热值交换第4章.ppt

1、第4章空气热湿处理、52-1、2020/8/12、内容、空气热湿处理路径、4.1、空气与固体表面间的热湿交换、4.2、空气与水直接接触的热湿交换、4.3、 以送风状态点、夏季室内设置校正盒、冬季室内设置校正盒、干空气1kg的湿空气为基准，在一定的大气压下，以焓h和比湿度d为坐标，图中有恒定比湿度、恒定水蒸气分压力、恒定露点温度、恒定焓、恒定湿球温度、恒定干球温度、恒定相对湿度的各个线簇定比湿度线团簇，由于在一定压力下水蒸气分压和比湿度一一对应，所以定比湿度线团簇也是定水蒸气分压力线团簇。 由于露点温度td依赖于水蒸气分压，因此恒定比湿度线簇也是恒定td线簇。 52-5、恒焓线簇、52-6、恒温

2、(干球温度)线簇、52-7、恒相对湿度线簇、=100%时线实际上比湿度d中的露点不同的轨迹，=0，湿球温度也不高，恒tw线近似于恒焓线在W L O淋浴室吹冷水(或者用表面冷却器)冷却减湿加热器再热，(1)w2lo3360加热器预热蒸汽加湿加热器再热，夏：冷却减湿，(3)W O:液体吸湿剂减湿冷却， (2)W 3 L O:加热器预热淋浴室绝热加湿加热器再热，(3) W 4 O:加热器预热淋浴加湿， (4)W L O:淋浴室(5)W 5L O:加热器预热部分淋浴室绝热加湿和其他部分未加湿空气混合、二、空气热湿处理的原理和方案、2020/8/12、52-11、三、三混合式热质交换设备：淋浴室、蒸汽加

3、湿器， 包括局部补充加湿装置和使用液体吸湿剂的装置等，间壁式热质交换设备：包括光管式和肋管式的空气加热器和空气冷却器等，一些空气处理设备如喷水式表面冷却器兼具这两种设备的特点。 2020/8/12，52-12，冷却除湿是将空气冷却到露点温度以下，除去其中水蒸气部分的方法，包括冷却盘管、冷凝水、c， a、湿空气通过线圈的情况下，冷却除湿时的空气状态变化的i-d图是在空调工序中，在通常的金属冷壁面除去湿空气中的水分，水蒸气冷凝液在重力的作用下流向空气侧壁面，另一方面，湿空气在冷表面被冷却而湿，2020/8/12，52-14 空气主流和冷表面的热交换由主流空气和冷凝水膜的温度差(t-ti )产生，质

4、交换由空气主流和与冷凝水膜邻接的饱和空气层中的水蒸气的分压差、即含湿量差(d-di )产生， 1 .从主流空气传递到冷凝水膜的显热量为：2.与主流空气和水膜相邻的饱和空气中含有的湿分差引起的质量交换为：d，di，空气侧：无视水膜和金属表面的热阻：2020/8/12，52-17麦克尔方程式，2020/8/12，52-18，hmd原本是以含湿量差为推进力的传递系数，在此应理解为总热交换系数的湿空气的冷却减湿过程中的经过线的斜率、点(I，tw )和(ii )， ti )的连接线的倾斜，i-t图表示湿空气的表冷器冷却减湿过程中的温度和焓的变化曲线，2020/8/12， 在能够制作52-I-t图中制作湿

5、空气冷却减湿过程中的温度和焓的变化曲线(图解法)，步骤如下：1.i-t图中饱和线PQ、空气入口状态点E(t1，i1)2.tw2线和等i1线为点B(tw2， 式(2)为斜率，直线BC和饱和线通过b点与点C(tb，ib )相交，连接EC，直线EC是空气的路径线在e点的切线. 重复上述在直线EC上截断微小距离E a，通过点a形成等焓线的过程，求出空气末端状态2 .求出常压下的饱和湿空气的焓及其饱和曲线上的斜率，2020/8/12，52-23，冷却表面积修正计算：2020/8/12，冷却表面积修正计算求的翅片有直肋和环肋两种，直肋和环肋都可以分为等截面和变截面，等截面直肋的例子，2020/8/12，5

6、2-25，假设：1)热、质的传递过程稳定2 )翅片的等截面直肋、2020/8/12、52-26、2020/8/12、52-27、翅片微单元的-x方向的净导热量，定义了翅片与水膜之间的热交换量即湿肋的肋效率：湿肋与驱动的肋效率形式相同2020/8/12，52-30，假设：1)热、质的传递过程稳定2 )散热片的热传导率、散热片的根部温度都一定3 )金属散热片仅在x方向的传热，散热片外的水膜仅在y方向的传热，湿肋、驱动、 湿肋的肋效率：干肋的肋效率：湿肋和干肋的肋效率具有相同的形态.空气和水直接接触的热质交换现象在很多领域都很常见：石油化工、电力生产等工业过程的冷却塔，蒸发式冷凝器等冷却设备民生和工

7、业空调中的淋浴室， 蒸发冷却空调食品行业的冷却干燥过程农业工程领域的真空预冷、湿帘降温和湿冷保鲜技术等大量遇到空气和水直接接触的热质交换。4.3空气与水直接接触时的热湿交换、2020/8/12、52-33、一、热湿交换原理、2020/8/12、52-34、空气与水之间的热交换依赖于两者的温度差的湿交换量：湿交换量：潜热量：温度差为热交换的动力、水蒸气分压力差为湿交换的动力、2020/8/12、52-34 也可以写作总热交换量、热交换扩大系数(解湿系数)的蒸发冷却通过水与空气之间的热湿交换来实现，分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。 直接蒸发冷却是指在淋浴室中水与空气直接接触，水不断吸收空气的热量而

8、蒸发，使被处理空气降温加湿，直接蒸发冷却空调的工作原理，直接蒸发空气处理过程的i-d图，表示As，2020？ 什么？ 间接蒸发冷却的制冷装置的示意图，间接蒸发空气处理过程的i-d图，间接蒸发冷却过程的核心思想是采用逆流换热、逆流质来减少不可逆损失，得到低制冷温度和大制冷量、2020/8/12、52-39、输出的冷水温度。 什么？ 三、与水直接接触时的空气状态变化过程，空气与水接触时，在水表面形成的饱和空气边界层和主流空气之间，通过分子扩散和湍流扩散，使边界层的饱和空气和主流空气不断地混合，使主流空气的状态发生变化。 为了便于分析，假定所有空气与水接触时有水温的饱和状态，即水量无限大，接触时间无

9、限长。2020/8/12、52-40、2020/8/12、52-41、虚拟工艺：空气与水接触的时间无限长，水量无限大则空气的终端状态饱和，等于水温，状态变化的工艺空气的终端状态仍达到饱和，终端温度为水的终端状态变化过程等于曲线，是空气与水直接接触的变化过程，理想过程：水量有限时，接触时间长。 2020/8/12、52-44、实际过程：空气与水接触的时间有限，水量有限。 空气的末端状态不会饱和，通常用连接空气的初、末端状态点的直线表示空气状态的变化过程。 四、空气与水直接接触时的对流加湿和减湿，刘伊斯关系式：如果在空气与水的热湿交换过程中存在刘伊斯关系式，则为2020/8/12，52-46，上式

10、不考虑水分移动时的液体热的移动，同时根据水蒸气的麦克尔方程式，热质交换同时进行，刘伊斯总热交换的驱动力是空气的焓差，2020/8/12，52-47，5是影响空气与水表面之间的热质交换的主要因素，1、焓差是总热交换的推动力。 冷却塔的型号为2020/8/12、5249、1 )空气与水直接接触时，从空气侧进行分析：总热流：热流方向以空气初始状态的湿球温度TS1为界。 显热：热流方向以空气初期状态的干球温度T1为界。 TL1，Ts1，T1，I，t，o，潜热，显热，总热，2020/8/12，52-50，TL1，Ts1，T1，I，t，o，潜热，显热，总热，2020/8/12，52-51空气和水的初始状态

11、为I、2020/8/12、5252、2 .气液间的二膜电阻是热质交换的控制因子，焓差推进力和温差推进力之比与二膜电阻之比成正比。 膜电阻越大，需要的推进力就越大。 影响双膜电阻的因素也是影响热质交换的因素。 1 )空气流对气膜阻力的影响，空气质量流速v :增大时，气膜变薄，膜阻力减少，h和hmd增大。 如果过大，则气水接触时间短，且流动阻力大，气流输送水量大，难以捕捉。 有适当的范围，式(4-3) :2020/8/12，52-53，2 )的液滴的大小对水膜阻力的影响，小水滴：水滴内部停滞，热质传递主要依赖于分子扩散，水膜阻力大。 中水滴：内部有层流内循环，提高了传递速度，降低了水膜阻力。 大水滴：变形，内部有强混合，水滴振动，水膜阻力进一步降低。 水滴小，沉降速度慢，气水接触时间长，比表面积大，有利于热交换。 但是，太小的话容易被气流带走。 2020/8/12，52-54，3 )淋水装置的材料和结构对热交换也有很大影响，一般来说，气水逆流时水气比大，气水向下流动时，水气比应该小，4 )水气比的影响，2020/8/12，52-55 此时的表冷器表面温度Tb仅为空气焓I的函数。 因为空冷干燥过程是减焓过程，所以表冷器表面温度沿气流方向降低，即后面的管排温度比前面低。2020/8/