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1、 空气调节 (本科用)一、 什么叫“空调”?空气调节(简称空调)是使室内空气温度、相对湿度、速度、压力、洁净度等参数保持一定范围内的技术。 空调基数(温、湿度):是指在空调区域内,按设计规定所需保持的空气基准温度与基准相对湿度(或湿球温度)。 空调精度:是指在空调区域内,空气温度(或相对湿度)偏离室内温、湿度基数的最大值(t=, =)例:tn=200.1 , =505 瑞士 : 0.001的实验室 , 美国: 0.25洁净度(0.1um10级)1、 空调在世界上的发展十九世纪后期,法国的卡莱、美国的波义耳等发明氨压缩机。1906年,美国工程师克勒谋(ramer)在纺织厂中用喷水室、过滤器等处理
2、空气,并在1906年提出“air conditioning”。1932年,开利尔Carrier(空气调节之父)发明空调 1901年建立第一所暖通实验室 1911年绘制了湿空气的焓湿(i-d)图 1922年离心机压缩机代替往复式(活塞式) 1937年全空气系统发展到空气水系统(诱导器) 六十年代诱导器系统被风机盘管系统代替国际上三大空调制冷公司:开利尔Carrier、约克York、特灵Trane2、 我国空调的发展三十年代,高峰时期,上海居亚洲之冠。高层旅馆、大电影院。1937年(抗战开始)、下坡路,发展终止。解放初期,恢复发展,1952年几所高校开设暖通专业,1963年,上海生产窗式空调。改革
3、开放以后(八十年代初),空调建筑、空调制冷设备生产企业全面兴起,一发不可收拾。各高等院校、设计单位、施工单位、建设单位、科研机构对暖通专业人才大量需求。全国高校:设有本科暖通专业43所 设有专科暖通专业44所 “暖通空调”专业改名为“建筑环境与设备工程”专业包括:供热通风与空调工程、城市燃气工程、工业设备安装工程、供热空调与燃气工程、石油天然气储运工程等。生产企业:主机:江阴双良、长沙远大、大连三洋(溴化锂)、上海合众-开利30HR、HK(活塞)、30GQ(风冷)、19XL(离心)、上冷、南冷(五洲)、武冷、重冷、北冷、天冷等捷风 末端:上海通惠-开利、启东风神、无锡申达、靖江希达、广东吉荣、
4、上海新晃、八一、百富勒、福建扬帆、常州西武 房间机:春兰、华宝、科龙、格力、美的、伯乐、迎燕、华凌、飞鹿二、 空调的任务和作用空气调节的任务,就是在任何自然环境下,将室内空气的“四度”维持在某一程度范围内。1、 空调技术在名用与公共建筑的应用舒适性空调:保证人体卫生要求、舒适需要。如:住宅、商场、旅馆、餐厅、幼儿园、学校、医院等2、 空调技术在工业上的应用工艺性空调:保证生产工艺过程的顺利进行。 轻工业:纺织厂、合成纤维、印刷、食品工业、卷烟厂。 电子工业、仪表工业、精密机械工业等恒温衡湿。 电子工业、医药工业、食品工业等无菌净化空调。三、 空调系统的组成1、 处理空气部分:进风、采风、新风引
5、进口; 空气过滤:初、中、亚高、高效过滤器; 热湿处理:表面式换热器、喷水室等; 冷、热源:天然冷热源:深井水、太阳能 人工冷热源:锅炉、制冷机2、 输送空气部分:通风机、风管(道)、消声器、静压箱、风阀。3、 在室内分配空气部分(控制气流组织,即空气分布):送、回风口的型式、数量、位置。4、 运行调节部分:风阀、水阀、仪表、仪器、控制器、敏感元件、传感元 件等。 空调系统分类:集中式空调系统(全空气系统) 分散式空调系统(局部式) 半集中式空调系统:诱导式、风机盘管四、 技术政策:节能(发展趋势)发达国家,空调电耗占全国总电耗的1/31/4。1、 变风量系统定风量系统2、 高效换热器3、 区
6、域锅炉房代替分散性锅炉房4、 开发新的制冷剂和高效的制冷机组5、 空气水系统代替全空气系统6、 冰蓄冷的低温送风系统代替普通空调系统7、 空调基数视国家具体情况而定8、 空调精度不能盲目求高9、 电脑辅助设计(CAD)、选型10、 智能化空调系统五、 本学期课程安排讲课:40学时, 习题课:4学时 实验课:6学时 共计:50学时 参考书:采暖通风与空气调节设计规范,建工出版社 实用供热空调设计手册,陆耀庆,1995,建工出版社 民用建筑采暖通风设计技术措施,建工出版社 冷负荷计算专刊,1983 第一章 湿空气的物理性质和焓湿图空气调节的主要任务:加热、冷却、加湿、减湿、净化过滤等。 11湿空气
7、的组成和物理性质一、湿空气的组成湿空气 干空气:大气中除去水蒸气和污染物质:N2、O2、Ar、CO2、Ne及微量元素。组成相对稳定,常作为计算含湿量、焓的基准 水蒸汽:含量虽然少,但影响较大,而且变化。新风(新鲜空气):含氧比例高,CO2等较少; 粉尘和有害物质少; 负离子浓度(空气的维生素)较多;新风量的确定: 卫生要求; 补充局部排风量; 房间正压要求;回风:质量较差,但利用能节省能量。二、湿空气的状态参数 状态参数:大气压力、温度、比容(密度)、含湿量、相对湿度、焓、水蒸汽分压力。 由于湿空气中水蒸汽含量少,比容大,压力低,而且处于过热状态,故可 视为理想气体。 PV=RT 1湿空气 R
8、干空气=287J/k PV=mRT m湿空气 R水蒸汽=461J/k PV0=mR0T 1kmol气体 R0:通用气体常数 8314.66 J/kmolk(一)、压力(P) 1、大气压力(B):地球表面上很厚的一层空气对地面形成的压力。 标准大气压:45纬度海平面上的平均压力作为一个标准压力。 1个标准大气压力 = 1.01325105 Pa 上海:海拔4.5m高:1.00500105 Pa(夏)、1.02500105 Pa(冬) 西宁:海拔2261.2m高:0.773105 Pa(夏)、0.775105 Pa(冬) 绝对压力 = 当地大气压力 + 工作压力 (表压力) * :凡未指明是工作压
9、力,均指绝对压力 2、水蒸汽分压力:湿空气中水蒸汽单独占有容积,并具有与湿空气相同的温度时的压力 。 道尔顿定律:混合气体总压力等于各组成气体分压力之和。 大气压力(湿空气压力)= 水蒸汽分压力 + 干空气分压力 P = Pg + Pq (二)、温度:开尔文温标T(K)、摄氏温标t() t = T 273(三)、含湿量: 空气湿度的表示:含湿量d; 绝对湿度;相对湿度;1、 绝对湿度:1米3湿空气中所含有的水蒸汽量,/m3湿空气;2、 含湿量(d):每Kg干空气所含有的水蒸汽量,/干空气; d = /干空气 利用理想气体状态方程,且Vq = Vg , Tq = Tg d = 0.662 = 0
10、.662/干空气 = 622g/干空气 当B一定时,Pq、d 当d一定时,B、Pq(四)、相对湿度:表示空气接近饱和的程度。 ():湿空气的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度之比值。 或:湿空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比。 饱和绝对湿度:每 m3的饱和空气中所含有的最大水蒸汽量。 = 由含湿量公式:0.662 得: d/db : 湿空气的饱和湿度比 ; db :饱和含湿量 含湿量的另一种形式:d = 0.662 /干空气(五)、焓(i):指空气所含有的热量。 焓差i :反映了空气热量的变化。 (1+d)湿空气的焓: i = ig + dig = 1.01t + d(2500 +
11、 1.84t) = (1.01+1.84d)t + 2500d KJ/干空气 * :2500 : 0时水的汽化潜热,KJ/ 1.84 :水的定压比热1.84 KJ/ 1.01 : 干空气的定压比热1.01 KJ/ 1.01t: 干空气显热; 1.84dt :水蒸汽显热 (1.01+1.84d)t :显热; 2500d :潜热一组公式: 1、含湿量:d = 0.662 = 0.662 /干空气 2、相对湿度: = d/db : 湿空气的饱和湿度比 ; db :饱和含湿量 3、焓:i = 1.01t + d(2500 + 1.84t) = (1.01+1.84d)t + 2500d KJ/干空气1
12、2湿空气的焓湿图一、座标的选定t、d、B、i、Pq和(v) 七个参数 (:1.261.12/m3)三个基本参数:t、d、B , i与t有关,故一般用i代替t;i 纵座标;d 横座标; i 与d夹角为135等焓线 与横轴(d轴)平行;等含湿量线 与纵轴(i轴)平行;二、等温线 i = 1.01t + d(2500 + 1.84t)* :1.01t为截距 2500 + 1.84t为斜率 t = const : 一组近似平行的直线三、等相对湿度线( = const ) d = 0.662 一组曲线;B = const、 = const d 取决于Pqb = 0 时:d = 0 即纵轴线; = 100 %时:d = 0 饱和湿度线; 以下为过饱和区,有雾区;