空氣調(diào)節(jié)趙榮義

空氣調(diào)節(jié)趙榮義第1頁/共55頁①直接接觸式熱濕交換設(shè)備

設(shè)備特點是，與空氣進(jìn)行熱濕交換的介質(zhì)直接與空氣接觸。典型代表是噴水室知識點2熱濕交換設(shè)備類型②表面式熱濕交換設(shè)備設(shè)備特點是，介質(zhì)與空氣之間的熱濕交換通過分隔壁面進(jìn)行。典型代表是表面式換熱器第2頁/共55頁溫度等于水飽和空氣第二節(jié)空氣與水直接接觸時的熱濕交換溫差是顯熱交換的推動力，水蒸汽分壓力差是潛熱和濕交換的推動力，焓差是總熱交換的推動力知識點1熱濕交換原理第3頁/共55頁知識點2空氣與水直接接觸時的狀態(tài)變化過程第4頁/共55頁在實際的噴淋過程中，噴水量總是有限的，空氣與水的接觸時間也不可能無限長，空氣的狀態(tài)變化過程也不算直線，但工程上空氣處理的結(jié)果更為重要，所以上述直線仍然可用。第5頁/共55頁知識點1噴水室的用途以調(diào)節(jié)濕度為主要目的的紡織廠、卷煙廠等工程中大量使用

第三節(jié)用噴水室處理空氣知識點2噴水室的分類按被處理空氣在噴水室內(nèi)的流速大小分為低速（2m/s～3m/s）和高速（3.5m/s～6.5m/s）兩類。

按噴水室內(nèi)空氣流動方向分為臥式（空氣流動為水平方向，水以順噴或逆噴方向噴出）和立式（空氣流動由下向上或由上向下，水由上向下噴出）兩類。

按制造噴水室外殼所用的材料分為金屬外殼和非金屬外殼（如玻璃鋼、磚砌或鋼筋混凝土）兩類。第6頁/共55頁知識點3噴水室的構(gòu)造：以臥式、單級、低速為例第7頁/共55頁（1）擋水板：前擋水板有擋住飛濺出來的水滴和使進(jìn)風(fēng)均勻流動的雙重作用，因此有時也稱它為均風(fēng)板。后擋水板能將空氣中夾帶的水滴分離出來，防止水滴進(jìn)入后面的系統(tǒng)。（2）噴嘴噴嘴性能的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在同樣噴水壓力下的噴水量和霧化效果，同一類型的噴嘴，孔徑越小，噴嘴前壓力越高，則霧化效果越好，孔徑相同時，壓力越高，噴水量越大，霧化程度越高，但噴水所消耗水泵的功率就越大，理想的噴嘴能在較低噴水壓力下，保證噴水室所需要的霧化效果的噴水量，且使用過程中不易堵塞。安裝噴嘴時，密度一般是13-24個/m2，呈梅花形分布。第8頁/共55頁（3）排管在噴淋室中通常設(shè)置一至三排噴嘴，最多四排噴嘴。噴水方向根據(jù)與空氣流動方向相同與否分為順噴、逆噴和對噴。一排噴嘴采用順噴或逆噴，二排為對噴，三排時第一排順噴，第二、三排逆噴。

（4）噴水室外殼

噴水室外殼一般為矩形斷面，斷面積由被處理風(fēng)量和推薦風(fēng)速確定。材料為雙層鋼板，內(nèi)夾保溫層。外殼上還應(yīng)有不小于400*600mm的密封檢查門，門上應(yīng)開設(shè)玻璃觀察孔，設(shè)有防水照明燈。第9頁/共55頁（5)循環(huán)水管：底池通過濾水器與循環(huán)水管相連，使落到底池的水能重復(fù)使用。濾水器的作用是清除水中雜物，以免噴嘴堵塞。

（6)溢水管：底池通過溢水器與溢水管相連，以排除水池中維持一定水位后多余的水。在溢水器的喇叭口上有水封罩可將噴淋室內(nèi)、外空氣隔絕，防止噴淋室內(nèi)產(chǎn)生異味。

（7)補(bǔ)水管：當(dāng)用循環(huán)水對空氣進(jìn)行絕熱加濕時，底池中的水量將逐漸減少，由于泄漏等原因也可能引起水位降低。為了保持底池水面高度一定，且略低于溢水口，需設(shè)補(bǔ)水管并經(jīng)浮球閥自動補(bǔ)水，

（8)泄水管：為了檢修、清洗和防凍等目的，在底池的底部需設(shè)有泄水管，以便在需要泄水時，將池內(nèi)的水全部泄至下水道。第10頁/共55頁知識點4其他噴水室第11頁/共55頁第12頁/共55頁第13頁/共55頁玻璃絲盒填料式噴水室第14頁/共55頁第15頁/共55頁知識點5雙級低速噴水室

這種使用同一水源的兩級噴水室，實際上是兩個單級噴水室在風(fēng)路及水路兩方面串聯(lián)起來使用的，而且噴淋水與被處理空氣呈逆流流動（相當(dāng)于一個逆流式換熱器），因此，具有熱濕交換效率高，被處理空氣的溫降、焓降較大，大大節(jié)約天然冷源水用量，且空氣的終狀態(tài)一般可達(dá)飽和等特點。雙級噴淋室能夠使水重復(fù)使用，因而水的溫升大、水量小，在使空氣得到較大焰降的同時節(jié)省了水量。因此，它更適宜于用在使用自然界冷水或空氣焓降要求較大的地方。雙級噴淋室的缺點是占地面積大，水系統(tǒng)復(fù)雜。

第16頁/共55頁第四節(jié)用表面式換熱器處理空氣知識點1表面式換熱器的分類熱水蒸汽加熱空氣冷水制冷劑冷卻空氣（1）空氣加熱器（2）空氣冷卻器第17頁/共55頁知識點2表面式換熱器的熱濕處理過程可以實現(xiàn)3種空氣處理過程1、等濕、加熱、升溫；A-B2、等濕、冷卻、降溫；A-C3、減濕、冷卻、降溫；A-D第18頁/共55頁知識點3表面式換熱器的構(gòu)造第19頁/共55頁第20頁/共55頁繞片機(jī)第21頁/共55頁串片方法：（1）浸鍍法鍍層金屬主要是鋅和錫，其次是鎘。浸鍍前管子和翅片都必須經(jīng)過化學(xué)處理，以清除其表面上的氧化物和油垢。鉻鎳鉬合金鋼用鹽酸、硫酸加氧化劑（如硝酸）進(jìn)行清洗；碳鋼用冷鹽酸和熱稀硫酸溶液進(jìn)行清洗；銅翅片只用稀硫酸清洗。翅片管經(jīng)過必要的清洗去油垢后，再用含有氯化亞錫成分的氯化銨溶液進(jìn)行處理一次（銅翅片除外）。才可置入熔融的鋅(或錫)槽中（鋅的熔點為400℃，錫的為230℃）。由于毛細(xì)作用，鋅(或錫)能均勻地充滿翅片和管子之間的所有間隙。凝固后二者即可構(gòu)成牢固的連接，并在翅片和管子表面構(gòu)成一層20～50微米厚的保護(hù)膜。但這種方法耗費金屬較高，成本較高，每平方米換熱面積約耗鋅1.25～1.30kg。（2）脹管法將串好的翅片管接到專用的加壓設(shè)備上，用液壓法（一般加壓到30MPa以上）脹大管子通道，使翅片管緊箍在管子上。脹管法比較簡單，一般只能用于延展性能良好的銅、鋁等有色金屬翅片管。很少用于鋼管。（3）接觸焊采用專用的電焊機(jī)和縫焊機(jī)一邊串片（或繞片）一邊將翅片焊到管子上。為避免焊的過程中管子變形，一般要插入芯軸。在采用此種工藝時，翅片的穿孔處通常要有折邊，以便焊接。這種方法被公認(rèn)是一種比較理想的方法，但其缺點是要求有較復(fù)雜的專用設(shè)備。（4）電阻焊接法在經(jīng)清洗磨光的管壁上先涂敷一層焊劑，再把翅片串(或繞)到管子上，然后在翅片管兩端接通電源，以較大的電流使焊劑中的金屬融化，將管子與翅片焊在一起。第22頁/共55頁焊接法第23頁/共55頁知識點4換熱器強(qiáng)化傳熱方法（1）強(qiáng)化管外側(cè)換熱系數(shù)措施：二次翻邊和新型肋片（2）強(qiáng)化管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)措施：內(nèi)螺紋管

(3)加工中應(yīng)盡量保證傳熱管與肋片的緊密接觸；

(4)設(shè)計中優(yōu)化各種結(jié)構(gòu)，并用親水性的表面處理技術(shù)；第24頁/共55頁知識點5表面式換熱器的安裝按其方位有3種：垂直、水平或傾斜安裝。垂直安裝時必須使肋片處于垂直位置，否則將因肋片上部積水而增加空氣阻力。為排除表冷器的凝結(jié)水，在其下部應(yīng)裝滴水盤和排水管第25頁/共55頁表面式換熱器的冷、熱媒管路也有并聯(lián)與串聯(lián)之分，不過使用蒸汽做熱媒時，各臺換熱器的蒸汽管只能并聯(lián)。對于用水做冷、熱媒的換熱器，通常的做法是：相對于空氣通路為并聯(lián)的換熱器其冷、熱媒管路也應(yīng)并聯(lián)；串聯(lián)的換熱器其冷、熱媒管路也應(yīng)串聯(lián)。管路串聯(lián)可以提高水流速，有利于水力工況的穩(wěn)定和增大傳熱系數(shù)，但是系統(tǒng)阻力有所增加。

安裝方式還可分為并聯(lián)（量多）與串聯(lián)（溫差大）兩種。

為使冷、熱媒與空氣之間有較大溫差，最好讓空氣與冷、熱媒之間按逆交叉流型流動。為便于使用和維修，冷、熱媒管路上應(yīng)裝設(shè)閥門、壓力表和溫度計。在蒸汽加熱器的管路上還應(yīng)設(shè)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥和疏水器。為保證換熱器正常工作，在水系統(tǒng)最高點應(yīng)設(shè)排空氣裝置，在最低點則應(yīng)設(shè)泄水、排污閥門。

第26頁/共55頁知識點6噴水表冷器普通表冷器只能冷卻或者冷卻除濕空氣，無法對空氣進(jìn)行加濕，更不容易達(dá)到較嚴(yán)格的濕度控制要求。所以在需要時還應(yīng)另設(shè)加濕設(shè)備。噴水式表冷器則能彌補(bǔ)這方面的不足，使之兼有表冷器和噴水室的優(yōu)點。該設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)是在普通表冷器前設(shè)置噴嘴.向表冷器外表面噴循環(huán)水。

由于噴水式表冷器要求噴嘴盡可能靠近表冷器設(shè)置，所以流過的空氣與噴水水苗接觸時間很短，更多的時間是與表冷器表面上形成的水膜接觸，熱濕交換現(xiàn)象更為復(fù)雜。

熱交換機(jī)理：水膜增加了熱交換面積；噴水對水膜的擾動減少了熱阻第27頁/共55頁知識點7直接蒸發(fā)冷卻和間接蒸發(fā)冷卻直接蒸發(fā)冷卻(簡稱DEC)是指空氣與水大面積的直接接觸，由于水的蒸發(fā)使空氣和水的溫度都降低，此過程中而空氣的含濕量有所增加，空氣的顯熱轉(zhuǎn)化為潛熱，這是一個絕熱加濕過程。整個蒸發(fā)冷卻過程要在冷卻塔、噴水室或其他絕熱加濕設(shè)備內(nèi)實現(xiàn)第28頁/共55頁間接蒸發(fā)冷卻(簡稱IEC)是指把直接蒸發(fā)冷卻過程中降溫后的空氣和水通過非接觸式換熱器冷卻待處理的空氣，那么就可以得到溫度降低而含濕量不變的送風(fēng)空氣，此過程為等濕冷卻過程。若把直接蒸發(fā)冷卻中用的空氣稱二次空氣，待處理的空氣稱一次空氣第29頁/共55頁蒸發(fā)型空調(diào)與傳統(tǒng)的壓縮機(jī)型空調(diào)相比，具有以下優(yōu)點

·初投資的成本低；約為傳統(tǒng)機(jī)械制冷的1/2，機(jī)械制冷系統(tǒng)的造價為400元/m2左右，而蒸發(fā)型制冷系統(tǒng)為250元/m2左右，一般三年即可收回初投資。

·耗電量為傳統(tǒng)空調(diào)的1/8，蒸發(fā)型空調(diào)（蒸發(fā)式冷氣機(jī)）設(shè)備中所需的主要動力為風(fēng)機(jī)和水泵動，無制冷壓縮機(jī)，能效比COP值很高，通常機(jī)械制冷系統(tǒng)的耗電為50W/m2左右，而蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)為10W/m2左右，節(jié)電80%左右。

·蒸發(fā)型空調(diào)（蒸發(fā)式冷氣機(jī)）運(yùn)行方式為全新風(fēng)運(yùn)行，且具有空氣過濾和加濕功能，不斷輸入100%新鮮冷空氣，有效的正壓送風(fēng)可使有害的空氣排出室外，保持室內(nèi)潔凈；大大改善其室內(nèi)空氣品質(zhì)。

·保護(hù)環(huán)境，零污染；由于蒸發(fā)型空調(diào)（蒸發(fā)式冷氣機(jī)）設(shè)備以水為制冷劑（不氟里昂），對大氣無污染。

·維護(hù)簡單、保養(yǎng)費用低；傳統(tǒng)壓縮式空調(diào)機(jī)組一般需要冷水機(jī)組、冷卻塔、冷卻水泵、末端裝置等復(fù)雜的成套設(shè)備，運(yùn)行、維護(hù)都麻煩，且需專業(yè)人員操作，耗資很大，而蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理方便，一般無須專業(yè)人員。

第30頁/共55頁蒸發(fā)冷卻技術(shù)上尚存在認(rèn)識的誤區(qū)誤區(qū)之一：蒸發(fā)冷卻技術(shù)僅限于干旱氣候環(huán)境使用

蒸發(fā)冷卻技術(shù)早期應(yīng)用于一些干旱氣候環(huán)境地區(qū)，并在美國的西南部、澳大利亞、印度、巴基斯坦、南非、以色列和我國的西北地區(qū)等炎熱干燥地帶得到推廣。但是，這并不意味著蒸發(fā)冷卻技術(shù)僅限于干旱氣候環(huán)境使用。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)有直接蒸發(fā)冷卻與間接蒸發(fā)冷卻及兩者所復(fù)合而成的多種蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)幾乎可以在所有氣候條件下應(yīng)用；另外，由除濕技術(shù)與蒸發(fā)冷卻技術(shù)相結(jié)合的除濕冷卻系統(tǒng)，是在蒸發(fā)冷卻研究的基礎(chǔ)上提出的一種不受環(huán)境影響的制冷方式，除濕冷卻空調(diào)通常由除濕劑吸濕、除濕劑再生、蒸發(fā)冷卻及換熱等過程組成。被處理空氣的潛熱處理由除濕劑吸濕來完成，而顯熱處理由蒸發(fā)冷卻來完成。誤區(qū)之二：蒸發(fā)冷卻技術(shù)將取代機(jī)械制冷

與機(jī)械制冷相比，蒸發(fā)冷卻存在著很多不足之處。如缺乏除濕功能，冷卻空氣的能力受外界氣候環(huán)境的影響嚴(yán)重，多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)控制較復(fù)雜等。當(dāng)僅靠蒸發(fā)冷卻不能達(dá)到制冷要求時，可啟動機(jī)械制冷進(jìn)行補(bǔ)償；想要提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，只能加大新風(fēng)量，但機(jī)械制冷能耗會大大增加，而蒸發(fā)冷卻空調(diào)卻可以實現(xiàn)全新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行。因此，將機(jī)械制冷與蒸發(fā)冷卻相結(jié)合，既能滿足多種不同需求，又減少了能耗。所以，蒸發(fā)冷卻技術(shù)與機(jī)械制冷各有所長，結(jié)合使用可以發(fā)揮出意想不到的效果。目前，在舒適性空調(diào)系統(tǒng)中，由除濕技術(shù)、蒸發(fā)冷卻技術(shù)、機(jī)械制冷技術(shù)三者結(jié)合組成的除濕法空調(diào)系統(tǒng)已受到國內(nèi)外普遍關(guān)注。

第31頁/共55頁技術(shù)難點

蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)中的熱和質(zhì)的交換問題，是傳熱界的一個主要研究方向。近年來國內(nèi)外仍有許多學(xué)者正對此問題進(jìn)行更深入的理論和實驗研究，但從系統(tǒng)整體綜合考慮各個部件的熱質(zhì)交換特性的還沒有；由于水和空氣間熱質(zhì)交換過程表現(xiàn)出高度的時變和非線性特性，使得無論是在物理模型的建立，還是在數(shù)學(xué)模型的求解上都非常困難，這也阻礙了這個課題的深入研究。

第32頁/共55頁第五節(jié)空氣的其他加熱加濕方法和設(shè)備知識點1用電加熱器加熱空氣

電加熱器是讓電流通過電阻絲發(fā)熱而加熱空氣的設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)緊湊、加熱均勻、熱量穩(wěn)定、控制方便的優(yōu)點。但是電加熱利用的是高品位的熱能，它只宜在一部分空調(diào)機(jī)組和小型空調(diào)系統(tǒng)中使用，在恒溫精度要求較高的大型空調(diào)系統(tǒng)中，也常用電加熱器控制局部加熱或末級加熱使用。裸線式：由繞成螺旋形的裸電阻絲構(gòu)成，電阻絲直接暴露在風(fēng)道中，為了安全和檢修方便起見，通常將這種電加熱器做成抽屜式。

管式：由管狀電熱元件組成：將螺旋狀電阻絲裝在特制的金屬套管中，中間填充結(jié)晶氧化鎂做絕緣材料。缺點是熱惰性大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜第33頁/共55頁1---隔熱層2---瓷絕緣子3---電阻絲4---鋼板第34頁/共55頁知識點2加濕的分類等溫加濕--------噴蒸汽加濕，水蒸汽直接進(jìn)入空氣中，不涉及相態(tài)變化，所以是等溫過程等焓加濕--------噴水加濕，水首先蒸發(fā)成水蒸汽，蒸發(fā)過程吸收空氣的熱量，但是空氣同時得到了含濕量，所以是等焓過程第35頁/共55頁知識點3等溫加濕設(shè)備（1）干蒸汽加濕器工程上常常采用一種叫做“干式蒸汽加濕器”的設(shè)備。它由一個蒸汽噴管、噴管外保溫外套以及干燥蒸汽用的筒體組成。自干式蒸汽加濕器噴出的干燥蒸汽，不再夾帶冷凝水滴，加濕效果比較好。第36頁/共55頁（1）干蒸汽加濕器注意：干蒸汽加濕器左右式判定規(guī)則：從蒸發(fā)罐向噴管方向看，如噴管噴出的蒸汽方向向左，則該干蒸汽加濕器為左式；反之，為右式。一般地，空調(diào)機(jī)組為空氣流動方向向左，就應(yīng)安裝右式干蒸汽加濕器；反之，就應(yīng)安裝左式干蒸汽加濕器。只有這樣才能保證噴出的蒸汽是逆向空氣流動的方向。第37頁/共55頁（2）電熱式加濕器用管狀電熱元件置于水中制成，電熱元件通電之后，將水加熱產(chǎn)生蒸汽。如果將PTC發(fā)熱元件置于水中，又稱作PTC蒸汽加濕器。第38頁/共55頁（3）電極式加濕器將三根銅棒或不銹鋼棒插入水中做電極，水做電阻，電極與三相電源接通之后，就有電流從水中通過，因而加熱蒸發(fā)成為蒸汽。也可以采用兩個電極，與單相電源。第39頁/共55頁知識點4等焓加濕設(shè)備（1）高壓噴霧式加濕器經(jīng)過高壓泵加壓的高壓水從噴嘴小孔向空氣中噴出，形成粒徑較小的水霧第40頁/共55頁（2）濕膜加濕器經(jīng)過過濾的水通過管路送到加濕器頂部淋水器，水在重力作用下，沿濕膜材料向下滲透，水被濕膜材料吸收，形成均勻的水膜；當(dāng)干燥的空氣通過濕膜材料時，水分子充分吸收空氣中的熱量而汽化、蒸發(fā)，使空氣的濕度增加，形成濕潤的空氣。第41頁/共55頁第42頁/共55頁（3）超聲波加濕器

超聲波加濕器的優(yōu)點是，加濕強(qiáng)度大，加濕均勻，加濕效率高；節(jié)能、省電，耗電僅為電熱加濕器的1／10至1／15；使用壽命長，濕度自動平衡，無水自動保護(hù)；兼具醫(yī)療霧化、冷敷浴面、清洗首飾等功能。缺點是價格高、對水質(zhì)有一定的要求。第43頁/共55頁（4）離心式加濕器

離心加濕是利用電機(jī)帶動吸水器和霧化盤高速旋轉(zhuǎn)，將水不斷地從儲水盤中吸出，在離心力作用下，水被破碎成小顆粒，小顆粒高速碰撞霧化格柵，變成水霧，水霧在出風(fēng)誘導(dǎo)下涌出加濕器，進(jìn)入加濕空間，達(dá)到加濕目的。第44頁/共55頁第六節(jié)空氣的其他除濕方法和設(shè)備知識點1加熱通風(fēng)法除濕

只要求控制室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)技術(shù)稱為供暖或降溫，冷卻和去濕都與制冷原理有關(guān)。為保持室內(nèi)環(huán)境有害物濃度在一定衛(wèi)生要求范圍內(nèi)的技術(shù)稱為通風(fēng)，大多數(shù)系統(tǒng)在過渡季節(jié)或非工作時間里要輔以通風(fēng)系統(tǒng)對房間進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)?？照{(diào)系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)有許多部分結(jié)合在一起，通常稱為空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。第45頁/共55頁知識點2用冷凍除濕機(jī)減濕第46頁/共55頁可調(diào)型冷凍除濕機(jī)減濕第47頁/共55頁知識點3用固體吸濕劑減濕1kg硅膠的孔隙面積可達(dá)40萬m2孔隙容積為其總體積的70%吸