失。由通式： q= kF(tn-tw) (1+方向附加率+风力附加率),Q4的计算：通过Q4=103N -（w）或 Q4=103(N1+N2)-（w）式中： N-白炽灯总功率（kw） N1-日光灯总功率（kw） N2-日光灯镇流器总功率（kw）,二、空调系统冷热负荷及湿负荷的计算,附加率的确定： （1）方向附加率的确定：见图3-5 （2）风力附加率的确定：一般取0%，劲风处取5%10% （3）高度附加率的确
8、定：高于4m时，每增高1m附加2%，但总附加率不超过15%。即高度附加率=（h-4）2%,二、空调系统冷热负荷及湿负荷的计算,（三）湿负荷=蒸发量+补充的水汽量（略）,第二节 纺织厂空调送风系统,原理：利用送风状态与排风状态的不同来排除（或补充）室内多余（或损耗）的热量和湿量，并降低车间空气的含尘浓度，以维持车间所要求的空气条件。,第二节 纺织厂空调送风系统空调系统：具有空气调节功能的系统。 常见的空调系统包括： 单通风系统、通风喷雾系统、空调室送风系统、喷雾轴流风机系统、悬挂式湿风道系统 、水帘空调系统。,一、单通风系统,把室外空气直接送入车间，在吸收了车间的热、湿后又直接排入大气的一种送风
9、系统。,车间,一、单通风系统,对于纺织厂车间，有冷负荷Ql无湿负荷W，故空气状态变化过程如下图所示：= Ql/W=满足：Ql=m(iB - iH),H,B,一、单通风系统,特点： 送入车间的空气状态随室外空气状态的变化而变化（送风状态即为室外空气状态）。,二、通风喷雾系统,M,在采用单通风的同时在车间增设喷雾装置的一种送风系统。,车间,二、通风喷雾系统空气状态变化过程如图： 通风量 m=Ql / ( iB - iH ) 喷雾量 Ww =m( dB -dH ) 空气状态变化方向可用表示为：=Ql/Ww 空气状态变化过程为 HMB,H,B,M,M,二、通风喷雾系统特点： 送入车间的空气的状态随室外
10、空气状态变化而变化（送风状态即为室外空气状态），且只能对空气加湿，而不能对空气去湿。,M,三、空调室送风系统又称中央式空调系统。将空气处理到一定状态后再送入车间以平衡车间多余的或不足的热量，使之维持稳定的温湿度的一种送风系统。根据通风量恒定与否分为定风量空调系统和变风量空调系统。,空调室,车间,三、空调室送风系统空调室处理空气的方法通常有： 喷水、加热、混合等方法。 （可能是单一种方法，也可能是多种方法的结合。）空调室送风系统又分为：喷水室空调系统、表面式空调系统、空调机组等。,喷水室空调系统：送入车间的空气的状态不随室外空气状态变化而变化（送风状态为K,室外空气状态为H），只要改变水温，既能
11、对空气加湿，也能对空气减湿。,表面式空调系统：有光管式和肋管式两种。可以实现对空气进行：等湿加热、等湿冷却、减湿冷却处理。但不能对空气进行加湿处理。,空调机组：,是一种小型的表面式空调系统。 按用途分：冷风机组、恒温恒湿机组。 按结构分：窗式、分体式（又分挂式和柜式）。,分体式空调机组家用空调机由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、散热风机、送风机及电控部分（检测头）组成。,压缩机,冷凝器,节流阀,散热风机,蒸发器,送风机,检测头,家用空调机的工作原理：,启动空调机时，当电控部分检测到室内温度高于设定温度时，压缩机启动，压缩雪种，使雪种处于高压高温状态，进入冷凝器中凝结放热，热量由室外空气排走，为
12、了加速散热，需要散热风机的配合，雪种变为高压低温状态，经节流阀的降压，进入蒸发器，在低压状态下迅速蒸发吸热，热量由室内空气提供，从而使室内空气冷冻，为了加速室内空气温度的均匀，需要送风机的配合，雪种变为低压低温状态，再进入压缩机，进行新的循环。当电控部分检测到室内温度等于或低于设定温度时，压缩机停止。,重点分析：喷水室空调系统空气状态变化过程：例如：对空气进行喷循环水处理后送入车间，空气的状态变化过程如下：,H,K,B,重点分析：喷水室空调系统空气状态变化过程：例如：对空气进行混合后再喷冷水处理，然后送入车间，空气的状态变化过程如下：,H,K,B,C,四、喷雾轴流风机系统在空调室送风系统的基础
13、上，采用喷雾轴流风机，对空气进行加湿处理的一种送风系统。 特点：高效、节能。,五、悬挂式湿风道系统在空调室送风系统的基础上，采用喷雾轴流风机，对空气处理后不设挡水板分离空气中的水滴，而直接进入送风道，使送风道呈潮湿状态的一种送风系统。此时送风过程就不是等湿加焓过程，而是加焓加湿过程。特点：加湿性能好、节能。,六 、水帘空调系统。将空气先进行水帘处理（循环水处理），然后送入车间以平衡车间多余的热量的一种送风系统。,风机,水帘,六 、水帘空调系统空气状态变化过程如图：表示为：HKB,H,K,B,六 、水帘空调系统特点：结构简单，能耗低，送入车间的空气的状态随室外空气状态变化而变化（送风状态为K 点
14、，但iK=iH），且只能对空气加湿，而不能对空气减湿。,第三节 空气与水间的热湿交换原理一、空气与水间的热湿交换本质 1.空气与水间的热交换： 包括潜热交换和显热交换。,一、空气与水间的热湿交换本质*潜热交换：指水吸收空气中的热量变为等温的水蒸气（汽化热），或水蒸气向空气放出热量变为等温的凝结水（冷凝热）时的热交换。 第一种结果：空气失去汽化热,但得到水蒸气,当汽化热大于水蒸气含有的热量时,空气减焓,反之增焓。 第二种结果：空气得到冷凝热但失去水蒸气,当冷凝热大于水蒸气含有的热量时,空气增焓,反之减焓。 *显热交换指空气与水存有温度差而进行的热交换。其结果是空气或被冷却或被加热。,一、空气与水
15、间的热湿交换本质2.空气与水间的湿交换：当水表面界层的水蒸气分压力大于空气中水蒸气分压力时，水蒸发到空气中；当水表面界层的水蒸气分压力小于空气中水蒸气分压力时，空气中水蒸气发生凝结。 第一种结果：空气变湿。 第二种结果：空气变干燥。,二、空气被不同温度的水处理时的状态变化将水温分为七种： 1. tsht ，空气得到显热及水蒸气但失去汽化热，且显热+水蒸气所含有的热量汽化热,故空气的变化升温加焓加湿过程。,二、空气被不同温度的水处理时的状态变化将水温分为七种： 2. tsh= t ，空气得到水蒸气失去汽化热但无显热变化，且水蒸气所含有的热量汽化热,故空气的变化为等温加焓加湿过程。,二、空气被不同温度的水处理时的状态变化将水温分为七种： 3. ttshts ，空气得到水蒸气但失去显热及汽化热,且水蒸气所含有的热量显热+汽化热,故空气变化为降温加焓加湿过程。,i,二、空气被不同温度的水处理时的状态变化将水温分为七种： 4. tsh= ts ，空气得到水蒸气但失去显热及汽化热,且水蒸气所含有的热量=显热+汽化热，故空气的焓值不变，其变化为等焓加湿过程。,
