第3章 空气的热湿处理

空调工程中常用的是用肋片管制成的肋管式换 热器，它的基本构造如图
a)皱褶绕片管
b)光滑绕片管 c)串片管 d)轧片管 e) 二次翻边片 管
图3－14 各种肋片管的构造
滴水盘与排水管
3.5 空气的其他热湿处理装置与方法
加热装置 裸线式电加热器：
3.4.1
图3－17 裸线式电加热器
a）基本构造 b）抽屉式 1－钢板 2－电阻丝 3－瓷绝缘子 －隔热层 4
2）吸收式固体吸湿剂（CaCl2、P2O5、NaOH、 CuSO4、LiCl）
原理：吸水后变为结晶水化合物，可变为液态，是个
物理化学变化过程 LiCl是立方晶体，无毒无臭，吸湿后变成结晶水，不 液化，对金属不产生腐蚀作用，经加热后可再生
3.4.3.4
液体吸湿剂除湿
CaCl2水溶液 LiCl水溶液 三甘醇水溶液
tw<tL tw=tL
tL<tw<tS tw=tS tS<tw<tA tw=tA tw>tA
3.
用喷水室处理空气的实际过程
上述七种过程基于两个假设：
1）与空气接触的水量无限大（因而水温可始终保 持不变，“水”的状态点也不变） 2）空气与水接触的时间无限长（使与水滴接触的 空气可以达到饱和） 机器露点：空气经喷水室处理后的状态点，相对湿 度通常为90％～95％
2、热工计算任务
A、A’、m、m’、n、 n’均为实验系数和 指数。
1）空气处理过程所需要的η 1应等于喷水室能达到的η 1 2）空气处理过程所需要的η2应等于喷水室能达到的η2 3）空气失去的热量应等于喷水室中喷水所吸收的热量
（四）喷水室的热工计算方法—双效率法
t s 2 t w2 m n 1 A 1 t s1 t w1 ' ' t 2 t s2 m ' n 2 A 1 t1 t s1 Q WC (t w2 t w1) G (h1 h 2)
2、喷嘴材料： 一般采用黄铜、尼龙、塑料、陶瓷等 黄铜耐磨性最好，价格较高，尼龙次之，塑料和 陶瓷易损坏
3、喷嘴布置： 原则：使水滴均匀地布满整个断面为原则，可以 布置为一排，二排或三排，常见为二排或三排， 密度多采用13~24个/m2
四、喷水室的热工计算
（一）用喷水室处理空气的实际过程 空气与水直接接触时，在假想条件下。可以实 现7种过程。 但是在实际的喷水室里，喷水量总是有限的， 空气与水的接触时间也不可能很长，所以空气状态 和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也难达 到饱和。
3.4.3
除湿装置
冷冻除湿机
固体吸湿剂除湿
液体吸湿剂除湿
3.4.3.1 冷冻除湿机
工作原理如右图
冷冻减湿机原理
冷冻除湿机制冷量为：
Q0 qm ( h1 h2 ) kW 除湿量为： W ' qm ( d1 d 2 ) kg / s 由上两式可得： Q0 ( d1 d 2 ) Q0 W h1 h2
与空气进行热湿交换的介质 直接接触：喷水室 水：使用广泛 间接接触：表冷器 加热 水蒸气 加湿
3.1.3 制冷剂
加热空气：冷凝器 干冷 冷却空气 蒸发器 湿冷
3.2空气与水直接接触时的热湿交换
3.2.1
空气与水直接接触的热湿交换原理 1、空气与温度不变的水直接接触时的状态变 化 解释：
C
A
B
过程线 A A A A A A A 1 2 3 4 5 6 7
水温特点
温度或显热 降低 降低 降低 降低 降低 不变 升高
含湿量或潜热 焓或总热 过程名称 减小 不变 增加 增加 增加 增加 增加 减小 减小 减小 不变 增加 增加 增加 减湿冷却 等湿冷却 减焓加湿 等焓加湿 增焓加湿 等温加湿 升温加湿
一、喷水室的构造和类型
(一)构造
立式单级喷水室
双级喷水室原理
细喷：do=2~2.5mm,喷嘴前水压po>2.5atm,此时 水 滴直径仅为0.05~0.2mm，适用于空气加湿。 中喷：do=2.5~3.5mm， Po=2atm,水滴直径为 0.15~0.25mm
粗喷：do=4~5.5mm， Po=0.5~1.5atm，水滴直 径为0.2~0.5mm 后两者水滴直径较大，与空气接触时温度升高慢， 不易蒸发，适用于空气冷却干燥过程。
优点：结构简单，热惰性小，加热速度快 缺点：在高温下易断丝漏电，安全性差， 必须有可靠的接地装置，并与风机连锁运Βιβλιοθήκη Baidu行；电阻丝表面温度高，粘附其上的杂质 经烘烤后会产生异味
2.管式加热器

加热均匀、加热量稳定、安全性好。 缺点 热惰性大，构造比较复杂。
优点
图3－18 管式电加热器
1－接线端子 2－瓷绝缘子 3－紧固装置 4－绝缘材料 5－金属套管 6－电阻丝
② 喷嘴密度:每m2喷水室断面上布置的单排喷嘴个数，通常
取n=13～24个/（m2.排）
③ 喷水方向：单排逆喷效果好，双排对喷效果好 ④ 排管间距：通常采用600mm ⑤ 喷嘴孔径：优先选用大孔径
（四）喷水室的热工计算方法—双效率法
1、η 1和η 2的经验公式
1 A
m n
' ' m ' n 2 A
空气终参数
t2,ts2;
水的终温度tw2
（四）喷水室的热工计算方法—双效率法
以例P73,3-1，讲解设计性计算的计算步骤和注意问 题。
§4-4 用表面式换热器处理空气
常用的表面式换热器包括空气加热器和表面冷 却器两类。空气加热器是用热水或蒸汽做热媒，通 常又称为水冷式或直接蒸发式表冷器。
一、表面式换热器的构造：
2、接触系数η2或E’ 喷水室的η2（第二热交换效率或通用热交换效率） 是只考虑空气的状态变化，因此它可以表示为：
12 2 13
若把图上一段饱和的曲线近似看成直线，则有
12 12 13 23 23 2 1 13 13 13 13
由于
23 22 t2 ts 2 13 t1 ts1
G kg m2 s 3600 f
常用范围：2.5~3.5kg/(m2.s)
G—空气量kg/h；
f—喷水室的横截面积m2
（三）影响喷水室热交换效果的因素
2、喷水系数的影响
W G
W—喷水量kg/h；G—空气流量kg/h。
（三）影响喷水室热交换效果的因素
3、喷水室结构特性的影响 ① 喷嘴排数： 单<双≈三
（二）喷水室的热交换系数和接触系数
1、热交换效率系数η 1或E 以冷却减湿过程为例，空气 的状态变化和水温变化如图。 喷水室的热交换效率系数η 是同时考虑空气和水的状态变 化的。如果把空气的状态变化 过程沿等焓线投影到饱和线上， 并近似的将这一段饱和曲线看 成直线，则η1可表示为：
t1
1
ts1 t2 2 ts1 2′ tw2 tw1 t3 3 i2 4 5 i3
喷水室处理空气
A
tw
顺流 空气
A
tw
逆流 空气
温 度
温 度
水 顺流 交换过程
水
逆流 交换过程
喷水室处理空气过程分析
理想过程分析：假想条件 ： 水量有限 接触时间足够长
A
1 2 3
φ= 1
A
1 2 3
φ= 1
φ= 1
tw1 tw2 tw
A
1 2 3
tw tw1
tw
tw2
tw tw tw2
tw tw1
加湿装置 3.4.2.1 水加湿装置 1、雾化加湿装置：依靠水滴雾化来加湿空气
3.4.2
1）压缩空气喷雾器（压缩空气诱导喷雾加湿器或
气水混合喷雾加湿器） 2）高压水喷雾加湿器
原理：水泵＋喷杆＋喷嘴
3）超声波加湿器 原理：利用超声波振子的振动把水破碎成细小水滴 4）离心式加湿器
（四）喷水室的热工计算方法—双效率法 3、计算类型——设计性和校核性 已知条件： 设计 计算：
G（空气量） 空气的初终参数 t1,ts1；t2,ts2,
求解内容：
喷水室结构 喷水量W 水的初终温度tw1、tw2
校核 计算：
G（空气量） 空气的初终参数 t1,ts1； 喷水室结构 喷水量W 水的初温tw1


未饱和空气


边界层
1、薄层温度与外界 温度之差，决定热量的 传递方向 2、薄层饱和水蒸气 分压力与外界空气的水 蒸气分压力之差决定水 蒸气分子的转移方向
2、空气与不同温度的水直接接触时的状
态变化
有七种变化过程 空气的状态变化范围 在A点与饱和线的两条 切线AB和AC，以及饱和 线所围成的区域内
3.4.3.2
转轮除湿机
1、固体吸湿剂的吸湿原理
1）吸附式固体吸湿剂（硅胶、分子筛、 活性碳）
原理：其表面有大量细小孔隙形成的毛细管， 由于毛细管的作用，使毛细管表面上的水蒸气 分压力低于周围空气中的水蒸气分压力，从而 使空气中的水蒸气被吸附。水蒸气分子向毛细 孔的空腔扩散并凝结成水，仅为物理过程。 硅胶的特性：半透明颗粒状，无毒、无臭、无 腐蚀性、不溶于水，吸湿率可达自重的30％。 吸湿前为蓝色，吸湿后为紫红色，失效后可加 热再生。
1′
i1
ts 2 tw2 12 45 (ts1 ts 2 ) (tw2 tw1 ) (ts1 tw1 ) (ts 2 tw2 ) 1 1 ts1 tw1 ts1 tw1 ts1 tw1 15
ts2=tw2 时,η1=1 ts2与tw2差值越大,说明热湿交换越不完善, η1 越小
第三章 空气的热湿处理
张海涛
3.1 空气热湿处理的途径与方案
夏季处理过程：
1、 W L O 2、 W 1 O 3、 W O
5
冬季处理过程：
1、W’ 2、W’ 3、W’ 4、W’
2 3 4 L
L O L O O O
3.1.2
空气热湿处理装置
喷淋式 直接接触式处理装置 喷水加湿器 喷蒸气加湿器 表冷器 空气加热器 间接接触式处理装置 盘管 蒸发器 冷凝器
t1
1
ts1
1′
所以
t2 t s 2 2 1 t1 ts1
tw2 tw1
t2
2 ts1
2′
i2
i1
t3
3 4 5 i3
（三）影响喷水室热交换效果的因素
影响喷水室热交换效果的因素很多，空气的质 量流量、喷嘴类型与布置密度、喷嘴孔径与喷嘴前 水压，空气与水的接触时间、空气与水滴运动方向 以及空气与水的初、终参数等均有关。 1、空气质量流量的影响：
(a) 顺流 tw1 ＜tl
(b) 逆流 tw1 ＜tl
(c) 逆流 tw1 ＞tA
§3.2
用喷水室处理空气
优点：能实现多种空气处理过程，具有一定的 净化空气能力，耗费金属量少和容易加工。 缺点：对水质的卫生要求高，占地面积大，水 系统复杂和水泵消耗电能较多。 应用情况：目前一般建筑物中不常用或只做加 湿器使用，但在纺织厂、卷烟厂等工业建筑中 还大量使用。