电子课件-《空气调节与中央空调装置(第三版)》-A02-3827 第一章 空气调节基础

第二节 湿空气的组成和状态参数
一 湿空气的组成 1. 湿空气的定义
湿空气即为通常所说的“空气”或“大气”，是空气环境的主体及空气调节的对象。
2. 湿空气的组成
干空气
N2 O2 其他稀有气体
成分较为稳定，可近似看作理想气体。
水蒸气 含量较少，但பைடு நூலகம்变化对湿空气的干燥及潮湿程度产生重要影响， 是空调中的重要调节对象，也可近似看作理想气体。
供热工况 供冷工况
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅰ级 Ⅱ级
22～24 18～21 24～26 27～28
≥30 -40～60 ≤70
≤0.2 ≤0.2 ≤0.25 ≤0.3
注：Ⅰ级热舒适度较高，Ⅱ级热舒适度一般。
三 、空调基数和空调精度 1. 空调基数
空调基数是指空调房间所要求的连续时间内温度、湿度等参数稳定在一定的数 值上，这个数值称为空调基数。
1kg干空气所含有的水蒸气质量，单位为kg/kg·干空气或g/kg·干空气。
➢含湿量可以确切地表示空气中实际含有的水蒸气量的多少。 ➢ 空调中常用含湿量的变化来表示空气被加湿或减湿的程度。
二、 湿空气的状态参数 含湿量与水蒸气分压的关系 将理想气状态方程：PdV=MdRdT ， PvV=MvRvT 代入含湿量定义式：
G A φ =100%
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2.表示空气的状态变化过程 (4) 湿空气的等焓加湿过程(绝热加湿) 利用循环水喷淋空气时，空气与水长时间接触，水及其表面的饱和空气层的温度即等 于该湿空气的湿球温度。 该过程为A→F，其ε= 0。 A F φ =100%
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2 表示空气的状态变化过程 (4) 湿空气的等温加湿过程(喷蒸气处理过程) 利用干式蒸气加湿器或电加湿器，将水蒸气直接喷入被处理的空气中，达到对空气加湿 的效果。该过程的热湿比值等于水蒸气的焓值，大致与等温线平行，可近似认为，该过 程为等温加湿过程。该过程为A→E。
B
A
φ =100%
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2. 表示空气的状态变化过程
(2) 湿空气的干式冷却过程（空气冷却器） 利用冷水或其他冷媒通过冷表面冷却湿空气，当冷表面温度低于湿空气的干球温 度而又高于其露点温度时，即发生这一过程。 该过程中含湿量不变，温度降低， 在h-d图上可表示为A→C，其ε= -∞。
A
C
φ =100%
2.空调精度
空调精度是指空调房间的温度、湿度等参数在所要求的连续时间内允许波动的 幅度。
3.一般精度空调系统: 精度在1℃以上 高精度空调系统：精度在1℃以下
空调的发展史
• 现代空气调节技术起源于美国，9世纪初世界纺织工业的迅速发展，使空气 调节成了制约其发展的瓶颈，美国工程师克勒默为美国南部的纺织厂设计和 安装了空调系统，并申请了60项专利，并于1906年为空调(Air Conditioning) 正式定名。
大气压力随海拔高度的升高而降低
二、湿空气的状态参数 1. 压力
压力单位换算关系
千帕 标准大气压 工程大气压at
毫米汞柱
序号
psi
（kPa） （atm） （kgf／cm2）
（mmHg）
1
1
9.87×10-3
2 101.325
1
3 98.1
0.97
4 6.895 6.80×10-2
5 0.133 1.32×10-3
(水蒸气分压力线)
等焓线
热湿比
湿空气焓湿图
二、 焓-湿图上的等参数线
独立状态参数
能够在h-d图上确定湿空气状态的参数。 在B一定的条件下，在h , d , t , φ中，已知任意两个参数，则湿空气状态就确定， 也即在h-d图上有一确定的点，其余参数均可由此点查出，因此，将这些参数称为独立
参数。
但d与Pq不能确定一个空气状态点，故d 与Pq只能有一个作为独立参数。
第四节 空气调节负荷的估算
一、空调调节负荷的基本构成 1. 负荷 在空调技术中，将干扰因素对室内造成的影响称为负荷。 2. 冷（热）负荷 在某一时刻为保持空调房间内一定的温度条件而向房间内提供的冷量（热量）称为 空调系统的冷、热负荷。 3. 湿负荷 为维持房间内的相对湿度所需要除去的湿量称为空调系统的湿负荷。
➢ 湿空气的温度是表示空气冷热程度的物理量。
三种温标的换算关系
温标名称 符号
单位
换算公式
摄氏温标
t
热力学温标 T
华氏温标
tF
℃
t=59（tF-32）
K
T（K）= t+273.15
℉
tF =59t +32
二、 湿空气的状态参数
2. 温度 （1）干球温度（tg） （2）湿球温度（ts）
干、湿球温度的温差越大，空气越干燥，相对 湿度越小；温差越小，空气越潮湿，相对湿度越大。
E A
φ =100%
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3.两种不同状态空气混合过程的计算
状态1、状态2两种空气进行混合， 流量为G1 kg/h和G2 kg/h，混合后的空 气状态可由h—d图中求出，如图示。3 点将连线线段1—2分为两段1－3和2－ 3，1点的空气量是G1，2点的空气量为 G2，混合后的状态3点满足如下关系：
3 1 G2 3 2 G1
（3）露点温度（tl） 结露现象 机器露点：空气经喷水室或表冷器处理后接近
饱和状态时的终状态点。
二、湿空气的状态参数
3. 湿度 （1）绝对湿度
每立方米空气中含有水蒸气的质量。用γz表示，单位为kg／m3。 （2）相对湿度
空气中的水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力之比，即：φ=Pv/Pvs φ表示空气接近饱和的程度， φ越小，说明空气越干燥。 （3）含湿量
利用热水、蒸汽、燃气、电阻丝、电热管等热源，通过热表面加热湿空气，空气不与热媒直接接触， 因此，处理过程中空气中的含湿量不变，而温度会升高。 该过程A→B, 其ε= +∞。
φ =100%
2 表示空气的状态变化过程
(1) 湿空气的加热过程（空气加热器）
利用热水、蒸汽、燃气、电阻丝、电热管等热源，通过热表面加热湿空气，空气不与热媒直接接触， 因此，处理过程中空气中的含湿量不变，而温度会升高。 该过程A→B, 其ε= +∞。
二、湿空气的状态参数
1.压力
湿空气的压力即所谓的大气压力，等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和，即： B=Pd+Pv PdV=MdRdT PvV=MvRvT
式中
B、Pd、 Pv —分别为湿空气、干空气、水蒸气压力，Pa ； Md、Mv —分别为干空气及水蒸气的质量，kg； Rd、 Rv —分别为干空气及水蒸气的气体常数， Rd=287J/kg·K； Rv=461J/kg·K
一、空调调节负荷的基本构成 3. 冷、热负荷的影响因素 （1）太阳辐射的热量。 （2）人体的散热量。 （3）房间内照明设备、电气设备或其他热源的散热量。 （4）室外空气渗入房间的热量。 （5）伴随各种散湿过程产生的潜热量。 4. 湿负荷的影响因素 （1）人体散湿量 （2）各种设备、器具的散湿量 （3）食物、饮料等的散湿量
第三节 空气的焓-湿图
一、 焓-湿图的构成
以焓h—纵坐标，含湿量d—横坐标，表 示大气压力B一定时湿空气各个参数之 间的关系。包含：
➢等焓线(为使图线不过密，两坐标轴间
夹角为135℃)
➢等含湿量线 d
➢等温线(干球温度线) t
➢等相对湿度线φ ➢水蒸气分压力线 Pv
等干球温度线
➢热湿比线
等湿度线
等相对湿度线
二、 房间负荷的估算 1. 简单计算法
以围护结构和室内人员的负荷为基础，按各面朝向计算其负荷。室内人员散热量 按人均116.3 W计算，最后将各项数量的和乘以新风负荷系数1.5，即为估算结果。
Q (QW 116 .3n) 1.5
Q ——空调系统的总负荷，单位为W；
Qw —围护结构引起的总冷负荷，单位为W；
第一章 空气调节基础
第一节 空气调节 第二节 湿空气的组成和状态参数 第三节 空气的焓-湿图 第四节 空气调节负荷的估算
第一节 空气调节
一 空气调节的含义及分类 1. 含义
空气调节就是把经过处理的空气，以一定方式送入室内，使室内空气的 温度、相对湿度、气流速度和洁净度等参数控制在适当范围内。空气调节简 称空调。
大会议室（不许吸烟） 理发、美容
健身房、保龄球 弹子房
室内游泳池 舞厅（交谊舞） 舞厅（迪斯科）
办公 高级病房
冷负荷指标 （W/m2）
80 -110 100 - 180
160 - 200 180 - 350 100 - 160 90 - 120 200 - 300 180 - 280 120 - 180 100 - 200 90 - 120 200 - 350 200 - 250 250 - 350 90 - 120 80 - 110
1. 确定空气状态及其参数
例1 已知h , d , t , φ中任意两个，
求其他参数。
已知: B=760mmHg，t=20℃， φ=70% 求： h、d、Pv。
1. 确定空气状态及其参数
例2 求露点温度。 已知: B=760mmHg，t=25℃， φ=70%， 求 tl。
1. 确定空气状态及其参数
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2 表示空气的状态变化过程 (2) 湿空气的减湿冷却过程（空气冷却器） 使空气和低于其露点温度的表面接触时，则部分水蒸气将会在冷表面凝结，达到冷却 减湿的目的（即冷却干燥） 该过程为在h-d图上可表示为A→D。
A
D
φ =100%
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2 表示空气的状态变化过程 (3) 湿空气的等焓减湿过程 利用固体吸湿剂（硅胶、分子筛、氯化钙等）处理空气时，空气中的水蒸气被吸湿剂 吸附，含湿量降低，吸附时放出的凝聚热又重新返回空气中，故吸附前后可近似认为 空气的焓值不变。该过程为A→G，其ε= 0。
二 、湿空气的状态参数 5. 焓 定义：指1kg干空气的比焓和d/1000kg水蒸气的焓的总和，单位kJ/kg干空气，取 0℃时空气的焓值为零，则 ：
h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000
比焓是空调中的一个重要参数，用来计算在定压条件下对湿空气加热或冷 却时吸收或放出的热量。
湿空气的比焓不是温度 t 的单值函数，而取决于温度和含湿量两个因素。温 度升高，焓值可以增加，也可以减少，取决于含湿量的变化情况。
2.分类
使用对象
舒适性空调系统：为室内人员创造舒适环境 工艺性空调系统：满足工艺生产要求
二 空气调节的任务及参数 1. 任务
怎么办？
热浪袭来
空调来了
来点风 吧？
来点凉 风吧？
来点干净的 凉风吧？
这就是 空调
气流速度
温度 湿度
洁净度
空气 调节器
2.参数
表1—1 人员长期逗留区域空调室内设计参数
参数 热舒适度等级 温度（℃） 相对湿度（%） 风速（m/s）
0.01 1.033
1 7.03×10-2 1.36×10-3
0.145 14.696 14.2
1 1.93×10-2
7.5 760 736 51.71
1
二 、湿空气的状态参数
2. 温度
➢湿空气温度的高低对人体的舒适感和某些生产过程的影响较大，因此温度是衡量空
气环境对人和生产是否合适的一个非常重要的参数。
例3 求湿球温度。 已知: B=760mmHg，t=33.5℃， φ=40%， 求：ts。
1. 确定空气状态及其参数
例4 确定空气的状态点。
h
已知: B=101325Pa，t=25℃，
ts=17 ℃， 确定空气的状态点。t＝25 ts＝17
φ =100%
2. 表示空气的状态变化过程 (1) 湿空气的加热过程（空气加热器）
• 被美国人称为“空调之父”的开利尔于1901年创建了第一个暖通空调实验室， 1911年12月研究出了空气干球温度、湿球温度和露点温度的关系及空气显热、 潜热和焓值的计算公式，绘出了空气的焓-湿图，成为了空调理论的奠基人。 开利尔于1922年发明了离心式制冷机，1937年又发明了“空气-水”式诱导 系统。到20世纪60年代,开利尔又将“空气-水”式诱导系统发展为风机盘管 系统，使空气调节系统迅速普及生产、科研及人们生活的各个领域。
可知：在一定的大气压力B下，d仅与Pq有关，Pq越大， d越大。
二、湿空气的状态参数
4. 密度与比体积 （1）密度 单位容积的湿空气具有的质量称为密度。 实际计算中，在标况下，可近似取ρ=1.2kg/m3 。 （2）比体积 单位容积的湿空气具有的质量称为密度。用符号v表示，单位为m3/kg 密度与比体积互为倒数。比体积是制冷空调工程中的重要参数之一。
n —— 室内人员数。
二、房间负荷的估算 2. 单位面积估算法
空调负荷：单位面 积上的指标乘上建筑 物内的空调面积，得 出制冷系统总负荷的 估算值。
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
建筑类型及房间名称
旅游旅馆：客房（标准层 酒吧、咖啡 西餐厅
中餐厅、宴会厅 商店、小卖部
中庭、接待 小会议室(允许少量吸烟）