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1、第六章第六章 空气调节基本理论空气调节基本理论第一节 湿空气与水蒸气 第二节 湿空气的状态参数及焓湿图第三节 空调车间的送风状态和送风量的确定第四节 空气与水直接接触时的热湿交换第五节 夏季车间的空气调节过程分析第六节 冬季车间的空气调节过程分析第一节 湿空气与水蒸气 一、湿空气的组成 在地球表面附近的大气是由干空气和一定量的水蒸气组成的，通常将这两部分组成的混合物称为湿空气。 对于纺织厂车间里的空气来说，除了干空气和水蒸气外，还含有从生产过程中散发出来的灰尘、短绒等。它们将影响空气的清洁度。二、水蒸气1、水的蒸发与沸腾 水由液相转变为气相的过程称为汽化。 汽化有蒸发和沸腾两种形式。 蒸发是指
2、液体表面的气化过程，通常在任何温度下都可以发生。沸腾是指液体内部气化过程，它只能在达到沸点温度时才会发生。 2、水蒸气的定压形成过程 工程上应用的蒸气一般是由锅炉在定压力下对水加热而产生的。其产生过程简化为如图所示。 水蒸气定压发生过程水蒸气定压发生过程水蒸气形成过程压容图和温熵图上的表示水蒸气形成过程压容图和温熵图上的表示水蒸气形成过程压容图和温熵图上的表示水蒸气形成过程压容图和温熵图上的表示3、湿空气中水蒸气的状态 湿空气中水蒸气的湿空气中水蒸气的湿空气中水蒸气的湿空气中水蒸气的p p p p- - - -v v v v图图图图目录目录第二节 湿空气的状态参数及焓湿图一、用状态方程描述湿空
3、气或二、湿空气的物理参数1、压力（1）大气压力B（2）绝对压力p和相对压力px（表压力） 绝对压力 = 当地大气压B + 相对压力（3）水蒸气分压力2、温度绝对压力与相对压力之间的关系绝对压力与相对压力之间的关系绝对压力与相对压力之间的关系绝对压力与相对压力之间的关系3、含湿量 湿空气中每千克干空气所含有的水蒸气量称为湿空气的含湿量d 。4、相对湿度 在某一温度下,湿空气的水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力的比值。 100% 对于湿空气 对于饱和湿空气相对湿度可近似表达为 5、湿空气的焓 湿空气的焓常表示为单位质量干空气的形式，等于组成湿空气的对应1kg干空气的焓和同时存在的dkg水蒸气的
4、焓之和，湿空气质量为（1+d）kg ，其焓为 湿空气的焓值计算式为 湿空气的焓可分为与温度有关的显热和与湿度有关的潜热两部分。湿空气的焓值是增加还是降低，由温度和含湿量两部分综合决定。 6、湿空气的密度 湿空气的密度为干空气密度与水蒸气密度之和。 在标准条件下（压力为101325Pa，温度为293K）干空气的密度 在相同温度时湿空气比干空气轻。湿空气的密度取决于水蒸气分压力值的大小，但水蒸气分压力相对于干空气压力要小得多。在工程计算中，可近似取湿空气的密度。 三、湿空气的焓湿图1、等温线2、等相对湿度线3、水蒸气分压力线4、等湿线5、等焓线6、热湿比线四、焓湿图的应用1、用焓湿图找出空气状态点
5、以及湿球温度和露点温度（1）湿球温度 （2）露点温度干、湿球温度计干、湿球温度计 湿空气的湿球温度和露点温度湿空气的湿球温度和露点温度2、湿空气状态变化过程在h-d图上的表示（1）加热过程（2）冷却过程（3）绝热加湿过程（4）等温加湿过程3、两种不同状态空气混合过程的计算混合点c将线段1-2分成两段，两段长度之比和参与混合的两种空气质量成反比，混合点c靠近质量大的一端。 目录目录 第三节 车间的送风状态和送风量的确定一、夏季车间送风状态及送风量的确定根据热平衡有： 或根据湿平衡有： 或送入空气由O点变为N点时状态变化过程的热湿比：送风量 ： 换气次数是空调工程中常用的送风量指标，其定义为房间送
6、风量L（m3/h）和房间体积V(m3)的比值，即换气次数(次/h)。 根据车间具体情况选定送风温差后，即可按以下步骤确定送风状态和计算送风量。1)在h-d图上找出室内空气状态点N；2)由负荷计算所得的Q和W求出热湿比，过N点画出空气变化过程线；3)根据所取定的送风温差求出送风温度，等温线与线的交点O即为送风状态点；4)计算送风量。二、冬季车间送风状态及送风量的确定1)在h-d图上找出室内空气状态点N，并计算出冬季空气变化过程的热湿比；2)找出夏季送风状态点的含湿量；3)等含湿量线与过程线的交点即是 冬季的送风状态点。目录目录 第四节 空气与水直接接触时的热湿交换 在纺织厂中，空气与水直接接触的
7、喷水室得到了普遍的应用。它的主要优点是能够实现多种空气处理过程，具有一定的净化空气的能力，耗金属量少和容易加工等。相应的缺点是占地面积较大、喷水系统比较复杂。 发生在水滴周围空气与水滴表面饱和边界层空气之间的显热交换量为： 如果水滴表面饱和边界层温度高于周围空气温度，则由边界层向周围空气传热。反之，则由周围空气向边界层传热。这种空气与水之间的因温度差而发生的热量交换称为显热交换。一、空气与水直接接触时的热湿交换原理 边界层与空气之间的水蒸气分子浓度差（或者说水蒸气分压力差）是发生湿交换（潜热交换）的推动力。 空气与水滴之间的湿交换量为：水滴与周围空气之间的热量交换是显热交换和潜热交换的总和。根
8、据热湿交换理论，通常空气中的热湿交换都符合或近似符合刘伊斯关系，即总热交换量 二、空气与水直接接触时的状态变化过程空气被某温度的水处理时的状态变化空气被某温度的水处理时的状态变化 空气与不同温度水接触时的状态变化过程空气与不同温度水接触时的状态变化过程1）twtl，水温低于空气露点温度，变化过程线为A1 2）tw=tl ，水温等于空气露点温度，变化过程线为A23）tltwts，水的温度介于空气的湿球温度和露点温度之间，变化过程线为A3，空气的温度和焓均将降低，而含湿量增加。4）tw=ts，水温等于空气的湿球温度，过程线A4。5）tstwt，即水温高于空气干球温度，空气处理过程线为 A7，空气的
9、温度、含湿量、焓都将增加。三、空气与温度变化的水接触时的状态变化过程图6-21 用喷水室处理空气的理想过程实际喷水室中，空气状态变化过程是曲线，但是我们更关注处理后的空气终状态而不是状态变化的轨迹，所以用连接初、终状态点的直线来表示空气状态的变化过程。由于接触时间毕竟有限，空气的终状态往往达不到饱和，而是接近饱和的状态点2。实际中空气变化过程线为12。习惯上把经过喷水室处理后的空气状态2称为“机器露点”，其相对湿度为9095%。 目录目录第五节 夏季车间的空气调节过程分析空气调节系统空气调节系统空气处理设备空气处理设备空气输送管道空气输送管道空气分配装置空气分配装置按空气处理设备设置情况：集中
10、系统、半集中系统、全分散系统 按负担负荷所用的介质种类：全空气系统、全水系统、空气水系统、制冷剂系统 按集中式全空气系统处理的空气来源：直流式系统（全新风系统）、混合式系统（根据混合位置还可分为一次回风系统、二次回风系统）、封闭式系统 由纺织厂车间的特点，其空调系统一般采用集中式全空气系统，空调系统设备安装在空调室中。从节能角度和卫生角度出发，大部分时间采用混合式系统，在过渡季节采用全新风系统。 组合式空调机组组合式空调机组组合式空调箱组合式空调箱AHU新风管新风管回风管回风管送风管送风管一、全新风时的空气调节过程 全新风空调系统装置示意图 车间无湿负荷时全新风系统的焓湿图由于喷水室后挡水板不
11、能完全分离出送风中携带的水分，这些水分叫过水，其量用 表示喷水室的空气处理过程为冷却减湿 WL，需要提供的冷量为Q=G(hW-hk) 考虑车间除湿和过水时的空气状态变化 考虑风机温升的空气状态变化二、一次回风的空气调节过程根据装置图可以画出焓湿图并写出其流程图根据装置图可以画出焓湿图并写出其流程图一次回风空调系统在喷水室内对空气进行冷却减湿处理所需要的冷量为一次回风空调系统在喷水室内对空气进行冷却减湿处理所需要的冷量为有送风温差要求的有送风温差要求的一次回风空调过程一次回风空调过程混合室混合室喷水室喷水室加热器加热器被调车间被调车间三、二次回风空调过程 根据装置图可以画出焓湿图并写出其空气状态
12、变化流程图根据装置图可以画出焓湿图并写出其空气状态变化流程图目录目录一、全新风时的空气调节过程第六节 冬季车间的空气调节过程分析冬季一般需要将空气加热后送入车间，补偿车间不足的热量。流程图如下：空气的等湿预热可以由空气预热器来实现，绝热加湿可以由喷水室喷循环水来实现，空气的再热由设在喷水室后部的再热器来完成。空调系统冬季主要提供的是加热量。预热器需要提供的预热量为： 再热器需要提供的再热量为二、一次回风的空气调节过程 右图是一种常见的一次回风冬季空气调节过程，这里考虑车间冬季有热负荷的情况。其空气状态变化的流程图为： 如果由C点确定的冬季新风百分比m%10% ，此时需加大新风量，常用预热器先将新风预热，然后在与一次回风混合，空调过程为：三、二次回风的空气调节过程 图为冬季使用二次回风的空气调节过程在h-d图上的表示，前边和一次回风系统一致，只是多了一个二次混合过程。预热器放在一次回风混合后的空气状态变化流程为： 预热器在一次回风混合前的空气状态变化流程：
