空气与水直接接触时的热湿交换

2.A-4过程
在上述假想条件下，以温度等于空气湿球温度 的水与空气直接接触，便可实现A-4过程。这 时，空气的终状态将变成该空气的湿球温度状 态。然而由于等湿球温度线与等焓线非常接近， 所以也可说空气的状态变化为等焓加湿或绝热 加湿过程。因此，总热交换量为0.但是，由于 t＞tb和d＜db，说明还存在着显热交换和潜热 交换。所以，空气状态的变化是等焓加湿过程。
3.A-6过程
在上述假想条件下，用温度等于空气干球温度 的水与空气直接接触，便可实现A-6过程。这 时，由于t=tb，所以空气的显热量不发生变 化。。但是，由于d＜db,说明空气将被加湿， 空气的潜热量将增加。结果，空气的状态变化 是等温加湿过程。
2、理想条件下的状态变化过程 ＊理想条件：空气与水的接触时间足够长、但水量有 限。 ＊状态变化过程：水温发生变化，全部空气都能达到 饱和状态，且空气终温等于水终温（或水初温）。
dQx (t tb )dF
式中 α —空气与水表面的显热换热系数， W/(m2.℃）； t—周围空气的温度，℃； tb—边界层的空气温度，℃。
湿交换量是：
dW D (C Cb )dF
式中 α D—空气与水表面之间按水蒸气分子浓度 差计算的湿交换系数，m/s； C—周围空气中水蒸气分子浓度，kg/m3； Cb—边界层空气中水蒸气分子浓度，kg/m3.
温度或 含湿量 显热 或潜热 降低 减小 降低 不变 降低 增大 降低 增大 降低 增大 不变 增大 升高 增大
焓或 总热 减小 减小 减小 不变 增大 增大 增大
过程名称
减焓减湿冷却 减焓等湿冷却 减焓加湿冷却 等焓加湿冷却 增焓加湿冷却 增焓等温加湿 增焓加热加湿
1.A-2过程
在上述假想条件下，以温度等于空气露点温度 的冷水与空气直接接触，便可实现A-2过程。 这时，尽管空气与水接触，但是由于d=db，所 以湿交换量dW=0，空气既未加湿，也未减湿。 但是由于t＞tb，所以存在显热交换，空气将 向水传热而使空气温度下降。结果，空气状态 的变化是等湿冷却过程。
0
p2 p4 p6
水蒸气分压力（Pa)
t6 =tA t4 =ts t2 =tl
Φ =100%
A
7
6
5 4 3
2
1
过程线
A→1 A→2 A→3 A→4 A→5 A→6 A→7
空气与水直接接触时各种过程的特点
水温特点
tw tl tw tl tl <tw ts tw =ts ts <tw <tA t w =tA t w >tA
界层空气向主体空气传热；反之，则主体空气向边界 层空气传热。
＊湿交换的推动力 主体空气与边界层空气之间的水蒸汽分压力差。 当边界层空气的水蒸汽分压力大于主体空气的水
蒸汽分压力时，水蒸汽分子由边界层向主体空气迁移 （蒸发）；反之，则水蒸汽分子由主体空气向边界层 迁移（凝结）。
当空气与水在一个微小表面dF(m2)上接触时， 显热交换量将是：
dQx =dQq
(t tb )dF=r (db d)dF
1 r(db d ) 1 cp (t tb )
/ =cp 即热交换系数与湿交换系数之比为常数。也适用
于其他过程。
适用条件：在给定雷诺准则Re条件下，质交换的施米特准则 Sc与热交换的普朗特准则Pr数值相等，且边界条件的数学表达 式也完全相同时，此时反映对流热交换过程强度的努谢尔特准 则Nu及反映对流质交换过程强度的宣乌特准则Sh才相等。 绝热加湿、冷却干燥、等温加湿、加热加湿等过程
和湿交换同时发生的潜热交换量是：
dQq r dW r (d db )dF
式中 r—温度为tb时水的汽化潜热，J/kg 因为总热交换量 dQz dQx dQq ，于是，有
下式：
dQz (t tb) r (d db)dF
二、空气与水直接接触时的状态变化过程 1、假想条件下的状态变化过程 ＊假想条件：与空气接触的水量无限大、接触时间无 限长。 ＊状态变化过程：水温不变，全部空气都能达到饱和 状态，且空气终温等于水温。
湿膜加湿器 超声波加湿器 液体吸湿剂装置
表面式热湿 空气加热器 处理设备 空气冷却器
第二节 空气与水直接接触时 的热湿交换
一、空气与水饱和空气
边界层
水滴
边界层
水
空气与水的热、湿交换
(a)敞开的水面 （b)飞溅的水滴
空气与水的热、湿交换
＊热交换的推动力 主体空气与边界层空气之间的温差。 当边界层空气的温度高于主体空气的温度时，边
第一节 空气热湿处理设备的类型
空气流经热湿交换 介质与空气直接接触 介质表面
热湿交换设备
将热湿交换介质喷 淋到空气中间
介质不与空气直接接触
热湿交换在设 备金属表面进 行
空气热湿处理设备的类型
介质：水、水蒸汽、制冷剂、液体和固体吸湿剂
热湿处 理设备
接触式热湿 处理设备
喷水室
蒸汽加湿器 高压喷雾加湿器
第五章 空气的热湿处理
第一节 空气热湿处理设备的类型； 第二节 空气与水直接接触时的热湿交换； 第三节 用喷水室处理空气； 第四节 用表面式换热器处理空气； 第五节 空气的其它热湿处理方法； 第六节 空气的其它热湿处理装置；
基本要求： 1、了解空气热湿处理的途径和设备。 2、掌握用喷水室处理空气的原理、特点及热工计算方 法； 3、掌握用表面式换热器处理空气的原理、特点及热工 计算方法； 4、了解空气的其他热湿处理方法和设备。
3、实际条件下的状态变化过程 ＊实际条件：空气与水的接触时间有限、水量也有限 ＊状态变化过程：空气最终难以达到饱和状态。
实际变化过程不为直线，但工程中只关心初终状 态，可以用连接初终状态的直线来表示空气的变化过 程。
三、刘伊斯关系式及其应用 刘伊斯关系式
绝热加湿过程，空气失去的显热=水分蒸发需要的潜热：
dQz [ t tb rb d db ]dF [Cp t tb rbd db ]dF
Cp 1.01 1.84d
rb 2500 1.84tb 4.19tb 2500 1.84tb