热质交换原理与设备(addition 12.30)

4 1 3空气热质处理的各种方案同一送风状态点可以有不同的处理途径 第4章空气热质处理方法 4 3 4 1焓差是总热交换推动力 第4章空气热质处理方法 总热交换量即为焓差 i 显热 潜热 总热 显热和潜热传递的方向 1 当空气与水直接接触时 从空气侧而言 空气达到一定的状态为换热目的l 总热交换量以空气初状态的湿球温度Ts1为界 当水温时 空气为增焓过程 总热流方向向着空气 当时 空气为减焓过程 总热流方向向着水 2 显热交换量以空气初状态的干球温度T1为界 当Tw T1时 空气失去显热 当Tw T1时 空气获得显热 但是总热流方向还要看潜热流量而定 3 潜热交换以空气初状态的露点温度TL1为界 当Tw TL1时 空气得到潜热量 当Tw TL1时 空气失去潜热量 同样 总热流方向还要看显热流量而定 4 当水温Tw T1时 总热流方向总是向着空气 2 当空气与水直接接触时 从水侧而言 水达到一定的状态为换热目的1 对于水来说 当Tw T1时 的热流都由水流向空气 所以水温降低 2 当时 的热流方向虽然相反 但是总热流 o 即热流仍由水流向空气 所以水温仍然降低 3 当此时热流量等于零 所以水温不变 4 当 热流方向由空气流向水面 所以水温升高 1 吸附 吸附剂和吸附质吸附 adsorption 就是把分子配列程度较低的气相分子浓缩到分子配列程度较高的固相中 气体分子附着在固体表面上的过程 使气体浓缩的物体叫做吸附剂 adsorbent 被浓缩的物质叫做吸附质 adsorbate 例如 当某固体物质吸附水蒸气时 此固体物质就是吸附剂 水蒸气就是吸附质 第4章空气热质处理方法 空气干燥循环吸附空气中水蒸气的吸附剂称为干燥剂 干燥剂的吸湿和放湿是由干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽压差决定的 当干燥剂表面的蒸汽压较低时 干燥剂吸湿 反之放湿 两者相等时 达到平衡 即既不吸湿 也不放湿 第4章空气热质处理方法 图4 19显示了干燥剂吸湿量与其表面蒸汽压力间的关系 吸湿量增加 表面蒸汽压力也随之增加 第4章空气热质处理方法 图4 20显示了温度对干燥剂蒸汽压的影响 相同吸湿量下 温度升高 表面蒸汽压增大 说明温度升高有利于脱附 第4章空气热质处理方法 当表面蒸汽压超过周围空气的蒸汽压时 干燥剂脱湿 这一过程称为再生过程 干燥剂加热干燥后 水蒸气被脱附后 还需降温 才能返回最初状态 继续吸附 图4 21表示了这一完整的循环过程 第4章空气热质处理方法 固体除湿器 旋转式旋转式是通过转轮的旋转 使被除湿的气流所流经的转轮除湿器的扇形部分对湿空气进行除湿 而再生气流流过的剩余扇形部分同时进行吸附剂的再生 被除湿的处理气流和再生气流一般逆流流动 转轮式除湿器可以连续工作 操作简便 结构紧凑 易于维护 所以在空调领域常被应用 图4 24 第4章空气热质处理方法 旋转式 第4章空气热质处理方法 当需要除湿的被处理空气空气中所含的水蒸气大部分被除湿轮中的吸湿剂吸收并放出吸附热 近似于潜热 于是通过除湿轮吸湿区的被处理空气成为湿度降低温度升高的干燥空气从除湿轮的另一侧流出 用作再生的空气经加热器加热到预定的温度 以和处理空气相反的方向流入除湿轮 并从旋转着的除湿轮再生区通道中通过 吸湿剂温度升高 使其所含水分汽化并被热的再生空气带走 从除湿轮的另一侧流出 第4章空气热质处理方法 3 吸附法处理空气的优点A 利用吸附材料降低空气中的含湿量 是除湿技术中一种常用的方法 具有许多不同于其他除湿方式 如低温露点除湿 的优点 吸附除湿既不需要对空气进行冷却 吸附除湿噪声低 第4章空气热质处理方法 B 由于其他方式 如 表冷器 除湿后的空气温度过低 往往还需将空气加热到适宜的送风状态 由于冷媒温度较低 使一些直接利用自然冷源的空调方式无法应用 而浪费了能源 如利用深井水作冷源 其温度在15 左右 C 此外 传统空调系统中表冷器产生的冷凝水易产生霉菌 会影响室内空气质量 第4章空气热质处理方法 吸收剂处理空气的机理吸收现象简介吸收 absorption 是用适当的液体吸收剂来吸收气体或气体混合物中的某种组分的一种操作过程 例如 用溴化锂水溶液来吸收水蒸气 用水来吸收氨气等 以吸收水蒸气为例 吸收的推动力是溶液表面的某气态物质的压力与气流主体中此气体分压力差 如果溶液表面压力小于主体压力 吸收过程进行 反之 为再生过程 可以通过调整溶液的温度 浓度来调整溶液表面的压力 第4章空气热质处理方法 液体除湿剂的类型和性能用于吸收水蒸气的溶液有 溴化锂 氯化锂 氯化钙 三甘醇 二甘醇等 在液体除湿剂为循环工质的除湿空调系统中 除湿剂的特性对于系统性能有着重要的影响 直接关系到系统的除湿效率和运行情况 所期望的除湿剂特性有 l 相同的温度 浓度下 除湿剂表面蒸汽压较低 使得与被处理空气中水蒸气分压力之间有较大的压差 即除湿剂有较强的吸湿能力 2 除湿剂对于空气中的水分有较大的溶解度 这样可提高吸收率并减小液体除湿剂的用量 3 除湿剂在对空气中水分有较强吸收能力的同时 对混合气体中的其他组分基本不吸收或吸收甚微 否则不能有效实现分离 4 低粘度 以降低泵的输送功耗 减小传热阻力 5 高沸点 低凝固点 6 除湿剂性质稳定 低挥发性 低腐蚀性 无毒性 7 价格低廉 容易获得 第4章空气热质处理方法 吸收剂处理空气的机理 l 除湿剂的表面蒸汽压由于被处理空气的水蒸气分压力与除湿溶液的表面蒸汽压之间的压差是水分由空气向除湿溶液传递的驱动力 因而除湿溶液表面蒸汽压越低 在相同的处理条件下 溶液的除湿能力越强 与所接触的湿空气达到平衡时 湿空气具有更低的相对湿度 第4章空气热质处理方法 冷却塔热质交换的特点冷却塔是利用环境空气温度处理用于冷却制冷机组冷凝器的冷却循环水 冷却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间的接触传热 因为冷却塔多为封闭形式 冷却塔外壳 且水温与周围构件的温度都不很高 故辐射传热量可不予考虑 第4章空气热质处理方法 在冷却塔内 不论水温高于还是低于周围空气温度 总能进行水的蒸发 蒸发所消耗的热量Q 总是由水传给空气 而水和空气温度不等导致的接触传热Q 的热流方向可从空气流向水 也可从水流向空气 这要看两者的温度哪个高 第4章空气热质处理方法 在冷却塔中 当水温高于气温时 蒸发散热和接触传热都向同一方向 即由水向空气 传热 因而由水放出的总热量为Q Q Q 其结果是使水温下降 当水温下降到等于空气温度时 接触传热量Q 0 这时Q Q 第4章空气热质处理方法 蒸发散热仍在进行 当水温继续下降到低于空气温度时 接触传热量Q 的热流方向从空气流向水 与蒸发散热的方向相反 于是由水放出的总热量为 Q Q Q 如果Q Q 水温仍将下降 Q 逐渐增加 于是当水温下降到某一程度时 由空气传向水的接触传热量等于由水传向空气的蒸发散热量 这时Q Q Q 0 第4章空气热质处理方法 此时 总传热量等于零 水温也不再下降 这时的水温为水的冷却极限 对于一般的水的冷却条件 此冷却极限与空气的湿球温度近似相等 因而湿球温度代表着在当地气温条件下 水可能冷却到的最低温度 水的出口温度越接近于湿球温度ts时 所需冷却设备非常庞大 故要求冷却后的水温比ts高3 5 第4章空气热质处理方法 当水温t ts时 两种传热量之间的平衡具有动态平