全新风空调系统冬季工况实验

一、实验目的1、了解全空气空调实验系统的基本结构与工作原理；2、掌握全新风空调系统的基本概念和系统型式；3、模拟全新风空调系统冬季运行工况，观测不同参数条件下空气状态的变化过程，掌握其热工测量和工况调节方法；4、掌握全新风空调系统主要过程段的热工计算与数据分析方法。二、实验原理全空气空调系统通常根据房间送风参数的需求，将空气在空气处理装置中进行处理之后，通过风道输送到房间中，又称集中空调系统。全空气系统是完全由空气来负担房间内的冷负荷、热负荷或湿负荷的系统。空气处理设备通常集中设在专门的空调机房内，一般包括冷却、加热、加湿、过滤、风机等设备。根据处理的空气来源不同，全空气空调系统可分为全新风系统、再循环式系统和回风式系统三大类。全新风系统又称直流式系统，处理的空气全部来自室外新鲜空气（新风），即新风经处理后送入室内，消除室内的冷、热负荷后排出室外。再循环式系统又称封闭式系统，处理的空气全部来自室内再循环空气，即室内空气经处理后再送回室内消除室内冷、热负荷。回风式系统又称混合式系统，处理的空气通常是一部分新鲜空气和室内回风的混合空气，即新风和回风混合并经处理后，送入室内消除室内冷、热负荷。混合式空调系统通常可分为一次回风系统和二次回风系统两大类。一次回风系统是将从房间抽回的空气与室外空气混合、处理后再送入房间中。二次回风系统是将从房间抽回的一部分空气与室外新风混合、处理，另外一部分回风与冷却处理后的空气进行二次混合后再送入房间中。循环空气的质量流量、空气处理过程中得到（或失去）的热量、表面式换热器提供的冷（热）量以及热平衡误差可以根据公式（1-1）〜（1-4）计算。G二3600pFV （1-1）aa式中：g 循环空气的质量流量（kg/h）；ap——空气的密度（kg/m3）；aV——空气的流速（m/s）；F——风管横截面积（m2）。Q二0.278M-G （1-2）1a1-3)1-4)图1—11-3)1-4)图1—1式中：Q——空气处理过程中得到（或失去）的热量（W）;1Ai——空气处理前后的焓差（kJ/kg）Q=0.278GC(T-T)2 wwio式中：Q——表面式换热器提供的冷（热）量（W）;2G 冷媒水系统的水流量（kg/h）；wC——冷媒水的平均比热（kJ/kg•C）；wT——冷媒水进口温度（oC）；iT——冷媒水出口温度（oC）。oQ—QA=QaQbx100o，Q 0A式中：A——热平衡误差（%）；Q——表面式换热器、电加热器等提供的冷（热）量（W）；AQ——空气经过散热设备得到（或失去）的热量（W）。B三、实验装置1—排风调节阀；2——次回风调节阀；3—二次回风调节阀；4—新风调节阀；5—新风过滤器；6—预热器；7—表面式换热器;8—蒸汽喷管；9—再热器；10—送风机；11—电热源；12—沉浸式换热器;13—水泵；14—风冷热泵模块机；15—蒸汽发生器。本实验装置如图1－1所示。该装置主要由空气循环系统、风冷热泵系统、冷（热）媒水系统和蒸汽系统四部分组成。空气循环系统由空气处理机组、模拟房间和回（排）风管三大部分组成，空气处理机组内包括预热器（6）、表面式换热器（7）、蒸汽喷管（8）、再热器（9）和送风机（10）等，主要实现对空气的热质处理过程；模拟房间内设电热源（11），用于夏季工况时辅助模拟室内外综合冷负荷；回（排）风管引出一次回风口、二次回风口和排风口。热泵系统由风冷热泵模块机（14）和沉浸式换热器（12）连接组成，夏季工况时可提供处理循环空气所需的冷量，冬季工况时可提供处理循环空气所需的部分热量。冷（热）媒水系统由沉浸式换热器（12）通过水泵（13）连接表面式换热器（7）组成，主要给表面式换热器提供冷（热）量。蒸汽系统由蒸汽发生器（15）连接蒸汽喷管（8）组成。全空气空调系统实验装置采用半透明设计，整体固定在机架上，可以模拟封闭式系统、直流式系统、混合式系统（含一次回风和二次回风系统）等全空气空调系统冬（夏）季工况的切换运行，并能在不同空气流动模式下实现对空气的加热、冷却、加湿、除湿等单独及组合处理过程，同时通过对相关参数的科学测定，可以进行空气处理过程的有关理论分析。四、实验步骤1、检查实验装置各运转部位有无障碍，保证蒸汽发生器供水正常。2、关闭一次回风调节阀（2）和二次回风调节阀（3），打开新风调节阀（4）和排风调节阀（1）。3、开启风机（10）运行至稳定，记录下风道内空气的流速和温湿度。4、给沉浸式换热器（12）水箱内加满洁水，开启水泵（13），开启风冷热泵模块机（14）为制热工况，等设备启动运行稳定后，记录下A、C、G点的温度和湿度，A、C、F点的风速，以及热媒水的流量和进出口温度。5、 自行设定不同的组合工况，开启或关闭预热器（6）、再热器（9）或蒸汽发生器（15），同时可调节新风调节阀（4）和排风调节阀（1）的开度、风机（10）的风速、表面式换热器（7）的热媒水流量和温度、以及预热器（6）和再热器（9）的加热功率等，在每种工况运行稳定的条件下，分别记录下A、B、C、D、E、F、G等各点的温度和湿度、A、C、F点的风速、预热器和再热器的加热功率、以及热媒水的流量和进出口温度。6、 关闭预热器（6）、再热器（9）、蒸汽发生器（15）和风冷热泵模块机（14）。7、 等20min之后，依次关闭水泵（13）和风机（10）。五、实验注意事项1、开机实验时应先开风机，然后开启水泵，之后开启风冷热泵模块机、预热器、再热器和蒸汽发生器等设备。2、实验结束后应先关闭风冷热泵模块机、预热器、再热器和蒸汽发生器等设备，20min之后再关闭水泵，最后关闭风机。3、 预热器、再热器和电热源等电加热设备的持续工作时间不宜过长，开启之后应及时读取数据，测试之后应及时关闭，以免装置内温度持续过高造成器件损坏。4、 在实验室环境温度较高的情况下模拟冬季实验工况时，可以在模拟房间内放入装有冰块的塑料容器以模拟室内热负荷。六、实验报告1、将实验步骤4中的测试数据填入下表内，步骤5中的设定组合工况实验数据自行设计表格纪录。实验环境干球温度（°C）相对湿度（%）风道宽X高（mmXmm）大风道小风道实验原始数据预热器功率（W）再热器功率（W）冷（热）媒水流量（kg/h）进/出口温度（C）干球温度（C）相对湿度（%）空气流速（m/s）A点C点F点G点2、 根据实验结果，将各个实验工况下的不同空气处理过程分别在i-d图上的表示出来。3、 对实验中模拟的空气处理过程进行热平衡及风量平衡计算，并分析各种平衡误差的产生原因。七、思考题1、 试分析各实验工况的i-d图和理论工况有何异同？为什么？2、 如果送风机（10）的送风量一定，将新风调节阀（4