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1、空调基础与系统介绍1内容介绍传热的基本概念传热的基本概念影响传热的因素影响传热的因素空调系统的基本概念空调系统的基本概念空调系统的本质空调系统的本质空调系统的构成空调系统的构成空调系统的分类空调系统的分类水泵与应用水泵与应用冷却塔与应用冷却塔与应用2第一部分传热的基本概念传热的基本概念3传热定义定义: :无论是在两物体之间还是在同一物体内，只要存在温差存在温差，热能就会从一个区域传到另一个区域第一区域第一区域 高温高温第二区域第二区域 低温低温热量总是往“低”处流，即从高温到低温高温到低温4传热方式热传递有三种方式：热传递有三种方式：传导传导：在两物体之间或同一物体内，能量通过分子运动传递。例
2、如： 在金属木棍的一端用火焰加热 辐射：辐射：在不同温度的物体之间，甚至在真空中，能量以波的形式传递。例如：太阳光照射在物体上 对流：对流：由于密度差异能量在流体内流动. 例如：冷空气下降，热空气上升5第二部分影响传热的因素影响传热的因素6人体会产生人体会产生热量热量影响传热的因素7多余的热量需向体外排放通过通过: 传导传导 对流对流 辐射辐射 蒸发蒸发 37OC8传导传导9环境（空气）温度影响热传导温控器温控器24C10 12C衣着会影响热传导 11对流12对流 (密度)13较低的表面温度较低的表面温度人体向外界辐射热量人体向外界辐射热量14外界向人体辐射热量外界向人体辐射热量较高的表面温度
3、较高的表面温度15辐射16蒸发蒸发17对流影响蒸发空气空气不流动不流动18对流越强，蒸发越快空气空气流动流动19湿度影响蒸发湿度大湿度大, 蒸发减慢蒸发减慢湿度小湿度小, 蒸发加快蒸发加快20第三部分空调系统的基本知识空调系统的基本知识21空调系统的本质水泵将水从低处抽到高处。空调将热量从低温环境“抽”到高温环境。Q1+W=Q2室内环境温度室内环境温度室内环境温度室内环境温度T1T1蒸发温度蒸发温度蒸发温度蒸发温度TeTe冷凝温度冷凝温度冷凝温度冷凝温度TcTc室外环境温度室外环境温度室外环境温度室外环境温度T2T2电功电功电功电功WW热负荷热负荷热负荷热负荷Q1Q1排热量排热量排热量排热量Q
4、2Q222完整的空调系统T1 T11：室内空气到冷冻水T11 Te：冷冻水到冷媒Te Tc：制冷循环Tc T22：冷媒到冷却水T22 T2：冷却水到室外空气Q1+W=Q2室内环境温度室内环境温度室内环境温度室内环境温度T1T1蒸发温度蒸发温度蒸发温度蒸发温度TeTe冷凝温度冷凝温度冷凝温度冷凝温度TcTc室外环境温度室外环境温度室外环境温度室外环境温度T2T2电功电功电功电功WW热负荷热负荷热负荷热负荷Q1Q1排热量排热量排热量排热量Q2Q2冷冻水温度冷冻水温度冷冻水温度冷冻水温度T11T11冷却水温度冷却水温度冷却水温度冷却水温度T22T2223完整的空调系统室内空气循环室外空气循环空调区域
5、空气处理设备蒸发器冷凝器冷却塔室外环境空调主机空调主机空调主机空调主机压缩机冷冻水循环冷却水水循环冷媒循环24舒适空调的七个指标干球温度相对湿度气流速度空气洁净度噪音异味辐射25一、室内空气循环空调区域1送风风管回风风管空调区域2空气处理设备26室内空气循环动脉血管将富含氧气的血液输送到身体需要的地方动脉血管将富含氧气的血液输送到身体需要的地方送风风管将处理的空气输送到需要调节空气的区域送风风管将处理的空气输送到需要调节空气的区域27室内空气循环静脉血管将释放氧气的血液输送回心脏回风风管将污染的空气输送回空气处理设备进行处理回风风管将污染的空气输送回空气处理设备进行处理28室内空气循环肺对使用
6、过的血液进行处理过滤器和盘管对污染的空气进行处理过滤器和盘管对污染的空气进行处理29室内空气循环二氧化碳等从身体器官进入血液中热量和粉尘从人员、设备、环境等进入空气中空调系统任务就是：将热量移走将热量移走人员人员设备设备灯光灯光环境环境热量热量30室内空气循环血液流动的动力来自心脏空气流动的动力来自风机风机风机曲线与风机定律31室内空气循环在每一段血管中驱动血液流动的是血压在每一段风管中驱动空气流动的是静压驱动空气流动的是静压动压+静压=全压风管尺寸的计算和阻力的确定32室内空气循环空调区域的送风与回风情况33二、其它循环冷冻水循环与冷却水循环室外空气循环冷媒循环（制冷循环）34三、空调系统的
7、分类根据供应到空调区域的可控流体种类，可以划分几种典型的类别：全空气系统全空气系统冷水系统冷水系统空气空气水系统水系统直膨系统直膨系统351、全空气系统（制冷模式下）经过冷却和除湿的空气被送到空调区域以吸收热量和水份空调区域需要保持舒适性：温度24oC，相对湿度50%送风温度：10-12oC361、全空气系统盘管的表面比空气温度低盘管冷却空气的同时对空气除湿水份被排走，热量由盘管经由介质带走盘管盘管371、全空气系统冷却除湿的空气经过风管系统传送到空调区域风管需要绝热风管需要绝热送风的动力是风机送风口需要散流器以保证 舒适性381、全空气系统回风口：以排除空调区域的热空气回风管：输送热空气以便
8、再次冷却回风风机：必要时安装当热空气再次回到盘管时，空气的循环就完成了391、全空气系统过滤器：去除空气中的粉尘和悬浮物风阀：控制排风的排量和新风的引入量新风：保证空气品质，去除异味AHU：盘管、过滤器和风机通常做在一起，称为空气处理设备AHU401、全空气系统AHU中盘管的冷源是某种形式的冷水机组热量是从盘管转移到制冷设备的411、全空气系统冷水机组上通过冷凝器连接冷却水管、冷却水泵和冷却塔热量通过冷却塔转移到室外空气中冷却塔冷却塔冷却水泵冷却水泵421、全空气系统在制热模式下，最常见的方法是通过锅炉引入热水到盘管中，热量由锅炉热水提供或者作为补充锅炉锅炉431、全空气系统集中式空气处理设备
9、盘管风机过滤器排风风阀新风风阀送风风管与散流器回风风管与回风口、（回风风机）冷媒管路或水管系统制冷设备排热设备供热设备（锅炉）442、冷水系统冷水作为可控流体通向空调区域可控流体通向空调区域每一个空调空间需要一个小型空气处理设备空气处理设备由以下部件组成：盘管风机过滤器小型空气小型空气处理设备处理设备水水452、冷水系统风机驱动回风通过盘管空气通过盘管时将热量传递给冷水（大约7oC）空气通过盘管后被冷却并除湿冷空气进入空调空间与房间空气混合并吸收热量462、冷水系统热量通过冷水管路传递给制冷设备在制热模式下，由锅炉提供热水给盘管锅炉锅炉水管水管473、空气-水系统在冷水系统中，没有新风没有新风
10、，由此想到空气-水系统在冷水系统的基础上，采用独立新风系统为房间提供新风483、空气-水系统49第四部分水泵与应用50课程内容术语术语确定水泵压头确定水泵压头水泵性能曲线水泵性能曲线水泵选择水泵选择水泵串、并联特性水泵串、并联特性51水泵的术语流量：流量： - 体积流量表达为升升/秒秒压头：压头： - 压力通常用水柱高度水柱高度表示，一般是用米做单位FeetPressure52课程内容术语术语确定水泵压头确定水泵压头水泵性能曲线水泵性能曲线水泵选择水泵选择水泵串、并联特性水泵串、并联特性53确定水泵的压头 泵的压头被分为吸吸入入压压头头和输输出出压压头头。水柱是有重量的。当系统是开式系统时水泵
11、必须克服以上压头。下面几页介绍的是在不同情况下，如何确定水泵的总压头。 水泵的吸入压头等于吸吸入入静静压压、作作用用在在被被抽抽吸吸水水面面上上的的压压力力、管管路路的的沿沿程程阻阻力力和动动压压头头的总和。输出压头的组成同样。不过，水泵吸入口的压头组成是关键。它取决于吸入管路和吸入面是高于还是低于水泵的中心线。54确定水泵的压头 （吸水池在泵的中心线下）吸入压头（总计）：吸入压头（总计）： 吸入段的静压头 吸入段的摩擦阻力 水面上的任何正压（P1） 排出压头（总计）：排出压头（总计）： 排出段的静压头 排出段的摩擦阻力 水面上的任何正压（P2）总压头总压头=吸入压头吸入压头+排出压头排出压头
12、55确定水泵的压头（吸入面高于水泵中心线）吸入压头（总计）吸入压头（总计）吸入段静压吸入段沿程阻力吸入段水面上的压力排出压头（总计）排出压头（总计）排出段静压排出段沿程阻力排出段水面上的压力总压头总压头=吸入压头吸入压头+排出排出压头压头56确定排出压头(可能排出到水池中) 排出静压头 = 例例1： - 不把排出管垂向水池 - 排出静压头 = H1 例例2： - 将排出管垂向水池 - 排出静压头 = H2在例2中，下垂管提供了一段补偿量（C）。下垂管提供的水柱的补偿了水泵的排出压头57课程内容术语术语确定水泵压头确定水泵压头水泵性能曲线水泵性能曲线水泵选择水泵选择水泵串、并联特性水泵串、并联特
13、性58水泵的性能曲线泵性能的典型特性通过下面的图表描述出来。扬程流量曲线是由制造厂商通过固定转数、叶轮尺寸和外壳尺寸的标准实验得出的。对于离心泵，当流速增大时，它的扬程逐步减小。59典型的水泵性能曲线典型的水泵性能扬程流量曲线“水泵性能曲线”由厂商所做的标准试验确定flow60平坦型与陡降型水泵性能曲线由水泵曲线的斜率表现出来由水泵曲线的斜率表现出来的特点的特点平坦型或陡降型平坦曲线的水泵平坦曲线的水泵当流量改变的时候扬程轻微地变化适用于预期流量不稳定的闭式系统（冷冻水循环）陡降曲线的水泵陡降曲线的水泵当流量稍有改变的时候扬程变化较大适用于扬程变化较大时要求恒定流量的开式系统（冷却水系统）61
14、课程内容术语术语确定水泵压头确定水泵压头水泵性能曲线水泵性能曲线水泵选择水泵选择水泵串、并联特性水泵串、并联特性62水泵的功率有效功率：水泵需要能量以克服从排出口到吸入口的总阻力静压头损失 摩擦损失 速度水头 (通常被忽略) = (Gpm 8.33 lb/gal 总水头)/33,000 = (Gpm 总水头) / 3960轴功率：马达输送功率流动功率/水泵效率效率由测试决定63水泵的规格系列产品系列产品有相似的性能特性对于系列：对于系列：壳体不同叶轮直径变化在固定的转速下运行典型曲线典型曲线压头对转速不同的直径功率和效率曲线Brake Horsepower64相似定律水泵给予水速度，然后把速度
15、转换成压力，它的运转根据一组“相似定律”。这些定律如下所示：1- 流量与转速成正比。2- 流量与叶轮直径成正比 。3- 压头与转速的平方成正比。4- 压头与叶轮直径的平方成正比。5- 轴功率与转速的立方成正比。6- 轴功率与叶轮直径的立方成正比。这些定律在估计一个已知的泵在不同转速或不同叶轮直径下的性能时是非常有用的。如果相似律用于计算在一个管路系统中由于改变泵的速度或叶轮直径导致的新情况，它先假定系统阻力特性曲线是已知的。系统阻力会以抛物线形式随着流量平方而变化。65水泵选择过程确定水泵输送的是冷水还是热水从设备选型中得到各用户的GPM算出总的输送 GPM确定环路中的最不利环路计算阻力据厂商
16、资料选择水泵平坦型曲线的水泵用于有控制阀的闭式系统陡峭型曲线的水泵用于开式系统确定最终工作点检查启动条件根据情况选择配套电机66课程内容术语术语确定水泵压头确定水泵压头水泵性能曲线水泵性能曲线水泵选择水泵选择水泵串、并联特性水泵串、并联特性67串联水泵(两相同水泵）两台相同的泵串联扬程是同一流量下的两倍绘图得到串联泵的性能曲线68并联水泵(两相同水泵)两个相同的水泵并联总流量等于一台流量的两倍绘图得出水泵并联性能曲线69第五部分冷却塔与应用冷却塔与应用70课程内容冷却塔种类与结构冷却塔种类与结构冷却塔性能冷却塔性能常见术语常见术语71压入式逆流塔风机强制空气通过冷却塔风机强制空气通过冷却塔使用
17、离心式风机使用离心式风机 马力大 静压高进口风速高进口风速高出口风速低出口风速低 可能产生空气再循环 在寒冷地区风机结冰越小成本越低越小成本越低逆流逆流 空气与水反向流动应用应用 暖通（冷水机组），净化工艺72抽吸式逆流塔出口风速高出口风速高 近似5MPH的风速 无再循环 风机在热气流中运行 风机不会结冰 使用广泛使用广泛 15到700，000GPM逆流设计逆流设计 气流与水反向应用应用 HVAC(冷水机组） 净化工艺73逆流特点无论是压入式还是抽吸式强制通风高压水喷嘴空气阻力损失大高水泵压头风机功率大设备尺寸小投资低74抽吸式交叉流塔利用重力供水利用重力供水 水泵功率低空气水平通过填料与水接
18、触空气水平通过填料与水接触填料位于设备的填料位于设备的1侧或侧或2侧侧空气压降低空气压降低 风机功率低尺寸较大尺寸较大初投资较大初投资较大应用应用 暖通空调(冷水机组） 工业冷却75飞溅式交叉流塔挡水板溅散水流阻断水流纵向溅落水流被溅散成小水滴连续的水平分流最大的水表面积挡水板材料 木板条或塑料条主要用于交叉气流空气压力损失低不易阻塞76喷淋塔无填料依靠水、气接触高压喷嘴雾化水泵的费用较高初投资低没有其它形式效率高用于冷却高温水不适用于冷水机组 77课程内容冷却塔种类与结构冷却塔种类与结构冷却塔性能冷却塔性能常见术语常见术语78冷却塔的性能(蒸发冷却)减少的显热正好等于使空气饱和的潜热量。如果
19、能获得低于进口空气露点温度的连续的喷淋水，空气就能通过喷淋水冷却和除湿。让水在低于露点温度时冷却，一种方式是用制冷系统中的冷冻水。另一种方式是用再循环水喷淋的冷却盘管。喷淋式盘管在夏季运行时可提高冷却盘管的性能和提供精确的温湿度控制。在冬天这个过程刚好相反，可对空气升温和加湿。在这个例子中，加热喷淋水使出口空气的湿球温度高于进口空气。热的喷淋水被冷却，同时散热和加湿空气。蒸发式冷却，作为前面已经讨论过的话题，使用循环水喷淋以使空气达到饱和状态。我们将依照我们迄今所获得的知识在此原理上进一步深化。假设喷淋水和排出空气的温度与进气温度具有相同的湿球温度。空气被冷却和加湿变成与进口空气湿球温度相同温
20、度的饱和空气。下页在焓湿图上表示了蒸发式冷却。这一过程是沿着进入空气的湿球线发生的，而且接近于饱和线。79在理想过程中，喷出水温=饱和出风干球温度=入风湿球温度=65F热量用来到蒸发水并使空气饱和、冷却。空气被冷却并且加湿如果喷出水温度低于40DP，空气变冷并且除湿。水的作用就是一个冷却盘管。也可喷温水来加热空气。冷却塔的性能(蒸发冷却)80课程内容冷却塔种类与结构冷却塔种类与结构冷却塔性能冷却塔性能常见术语常见术语81冷却塔的术语计算冷却塔的换热计算冷却塔的换热：冷却塔的热负荷是冷水机组中的冷凝器排除的那部分热量。对于冷却塔，有一些常用的术语：冷却塔的流量冷却塔进出水的温差冷却塔运行湿球温度冷却塔运行湿球温度经过冷却塔的水接近空气的湿球温度。在选择冷却塔时，我们需要确定冷却塔能正常运行的最不利条件。这样，我们所关心的湿球温度就不是平均湿球温度。冷幅冷幅：定义为冷却塔的出水温度和0.4%不保证湿球温度之差值。7F 或是8F的冷幅是较为典型的。82冷却塔的术语带有冷却塔的冷水机组循环中，冷却塔必须排除冷却器中冷凝产生的热量。冷凝产热（要除去全部的热量）等于蒸发器吸热加上压缩机的压缩热。制冷设备的效率影响冷却塔的散热量/每冷吨。制冷设备的冷凝热/冷量比由设备本身性能决定。所以制冷设备效率越高，冷却塔的尺寸越小。83结 束84
