空气的热、湿处理过程及空调设备

空气的热、湿处理过程及空调设备

摘要：来自室外的空气，经过加热、加湿、冷却、去湿、净化、消声等处理，达到所要求的送风状态而进入室内。送风状态和送风量确定之后，进—步的问题是如何得到所要求的送风状态。本章主要介绍空气的各种处理过程及空气处理设备。

　　 第一节 空气热、湿处理的过程

　　本节将从处理设备的角度分析空气热、湿处理过程。

　　 一、空气加热器的处理过程

　　 常用的空气加热器有表面式加热器和电加热器。表面式加热器是在管内通以热媒(热水或蒸汽)，管外流过空气，通过管壁将热媒的热量传给空气。而电加热器是空气与电阻丝直接接触被加热。空气经空气加热器加热后，温度升高，但含湿量没有改变，是等湿加热过程，如图10-1中过程线A-1。

　　 二、空气冷却器的处理过程

　　 空气冷却器是在管内通人冷媒，管外流过被冷却空气的表面式换热器。若冷媒温度高于被处理空气的露点温度，则空气中的水蒸气就不会凝结，空气的含湿量不变，这时空气冷却过程是等湿降温过程，可用过程线A-2表示(图10-1)。

　　 如果冷媒温度过低，使空气冷却器表面温度低于空气的露点温度时，空气中的一部分水蒸气就会在冷表面凝结而使空气的含湿量降低，这时空气的处理是减湿降温过程，可用过程线A-3表示(图10-1)。

　　 三、空气加湿器的处理过程

空气加湿器主要分喷雾加湿和喷蒸气加湿两种。喷雾加湿是将常温水喷成水雾直接混入空气中，此时空气的状态变化过程和湿球温度计周围空气状态的变化过程十分相似，是等焓加湿过程，可用过程线A-4表示(图10-1)。

　　 喷蒸气加湿是用多孔管把水蒸气直接喷入被处理的空气中，空气温度保持不变，是等温加湿过程，可用过程线A-5表示(图10-1)。

　　 四、吸湿剂处理过程

　　 吸湿剂是用来对空气进行减湿处理的，常用的吸湿剂有两大类，一类是固体吸湿剂，一类是液体吸湿剂。固体吸湿剂处理空气的过程近似为等焙减湿过程，其过程线为A-6(图10-1)。液体吸湿剂的吸湿过程与A-3相仿，也是减湿降温过程，如图10-1中的A-7过程线，但液体吸湿剂以减湿为主，它比A-3更偏向左边。

　　 五、喷水室处理过程

　　 (一)空气与水之间的热湿交换原理

　　 喷水室是利用喷嘴将不同温度的水喷成雾滴，使空气与水之间进行热、湿交换，从而达到特定的处理效果。

　　 当空气与水直接接触时，在贴近水表面的地方或水滴周围，由于水分子作不规则运动，形成一个温度等于水表面温度的饱和空气层，如图10-2所示。如果饱和空气层内的水蒸气分压力大于周围空气的水蒸气分压力，则水分子不断地从空气边界层扩散到周围空气中去，也就是水分向周围空气蒸发，空气得以加湿；反之；周围空气中的水分将被凝结出来，空气被减湿。总之，饱和空气层内的水蒸气分压力与周围空气的水蒸气分压力不同，即存在分压力差时，就会产生湿交换(蒸发或凝结)。在蒸发过程中，饱和空气层减少了的水蒸气分子由水面跃出的水分子来补充；在凝结过程中，饱和空气层中过多的水蒸气分子将回到水滴。

图10-2

由此可见，空气与水之间的热交换是包括显热交换和潜热交换在内的总热交换，显热交换主要取决于饱和空气层与周围空气之间的温度差，而潜热交换是伴随着湿交换同时产生的，主要取决于两者之间的水蒸气分压力之差。

　　 (二)空气与水直接接触时的状态变化过程

　　 在喷水室中，用不同温度的水去喷淋空气，可获得各种空气处理过程。假设空气状态为A，过A点分别作等湿线、等焓线、等温线与相对湿度p=100％相交于2、4、6点，然后过A点再作p=100％曲线的两条切线，并交于1和7点，图10-3是空气与不同水温cw接触，且水量无限大、接触时间无限长时，空气的变化过程。其特点是空气变化过程都向着饱和曲线方向进行，而到达饱和曲线的理想终点状态的温度与水温相同。

事实上，在实际的喷水室中，由于结构特性以及空气与水滴接触时间等条件的限制，空气的状态变化过程不能如图10-3所示的那样完善。实际经喷水室处理空气的终点状态只能达到p=90％~95％，这一状态点称为“机器露点”。喷水室处理空气可能实现的状态变化过程。