第四章空气的热湿处理

湿热处理101846 陈楠先介绍空气热湿处理基本过程，（过程如图示1）1)等湿加热(A —B)使用表面式换热器及某些电热设备，通过热表面对湿空气加热，保持湿度不变，提高温度，又称“干加热”。

2)等湿冷却(A —C)使用表面式冷却器冷却湿空气，当冷表面温度等于或高于湿空气的露点温度时，空气温度降低，湿度不变，又称“干冷却”。

3)等焓加湿(A —E)使用喷水室以适量的水对湿空气进行循环喷淋，水滴及其表面饱和空气层的温度将稳定于被处理空气的湿球温度，空气温度降低、含湿量增加，焓值基本不变，又称“绝热加湿”。

4)等焓减湿(A —D)使用固体吸湿装置处理空气，湿空气中部分水蒸气将在吸湿剂的微孔表面凝结，含湿量降低、温度升高，焓值基本不变。

5)等温加湿(A 一F ）使用各种热源产生蒸汽，通过喷管等设备使之与空气均匀掺混，使空气含湿量和焓值增加而温度基本不变。

6)冷却干燥(A —G)使用喷水室或表冷器冷却空气，当水滴或换热表面温度低于湿空气的露点温度时，空气将出现凝结、脱水，温度降低且焓值减小。

将上面基本方法适当组合就可以将不同湿度，温度的空气调节到需要的状态。

下面具体分析调节的过程，夏季炎热潮湿，用W （设为T=31℃，湿度80%）表示，冬季寒冷干燥用W ’表示，假设均要求达到同一送风状态O （25℃,40%）（如图3所示）。

1)夏季热湿处理过程(1)W —L 一O此方案由冷却干燥（W —L)和干加热(L —O)这两个过程组合成。

先使用喷水室或表冷器将空气降温到某一露点温度，使得饱和含水量与O 点含水量相同，则湿度符合了要求，然后干加热到25℃（湿度不变），完成调节。

此过程易于实现，但降温后又加热，造成能量浪费。

(2)W —O乍一看，这一方案似乎简便，但正如老师课上所讲，很难实现，只有借助使用液体吸图1：空气热湿处理的基本过程图2：空气热湿处理典型设备湿剂的减湿装置，但将投资大，管理不便。

(3)W 一1—0该方案由一个等焓减湿(W 一1)和一个干冷却(1一O)过程所组成。

空气的热湿处理为了使空调房间送风的热、湿度达到要求，在空调系统中必须有相应的热湿处理设备，通过各种处理方法（如对空气的加热或冷却、加湿或减湿），满足所要求的送风状态。

在空调工程中，用喷淋水处理空气得到广泛应用，尤其是对于大型的生产性空调，要求相对温度严格的场合。

喷水室中水和空气直接接触，热湿交换率高；空气被洗涤净化；只要适当改变水温，就能对空气进行加热、加湿或降温、减湿处理。

1、水和空气的热湿交换过程空气与水之间热湿交换规律所谓喷水室处理空气，是用喷嘴将不同温度的水喷成雾状水滴使空气与水之间产生强烈的热、湿交换，从而达到一定的处理效果。

在喷水室中，由于喷嘴的作用布满了无数小水滴。

现取一滴水进行分析，如图1所示。

由于水滴表面的蒸发作用，在水滴表面形成一层空气薄层。

不论是空气中的汽分子，还是水滴表面饱和空气层中的水汽分子，都在作不规则运动，空气中的水分子有的进入饱和空气层中，饱和空气层中的水汽分子有的也跳到空气层中去。

若饱和空气层中水汽压力大于空气中的水汽压力，由饱和空气层跳进空气中的水汽分子，多于由空气跳进饱和空气层中的水汽分子，这就是水分蒸发现象，周围空气被加湿了。

相反，如果周围空气跳到水滴表面饱和空气层中水汽分子，多于从饱和空气层中跳到空气中的水汽分子，这就是水汽凝结现象，空气被干燥了。

这种由于水蒸气压力差产生的蒸发与凝结现象，称为空气与水的湿交换。

图1 空气与水的热湿交换2、空气与水直接接触时的状态变化过当空气流过水滴表面是时，把水滴表面饱和空层的一部份饱和空气吹走。

由于水滴表面水汽分子不断蒸发，又形成新的饱和空气层，这样饱和空气层将不断与流过的空气相混合，使整个空气状态发生变化。

如果喷水量无限大，水和空气接触时间又无限长，则全部空气都能达到饱和状态，并具有水的温度。

在图2中，O表示被处理空气的状态点，当用水喷淋空气时，随着水温不同，可以得到七种典型的空气状态变化过程。

（1）tsh＞tg水温度高于空气的干球温度,过程线为O-1.显然,空气状态变化的程线在等温线索年方,如果在过程线上任取一点表示处理后的空气状态点,可见处理后的空气温度、湿量、焓均增加。

空气调节复习资料空气调节应用于工业及科学实验过程一般称为“工艺性空调”，而应用于以人为主的空气环境调节则称为“舒适性空调”。

第一章：相对湿度的定义：湿空气的水蒸气压力P q与同温度下饱和湿空气的水蒸气压力P q。

b之比。

也可近似表示成含湿量d与饱和含湿量d b的比值。

是空气的焓h=1.01t+(2500+1.84t)d/1000热湿比线：湿空气的焓变化与含湿量变化之比。

ε=Δh（kW）/Δd（kg/s）湿球温度，露点温度，干球温度的关系为：干球温度≥湿球温度≥露点温度湿空气的加热过程：通过热表面加热，则温度会增高，含湿量不变。

湿空气的冷却过程：通过表面冷却器冷却，在冷表面温度高于空气的露点温度时，含湿量不会变化，温度下降。

等焓加湿：喷循环水加湿，喷雾加湿，湿膜加湿等属于等焓加湿。

等温加湿：喷干蒸汽，电极式加湿等等焓减湿：利用固体吸湿剂干燥空气时，可以实现等焓减湿过程。

两种空气混合，遵守能量守恒，质量守恒定律。

即G A×h A+G B×h B=（G A+G B）h CG A×d A+G B×d B=（G A+G B）d C第二章：空调负荷计算与送风量负荷：在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需要向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。

得热量通常包括：太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量，人体，照明，设备散入房间的热量。

PMV-PPD指标综合考虑了人体活动强度，衣服热阻，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，来评价和描述热环境。

新有效温度是干球温度，湿度，空气流速对人体冷热感的一个综合指标，该数值是通过对身着0.6clo服装，静坐在流速为0.15m/s，相对湿度为50%的空气温度产生相同冷热感的空气的温度。

综合温度：相当于室外气温由原来的温度值增加一个太阳辐射的等效温度值。

冷冻水系统培训——湿空气热力学－焓湿图Johnson Controls学习和发展部2007年11月26－30日，Shanghai湿空气热力学湿空气热力学是一门研究湿空气热力学参数以及如何利用这些参数分析湿空气状态及相关空气处理过程的学科。

湿空气热力学是热力学中的一门专业学科。

在HVAC 行业中，湿空气热力学主要关注空气热力学参数及在焓湿图上的应用。

理解各种湿空气热力学参数的物理意义。

能够在焓湿图上确定各项空气参数。

能够在焓湿图上表达常用的空气处理过程。

能够结合焓湿图，理解HVAC系统的设计步骤。

掌握空气处理过程计算常用公式，根据在焓湿图上确定的空气参数，对空气处理过程进行定量计算。

湿空气的组成及空气的状态参数。

焓湿图及空气热力学参数在焓湿图上的表示方法。

HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法。

焓湿图的应用举例——舒适性全空气HVAC系统设计参数及空调箱盘管设计冷量的确定方法。

湿空气的组成及空气的状态参数。

焓湿图及空气热力学参数在焓湿图上的表示方法。

HVAC 空气处理过程在焓湿图上的表示方法。

焓湿图的应用举例——舒适性全空气HVAC系统设计参数及空调箱盘管冷量的确定方法。

空气的物理组成：大气环境中，空气的成分主要是氮气（78％）、氧气（21％）及其它微量气体如：水蒸气、二氧化碳、氩气等。

HVAC 空气热湿处理过程中，空气的组成：干空气—氮气、氧气、二氧化碳等（在HVAC温度范围内始终维持气态）。

水蒸气－在HVAC 温度范围内，可能发生蒸发或者冷凝过程，从而“进入”或“离开”空气。

✓HVAC 空气热湿处理过程中，“空气”是“湿空气”的简称，是干空气和水蒸气的混合物。

空气（湿空气）＝干空气＋水蒸气✓在湿空气中，水蒸汽的含量虽少，但其却对室内空气环境控制（人员舒适性及工艺生产要求）产生重要的影响，并且对空气热湿处理能耗产生重要影响（潜热换热量）。

空气的热力学状态参数◆干球温度◆含湿量◆饱和空气◆相对湿度◆露点温度◆湿球温度空气的速度、洁净度等参数不属于该范畴。

第二章 传质的理论基础3、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：410D -=若在压强5001.01310,273PPa T K =⨯=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 状态下的扩散系数可用该式计算32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅=223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=52115233 1.5410/1.013210(25.6)D m s -==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+=50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K =3221.0132980.2()0.228/1.0132273D cm s=⨯⨯=2-4、解：气体等摩尔互扩散问题124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯错误！未找到引用源。

m 2sR 0通用气体常数单位：J/kmol ﹒K5、解：250C 时空气的物性：351.185/, 1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则211220000()()()44ln4A A A m A s A A lA m A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰2-6、解：20℃时的空气的物性：（注：状态不同，D 需修正）353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023m e c sh R S =计算m h0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===第3章传热传质问题的分析和计算5、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s60e 210R 1.1810u lυ⨯===⨯⨯-616.9610转折点出现在56e 510101.1810e R , 4.24R c x l m μν⨯⨯⨯=== 因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)e c LR S Sh γ=-查表2—4得，定性温度为350C 时，324000.26410O D P T D P T -⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭2m /s40.264100.64c DS υ-⨯⨯===-616.9610360.8[0.037(1.1810)870]0.641548.9LSh γ=⨯⨯-⨯=430.288101548.9 4.4610/10mLL D h Sh m sL --⨯⎛⎫==⨯=⨯ ⎪⎝⎭每2m 池水的蒸发速率为()m A A S A n h ρρ⋅∞=-300C 时，3030.03037/;40,0.05116/A S A S kg m C kg m ρρ⋅⋅'==时()354.4610(0.030370.50.05116) 2.1410m A A S A S n h ρϕρ--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯6、解：在稳定状态下，湿球表面上水蒸发所需的热量来自于空气对湿球表面的对流换热，即可得以下能量守衡方程式2()s fg H O h T T h n ∞-=其中fg h 为水的蒸发潜热222()H O H O H O m S n h ρρ⋅⋅∞=-22()H O H O ms fgS h T T h h ρρ∞⋅⋅∞=+-又23r P 1m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭ 查附录2—1，当s T =035C 时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808S P=于是 325808180.0408/8314308H OS S sP M kg mRT ρ⨯===⨯0ρ∞=第四章 空气的热湿处理1、（1）大气是由干空气和一定量的水蒸汽混合而成的。

第一章绪论1、答：分为三类。

动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）；热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。

2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。

●间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。

●直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。

●蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。

●热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。

3、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。

●逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。

●叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。

●混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。

●顺流和逆流分析比较：在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。

空气调节复习资料空气调节应用于工业及科学实验过程一般称为“工艺性空调”，而应用于以人为主的空气环境调节则称为“舒适性空调”。

第一章：相对湿度的定义：湿空气的水蒸气压力P q与同温度下饱和湿空气的水蒸气压力P q。

b之比。

也可近似表示成含湿量d与饱和含湿量d b的比值。

是空气的焓h=1.01t+(2500+1.84t)d/1000热湿比线：湿空气的焓变化与含湿量变化之比。

ε=Δh（kW）/Δd（kg/s）湿球温度，露点温度，干球温度的关系为：干球温度≥湿球温度≥露点温度湿空气的加热过程：通过热表面加热，则温度会增高，含湿量不变。

湿空气的冷却过程：通过表面冷却器冷却，在冷表面温度高于空气的露点温度时，含湿量不会变化，温度下降。

等焓加湿：喷循环水加湿，喷雾加湿，湿膜加湿等属于等焓加湿。

等温加湿：喷干蒸汽，电极式加湿等等焓减湿：利用固体吸湿剂干燥空气时，可以实现等焓减湿过程。

两种空气混合，遵守能量守恒，质量守恒定律。

即G A×h A+G B×h B=（G A+G B）h CG A×d A+G B×d B=（G A+G B）d C第二章：空调负荷计算与送风量负荷：在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需要向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。

得热量通常包括：太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量，人体，照明，设备散入房间的热量。

PMV-PPD指标综合考虑了人体活动强度，衣服热阻，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，来评价和描述热环境。

新有效温度是干球温度，湿度，空气流速对人体冷热感的一个综合指标，该数值是通过对身着0.6clo服装，静坐在流速为0.15m/s，相对湿度为50%的空气温度产生相同冷热感的空气的温度。

综合温度：相当于室外气温由原来的温度值增加一个太阳辐射的等效温度值。