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1、第一章 湿空气的物理性质及其焓湿图2022-8-3河海大学机电工程学院2本章内容 湿空气的组成和状态参数 湿空气的焓湿图 湿球温度 焓湿图的应用 2022-8-3河海大学机电工程学院3第一节 湿空气的物理性质 什么是湿空气？大气（湿空气、空气）干空气水蒸汽 水蒸汽在空气中如果按照体积比，几乎可以忽略不计；按质量比，常温下大约占空气总质量的0.010.4。2022-8-3河海大学机电工程学院41.1.水蒸汽水蒸汽 水蒸汽在空气中的比例微乎其微，但无处不在；水蒸汽的主要来源；空气中的水蒸汽含量不是定值；空气中水蒸汽含量的变化对空气的干燥和潮湿程度会产生重要影响。2.干空气 干空气是指除去空气中的水

2、蒸汽后的那部分空气，即不含水蒸汽的空气。实际上是一个抽象概念，在自然界中并不存在。2022-8-3河海大学机电工程学院5 常温常压下湿空气可看作是理想气体 大气压随海拔高度变化 海平面：B=101325 Pa 饱和水蒸气分压力一般为10002000 Pa 在同一位置，冬季大气压力比夏季大气压力高，变化范围5以内 海平面大气压力称作标准大气压，为101325 Pa或760mmHg2022-8-3河海大学机电工程学院6注意：海拔较高的城市不能使用海平面的i-d图！2022-8-3河海大学机电工程学院7压力类参数大气压力水蒸汽分压力、饱和水汽分压力温度类参数干球温度露点温度湿球温度能量类参数湿度类参

3、数绝对湿度相对湿度含湿量焓n湿空气的主要参数 2022-8-3河海大学机电工程学院8 工作压力（又称表压力或真空度）工作压力（又称表压力或真空度）绝对压力当地大气压力工作压力绝对压力当地大气压力工作压力只有绝对压力才是空气的状态参数。Bpep绝对pvp绝对n 大气压力（符号p或B，单位Pa）2022-8-3河海大学机电工程学院9 水蒸汽分压力（符号pq，单位Pa）在一定温度条件下，湿空气中的水蒸汽含量达到最大限度时，则称湿空气处于饱和状态，亦称为饱和空气，此时相应的水蒸汽分压力称之为饱和水汽分压力。p q,b仅取决于温度，温度越高，pq,b越大。n 饱和水汽分压力（符号pq,b，单位Pa）水蒸

4、汽分压力是指空气中的水蒸汽单独占有空气的体积，并具有和空气相同的温度时所具有的压力。同理引出干空气分压力pg，单位为Pa。由道尔顿定律得：B=pq+pg2022-8-3河海大学机电工程学院10Vmzq 绝对湿度随温度的变化而变化。kg/m3 单位容积湿空气中含有水蒸汽的质量，用z表示，即n 绝对湿度2022-8-3河海大学机电工程学院11 含湿量 在湿空气中与1kg干空气同时并存的水蒸汽量，称为含湿量，即kg/kg干空气gqmmd 常温常压下干空气和水蒸汽都可以视为理想气体，因此遵循理想气体状态方程式。qqqqqTRmVpgggggTRmVp2022-8-3河海大学机电工程学院12Vq=Vg=

5、V，Tq=Tg=TRg287 J/(kgK)，Rq461 J/(kgK)gqgqgqqgpppppRpRd622.0461287 kg/kg干空气qqpBpd622.0ddBpq622.0或（1-5）2022-8-3河海大学机电工程学院13t1=20d1=14.7g/kg干空气t2=30d2=20g/kg干空气t1=20d1,b=14.7g/kg干空气t1=30d2,b=27g/kg干空气哪种空气更潮湿?已饱和 未饱和2022-8-3河海大学机电工程学院14 相对湿度 相对湿度即空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比，即（1-6）相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度，也就是

6、反映了空气吸收水蒸汽的能力（吸湿能力）和空气的潮湿程度。%100,bqqpp2022-8-3河海大学机电工程学院15%100bdd对于湿空气：qqpBpd622.0对于饱和空气：bqbqbpBpd,622.0两式相比，得：%100,qbqqbqbqqbpBpBpBpBppdd%100,bqqbpBpBddbqbqpBpd,622.0（1-7）（1-8）（1-5）含湿量的另一种表达方式：n 相对湿度与含湿量之间的关系：2022-8-3河海大学机电工程学院16内容回顾 湿空气=干空气+水蒸汽 大气压力B 水蒸汽分压力pq 饱和水蒸汽分压力pq,b 绝对湿度 含湿量d 相对湿度qqpBpd622.0

7、=f(t)2022-8-3河海大学机电工程学院17n 焓 焓是工质的一个状态参数，是物质本身所包含的内部能量。在定压过程中，焓差等于热交换量。即 iQc mt 在空气调节中，空气的压力变化一般很小，可近似于定压过程，因此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。2022-8-3河海大学机电工程学院18 空气的焓是以1kg干空气做为计算基础的，即1kg干空气加上d kg水蒸汽的焓的总和，称为（1d）kg湿空气的焓。qgidii湿空气的焓：ttcigpg01.1,ttcriqpq84.12500,干空气的焓：水蒸汽的焓：(1.01 1.84)2500id td（1-9）kJ/kg干空气 显热潜热0

8、时水蒸气的汽化潜热2022-8-3河海大学机电工程学院19一、焓湿图的组成：（4个独立参数）1.45的等焓线2.垂直的等含湿量线3.近似平行的等温线4.弧形的等相对湿度线返回第二节 湿空气的焓湿图2022-8-3河海大学机电工程学院20等温线：根据公式 绘制。dtti)84.12500(01.1等相对湿度线：根据公式 绘制。bqbqpBpd,622.0水蒸汽分压力线：ddBpq622.0B一定时，pq=f(d)ni-d图是如何画出来的？2022-8-3河海大学机电工程学院212022-8-3河海大学机电工程学院22二、热湿比和热湿比线定义：焓变化和含湿量变化之比，称为热湿比，用符号表示，单位为

9、kJ/kg。diddiiABAB（1-10）WQdGiG（1-11）kg在焓湿图上，就是直线AB的斜率，因为它代表了过程线AB的倾斜角度，故又称为“角系数”。2022-8-3河海大学机电工程学院23三、大气压力变化对i-d图的影响 在空调范围内，空气密度常取为1.2kg/m3。大气压力相差不大时（103Pa），所得结果误差不大，工程上允许采用同一张i-d图。饱和线随B的不同而不同。B下降，饱和线右移。见13页图1-6。bqbqpBpd,622.02022-8-3河海大学机电工程学院24四、其他形式的焓湿图 焓湿图：焓、含湿量构成斜角坐标 温湿图：温度、含湿量构成直角坐标 温焓图：温度、焓构成直

10、角坐标2022-8-3河海大学机电工程学院25第三节 湿球温度、露点温度2022-8-3河海大学机电工程学院26 定义：定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的空气绝热饱和温度。稳定流动能量方程式：n 湿球温度（符号ts，单位为）tw(t1，d1，i1)(t2，d2，i2)21211000iiddiw2022-8-3河海大学机电工程学院27 特点：近似等焓 增焓部分是液体显热：d 4.19ts2022-8-3河海大学机电工程学院28 在热湿交换达到平衡，即稳定的情况下，湿球温度计所测得的读数称为空气的湿球温度。在一定的空气状态下，干、湿球温度的差值反映了空气相对湿度的大小。2022

11、-8-3河海大学机电工程学院29FttQs)(1传热原理：空气对湿球的传热量Q1湿纱布上水分蒸发需热量Q2WrQ 2BFppWqbq101325)(,BttAppsbqq)(,式中，101325rA或vA75.66500001.0bqsbqbqqpBttAppp,)(2022-8-3河海大学机电工程学院30湿球温度在焓湿图上的表示 当100的空气流经湿球时，设原空气状态为A，后空气状态变成饱和状态B，该过程中，传给水的显热量又由水汽分子以潜热的形式带了回来，因而可视空气焓值基本不变。tAtSAB%100i=Const湿球温度在i-d图上的近似表示法2022-8-3河海大学机电工程学院31严格来

12、说，AB是增焓过程。焓的增加量为：sABtcdiii kJ/kg干空气sssttcdtcddi19.4s=4.19t=0AtSStA%100BtBiAiS =4.19ts的线又称为空气的等湿球温度线。2022-8-3河海大学机电工程学院32 一般ts30，所以=4.19ts的等湿球温度线和=0的等焓线非常接近，而且当ts=0时，两条线完全重合，因此在工程计算中以等焓线代替等湿球温度线是允许的。2022-8-3河海大学机电工程学院33n 露点温度（符号tl，单位为）空气的饱和含湿量随空气温度的下降而减少。任一状态的未饱和空气，在保持所含水蒸汽量不变的条件下，使其温度逐渐降低，当温度低于某一个临界

13、温度时，空气中的水蒸汽便开始凝结出来，这个临界温度就称为这个状态空气的露点温度。露点温度即空气结露与否的临界温度。是否结露取决于表面温度和空气露点温度两者的关系。露点温度的大小只取决于空气的含湿量，含湿量不变时，露点温度亦为定值。2022-8-3河海大学机电工程学院34露点温度 状态参数之一 与pq和d相关，非独立参数 定义：在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度。2022-8-3河海大学机电工程学院35思考：露点温度与干球温度有关吗?干球温度、湿球温度和露点温度在大小上有什么区别?2022-8-3河海大学机电工程学院36n 空气状态参数之间的关系 通常在进行空调方面的计算时，一般都认为

14、大气压力基本不变。在大气压力不变的条件下，理论上知道下面5个（组）参数中的任意2个（组），就可以求出其余的几个（组）参数。干球温度，或饱和水蒸汽分压力。湿球温度。含湿量，或水蒸汽分压力，或露点温度。相对湿度。焓。2022-8-3河海大学机电工程学院37第四节 焓湿图的应用 独立参数：t、d、i、ts 当大气压力B一定时，可以根据其中任意两个决定空气状态，再从i-d图上查得tl、pq、pq，b、db等其余参数。焓湿图的应用 根据两个独立的状态参数确定空气状态及其余参数2022-8-3河海大学机电工程学院38查i-d图完成下表（p=101325Pa）参数idttstLpqpq,b单位kJ/kg干g

15、/kg干%PaPa17014.8503223.520.523504740262.912423221.61719204740361124630211719204170476.8164535.225.221.325405680558.79.8323320.314157049602022-8-3河海大学机电工程学院39 焓湿图的应用空气处理过程2022-8-3河海大学机电工程学院40 焓湿图的应用室内混合过程2022-8-3河海大学机电工程学院41A-B.等湿（干式）加热过程A-C.等湿（干式）冷却过程A-D.等焓减湿过程A-E.等焓加湿过程A-F.等温加湿过程A-G.减湿（干燥）冷却过程 ABCE

16、DFG 焓湿图的应用空气状态变化过程2022-8-3河海大学机电工程学院42表面式空气加热器（或电加热器）0ABABABiiddiidi加热器的加热量：)(ABiiGQ kW 空气的质量流量，单位为kg/s A-B.等湿（干式）加热过程2022-8-3河海大学机电工程学院43表面式冷却器（表面温度空气露点温度）0ACACACiiddii空气放出的热量(即处理空气所需要的冷量)：)(ACiiGQkW A-C.等湿（干式）冷却过程2022-8-3河海大学机电工程学院44固体吸湿剂 00ADADADddddii空气除去的湿量：)(ADddGWkg/sA-D.等焓减湿过程2022-8-3河海大学机电工

17、程学院45A-E.等焓加湿过程喷水室喷循环水 00AEAEAEddddii空气的加湿量：)(AEddGWkg/s2022-8-3河海大学机电工程学院46A-F.等温加湿过程向空气喷蒸汽 焓的增加值为加入蒸汽的全热量，即 qidikJ/kg干空气qqqtididdi84.12500每kg干空气增加的含湿量，kg/kg干空气)(AFiiGQ)(AFddGW空气的加热量：空气的加湿量：kg/skW 1kg水蒸汽的焓，kJ/kg2022-8-3河海大学机电工程学院47表面冷却器（表面温度空气露点温度）0diddiiAGAG空气放出的热量也即处理空气所需要的冷量（又称为制冷量）：)(AGiiGQ凝结出的

18、水蒸汽量：)(AGddGW kg/skW A-G.减湿（干燥）冷却过程 2022-8-3河海大学机电工程学院48 假设质量流量为GA（kg/s）、状态为A（iA，dA）的空气和质量流量为GB（kg/s）、状态为B（iB，dB）的空气相混合，混合后的空气质量流量为GC=GA+GB（kg/s）、状态为C（iC，dC）。CCBBAAiGiGiGCCBBAAdGdGdGCBABBAAiGGiGiG)(CBABBAAdGGdGdG)(即ACCBBAiiiiGGACCBBAddddGG 焓湿图的应用两种不同状态空气混合过程2022-8-3河海大学机电工程学院49BCBCACACABiiddGBCiiddG

19、CAACACCBCBddiiddii 混合点C将线段AB分成两段，两段长度之比和参与混合的两种空气的质量成反比，混合点靠近质量大的空气状态一端。混合定律 2022-8-3河海大学机电工程学院502022-8-3河海大学机电工程学院512022-8-3河海大学机电工程学院52思考 i-d图有横坐标和纵坐标吗？等温线相互平行吗？0？为什么？某热湿地区的房间，清晨启动空调送冷风时会在风口附近出现水雾，试说明是什么原因？2022-8-3河海大学机电工程学院53习题 适合昆明用的i-d图，饱和线上的20点要比北京用的id图向右平移多少（用d值衡量）？昆明夏季大气压力是80.8 kPa，请求出25、60时

20、其它的空气参数（ts、d、tl、i）？2022-8-3河海大学机电工程学院54作业：5，6，112022-8-3河海大学机电工程学院552022-8-3河海大学机电工程学院56 为使空调房间保持所要求的空气温度，在某一时刻应从室内除去的热量或需向房间供应的冷量，称为冷负荷；为保持空调房间的空气温度符合设计要求，需要向房间供应的热量，称为热负荷；为维持室内相对湿度恒定，需从房间除去或增加的湿量，称为湿负荷。2022-8-3河海大学机电工程学院572022-8-3河海大学机电工程学院58本章要解决的问题怎么确定空调负荷？室内设计标准如何确定？室外气象参数如何取？空调负荷由哪些部分组成？空调负荷的计

21、算法 室内热源应该怎么取？送风量与送风参数如何定？2022-8-3河海大学机电工程学院59第一节 室内外空气计算参数第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷、湿负荷第五节 空调房间送风量的确定2022-8-3河海大学机电工程学院60一、室内空气计算参数第一节 室内外空气计算参数（一）人体的热平衡和舒适感人体与环境换热：对流辐射热传导（忽略）排泄（忽略）蒸发呼吸，体表扩散（无感蒸发），显性出汗2022-8-3河海大学机电工程学院61人体舒适状态影响因素：环境因素 室内空气温度及其在空间的分布和随时间的变化；室内空气的相

22、对湿度；人体附近的气流速度；围护结构内表面及其他物体表面的温度；人的因素 人体的温度、散热及体温调节；衣服的保温性能及透气性。2022-8-3河海大学机电工程学院621.新有效温度和舒适区 图中斜画的一组斜线即为等有效温度线，它的数值是在50相对湿度线上标注的。在同一条有效温度线上，各点所表示的空气状态的实际干球温度、相对湿度均不相等，但各点空气状态给人冷热感相同。舒适区：平行四边形、菱形2022-8-3河海大学机电工程学院632.人体热舒适方程和PMV-PPD指标通过衣服的换热在热环境内通过对流C和辐射R的换热人体产热M对外做功消耗W体表扩散失热汗液蒸发失热呼吸的显热和潜热交换EM-W-C-

23、R-E=0 PMV-PPD评价方法：综合考虑了人体活动，衣着热阻（衣着情况），空气温度，平均辐射温度，空气流动速度和空气湿度等六个因素。2022-8-3河海大学机电工程学院64热感热感热热暖暖微暖微暖中性中性微凉微凉凉凉冷冷PMVPMV值值+3+3+2+2+1+10 0-1-1-2-2-3-3 PMV（Predicted Mean Vote，预计平均热感觉指数）代表了同一环境绝大多数人的舒适感觉。PPD（Predicted Percentage of Dissatified，预计不满意者的百分数）通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百分数。2022-8-3河海大学机电工程学院65 空调房间

24、室内温度和湿度的要求，用两组指标来反映，即空调温度、相对湿度基数和空调精度（室内温度、相对湿度允许波动范围）。空调温度、相对湿度基数：空调区域内按设计规定所需保持的空气基准温度与基准相对湿度（或干球温度一定时的湿球温度）。空调精度：空调区域内，在要求空调的工件旁所设一个或数个测温（或相对湿度）点上水银温度计（或相对湿度计）在要求的持续时间内，所示的空气温度（或相对湿度）偏离室内温（湿）度基数的最大差值。（二）室内空气温湿度计算参数2022-8-3河海大学机电工程学院66 选用室内设计参数关系到空调能耗。适当提高夏季的室内空气温度和降低冬季室内空气温度有显著的节能效果。2022-8-3河海大学机

25、电工程学院672022-8-3河海大学机电工程学院682022-8-3河海大学机电工程学院691.舒适性空调夏季：温 度 应采用2228 相对湿度 应采用4065 风 速 0.3m/s冬季：温 度 应采用1824 相对湿度 应采用3060 风 速 0.2m/s 温湿度、新风量、风速、空气含尘量、噪声等要求见设计标准与规范。2022-8-3河海大学机电工程学院702.工艺性空调 降温性空调 只规定温度或湿度的上限，对精度没有要求 恒温恒湿空调 对温、湿度基数和精度都有严格要求 净化空调 对温、湿度有一定要求，对空气中所含尘粒的大小和数量有严格要求 设计标准取决于生产工艺过程的要求。可查设计标准与

26、规范。2022-8-3河海大学机电工程学院71二、室外空气计算参数 通常建筑物为自然环境所包围，其内部必然处于外界大气压力、温度、湿度、风速、风向以及日照等气象参数的影响。作为空调设计用的室外气象参数，称室外空气计算参数。设计规范中规定的室外空气计算参数值，通常是根据全年少数时间不保证室内温湿度在控制标准范围内的原则确定的数值。2022-8-3河海大学机电工程学院721.夏季空调室外计算干、湿球温度 作用1.确定新风状态点2.计算新风冷负荷 原则经济、满足大多数时间（最高温度出现时间短，甚至很多年出现一次）确定历年平均不保证50小时的干、湿球温度2022-8-3河海大学机电工程学院732.夏季

27、空调室外计算日平均温度和逐时温度 作用：计算围护结构传热（不稳定传热）夏季空调室外计算日平均温度应采用历年平均不保证5天的日平均温度。夏季空调室外计算逐时温度（日较差法）2022-8-3河海大学机电工程学院74按下式确定：rwpshttt室外温度逐时变化系数 twp夏季空气调节室外计算日平均温度，（附录2-1）tr夏季室外计算平均日较差，52.0wpwgrttt 夏季空调室外计算逐时温度（日较差法）twg夏季空气调节室外计算干球温度，（附录2-1）2022-8-3河海大学机电工程学院753.冬季空调室外计算温度、湿度的确定 作用1.计算围护结构传热2.计算冬季新风负荷 原则加热加湿费用低，围护

28、结构传热按稳定传热计算，不考虑室外气温的波动。确定冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证1天的日平均温度；冬季空调室外计算相对湿度应采用累年最冷月平均相对湿度。2022-8-3河海大学机电工程学院76我国采暖通风与空气调节设计规范中规定：采用历年平均不保证采用历年平均不保证1 1天的日平均温度作为天的日平均温度作为冬季空调室外冬季空调室外计算温度计算温度；采用累年最冷月平均相对湿度作为采用累年最冷月平均相对湿度作为冬季空调室外计算相对冬季空调室外计算相对湿度湿度；采用历年平均不保证采用历年平均不保证5050小时的干球温度作为小时的干球温度作为夏季空调室外夏季空调室外空气计算温度空气计算温度（

29、附录附录2-12-1）；采用历年平均不保证采用历年平均不保证5050小时的湿球温度作为小时的湿球温度作为夏季空调室外夏季空调室外空气计算湿球温度空气计算湿球温度（附录附录2-12-1）；采用历年平均不保证采用历年平均不保证5 5天的日平均温度作为夏季空调室外天的日平均温度作为夏季空调室外计算日平均温度计算日平均温度（附录附录2-12-1）；夏季计算日空调室外空气逐时计算温度可经计算得到。夏季计算日空调室外空气逐时计算温度可经计算得到。2022-8-3河海大学机电工程学院772022-8-3河海大学机电工程学院78第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用一、太阳辐射热太阳辐射大气层吸收反射回宇宙空间到

30、达地球表面太阳直射辐射 到达地面的太阳辐射强度的大小，取决于地球对太阳的相对运动，也就是取决于被照射地点与太阳射线形成的高度角和太阳光线通过大气层的厚度。地理纬度、季节、昼夜的不同，太阳辐射强度也不同。太阳散射辐射2022-8-3河海大学机电工程学院79（一）太阳辐射强度1.太阳直射辐射 水平面上的直射辐射强度Js,z sin,NzsIJcoscos,NzcIJ竖直面（墙面）上的直射辐射强度Jc,z垂直于太阳光线的平面上的直射辐射强度太阳辐射线在水平面上的投影与墙面法线的夹角太阳高度角(2-26)(2-27)与表面的朝向有关，与纬度及大气透明度有关。2022-8-3河海大学机电工程学院802.

31、太阳散射辐射 建筑围护结构外表面所接受的散射辐射包括：天空散射辐射：来自天空向各方向反射、折射的散乱光。多云天气，散射辐射增多。地面反射辐射：太阳光线射到地面上以后，其中一部分被地面所反射到建筑物表面。大气长波辐射：大气中的水蒸气吸收太阳光的部分热，又吸收来自地面和围护结构外表面的反射辐射热后，使其温度上升，因而向地面进行长波辐射。2022-8-3河海大学机电工程学院81 水平面上的天空散射辐射强度Jp,s 竖直平面上的天空散射辐射强度Jc,s PPIJmspln4.111sin5.00,spscJJ,21(2-28)(2-29)太阳散射辐射强度：一般只计算天空散射辐射一项。2022-8-3河

32、海大学机电工程学院82（二）围护结构外表面所吸收的太阳辐射热 当太阳射线照射到非透明的围护结构外表面时，一部分会被反射，另一部分会被吸收，反射和吸收的比例取决于围护结构外表面材料的粗糙度和颜色。表面愈粗糙，颜色愈深，吸收的太阳辐射热越多，反之就愈少。不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都是全部吸收，而 白色表面可以反射几乎90的可见光。同一种材料对于不同波长辐射的吸收率是不同的。各种材料的围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数值见附录2-5。2022-8-3河海大学机电工程学院832022-8-3河海大学机电工程学院84二、室外空气综合温度 外表面单位面积上得到的热量为：

33、wzwwwwwwwwtItItq(2-32)wwtwI围护结构外表面与室外空气间的换热系数室外空气计算温度围护结构外表面温度围护结构外表面对太阳辐射的吸收系数围护结构外表面接受的总的太阳辐射强度2022-8-3河海大学机电工程学院85wzwwwwwwwwtItItqzwwItt称(2-32)为综合温度。综合温度并非真实的空气温度，是为计算上方便得到的一个相当的室外温度。tz非客观值，与对象的表面状态有关，且随表面的朝向不同而不同。2022-8-3河海大学机电工程学院86第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷一、概述（一）得热量 房间得热量指某时刻进入房间的总热量。如果得热5m，不宜大于1

34、5 工艺性空调：查表2-20(LnV次/h)n 换气系数 房间送风量L(m3/h)和房间体积V(m3)的比值2022-8-3河海大学机电工程学院108n选定送风温差后，即可按以下步骤确定送风状态和送风量：1.在焓湿图上找出室内空气状态点N；2.根据算出的余热Q和余湿W求出热湿比=Q/W，并过N点画出过程线3.根据所选定的送风温差tO，求出送风温度tO；4.过tO的等温线和过程线的交点O即为送风状态点，查出hO和dO的数值；5.计算送风量。2022-8-3河海大学机电工程学院1092022-8-3河海大学机电工程学院1102022-8-3河海大学机电工程学院1112022-8-3河海大学机电工程

35、学院112二、冬季送风量与送风状态的确定 冬季空调房间热湿比常小于夏季，可能为负值。送风状态空气的温度to往往接近或高于室内控制状态的温度tN，焓值ioiN。空调送热风时的温差可比送冷风时的送风温差大，因此冬季送热风时的送风量可以比夏季小。但冬季送风量也必须满足最小换气次数的要求，不能少于房间最少换气次数要求的送风量。送热风时的送风温度也不宜过高，一般应不超过45。对于全年定风量系统，冬季的送风量往往采取夏季的风量。根据已知的风量和冬季房间热湿比反求送风状态参数即可。2022-8-3河海大学机电工程学院1132022-8-3河海大学机电工程学院114作业：第11题2022-8-3河海大学机电工

36、程学院1152022-8-3河海大学机电工程学院116第一节第一节 空气热湿处理的途径及使用设备的类型空气热湿处理的途径及使用设备的类型第二节第二节 空气与水直接接触时的热湿交换空气与水直接接触时的热湿交换第三节第三节 用喷水室处理空气用喷水室处理空气第四节第四节 用表面式换热器处理空气用表面式换热器处理空气第五节第五节 空气的其他加热加湿方法和设备空气的其他加热加湿方法和设备第五节第五节 空气的其他除湿方法和设备空气的其他除湿方法和设备2022-8-3河海大学机电工程学院117第一节 空气热湿处理的途径及使用设备的类型一、空气热湿处理的各种方案 对于空气调节系统对于空气调节系统来说，一个空气

37、调节全来说，一个空气调节全过程是由过程是由空气处理全过空气处理全过程程及及送入房间的空气状送入房间的空气状态变化过程态变化过程组成。每一组成。每一个空气处理全过程都包个空气处理全过程都包含几个空气处理过程。含几个空气处理过程。2022-8-3河海大学机电工程学院1182022-8-3河海大学机电工程学院119二、空气热湿处理设备的类型n处理途径：热质交换n处理介质：水、水蒸汽、冰、各种盐类及其水溶液、制冷剂n处理设备类型：接触式热湿交换设备：接触式热湿交换设备：喷水室、蒸汽加湿器、局部加湿器、液体吸湿装置 表面式热湿交换设备：表面式热湿交换设备：肋管式、光管式空气加热器及空气冷却器2022-8

38、-3河海大学机电工程学院120 直接接触式热湿交换设备：直接接触式热湿交换设备：与空气进行热湿交换的介质与被处理的空气与空气进行热湿交换的介质与被处理的空气直接直接接触接触，即让空气流经热湿交换介质的表面或将热湿介，即让空气流经热湿交换介质的表面或将热湿介质喷淋到空气中间去。质喷淋到空气中间去。2022-8-3河海大学机电工程学院121 表面式热湿交换设备：表面式热湿交换设备：与空气进行热湿交换的介质，与空气进行热湿交换的介质，不不与被处理的空气与被处理的空气直接接触直接接触，即空气与介质间的热湿交换是通过设备的，即空气与介质间的热湿交换是通过设备的金金属表面属表面来进行的。来进行的。2022

39、-8-3河海大学机电工程学院122第二节 空气与水直接接触时的热湿交换 当空气遇到敞开的水面或飞溅的水滴时，根据当空气遇到敞开的水面或飞溅的水滴时，根据水温的不同水温的不同，会与水面之间发生会与水面之间发生显热交换显热交换、湿交换湿交换，在湿交换的同时，还将，在湿交换的同时，还将伴随伴随潜热交换潜热交换。显热交换显热交换：由于空气与水之间存在温差，因导热、对流和辐射作用而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。进行换热的结果。潜热交换潜热交换：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。潜热的结果。总

40、热交换量总热交换量 =显热交换量显热交换量 +潜热交换量潜热交换量 2022-8-3河海大学机电工程学院123根据质交换理论，空气与水直接接触时 在贴近水表面的地方或水滴周围，形成了一个温度等于水表面温度的饱和空气边界层（由于水分子作不规则运动的结果）在边界层周围，水蒸汽分子仍作不规则运动。有一部分水分子边界层，也有一部分水蒸汽分子由边界层水中 一、空气与水直接接触时的 热湿交换原理2022-8-3河海大学机电工程学院124传热机理传热机理 当边界层内饱和空气温度当边界层内饱和空气温度 周围未饱和空气温度周围未饱和空气温度 边界层边界层 未饱和空气未饱和空气 当边界层内饱和空气温度当边界层内饱

41、和空气温度 周围未饱和空气的周围未饱和空气的水蒸汽分子浓度，水蒸汽分子浓度，边界层边界层 未饱和空气（蒸发）未饱和空气（蒸发）当边界层内饱和空气水蒸汽分子浓度当边界层内饱和空气水蒸汽分子浓度 1喷嘴密度：n=1324个/(m2排)喷水方向：单排逆喷好，双排对喷好，三排一顺两逆好 排管间距：从占地面积和热交换效果考虑有最佳值喷嘴孔径：孔径小，水滴细，热交换效果好；但易堵塞 空气与水的初参数 决定了喷水室内热湿交换推动力的方向和大小。同类过程中初参数对效率影响不大。2022-8-3河海大学机电工程学院15122111()mnswswttEA vtt 22111()mnssttEA vtt 1221

42、wwQG iiWc tt1221wwiic tt3.喷水室的热工计算方法 原则：1）空气处理过程需要的E =喷水室能达到的E；2）空气处理过程需要的E=喷水室能达到的E；3）空气失去（或得到）的热量应等于喷水室中喷水吸收（或放出）的热量。2022-8-3河海大学机电工程学院152 热工计算的目的 是为了确定喷水室的结构参数，以及空气侧和水侧的参数。设计性计算 已知已知 求解求解空气量G 喷水室结构 空气的初状态 喷水量W 空气的终状态 水的初、终温 校核性计算 已知已知 求解求解空气量G 空气的终状态 空气的初状态 水的终温 喷水室结构喷水量W水的初温 计算类型2022-8-3河海大学机电工程

43、学院153四、喷水室的阻力 由前、后挡水板的阻力，喷嘴排管阻力，水苗阻力三部分组成。对于定型喷水室，其总阻力已由实测后的数据制成表格或曲线，根据工作条件便可查到。三、双级喷水室2022-8-3河海大学机电工程学院154空气加热器：热水或蒸汽做热媒表面冷却器：冷水（水冷式）或制冷剂（直接蒸发式）做冷媒一、表面式换热器的构造与安装 第四节 用表面式换热器处理空气2022-8-3河海大学机电工程学院155肋片管的加工方法不同不同型式的表面式换热器2022-8-3河海大学机电工程学院1562022-8-3河海大学机电工程学院1572022-8-3河海大学机电工程学院158 表面式换热器的安装表面式换热

44、器的安装可以垂直、水平、倾斜安装，但安装时要考虑凝结水排放的问题。2022-8-3河海大学机电工程学院159 按空气的流动方向，表面式换热器可以并联、串联或混合。通常，通过空气量多时，可采用并联方式；需要空气温升（或温降）大时，可采用串联连接。按冷、热媒管路连接，表面式换热器的冷、热媒管路可以有并联和串联之分。但是，蒸汽做热媒时，各台换热器的蒸汽管只能并联。通常，空气侧并联的换热器，其冷、热媒管路也应并联；空气侧串联的换热器，其冷、热媒管路也应串联管路串联。为了使冷、热媒与空气之间有较大温差，空气与冷、热媒之间宜按逆交叉流型流动。即，进水管路与空气出口应位于同一侧。2022-8-3河海大学机电

45、工程学院1602022-8-3河海大学机电工程学院161二、表面式换热器热湿交换过程的特点 用喷水室处理空气可以实现七种处理过程，而用表面式换热器处理空气时，只能实现等湿加热、等湿冷却、减湿冷却三种过程。2022-8-3河海大学机电工程学院162111nmyBwAVK)(nmwvAK)(mvAK（一）等湿加热和冷却过程 以水为介质的表面式换热器的传热系数：以热水为热媒的空气加热器：以蒸汽为热媒的空气加热器：W/(m2)W/(m2)(3-39)(3-42)(3-43)2022-8-3河海大学机电工程学院163pc()zbdQii dF（二）减湿冷却过程n 在减湿冷却过程中，既有显热交换，又有湿（

46、质）交换。n 热、湿交换规律符合刘伊斯关系式n 如果Lewis关系式成立，则有焓差动力式：(3-11)2022-8-3河海大学机电工程学院164()bpbiicttn 换热扩大系数：表示因存在湿交换而增大了的换热量。的大小直接反映了凝结水析出的多少，因此又称为析湿系数。xzdQdQdFttdFiibb(3-34)2022-8-3河海大学机电工程学院165()zbdQii dF()bpbiictt()zwbdQttdF 111smpnyKAVBwpc当表面冷却器上出现凝结水时，可以认为外表面的换热系数比干工况时增大了倍。将和代入n 湿工况下的传热系数：(3-40)2022-8-3河海大学机电工程

47、学院1661211gwttEtt（一）表面式空气冷却器的计算1.1.表面式冷却器的热交换效率表面式冷却器的热交换效率（1 1）全热交换效率）全热交换效率Eg（干球温度效率）（干球温度效率）三、表面式换热器的热工计算 定义式：Eg=变化最大的流体温差/两流体间的最大温差 物理意义：显热换热效果与最大可能的换热效果之比2022-8-3河海大学机电工程学院167(1)(1)11geEe 当用一定结构型式的表面冷却器处理空气时，如果忽略空气当用一定结构型式的表面冷却器处理空气时，如果忽略空气密度的变化，则它的密度的变化，则它的E Eg g值只与迎面风速值只与迎面风速V Vy y、水的流速、水的流速w

48、w和过程的和过程的有关，即有关，即1 1f f(V Vy y,w,w,)传热单元数，=KsF/GcpKs:湿工况传热系数 代表1温差传热量/空气升高1所需热量 两流体的水当量比（水气比）=Gcp/Wc水=dtw/dt 析湿系数，=(i1-i2)/cp(t1-t2)代表全热交换量/显热交换量理论式与实验吻合很好，可直接使用。2022-8-3河海大学机电工程学院1681213ttEtt22111sstttt（2 2）通用热交换效率）通用热交换效率EE 反映了空气与冷表面接触的充分程度。2022-8-3河海大学机电工程学院169u换热系数wVym（其中m1）u由于w难求，故E由实验确定，与结构、Vy

49、及排数N有关。u Ef(Vy,N)，E随冷却器排数N的增大而变大，并随Vy的增加而变小。u 排数N一般不超过8排，Vy值一般为23m/s1 exp()/()wypaENVc 肋通系数：每排肋管外表面积与迎风面积之比肋通系数：每排肋管外表面积与迎风面积之比yFaNFN为肋片管排数为肋片管排数理论式：理论式：2022-8-3河海大学机电工程学院170影响表冷器效率的因素 提高接触系数E的技术途径：增加排数N 降低迎面风速Vy 与全热交换效率Eg有关的因素：KF（结构）风量G、迎面风速Vy 水量w、进水温度tw 析湿系数2022-8-3河海大学机电工程学院1712.2.表面冷却器的表面冷却器的热工计

50、算类型热工计算类型设计性计算 已知已知 求解求解空气量 冷却器型号、台数、排数 空气的初状态 冷水初、终温空气的终状态冷水量 校核性计算 已知已知 求解求解空气量 空气的终参数 空气的初参数 冷水终温 冷却器型号、台数、排数冷水量冷水初温 2022-8-3河海大学机电工程学院172(1)12(1)1111gwtteEtte221111 exp()swspttFEttGc 1221wwttWciiGQ3.3.表面冷却器热工计算的表面冷却器热工计算的主要原则和方法主要原则和方法（1）空气处理过程需要的Eg =表冷器能达到的Eg；（2）空气处理过程需要的E=表冷器能达到的E；（3）空气放出的热量=表