第三章空气处理设备

第三章空气处理设备基本内容：1.常用的空气处理设备2.装配式空调机组§3.1常用的空气处理设备§3.1.1空气过滤器定义：对空气进行净化处理的设备，称为空气过滤器。1．室内空气的净化标准（1）一般净化：以温湿度要求为主，对净化不体具体要求。（2）中等净化：要求室内空气含尘质量浓度为0.15～0.25mg/m3，并规定应滤掉直径大于10μm的尘粒。（3）超净净化：室内空气的含尘浓度以颗粒计数浓度表示，不同超净净化的级别标准如表3.1所示。表3.1空气洁净度等级等级1m3空气中≥0.5μm尘粒数1m3空气中≥5μm尘粒数100级≤35×1001000级≤35×1000≤25010000级≤35×10000≤2500100000级≤35×100000≤250002．常用的空气过虑器网格浸油式（1）金属网格浸油过滤器包括自动清洗式网格浸油过滤器由十几层波形金属网格叠置而成，网格的波纹互相垂直，沿气流运动方向网格孔径逐渐缩小。使用前浸以10#或20#机油，当含尘空气流经网格结构时，经多次曲折，尘粒在惯性作用下偏离气流运动方向被油粘住。当过滤器含尘量达到一定规定时，可用60～70℃含碱10%的热水清洗晾干后再浸油继续使用。自动清洗油过滤器由电动机、传动机构、金属过滤网板和油槽组成，过滤网板在传动机构的带动下，以极慢的速度作回转运动，粘有灰尘的过滤网板经过油槽时可以自动完成清洗、浸油过程。金属网格浸油过滤器因其滤尘效率低、空气带油雾、价格较高等缺点，现已不多用。网格式（2）干式纤维过滤器包括袋式干式纤维过滤器的滤料有玻璃纤维，合成纤维，石棉纤维以及由这些滤料制成的滤纸或滤布等。网格式过滤器的结构与金属网格浸油过滤器相似，但滤料不是金属网而是纤维滤料。袋式过滤器由金属框架和纤维滤袋组成。干式纤维过滤器是依靠纤维的滤筛作用以及尘粒运动的惯性作用、扩散作用和静电作用来滤尘净化空气的。与干式纤维过滤器滤尘机理相似的过滤器还有泡沫塑料过滤器无纺布过滤器（3）静电过滤器：在高压直流电场中，使空气电离，并使空气中的尘粒荷电，在电场的作用下，带电的尘粒将向与其电荷相反的电极移动，利用静电集尘的方法，净化空气。静电过滤器滤尘效率高，空气阻力小，但需要高压直流电，价格较贵，一般用于回收贵重金属以及有超净净化要求的特殊空调场合。3．空气过滤器的分类：（1）粗效过滤器：用于过滤粒径为10～100μm的灰尘，一般采用中、粗孔泡沫塑料过滤器、无纺布过滤器以及金属网格浸油过滤器。袋式（2）中效过滤器，用于过滤粒径为1～10μm的灰尘，一般采用玻璃纤维过滤器以及滤料纤维直径约10μm的无纺布过滤器和中、细孔泡沫塑料过滤器。（3）高效（亚高效）过滤器，用于过滤粒径＜1μm的灰尘，通常采用超细玻璃纤维、超细石棉纤维以及滤料纤维直径小于1μm的滤纸多次折叠组成的过滤器。4．空气过滤器的安装位置粗效过滤器应安装在空气处理机组的新风口之后，或新、回风混合段之后，空气预热器之前，以防预热器表面积尘降低传热效果。中效过滤器应设置在送风机出口的正压段上，以免经过中效过滤器的洁净空气被渗入到空气处理机组内的未被处理的空气所污染。高效过滤器应设置在洁净室的送风口处，以保证经过三级过滤的洁净空气不被再次污染。·注意：中效过滤器之前必须设置粗效过滤器；高效过滤器之前必须设置粗效过滤器和中效过滤器。§3.1.2空气加热器对空气进行加热处理的设备，称为空气加热器。工程中常用的空气加热器有两种：1．表面式空气加热器：表面式空气加热器以热水或蒸汽为热媒，通常由上、下联箱以及传热管组成，常见的有两种类型：光管式：传热管为光管肋片管式：传热管上带有肋片，以增强空气一侧的传热2．电加热器：电加热器是通过电阻丝发热来加热空气的，常见的有两种类型：裸线式：由绕成螺旋形的裸电阻丝构成，电阻丝直接暴露在风道中，为了安全和检修方便起见，通常将这种电加热器做成抽屉式管式：由管状电热元件组成：将螺旋状电阻丝装在特制的金属套管中，中间填充结晶氧化镁做绝缘材料表面式空气加热器可以实现对空气的等湿加热过程。§3.1.3空气冷却器1．表面式空气冷却器表面式空气冷却器简称表冷器，其结构与表面式空气加热器一样，只是传热管中流通的不是热水或蒸汽，而是由制冷机提供的低温冷媒水。根据冷水的温度不同，表面式空气冷却器可以实现对空气的2种处理过程：等湿冷却过程：表冷器表面温度高于空气的露点温度时减湿冷却过程：表冷器表面温度低于空气的露点温度时·表冷器与空气加热器一样，可以单独使用，也可以按气流流动方向并联或串联：并联：当处理空气量大时，应采用并联，串联：要求空气温升（或温降）大时，应采用串联·并联的表冷器，冷媒水管路也应并联；串联的表冷器，冷媒水管路也应串联。·以热水为热媒的空气加热器，管路的串、并联方式与表冷器相同，但以蒸汽为热媒的空气加热器，其蒸汽管路与各台换热器之间只能用并联，不能用串联。·每台表冷器的下面都应设置集水盘和泄水管。2．喷水室喷水室由喷嘴、喷嘴排管、挡水板、底池以及管路系统组成。空气经前档水板进入喷水室与喷嘴喷射出来的水滴直接接触，进行复杂的热、湿交换过程，再经过后档水板除去气流中携带的水滴，进行进一步处理后，由通风机送入空调房间。与空气进行热、湿交换后落入底池中的水滴，一部分经溢水管返回冷水机组，另一部分经滤水器流至三通混合阀，与来自冷水机组的冷媒水混合后，再经喷嘴喷出。底池中除了溢水管、供水管、循环管外，还设有自动补水的补水管和检修、清洗用的泄水管。根据喷水温度的不同，可以实现对空气的7种处理过程：A-1：tw＜tl降温、减焓、减湿过程A-2：tw=tl降温、减焓、等湿过程减湿与加湿的分界线A-3：tl＜tw＜ts降温、减焓、加湿过程A-4：tw=ts降温、等焓、加湿过程减焓与增焓的分界线A-5：ts＜tw＜tA降温、增焓、加湿过程A-6：tw=tA等温、增焓、加湿过程降温与升温的分界线A-7：tw＞tA升温、增焓、加湿过程在水量无限大、接触时间无限长的理想状态下，流经喷水室的全部空气都能达到100%饱和状态，并具有喷淋水的温度。事实上，空气的最终相对湿度只能达到90~95%，习惯上称这一空气状态为“机器露点”。3．直接蒸发式空气冷却器这是以制冷剂为冷媒的一种表面式空气冷却器。实际上就是制冷循环中的蒸发器，例如冷藏库里的冷排管、分体式空调器的室内机组等。§3.1.4空气的加湿和除湿设备1．空气加湿设备（1）蒸汽喷管加湿器：在长度不超1m的管道上，按需要开出一定数目孔径为2~3mm的小孔，来自锅炉房的水蒸气从小孔中喷出，与流经喷管外面的空气相混合，从而达到加湿的目的。工程上常常采用一种叫做“干式蒸汽加湿器”的设备。它由一个蒸汽喷管、喷管外保温外套以及干燥蒸汽用的筒体组成。自干式蒸汽加湿器喷出的干燥蒸汽，不再夹带冷凝水滴，加湿效果比较好。（2）电加湿器：电加湿器是直接耗电产生蒸汽，就地混入空气中去的加湿设备。根据工作原理不同，又分为电热式和电极式两种：电热式加湿器：用管状电热元件置于水中制成，电热元件通电之后，将水加热产生蒸汽。电极式加湿器：将三根铜棒或不锈钢棒插入水中做电极，水做电阻，电极与三相电源接通之后，就有电流从水中通过，因而加热蒸发成为蒸汽。·蒸汽喷管加湿器和电加湿器都属于蒸汽加湿器。这类加湿器空气温度变化很小，所以可以近似地看成是等温加湿过程。（3）局部补充加湿器：直接向房间喷水的一种加湿方法。通常采用压缩空气喷雾装置或电动喷雾机来作为局部补充加湿设备。·局部补充加湿过程与喷循环水加湿过程一样，空气的内热能变化很小，可以近似地看成是等焓加湿过程。2．空气除湿设备（1）加热通风法减湿：如果室外空气的含湿量低于室内空气的含湿量，那么将室外空气加热，降低其相对湿度之后，送入室内，置换室内潮湿空气，达到减湿的目的，这种简易的去湿方法就称为加热通风法。这种方法多用于人工隧道、地下室以及室内存在散湿源的场合。（2）冷却减湿：工程上常用一种专门的冷却减湿设备—冷冻减湿机对空气进行除湿处理。冷冻减湿机又称除湿机，它由制冷系统和风机等组成。状态1（见P57页图3.21）的含湿空气流经制冷系统的蒸发器，由于蒸发器表面温度低于空气露点温度，因此空气被冷却减湿到了状态2，再流经制冷系统的冷凝器，由于冷凝器里是来自压缩机的高温高压制冷剂蒸气，于是空气又被等湿加热到了状态3。显然，状态3与状态1的空气相比较，含湿量和相对湿度都降低了，达到了除湿目的，但温度和焓值都提高了。可见，这类初湿设备只适用于既要除湿又要加热的地方，如地下建筑物海底世界等。（3）液体吸湿剂吸收减湿：由于盐水表面饱和空气层中水蒸气分压力低于同温度下水表面饱和空气层中水蒸气分压力，所以当空气中水蒸气分压力大于盐水表面水蒸气分压力时，空气中的水分子将被盐水吸收。吸收减湿是用喷淋空气来实现的。空调工程中常用的盐水溶液有：氯化钙水溶液（CaCl2）、氯化锂水溶液（LiCl）和三甘醇（C6H14O4）等。（4）固体吸湿剂吸附减湿：固体吸湿剂的吸附原理因吸湿材料的不同而不同。硅胶、活性炭类：本身具有大量的微小孔隙，形成大量的吸附表面，吸附表面上水蒸气的分压力远远低于周围空气中水蒸气的分压力，靠分压力差完成吸附过程，吸湿材料不发生状态变化，呈纯物理过程。CaCl2、HaOH类：吸湿材料表面水蒸气分压力比空气中水蒸气分压力小得多，也是靠分压力差完成吸附过程的，但在吸附过程中吸湿材料逐渐由固态转变成液态，呈物理化学过程。固体吸湿剂的吸湿方法有两种：静态吸湿：潮湿空气与吸湿剂自然接触完成吸附过程，例如在精密仪器箱内放置1~1.5kg/m3硅胶，就可以是向内空气的相对湿度由60%下降到20%动态吸湿：在风机的强制作用下，使潮湿空气通过吸湿材料层达到减湿目的，例如氯化钙动态除湿设备等。作为固体吸湿剂动态吸湿的一个典型例子—氯化锂转轮除湿机如图3.23所示。氯化锂转轮除湿机由吸湿转轮、传动机构、外壳、风机以及再生用加热器等组成。转轮是由交替放置的平吸湿纸和压成波纹的吸湿纸卷绕制成的，吸湿纸是以玻璃纤维滤纸为载体，将氯化锂等吸湿剂以及保护加强剂等液体均匀地吸附在滤纸上烘干而成。转轮以每小时数转的速度缓慢旋转，潮湿空气由转轮一侧3/4部分进入转轮上的蜂窝状通道，被吸湿纸吸附除湿后成为干燥空气。再生空气从转轮另一侧1/4部分进入转轮在生区，带走吸附在蜂窝状通道内的水分，如此不断循环，便可达到连续除湿的目的。§3.2装配式空调机组装配式空调机组是将各种空气处理设备及风机、风量调节阀等制成带箱体的单元体，这些单元体可根据工程需要由设计人员进行组合，成为一组能实现各种空气处理要求的装配式空调机。装配式空调机组有卧式的、立式的、角度式以及叠置式的多种结构形式。选用装配式空调机组时，应根据空调系统所需总风量和系统总冷负荷以及空调机房面积大小选配合适型号和结构的空调机组。装配式空调机组的性能指标有额定风量、额定冷量、额定热量等多项，生产厂家不同，其标准工况下的性能指标亦有差别，选用适应予以注意。第三章复习思考题3.1解释显热交换、潜热交换和全热交换，并说明它们之间的关系。3.2显热交换、潜热交换和全热交换的推动力各是什么？当空气与水直接接触进行热湿交换时，什么条件下仅发生显热交换？什么条件下发生潜热交换？什么条件下发生全热交换?3.3简述空气与水直接接触时，空气状态变化的7个典型的理想过程的特点及实现条件。3.4喷水室是由哪些主要部件组成的？它们的作用是什么？3.5喷水室的底池内有哪4种管道与其相通？它们的功用是什么？3.6采用喷水室处理空气时，如果后挡水板性能不好，造成过水量太多，会给空调房间带来什么影响？3.7采用喷水室对空气进行热湿处理由哪些优、缺点？它应用于什么场合？3.8按空气流动方向来说，表面式换热器（空气加热器和表面冷却器）在什么情况下可以并连使用？什么情况下可以串联使用？3.9使用蒸汽做热媒时，热媒管道与空气加热器只能采用并联，不能串联，这是为什么？3.10使用水做热媒或冷媒时，水管与空气加热器或表冷器可以串联，也可并联。通常的做法是什么？3.11表冷气滴水盘与排水管安装时应注意什