绪论与湿空气的性质

第一讲绪论与湿空气的性质2学时一、通过本次学习应掌握的内容空气调节的任务；空气调节的一般组成；湿空气的基本性质；湿空气的焓湿图；二、学习安排：1、空气调节的历史沿革1851年制成氨吸收式制冷机；1872年制成氨压缩式制冷机；美国工程师cramer首次安装了系统，并命名air-conditioning;2、空气调节的任务在任何自然环境下，将室内空气维持在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的洁净程度；3、空气调节的用途分工艺性与舒适性两种系统；4、空气调节的一般组成进风、过滤、热湿处理、输送、冷热源；集中式、整体式、半集中式；5、空气调节的应用与节能发展趋势回收热量、节约风量、节约热源、节约投资、改善冷源、节省建筑空间、节省电能、节约出风设备；6、湿空气的组成干空气与水蒸汽；可当作理想气体来对待，；7、湿空气的状态参数理想气体状态方程： 0m P V R T= （1。

1） 压力：g q P P p =+温度：273.15t T =-含湿量：//0.622/g g q g d m m kg kg d P P ==干相对湿度：./q q b P P φ=表征空气接近饱和的程度；焓：g q i i d i =+⨯8、湿空气的的焓湿图两个坐标：i,d;六线：等压线、等温线、等含湿量线、等相对湿度线、等焓线、热湿比线； 不同大气压力下的焓湿图需校正;三、本讲作业：空气调节习题集：绪论：思考题2、习题：1-1第二讲 湿空气焓湿图的应用 2学时一、通过本次学习应掌握的内容湿球温度与露点温度定义及其在焓湿图上的表示；各类空气状态变化在i-d 图上的表示；两种不同状态空气混合过程计算；二、学习安排：1、湿球温度ts定义：湿球温度计温度；意义：与干球温度的差值反映了大小；实质：反映湿纱布中水的温度；制约因素：周围空气流速；在i-d图上的表示：过空气状态点沿等焓线交于饱和状态线，所得交点所对应温度；2、露点温度定义：空气沿等含湿量线冷却，最终达饱和时所对应的温度；意义：衡量空气结露与否；3、各类空气状态变化在i-d图上的表示干式加热：干式冷却：等焓减湿：等焓加湿：冷却干燥：增焓加湿等温：4、两种不同状态空气混合过程计算本讲作业：空气调节习题集：1-11、1-18第三讲室内外空气计算参数、得热量、冷负荷2学时一、通过本次学习应掌握的内容空调基数与空调精度；室外空气计算参数的确定；得热量与冷负荷；室内冷负荷构成；二、学习安排：1、室内空气计算参数空调基数：空调区域内所需保持的空气基准温度与基准相对湿度；空调精度：空调区域内温度计在要求的持续时间内所示的空气温度（湿度）偏离室内温（湿）度基数的最大差值；确定依据：工艺性或舒适性、室外气温、经济条件、节能要求；影响舒适感的因素：t,q,v,围护结构内表温度及其其它物体表面温度；人员活动量、衣着、年龄；具体数据：P25页2、室外空气计算参数确定的意义：计算室内外传热量、新风负荷；变化规律：分一昼、季节、Q几个方面的变化；确定的原则：不能取累年最大值，否则浪费；特点：夏季不稳定传热，冬季可简化为稳定传热；具体数据：公式（2-19）及（2-20）简化统计：可见《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ2003）3、得热量与冷负荷定义：P33关系：P34图2-14：图2-15：第四讲冷负荷计算2学时一、通过本次学习应掌握的内容空调冷负荷计算；二、学习安排：1、谐波反应法A．原理：热扰量分成对流和辐射两部分，其中对流成分形成瞬时冷负荷，辐射成分转变成冷负荷的过程中有衰减和延迟现象，此两部分叠加即得各计算时刻的总冷负荷值；B．得热量：稳定部分：`~~d fQ Q Q=+、波动部分：d fQ Q Q=+C．冷负荷：工程简化计算方法：见例2-6；2、冷负荷系数法A．原理：在传递函数法基础上为便于工程简化计算而建立起来的；B．计算：窗日射得热引起的冷负荷：CL=C CL；围结瞬变传热引起的冷负荷：CL=KF（t tl-t n）；总CLQ=CLQ窗日射+CL围结瞬变传热；设计负荷：取逐时总CLQ中最大值；第五讲室内冷（湿）负荷与空调房间送风量的确定2学时一、通过本次学习应掌握的内容群集系数；散热、散湿的计算；送风温差；冬（夏）季送风量计算；二、学习安排：1、室内热源散热量及冷负荷室内热源：工艺设备、照明、人体；散热量与冷负荷的关系：电动设备：电热设备：电子设备：照明得热：人体：冷负荷的工程简化计算方法：2、室内湿源散湿量人体：敞开水槽表面：地面积水：3、夏季送风状态及送风量热平衡：确定送风量，就需确定送风状态点，即送风温差；规范提出了夏季送风温差建议值；例2-8；4、冬季送风状态及送风量<与夏季的比较：εε夏冬季节能的措施：提高送风温差，降低送风量，可节约电能；例2-9；三、本讲作业：空气调节习题集：2-1、2-2、2-3；第六讲空气的热湿处理2学时一、通过本次学习应掌握的内容空气与水热湿交换的推动力；空气与水直接接触下的热湿交换状态变化过程；喷水室基本结构全热交换效率；通用热交换效率；二、学习安排：1、用途对空气进行各种热湿处理，达到所要求的送风量；2、途径固体吸湿：液体吸湿冷却：预热—喷蒸汽加湿—再热：预热—喷水室绝热加湿—再热：喷水室喷热水加热加湿—再热：预热—一部分经喷水室绝热加湿与另一部分未经喷水室绝热加湿混合：3、热湿处理设备类型A．与空气进行热湿交换的介质：如：水、水蒸气、冰等特点：介质与空气直接接触B．表面式热湿交换设备如：空气加热器、空气冷却器特点：介质不与空气接触，通过分离壁面进行热湿交换；4、空气与水直接接触的热湿交换原理A．空气与水之间的热湿交换取决于：主体空气与边界层内饱和空气温差△t;主体空气与边界层内饱和空气水蒸气分压力差△p;B．温差是热交换的推动力，水蒸气分压力差则是湿交换的推动力；5、空气与水直接接触的热湿交换状态变化过程A．假想条件：空气与水接触时间无限长，水量无限大，全部空气都能达到具有水温的饱和态，水温不变，空气终温将等于水温；B．A状态点空气与具有不同水温的水接触时的变化：冷却干燥：等湿冷却：加湿冷却：加湿等温：加湿加热：C．理想过程：空气与水接触时间足够长，但水量有限，水温将变化，空气状态变化过程是曲线形状；D．实际过程：接触时间有限，水量也有限，空气变化过程既不是直线，也难以达到理想过程中的饱和及温度等于水初（终）温；E．工程应用：连接空气初、终状态点的直线即可表示变化过程，不需要中间过程；6、喷水室结构构造：前挡水板、后挡水板、喷嘴、管道（循环管、补水管、溢水管、泄水管）；类型：单级、双级、多级；卧式、立式；低速、高速；7、喷水室热工计算自学；三、本讲作业：空气调节习题集：3-5、3-9；第七讲 用表面式换热器处理空气 2学时一、通过本次学习应掌握的内容表面式换热器基本结构；热湿交换机理；析湿系数；热工计算类型；热工计算方法；二、学习安排：1、表面式换热器分类加热器、表冷器（水冷式、直接蒸发式）；2、表面式换热器构造与安装构造：光管式、肋管式；力求：管子与肋片接触紧密；安装：分垂直、水平、倾斜三种；下部装接水盘；有并联、串联两种；3、表面式换热器热湿交换机理t 边> t 主 ：等湿加热；t l < t 边< t 主：等湿冷却（干工况）；t 边<t 主< t l ：减湿冷却（湿工况）4、表冷器的热工计算 析湿系数：()b p b i i C t t ξ-=-全热交换系数：1211g w t t E t t -=- 通用热交换效率：,221111s s t t E t t -=-- 计算类型：设计性计算；校核性计算；计算方法：A ．要实现三个条件： E g 需要=E g 达到；E,需要=E,达到；Q 放=Q 吸；B ．三个方程解三个未知数C ．考虑安全系数；步骤：A ．设计性计算：例题3-4；B ．校核性计算：例题3-5；C ．要求学生上机；5、空气加热器的热工计算平均温差法：,21()p m Q Q Gc t t KF t =⇒-=∆步骤：初选加热器型号；求K ；求需要的加热面积和台数；检查安全系数；6、阻力计算表冷器阻力：水阻力；空气阻力；空气加热器阻力：水阻力；空气阻力；7、电加热器电流通过电阻丝发热而加热空气的设备；分类：裸线式；管式；8、喷蒸汽加湿喷管：问题：干蒸汽加湿：三、本讲作业：空气调节习题集：3-11、3-13；第八讲空气调节系统新风量确定与一次回风系统2学时一、通过本次学习应掌握的内容空气调节系统分类；最小新风量的确定与意义；一次回风系统；一次回风系统夏季冷量确定新风预热判别式；二、学习安排：1、空气调节系统分类A．按设备的设置情况：集中式、半集中式、全分散式；B．按负担室内负荷所用的介质种类：全空气系统、全水系统、空气—水系统；冷剂系统；C．按空气来源分：封闭式、直流式、混合式；2、新风量确定的依据卫生要求；补充局部排风量；保持正压；3、最小新风量的确定与意义确定:Gw= Max( Gw1, Gw2, Gw3) ；意义：出于经济方面的考虑；利用新风所具有的冷量或热量以节约系统运行费用；4、全年新风量的变化设回风机：室内正压恒定，不随新风量变化；不设回风机：室内正压随新风量的多少而变化；5、普通集中式空调系统特点与形式A．特点：混合全空气系统、低速、冷热风用一根风道；B．形式：一次回风（回风与室外新风在喷水室前混合）；二次回风（回风与室外新风在喷水室前混合经喷雾处理后再次与回风混合）；6、一次回风系统装置图式7、一次回风系统夏季冷量确定室内冷负荷Q1 ：新风冷负荷Q2：再热负荷Q3：制冷量Q0：Q0 =Q1+ Q2+ Q3证明：8、一次回风系统冬季处理过程设定：室内状态点与夏季相同，与夏季送风量相同；在i-d图上过程的确定：新风预热的考虑：要求新风比较大或按最小新风比而室外设计参数很低的场合；新风是否预热的判别式：11/%N Lw N i i i i KJ Kg m -=-9、夏、冬季室内参数不同的一次回风系统常见类型：大多数舒适空调；特点：夏季采用机器露点送风；全年变露点；若夏季与冬季采用同送风量，则同湿量；冬季用再热；三、本讲作业：空气调节习题集：4-2；第九讲 二次回风系统与变风量系统2学时 一、通过本次学习应掌握的内容二次回风系统概念；二次回风系统夏季冷量的确定；二次回风系统冬季再热量确定；集中空调系统的划分原则；变风量系统的意义；变风量末端装置类别；二、学习安排：1、二次回风系统特点代替再热器以节约热量与冷量；2、二次回风系统夏季工况A ．在i-d 图上过程的确定：B ．冷量的确定：制冷量Q 0=室内冷负荷Q+新风负荷Q ，3、二次回风系统冬季工况A．:设定：室内参数、风量与夏季相同；机器露点也不变；B．在i-d图上过程的确定：C．新风预热的考虑：让预热后的室外状态焓值i W1能满足最小新风比而混合点C正好落在i L线上；D．再热量：4、集中空调系统的划分原则A．宜用同一系统的场合：参数相近，线相近的；位置相近的；运行时间相同的；B．不宜用同一系统的场合：洁净度、噪声要求不一；有害浓度产生不一；防排烟要求是否一致；5、集中空调系统的分区处理A．原因：同一系统中仍然经常出现不同空调要求的房间；B．做法：分室加热；校核或取中间值；分区空调；双风道系统；C．计算：参阅有关手册；6、变风量系统的意义采用减少送风量（送风参数不变）的方法来保持最大负荷时室温不变，使运行费用相当经济；7、变风量系统的基本做法用室温控制的风门代替装在支管上的再热器；8、变风量系统的末端装置节流型：旁通型：诱导型：9、变风量系统设计方面的若干问题系统最小风量=最大风量×（40%~50%）；宜采用扩散性能好的风口和配置多个风口；风机能调节转速及进口设导叶装置；10、变风量系统的特点与适用性运行经济、各房间可单独调节、具有一般低速集中空调系统优点、气流分布状况不好控制；在高层及大型建筑物的内区使用；三、本讲作业：空气调节习题集：4-3、4-5；第十讲风机盘管+新风系统2学时一、通过本次学习应掌握的内容风机盘管系统的新风供给方式；具有独立新风系统的风机盘管机组的夏季处理过程风机盘管机组的选择过程；二、学习安排：1、与集中式系统的区别室内回风直接进入机组进行冷却去湿或加热处理，属于就地回风；2、风机盘管构造盘管、风机、进风口、回风口、冷水管路、热水管路、凝结水管路；3、风机盘管系统特点布置灵活、独立调节、空气不串通、多挡调节；较高质量要求、不宜用于全年室内湿度要求高的地方、机组剩余压头小、气流分布受限、适于进深小于6m的房间；4、风机盘管系统的新风供给方式图4-36；5、具有独立新风系统的风机盘管机组的夏季处理过程A．新风处理到室内焓值，不承担室内负荷：在i-d图上过程的确定：冷量的确定：新风冷负荷Q w=G w(i w-i L)、风机盘管冷负荷Q F=G F(i N-i M) 、室内冷负荷Q=G(i N-i O)；.具体做法：B．新风处理后焓值低于室内焓值，承担部分室内负荷：在i-d图上过程的确定：冷量的确定：新风冷负荷Q w=G w(i w-i L)、风机盘管冷负荷Q F=G F(i N-i M) 、室内冷负荷Q=G(i N-i O)；.6、风机盘管机组的选择A．机组产品性能资料完善者：根据机组提供的参数，检查是否满足所需的冷量及出风参数；B．无详尽的性能资料可供查用时：利用风盘的全热冷量焓效率和显热冷量效率选择风盘；7、风机盘管的水系统A．分类：双水管系统、三水管系统、四水管系统；B．系统设计：有必要的坡度以排除空气、系统应设置膨胀水箱、应有凝水排放的管路系统、大型建筑物中应为同程式；C．自动控制：变水量方式分区控制水温第十一讲诱导器系统与局部空调机组2学时一、通过本次学习应掌握的内容热泵；诱导比；能效比；二、学习安排：1、诱导器构造原理经过集中处理的空气（一次风）经风机送入空调房间的静压箱中，经喷嘴高速射出，引射室内空气（二次风），一齐混合后经风口送出；2、诱导器性能指标诱导比：n=G 1/G2=2.5~5 其中G=G1+G23、诱导器系统类别全空气诱导器系统空气—水诱导器系统4、诱导器系统适用性高速（15-25m/s）、小断面、节约建筑空间、卫生状况好、调节不灵活、噪声不易控制、很少采用；5、局部空调机组分类窗式、立柜式；水冷式、风冷式；普通式、热泵式；6、局部空调机组性能能效比EER=名义工况制冷量/整机的功率消耗=2.5~3一般处理焓差（冷量/风量）=14.9~197、局部空调机组应用个别方式、多台使用方式、集中化使用方式；第十二讲风口气流的流动规律2学时一、通过本次学习应掌握的内容自由射流的几何特征、运动特征、动力特征；贴附射流的判定与计算：排（回）风口气流流动特性；二、学习安排：1、空调房间空气分布的研究意义有效控制既定区域内的有关参数处于合理限度、消除影响被调对象的热湿负荷及有害物、选择合适的排气点；2、空调房间空气分布的影响因素送风口形式、数量、位置；排（回）风口位置；送风参数；风口尺寸；空间几何尺寸；污染源位置、性质；3、送风射流分类层流射流、紊流射流；等稳射流、非等温射流；自由射流、受限射流；集中射流、扁射流、扇形射流；4、自由射流A．物理模型：因卷吸作用随流程增加，形成向周围介质逐步扩散的圆锥状流场；B．结构参数：转折断面、射流核心、边界层、起始段、主体段、极点、核心长度；C．几何特征：按一定扩散角向前作扩散运动，卷吸周围空气，流量逐渐增加；D．运动特征：射流各截面上速度分布相似；E．动力特征：射流各截面上动量守衡；F．非等温自由射流G．射流弯曲轨迹的计算Ar》0：热射流，向上弯；Ar《0：冷射流，向下弯；5、受限射流形成原因：射流运动空间受限制；常见：贴附射流；计算：看成一个具有两倍F0出口射流的一半；贴附与非贴附的判定：当射流断面面积达到空间断面面积的1/5时，射流受限；6、平行射流的叠加7、排（回）风口气流流动特性212221d r d r 、排风口处的速度衰减极快、作用范围有限； 第十三讲 气流分布的型式与计算 2学时一、通过本次学习应掌握的内容气流分布的几个常用型式气流分布的校核计算孔板送风特点；开孔率；二、学习安排：1、型式上送下回、上送上回、下送上回、中送风；2、计算目的选择型式；确定送风口尺寸、数目、尺寸；使工作区风速和温差满足设计要求；3、一般规定室内风速：0.2~0.5m/s送风口风速：2~5m/s回风口风速：2~4m/s送风温差：△t=t0-t n=6~10℃射流达到工作区边界的温差：△tx=t x-t n≤0.5℃4、计算方法类似于等温自由射流；5、计算步骤确定、风口型式；定出u0；根据提供的Q得到△t0；求△tx，验证是否≤0.5℃？否则达不到理想状态；详见：例题5-16、孔板送风特点：在直接控制的区域内，形成比较均匀的速度场和温度场；分类：局部孔板送风、全面孔板送风；直接管道供风、静压室供风；特征：开孔率k=f0/f1，通常0.l2%~5%能获得较好的空气分布；三、本讲作业：空气调节习题集：5-1、5-3；第十四讲空调系统的运行调节 2学时一、通过本次学习应掌握的内容定露点与变露点调节在焓湿图上的表示；调节一、二次回风混合比在焓湿图上的表示；调节空调箱旁通风门在焓湿图上的表示；送风量调节在焓湿图上的表示；室外气象包络线；一次回风系统全年运行调节方案；二、学习安排：1、运行调节的目的保证在全年内，系统调节既能满足室内温湿度要求又能达到经济运行的目的；2、室内参数允许波动范围不同空调工程允许波动范围大小不同；3、定露点与变露点调节Q 变，W不变；Q 变，W变；改变机器露点的方法；4、调节一、二次回风混合比调节一、二次回风联动阀门；5、调节空调箱旁通风门耗冷量减少、冷冻水温度要求较低、室外参数变化对室内Q影响大；6、调节送风量7、室外气象包络线i-d 图上的某地全年各时刻出现的干、湿球温度状态点形成的区域的边界线；8、空调工况区意义：在i-d 图上分成若干个气象区，对每一空调工况区采用不同的运行调节方法； 以焓作为划分各区的指标；分区原则：在保证室内温湿度要求的前提下，使运行经济、调节简单；若室外状态在某一分区出现的频率很少时，可将该区并到其它区；分类：Ⅰ区、 Ⅱ区、 Ⅱ，区、 Ⅲ区、Ⅳ区；8、一次回风系统全年运行调节Ⅰ区（,1w w i i ）： 预热、最小新风比、绝热加湿、二次加热；Ⅱ区（,1w w i i ）： 新风比调节、绝热加湿、二次加热调节；Ⅱ，区（22L N i i i ）：冬、夏季要求不同室内参数时才有的区域；L1 ：冬季送风露点； L2：夏季送风露点；Ⅲ区（22L N i ii <）：100% 新风、100%排风、启动冷冻机、二次加热；Ⅳ区（2N W i i i ）：最小新风比、启动冷冻机、二次加热调节；9、全年节能运行工况变室内参数；减少冷热抵消；冬、夏季采用最小新风；过度季多用新风；少开制冷机三、本讲作业：空气调节习题集：6-1、6-4；第十五讲空调系统的噪声 2学时一、通过本次学习应掌握的内容声强、声强级、声压、声压级、声功率、声功率级、倍频程定义；声压级叠加公式；等响曲线、噪声评价曲线定义；二、学习安排：1、几个定义噪声：声强：声强级：声压：声压级：声功率：声功率级：倍频程：2、声波的叠加当几个不同的声压级叠加时：3、人耳对噪声的感受取决于：声压、频率；响度级：等响曲线：噪声评价曲线：5、空调系统的噪声源通风机（主要）；风管内气流压力变化引起钢板的振动而产生的噪声；气流遇到障碍物时；出风口风速过高时；6、噪声在风管内的自然衰减直管的噪声衰减；弯头的噪声衰减；三通的噪声衰减；变径管的噪声衰减；风口反射的噪声衰减；7、空气进入室内噪声的衰减风口噪声以声功率级计算；室内噪声以声压级计算；三、本讲作业：空气调节习题集：8-1、8-2；第十六讲消声器与空调装置的防振 2学时一、通过本次学习应掌握的内容消声器类型；振动传递率/隔振系数T；空调减振计算；二、学习安排：1、消声量的确定确定风机各频带声功率级；确定风机过后风管内空气的噪声自然衰减；计算空气进入室内的衰减，得到室内声压级；根据室内容许标准声压级，计算两者差值，此差值即消声器应负担的消声量；2、消声器的分类阻性型、共振型、膨胀型、复合型；3、空调减振的基本概念A．减振：在振源和基础之间安设避振构件，使从振源传到基础的振动得到一定程度的衰减；B．振动传递率/隔振系数T：振动作用于机组的总力中有多少部分是经过隔振系统传给支撑结构的；C．减振材料：橡皮、弹簧；D．减振结构：压缩型、剪切型、复合型；4、空调减振的计算弹性体厚度：静态变形值：弹性体断面积：例题8-2：三、本讲作业：空气调节习题集：8-4；。