则h=hc的等焓线与NW连线的交点,也就是新、回风的混合状态点C 可查得t(=25.5℃,tmc=20.2℃,也可将进风的干球和湿球温度表示为DB/WB=25.5 第三节空气处理过程与设备 空气热湿处理的基本过程 (一)等湿加热过程 等湿加热过程,是保持空气的含湿量d不变,对空气进行加热,令其温度升高的过程,即如 图1-8所示的A→O过程。 等湿加热的处理设备为空气加热器,如热水或蒸汽加热器、电加热器等。热水或蒸汽加热器 是在金属盘管的管内通热媒——热水或蒸汽,在管外加热空气;电加热器是用电阻丝直接加热空 气。空气流经这些设备时,并不和热媒接触,空气里所含水蒸气量既不会增加也不会减少,因此 d保持不变;但由于获得显热,空气的温度将升高。 非独立式空调器的盘管组中通热媒时、就起空气加热器的作用,对流经盘管外的空气作等湿 加热处理。在有些空调器中,用电加热器对空气作等湿加热处理,使空气达到要求的送风状态。 因为d不变△d=0,所以等湿加热过程的热湿比c=×0=∞。由图1-8可见,d= dA,to>tA,ho>hA,φ<φA,即等湿加热过程是焓增加、相对湿度降低的过程。 二)等湿冷却过程 等湿冷却过程,是保持空气的含湿量d不变,对空气进行冷却令其温度降低的过程。这是 与等湿加热处理恰好相反的过程,即如图1-9所示的A→2过程。 2 于♂ 冷媒(>.A) 图1-8等湿加热 图1-9等湿冷却 用得最多的等湿冷却处理没备是水冷式表冷器或直接蒸发式表冷器。水冷式表冷器的盘管 中通冷媒——冷水,在管外冷却空气。直接蒸发式表冷器就是空调制冷系统的蒸发器,制冷剂在 其盘管内流动时,吸收流经管外的空气的热量而沸腾汽化,使管外空气冷却。只要表冷器表面的 温度t高于空气的露点温度tA空气流经表冷器时虽被冷却降温,但不会结露,因而含湿量不 变,便可实现等湿冷却过程。 非独立式空调器的盘管组中通冷媒时,就是表冷器。独立式空调器制冷系统的蒸发器兼作 14
表冷器。表冷器对空气作等湿冷却处理时没有冷凝水析出,这种工况称为表冷器的干工况。 因为空气失热,<0;又4不变,D=0,所以等湿冷却过程的热湿比e==-。由图 1-9可见,d2=dA,t2<!,h2<hA,2>华A,即等湿冷却过程空气的焓减少,相对湿度增加 (三)冷却去湿过程 冷却去湿过程,是对空气进行冷却令其温度降低的同时,含湿量也减少的过程,即如图1 10中的A→1过程。 采用最多的冷却去湿处理设备也是表冷器。与等湿冷却不同之处在于,冷却去湿过程要求 在表冷器盘管内流动的冷水温度较低,或盘管内制冷剂的蒸发温度较低,从而使得表冷器的表面 温度t低于空气的露点温度tA。这样,流经表冷器的空气中所含的水燕气就会有一部分在表 冷器丧面上凝结成水(即结露)析出。因此,在空气被冷却降温的同时,空气的含湿量也减少了。 空气由于失热,@<0;又含湿量减少D<0。因而冷却去湿过程的热湿比=>0。由图 1-10可见,<!A,d1<dA,h<hA,但φ>φA,即冷却去湿过程空气的焓减少,相对湿度增 加。注意,冷却去漫的含义是指使空气的含湿量减少,而不是指相对湿度的变化。 空调器的表冷器大多其表面温度都低于室内空气的露点温度,表面上会有冷凝水析出,即对 空气作冷却去湿处理,处于湿工况。 (四)等温加湿过程 等温加湿过程,是指使空气的含湿量增加,而温度可保持不变的过程,即如图1-11所示的 A→·6过程。 100% 100% 低压汽 x区于 冷〔< 图1-10冷却去湿 图1-11等温加湿 通常采用的等温加湿处理设备是蒸汽加湿器。它用多孔管把水蒸气直接喷入到被处理的空 气中、或用外界热源(电或蒸汽)把水加热产生的水蒸气加人到被处理的空气中。由于加入到空 气中的是低压水蒸气,而且加人量极少,对空气温度的影响非常小,所以可认为这种处理过程空 气的温度不变,而含湿量增加。 等温加湿的过程线A→6与等温线平行。由图1-11可见。t=t,d6>dA,h。>hA,> E 二、用喷水室对空气作热湿处理 夏季雨后会使人感到凉爽,这种生活经验启发人们可以用喷水室对空气进行热湿处理
让空气流经喷水室,在喷水室内用喷嘴把一定温度的水喷成雾状与被处理的空气直接接触 通过水滴和空气之间的热湿交换,便可使空气的状态按照需要发生变化。 空气流经喷水室后,状态发生何种变化,都取决于空气进入喷水室前的状态和水温。例如, 当空气的初温高于水温,而水温又低于空气的露点温度时,空气与水接触,一方面空气和水滴之 间会有由温差引起的显热交换,空气将因向水放热而被冷却降温;另一方面因水滴温度低于空气 露点温度,空气中所含的水蒸气将会有一部分在水滴表面凝结析出,而使空气的含湿量减少,同 时还使空气减少了相应的潜热。显然这一过租就相当于前述的冷却去湿过程。 空气与水直接接触时,在贴近水面或水滴的周围,由于水分子作不规则运动的结果,将形成 个温度等于水表面温度的饱和空气边界层。空气的流动会把此边界层中的饱和空气带走一部 分,同时补充来的空气将继续达到饱和。可见,空气流经喷水室的过程,是水面和水滴周围的饱 和空气层不断与流过的空气相混合的过程。 根据本章第一节介绍的空气混合规律,在h-d图上,混合后的状态点应位于连续空气初状 态点和喷水温度下饱和空气状态点的连线上。达到饱和状态的空气愈多,空气的终状态点就愈 接近饱和状态点。在喷水量无限大以及空气和水接触的时间无限长这种假定的理想条件下,可 认为流经喷水室的全部空气都能达到饱和状态,并且具有水的温度。那么,在h-d图上,经喷 水室处理的空气终状态点将是饱和曲线(=100%)和t=t水的等温线的交点。可见,在理想 条件下,空气经喷水室处理后的终态点将全部位于饱和曲线上。 衰1-1喷水室处理空气的典型过程 空气温度空气含漫 过程线 水温特点 空气始或全热 备注 或显热 量或潜热 减少 减 与冷却去湿过程相向 不变 减少 与等湿冷却过程相同 t函<!求<! 减少 增加 减少 减少 增加 不变 等结加浸过程 减少 增加 增加 A-6 不变 增加 增加 与等温加湿过程相仿 t*>t 图1-12和表1-1归纳了理想条件下,随喷水温度变 d=常数 化的7种典型的、经喷水室处理的空气状态变化过程。可 见,喷水室是一种多用途的空气处理设备,只要采用不同的4c 喷水温度,就可实现各种不同热湿组合的处理要求。其中t=- 4h=常数 A-2是加湿与去湿的分界线;A-4是增焓与减焓的分界线; A6是升温与降温的分界线。 就实际过程而言,喷水量以及空气与水接触的时间都有 限,因此水温会有变化,空气与水的热湿交换也不可能很充 分,空气的终态并不能达到完全饱和。实际的喷水室处理过 程线与上述理想过程会有偏差但发展趋势是基本一致的。图1-12喷水室处理的空气状态变化 般实际过程中空气与水的热湿交换,其充分程度可令终态
点空气的相对湿度达到95%以上,很接近饱和状态。因此,在作定性分析时,常用理想过程代替 实际过程。 在空调工程中,空气经喷水室或表冷器作羚却去湿处理后,空气的温度降低,相对湿度通常 达到90%~95%。如前述,习惯上把这一空气很接近饱和状态的温度,称为机器露点。 三、空气处理设备 (一)喷水室 图1-13a、b分别是应用较多的低速(空气流速为2-3ms)单级卧式和立式喷水室的结构 示意图。 所风入口 风 的分”分 图1-13喷水室的构造 前挡水板;2.喷嘴与排管;3.后挡水板;4.底池;5.冷水管 滤水器;7.循环水管;8.三通混合阀,9.水泵;10,供水管; 1,补水管;12.浮球阀;13.溢水器;14.溢水管;15.泄水管; 16.防水灯;17.检查门;18.外壳 喷水室设置具有曲折通道的前后挡水板,前挡水板用于遮挡可能飞溅出来的水滴,并使空气 均匀地流过喷水室断面,起均风作用;后挡水板用于分离出夹带在空气中的水滴,防止空气带走 的液态水分。 被处理的空气量不大时多采用立式喷水室。立式较卧式 令(热)媒 的占地面积小,并且立式的空气自下而上与水自上而下逆向 运动,热湿交换的效果也较卧式要好。 若只需部分空气经喷水室处理,再与不经喷水室处理的 另一部分空气混合达到要求的终参数时,可设置旁通风道。 若要同时提高空气的净化效果,可在喷水室中加填料层。 喷嘴将水均匀地喷洒在填料层上,让空气穿过填料层和水进 行热湿交换。 (二)表面式换热器 空调用表面式空气加热器或冷却器,大多采用肋管式换 热器,如图1-14所示 肋管式换热器的肋片形状有多种,肋片管的加工方法也图1-14助管式换热器
较多,相应地构成了不同型式的表面式换热器。 将金属带用绕片机紧紧地缠绕在管子上可以制成皱褶式绕片管(图1-15a),用这种绕片管 物D CASAMAAMAMN (b)皱绕片 (b)光滑绕片 JPOOAI woUotUVυ (d)轧片 (e)二次翻边片 图1-15各种肋片式换热器的构造 可以组成绕片式换热器。皱褶的存在既增加了肋片与管子间的接触面积,又增加了空气流过时 的扰动性因而能提高传热系数。但是,皱褶的存在也将引起空气阻力的增加,容易积灰,而且不 易清理。为了消除肋片与管子接触处的间隙,绕片管可以浸镀锌或锡。浸镀锌、锡还能防止生 锈。有的绕片管不带皱褶,它们是用延展性更好的铝带绕成,如JW型表面式换热器就是这种结 构(图1-15b)。 在助片上事先冲好相应的孔,然后再将肋片与管束串在一起,可以加工成串片管(图1 15c)。用这种肋片管可以组成申片式换热器。串片法已有很久的历史,现在多用来加工钢或铝 的肋片管。目前在国内外大多使用冲片机、弯管机、串片机、胀管杋和焊接机等代替手工操作,不 但生产效率高,而且肋片管的质量也得到了保证。 用轧片机在光滑的铜管或铝管外表面上直接轧出肋片,可制成轧片管(图1-15d),用这种 肋片管可以组成轧片式换热器。由于轧片管的肋片和管子是一个整体,没有缝隙,所以传热效果 更好 独立式空调机,夏季用冷风机制冷系统的蒸发器兼作表冷器;热泵型空调机,其室内侧换热 器夏季为蒸发器兼作表冷器,冬季为冷凝器兼作空气加热器。 非独立式空调机的表面式换热器,通冷水时为表冷器,通热水时为空气加热器。 (三)电加热器 1.裸线式电加热器。裸线式电加热器结构如图1-16所示,它结构简单,热惰性小,加热迅 速,但安全性差。为方便检修,常做成抽屉式 2.管式电加热器。管式电加热器结构如图1-17所示。它耐用安全,但热惰性较大,结构 较复杂