课题四空气调节设备

2019/10/4课题四空气调节设备2019/10/4空调系统要满足生产工艺和人体舒适要求，创造和保持一定环境温度、湿度、气流速度以及空气洁净度，均需要通过空气调节设备完成。空气调节设备可以对空气进行加热、冷却、加湿、除湿、净化、消声等处理，对空气进行输送、分配及调节风量，控制室内的气流组织。本章将空气调节设备分为空气加热与冷却设备、空气加湿与除湿设备、空气净化设备和空气调节通风设备，分别对其种类、形式、结构组成、工作原理、性能特点等进行介绍。学习导引2019/10/4学习导引1．学习要求本章重点是常用空气调节设备的种类、工作原理、基本结构、性能特点及适用范围，通过学习应达到以下要求（1）掌握喷水室、表面式空气换热器、电加热器的工作原理、基本结构、性能特点及适用范围；了解热回收的意义，了解热回收设备的种类、工作原理及性能特点。（2）掌握空气加湿与除湿设备的种类、工作原理、基本结构、性能特点及适用范围。（3）了解空气净化的目的和标准；掌握空气过滤器的滤尘机理、种类、结构、性能特点及适用范围；了解洁净室、局部净化设备的种类、结构形式、性能特点及适用范围。2019/10/4（4）掌握风机的种类、工作原理、基本结构、性能特点及适用范围。（5）了解送、回风口的种类、基本结构、性能特点及适用范围；了解通风管道的种类、材料及适用范围。（6）了解空调通风管道用阀的作用、种类、工作原理、基本结构、性能特点及适用范围。（7）了解消声原理，了解消声器的种类、工作原理、基本结构、性能特点及适用范围。学习要求2019/10/42．本章难点（1）空气热湿处理设备种类、形式较多，掌握起来有一定难度，应结合实训，通过观看设备实物或模型，掌握其基本结构、工作原理及适用范围。（2）不同使用场合对空气的洁净度要求不同，应根据净化标准合理选择、布置空气过滤器。洁净室及局部净化设备适用于洁净度要求较高的场合。应结合实训，通过观看设备实物或模型，掌握其基本结构、工作原理。学习要求2019/10/46.1空气加热与冷却设备空气加热与冷却设备分直接接触式和表面式。喷水室等设备属于直接接触式，其特点是被处理的空气与热、湿交换的介质直接接触；空气换热器属于表面式，其特点是与空气进行热、湿交换的介质不与被处理的空气直接接触，只是通过热交换设备的换热表面（固体壁面）来进行。在实际工程中，有时也将这两类设备组合起来使用。例如喷水式表面冷却器就是这样一种设备。2019/10/46.1.1喷水室喷水室可以对空气实现加热、冷却、加湿、除湿等多种处理过程，而且还具有一定的净化能力，夏冬季可以共用。优点：在结构上易于实现工厂化制作、现场安装，金属消耗量少，在空调工程中得到了广泛的使用，尤其是大型的集中式空调系统和相对湿度要求严格的场合。缺点：占地面积大、水系统较为复杂、对水质卫生要求高、运行费用高等缺点。1．喷水室的工作原理和分类工作原理：喷水室工作时，用喷嘴将一定温度的水喷成雾状水滴，使通过的空气与水直接进行热、湿交换，以达到预期的空气处理要求。2019/10/4分类：（1）按被处理空气在喷水室内的流速大小分为低速的（流速为2～3m/s）和高速的（流速为3.5～6.5m/s）两类。目前喷水室多数为低速的，高速喷水室在我国的纺织行业使用较多。（2）按气流方向分，可将喷水室分为卧式和立式两类。卧式喷水室空气气流为水平方向，水为顺气流或逆气流喷，也可以采用垂直上喷；立式喷水室空气气流由下向上或由上向下，水由上向下喷。立式一般用于小风量处理，可以减少占地面积。2019/10/4（3）按有无填料层分，可将喷水室分为无填料层和有填料层两种。喷水室一般无填料层，但有填料时可以增加喷水效率，并可兼作过滤用（如玻璃丝盒喷水室）。（4）按级数分，分为单级喷水室和双级喷水室。为了充分应用天然冷源，节约用水量，可将两个喷水室串联起来，组成双级喷水室。由于在双级喷水室里水被重复使用，所以水的温升（降）大，用水量小。因此，双级喷水室常被用于使用天然冷（热）水的场合。2019/10/42．喷水室的基本结构图6.1喷水室的基本结构1.前挡水板；2.喷嘴与排管；3.防水灯；4.外壳；5.后挡水板；6.浮球阀；7.底池；8.补水管；9.滤水器；10.循环水管；11.冷水管；12.三通调节阀；13.水泵；14.供水管；15.溢水管；16.泄水管；17.溢水器；18.检查门2019/10/42．喷水室的主要部件（1）喷嘴和喷嘴排管喷嘴作用是使喷出的水雾化，增加水与空气的接触面积。喷嘴一般由黄铜、尼龙或玻璃钢制成。决定其性能的主要技术指标为同样喷水压力下的喷水量和雾化效果。图6.2空调工程中常用的几种喷嘴结构2019/10/4喷嘴在喷水室断面上的布置，应能使水滴均匀地布满整个断面，密度一般为13～24个／m2。在横断面上通常呈梅花形排列（见图6.3），可以布置成一排、二排或三排。常见的为二排或三排。喷水方向可选择顺喷（喷水方向与气流方向一致）或逆喷（喷水方向与气流方向相反）。仅为加湿用的喷水室，可采用一排喷嘴，顺喷或逆喷。图6.3喷嘴的排列形式2019/10/4喷嘴排管距前挡水板和后档水板的距离一般采用200～300mm。排间间距，对于喷嘴孔径小于5.5mm，风量在10104m3／h以下时，可采用600mm；对于大风量的喷水室，排间间距宜采用1000～1200mm。喷嘴排管按供水干管所处位置不同有上分式和下分式，喷水室断面大时采用中分式或环式，如图6.4所示。排管的最低点应设泄水阀。图6.4喷嘴排管的连接方式2019/10/4（2）挡水板挡水板分为前挡水板和后挡水板两种，前挡水板的作用是挡住飞溅出来的水滴，并使进入喷水室的空气均匀地流过整个断面，故又称为均风板。后挡水板的作用是分离空气中携带的水滴，以减少空气带走的水量（又称过水量）。挡水板应能防止锈蚀，一般采用镀锌钢板，玻璃钢或改性聚氯乙烯塑料制成，目前塑料板用的较多。图6.5挡水板2019/10/4（3）外壳喷水室的外壳一般用双层钢板制成，并应有角钢或弯曲钢板加固。有防腐蚀要求时，一般采用玻璃钢外壳，内夹保温层，也可采用80～100mm的钢筋混凝土现场浇制或水槽用钢筋混凝土、壁用砖砌、顶加钢筋混凝土盖板。喷水室的断面做成矩形，高宽比为1.1：1～1.3：1，断面的大小根据通过的风量及推荐流速2～3m/s确定。为了能进入喷水室检修、喷水室的外壳上应有不小于400×600mm的密封检查门。为了便于观察喷水情况，检查门上应有玻璃观察孔。小室内应设有防水照明灯。2019/10/4（4）底池及附属设施底池也叫水槽，容积一般按能容纳2～3min的总喷水量来确定，池深一般为400～600mm，主要考虑溢水器、溢水管、滤水器等的安装位置和能正常使用。循环水管也称滤水管，作为冬季等焓加湿时由水槽内抽出循环水和夏季非高峰负荷时抽一部分循环水调整喷水进水温度之用。为了防止循环水中杂质堵塞喷嘴孔口，常设有滤水网。滤水网一般为圆筒形。溢水管也称溢回水管，用于排除底池内多余的水，使底池的水面保持一定高度，使空气流过喷水室时保持一定的迎风面积。通常在溢水管的上部装设带水封罩的蘑菇型溢水器。2019/10/4补水管是为了保持最低水位，补充加湿空气、挡水板过水量和其他流失的水量而设的。对于工厂生产的喷水室定型产品，除补水管外，还设有快速充水管，为更换底池内的水和清洗底池之用。更换底池内的水也可由补水管承担，不另设快速充水管，适当加大一些补充水管径。泄水管为清洗底池时排污之用。泄水口设在最低点，底池的底面要有一定坡度，坡向泄水口，以便于排净。2019/10/46.1.2空气换热器空气换热器是通过热（冷）媒使空气间接加热或冷却的表面式热交换设备，也常称之为表面式换热器。它是空调系统中对空气进行热湿处理的主要设备之一。按传热面的结构形状空气换热器板式:管式:波纹板式、螺旋板式、板壳式、板翅式等列管式、套管式、蛇形管式及肋片管式等在空调工程中，通常采用肋片管式换热器2019/10/4按使用目的空气换热器空气加热器:空气冷却器:（简称表冷器）以热水或蒸汽作热媒。以冷水或制冷剂为冷媒为提高换热效果和增加空气净化效果，还可在空气冷却器上喷淋冷水，此种空气冷却器称为喷水空气冷却器。2019/10/4与喷水室比较，空气换热器具有设备结构紧凑、水系统简单的特点，水与空气不直接接触，故对水质无卫生要求。在处理相同空气量时能实现较大的空气焓降和较高的水温升，从而节约水量。此外，空气换热器具有选择方便、安装简单等优点，所以广泛应用于空调工程中。缺点是有色金属材料耗用量大，只能对空气进行加热、等湿冷却和减湿冷却，对空气净化作用差。2019/10/41．肋片管式空气换热器图6.6肋片管式空气换热器主要由肋片管、联箱和护板组成。2019/10/4（1）圆形肋片管型图6.7圆形肋片管2019/10/4（2）整体串片型图6.8整体串片型肋片管这类换热器与圆形肋管换热器相比，具有结构紧凑，在相同排数和相同迎风面积的条件下有较大的传热面积、传热效果好、空气阻力小、耗用材料少和加工工艺先进等优点。尤其是使用专用模具加工肋片，实现肋片冲孔的二次翻边，保证了肋片的间距和肋片与管子的接触强度，进一步增强了传热效果。这类换热器已在空调工程中得到了广泛应用。2019/10/42．喷水空气冷却器图6.9喷水式空气冷却器示意图2019/10/46.1.3电加热器电加热器是让电流通过电阻丝或电热管发热而加热空气的设备。主要优点：加热均匀，供热量稳定，效率高、结构紧凑、反应灵敏，并且加热量易于调节控制。缺点：消耗的是高品位的电能，能量消耗大，费用高。一般用于小型空调系统，或用在对恒温精度要求高的大型空调系统的送风支管上，作为局部加热器或末级精加热器起微调节的作用。2019/10/4（1）裸线式电加热器图6.10裸线式电加热器1.隔热层；2.瓷绝缘子；3.电阻丝；4.钢板；5.送风管；6.接线端子；7.抽屉式电加热器2019/10/4（2）管式电加热器图6.11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2019/10/46.1.4空气—空气热回收器节能对于我国现代化建筑来说，具有重大的意义。在空调技术中，由于新风冷（热）负荷在建筑物空调总负荷中所占比例较大，各种空气热能回收器就成为应用最多的热回收设备。空气—空气热回收器是通过进风与排风间热交换而实现热量回收的换热器，利用这类设备可对空调排风中的冷（热）量进行回收，从而降低新风冷（热）负荷。空气—空气热回收器根据其应用效果，可分为全热回收型（进风与排风间同时产生显热和潜热交换）和显热回收型。根据其结构不同，又可分为转轮式、板式、板翅式、热管式等。2019/10/41．转轮式热回收器利用空调房间的排风，在夏季对新风进行预冷减湿；在冬季对新风进行预热加湿。图6.12转轮式热回收器1.转轮；2.角铁架子；3.清洗扇；4.电动机传动装置2019/10/42．板式、板翅式热回收器图6.13板式和板翅式热回收器结构和工作原理2019/10/43．热管式热回收器图6.14热管图6.15热管式热回收器2019/10/46.2空气加湿与除湿设备6.2.1空气加湿设备1．等温加湿设备将温度为100℃左右，表压力为0.1MPa的水蒸气与空气直接混合时，空气状态的变化过程近似为等温过程。这是一种最为简便的加湿方式，因而在空调的加湿中用得较多。常用的等温加湿设备有干蒸汽加湿器、电热式加湿器、电极式加湿器和红外线加湿器。2019/10/4（1）干蒸汽加湿器图6.16QZS型干蒸汽加湿器1.蒸汽引导管；2.外套；3.喷管；4.挡板；5.分离室；6.干燥室；7.消声腔；8.阀孔；9.电动或气动执行器2019/10/4（2）电热式加湿器图6.17开式电热加湿器1.浮球；2.溢水口；3.排污阀；4.电热元件图6.18闭式电热加湿器1.蒸汽出口管；2.溢流管；3.电热元件；4.排水管；5.进水管2019/10/4（3）电极式加湿器图6.19电极式加湿器结构