2009-2010第五章

第五章空气的热湿处理本章主要内容：1.空气热湿处理的途径；3.各种热湿处理设备的工作原理和可实现的空气处理过程。2.空气与水直接接触时的热湿交换原理；一.空气热湿处理的途径第一节空气热湿处理的途径和设备夏季工况1.WLO2.WO3.W1O冬季工况WOL1NW'O'2341.W'2LO'2.W'3LO'3.W'4O'4.W'LO'热湿交换设备:空气与其它介质进行热湿交换的设备。热湿交换的介质有水、水蒸汽、液体吸湿剂和制冷剂等热湿交换设备表面式直接接触式喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置(喷水加湿装置)以及使用液体吸湿剂的装置空气加热器和空气冷却器喷水式表面冷却器空气电加热器及使用固体吸湿剂的设备不属于热湿交换设备二.空气热湿处理设备第二节空气与水直接接触时的热湿交换一、空气与水之间的热湿交换原理水温显热交换质交换潜热交换显热交换是由于空气与水之间存在温差，因导热、对流和辐射作用而进行换热的结果。潜热交换是空气中的水蒸汽凝结(或蒸发)而放出(或吸收)汽化潜热的结果。总热交换量温差水蒸汽分压力差浓度差btt空气向水侧传热bqqPP凝结bqqPP蒸发汽化潜热传给水汽化潜热传给空气热湿交换原理图质交换分子扩散对流扩散导热热对流对流质扩散对流换热空气与水在一个微小表面dF(m2)上接触时，显热交换量为：dFttdQbxW—空气与水表面的显热换热系数，W/(m2·C)；t—周围空气的温度，C；tb—边界层的空气温度，C。质交换量的公式dFPPdWbqqkg/s—空气与水表面之间按水蒸汽分压力差计算的湿交换系数，kg/(N·s)；Pq—周围空气的水蒸汽分压力，Pa；Pqb—边界层空气的水蒸汽分压力，Pa。dFdddWbkg/s—空气与水表面之间按含湿量差计算的湿交换系数，kg(m2·s)；d—周围空气的含湿量，kg/kg干；db—边界层空气的含湿量，kg/kg干。与质交换同时发生的潜热交换量为：dFddrdWrdQbbbqrb—温度为tb时水的汽化潜热，kJ/kg总热交换量dFddrttdQbbbz][WW二、空气与水直接接触时的状态变化过程假想条件与空气接触的水量无限大空气与水接触的时间无限长水温不变空气达到饱和，等于水温在假想条件下，随着水温不同，可以得到七种典型的空气状态变化过程。A1twtlddb减湿冷却Qx0Qq0Qz0A2tw=tld=db等湿冷却Qx0Qq=0Qz0A3tltwtsddb减焓加湿Qx0Qq0Qz0A4tw=tsddbQx0Qq0Qz=0A5ddbQx0Qq0Qz0A6tw=tddbQx=0Qq0Qz0A7twtddbQx0Qq0Qz0等焓加湿tstwt增焓加湿等温加湿增温加湿三、刘伊斯关系式对于绝热加湿过程，在dF接触表面上，空气失去的显热量正好等于水分蒸发需要的潜热量。qxdQdQdFddrdFttbbbddmrttmCbbbppCpC刘伊斯关系式适用条件：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dFddrttCdFddrttdQbbbpbbbz][][dCp84.101.1bbbbtttr84.1250019.484.12500dFiidQbz第三节空气的热湿处理设备一、喷水室1.优缺点缺点：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等。优点：能够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。根据水温的不同，可实现七种空气处理过程2.可实现的空气处理过程夏季：冷却减湿处理冬季：绝热加湿处理3.构造空气：前挡水板喷嘴后挡水板前挡水板的作用是为了挡住可能飞溅出来的水滴，并使进入喷水室的空气均匀，亦称均风板。后挡水板使夹在空气中的水滴分离出来，以减少空气带走的水量(过水量)。顺喷逆喷对喷循环水管溢水管补水管泄水管作用：使池底的水重复使用。作用：当池底水位高于设定值时，通过溢水器将水自动排走，保持池底水位不变。作用：当池底水位低于设定值时，通过浮球阀自动补水，保持池底水位不变。作用：当检修、清洗、防冻时，将池底的水全部排走。4.分类构造卧式立式空气流动速度低速高速2~3m/s3.5~6.5m/s喷水室个数单级双级双级喷水室的特点：水的终温可能高于空气终温，水的温升大，节省水量。被处理的空气焓降大，且空气一般可以达到饱和状态。水系统更为复杂，占地面积更大。二、表面式换热器表面式换热器空气加热器表面冷却器（热水或蒸汽做热媒）水冷式表面冷却器直接蒸发式表面冷却器（冷水）（制冷剂）1.构造肋片管式换热器：传热管上带有肋片，以增强空气一侧的传热。光管式换热器：传热管为光管表面式换热器常由上、下联箱以及传热管组成。串联：要求空气温升（或温降）大时，应采用表面式换热器串联。表面式换热器可以单独使用，也可以按气流流动方向并联或串联使用。并联：当处理空气量大时，应采用表面式换热器并联；热媒为热水，冷媒为冷水时，并联的换热器，冷热水管路也应并联；串联的换热器，冷热水管路也应串联。注意：热媒为蒸汽，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排水管。2.可实现的空气处理过程等湿加热、等湿冷却、减湿冷却=100%A123三、电加热器特点：加热均匀、热量稳定、效率高、结构紧凑和控制方便等。耗费较多电能电加热器裸线式管式等湿加热裸线式电加热器的特点：结构简单，热惰性小，加热迅速，但容易断丝漏电，安全性差。管式电加热器的特点：加热均匀，热量稳定，安全性好，但热惰性大，构造复杂。四、加湿设备等温加湿等焓加湿用外界热源产生蒸汽，然后再将蒸汽混到空气中来进行加湿把水雾化成水滴，直接喷向空气等温加湿蒸汽喷管干蒸汽加湿器电热式加湿器电极式加湿器干蒸汽加湿器电热式加湿器电极式加湿器等焓加湿压缩空气喷雾器电动喷雾机超声波加湿器离心式加湿器湿膜加湿器五、减湿设备1.冷冻减湿机减湿升温2.液体吸湿剂减湿①原理液体吸湿剂：氯化钙(CaCl2)、氯化锂(LiCl)和三甘醇(C6H14O4)的水溶液Pqb盐与盐水溶液的浓度和温度成反比。②实现的空气处理过程升温减湿、等温减湿、降温减湿等③液体吸湿剂减湿的特点空气减湿幅度大，能达到很低的含湿量；可以用单一的处理过程得到需要的送风状态，不必先将空气冷却到机器露点，然后再加热，从而避免了冷热抵消现象。但是用这种方法要有一套盐水溶液再生设备，系统比较复杂，而且还要解决好设备防腐问题。3固体吸湿剂减湿=100%固体吸湿剂：硅胶、活性炭、氯化钙、生石灰等焓减湿思考题：2.简述在假想条件下，空气与水直接接触时，空气状态变化的7个典型过程及特点。1.显热交换、潜热交换、全热交换的推动力各是什么？3.采用喷水室对空气进行热湿处理有哪些优缺点？它应用于什么场合？4.按空气流动方向来说，表面式换热器在什么情况下可以并联使用？在什么情况下可以串联使用？5.使用蒸汽作为热媒时，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？6.喷水室的池底有哪4种管道与其相通？它们的作用是什么？7.空气的加湿方法有哪几种？8.空气的减湿方法有哪几种？