空调理论介绍及焓湿图应用
空调制冷原理-压焓图
汽液共存
过冷
饱和
过热
焓
17
P-H 图简介 :
饱和区
饱和区 汽液混合物
18
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 液体
焓
19
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 蒸汽
焓
20
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
20% 液体 80% 蒸汽
焓
21
P-H 图简介 :
质量恒定
LATENT
22
P-H 图简介 :
39
在P-H图上描绘制冷循环:
节流装置
节流装置
压力
22.8 psia
节流装置 • 热力膨胀阀 • 节流孔板 • 浮球阀
6 psia
焓
40
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环
压力
冷凝器 节流装置
蒸发器
压缩机
焓
制冷剂将热 量排放给冷
却介质
制冷剂从负 荷吸收热量
41
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环效率
59
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
满液式蒸发器 (冷冻水在管内流动 ，制冷剂在管外)
60
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
挡液板 (阻止制冷剂液体
进入吸气管)
61
冷水机组工作原理(P-H图)
导流叶片 (冷量控制) 压力
焓
62
冷水机组工作原理(P-H图)
吸气管
TURNING VANES
SUCT PIPE
压缩机
压头
35
在P-H图上描绘制冷循环:
湿空气和焓湿图的介绍
湿空气和焓湿图湿空气概论：在空调系统设计中，无论是工业用的，如纺织车间，计算机房，还是民用的，如办公室，商场等，要处理的对象都是空气，因此，了解空气的性质和变化规律才能使空气的调节符合设计要求，为了方便设计计算，空调行业的前辈们绘制了焓湿图（Psychrometric Chart ），它是空调系统设计中一个重要的工具，为了更好地理解空气和焓湿图，先认识一下空气的特性。
在我们生活周围的空气在空调上的定义是：干空气和水蒸气的混合物，被称为湿空气：湿空气＝干空气(g)＋水蒸气(q)为了研究和计算的方便，假设我们周围的湿空气是理想气体：就是气体分子不占有空间的质点，分子间没有相互作用力。
而湿空气中的水蒸气是处于过热状态，而数量微少，分压力很低，比容很大。
因此理想气体状态方程式也适用于湿空气：而作为理想气体，有以下性质： p = pg + pq m=mg+mq ρ=ρg+ρq ‘i = ig + iqT = Tg = Tq, V = Vg = Vqp 、pg 、 pq —分别为湿空气,、干空气（g ）、水蒸汽(q)压力，Pa ； m 、mg 、mq —分别为湿空气、干空气、水蒸汽的质量，Kg ； Rg 、 Rq —分别为干空气及水蒸汽的气体常数， Rg=287J/Kg·K ； Rq=461J/Kg·K ρ、ρg 、ρq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的密度，Kg/m3 ‘h 、hg 、hq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的焓 T 、Tg 、Tq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的温度 V 、Vg 、Vq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的体积湿空气是由干空气和水蒸汽组成，而干空气的成分变化一般不大，而且没有相变，因此比较容易处理，而水蒸汽会随环境的变化而变化，而且达到饱和状态时还会凝结出水分，因此处理比较复杂，而为了理解水蒸气对湿空气的影响，先了解下面几个概念： 大气压力（p/B ）一般定义是：以北纬45度处海平面的全年平均气压为一个标准大气压力（或物理大气压），p/B=101325Pa ，要注意的是，随着海拔的升高，大气压力不断下降，这时用标准大气压力得出的相关参数就不能再使用了，因为随着压力的下降，湿空气的密度也随着下降，因此，相同容积的湿空气经过风机后全压也会下降，见下式，这时需换算出对应值：另外，大气压力是测试出来的，因此： 绝对压力=当地大气压力+工作压力（表压），这里如果不注明，都指的是绝对压力。
空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)
（4）膨胀阀到蒸发器之间的管道
通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装的。倘若 将它安装在被冷却空间内，传给管道的热量 将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的 传递使制冷减少，因而此段管道必须保温。
压力降也没关系。
（5）冷凝器
假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器 中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝器时 制冷剂的压力，这必须导致压缩机的排气压 力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，制 冷系数下降。
上面所述的循环，是单级压缩蒸气制 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
2.1 液体过冷对循环性能的影响
将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝 温度的状态，称为过冷。 带有过冷的循环，叫做过冷循环。
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节 进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器: 输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器 中吸收被冷却对象的热量，从而达 到制冷的目的。
1.2 压焓图
p
T
s
h
v x
p
h
压焓图
等压线----水平线；
等焓线----垂直线；
等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制 冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等 温线 与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方 弯曲的倾斜线；
冷量也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度 x5的关系：
q0 r0 (1 x5 )
(1-6)
由式（1-6）可知，制冷剂的汽化潜热越
大，或节流所形成的蒸气越少（x5越小）则单
位制冷量就越大。
空气调节基本原理—空气焓湿图在空调技术中的应用
(3) 湿空气的等焓减湿过程
利用固体吸湿剂处理空气，水蒸气被吸附，空气含湿量降低，空 气失去潜热而得到水蒸气凝结时放出的汽化热，使温度升高，焓基本不 变，相当于等焓减湿升温过程。
该过程为A→D，其ε= 0
D
A
Φ=100%
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空气焓湿图在空调技术中的应用
(4) 湿空气的等焓加湿过程(绝热加湿)
7
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空气焓湿图在空调技术中的应用
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8
等湿加热过程
AB 等湿冷却过程
AC 等焓加湿过程
AE 等焓减湿过程
AD 等温加湿过程
A F 冷却干燥过程
A G
B D
Ⅱ
A Ⅲ
Ⅰ F
ⅣE
C G
右图所示，A→E是等焓加湿过程； 是等温加湿过程； 是等湿加热过程； 是减湿冷却过程； 是等湿冷却过程。
2
空气焓湿图在空调技术中的应用
(2) 湿空气的等湿（干式）冷却过程（空气冷却器）
利用表面是冷却器冷处理湿空气，当冷表面温度低于湿空气的 干球温度而又高于其露点温度时，即发生这一过程。 该过程中含湿
量不变，温度降低，在h-d图上可表示为A→C，其ε= -∞
A
C
Φ=100%
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3
空气焓湿图在空调技术中的应用
利用循环水喷淋空气时，空气与水长时间接触，水及其表面 的饱和空气层的温度即等于该湿空气的湿球温度。
该过程为A→E，其ε= 0
A
E Φ=100%
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5
空气焓湿图在空调技术中的应用 (5) 湿空气的等温加湿过程(喷蒸气处理过程)
利用干式蒸气加湿器或电加湿器，将水蒸气直接喷入被处理 的空气中，达到对空气加湿的效果。温度基本不变，可近似认为， 该过程为等温加湿过程。 该过程为A→F。
湿空气的焓湿图（I-H图）及其应用
二、湿空气的焓湿图（I-H图）及其应用1．I-H图的构成图10-3是在总压力p＝100kPa下，绘制的I-H图。
此图纵轴表示湿空气的焓值I，横轴表示湿空气的湿度H。
图中共有五种线，分述如下。
（1）等焓（I）线平衡于横轴（斜轴）的一系列线，每条直线上任何点都具有相同的焓值。
（2）等湿度（H）线为一系列平行于纵轴的垂直线，每条线上任何一点都具有相同的湿含量。
（3）等干球温度（t）线即等温线将式（10-12）写成H01.1+=.1(+ttI)249088当t为定值，I与H成直线关系。
任意规定t值，按此式计算I与H的对应关系，标绘在图上，即为一条等温线。
同一条直线上的每一点具有相同的温度数值。
因直线斜率（1.88t+2490）随温度t的升高而增大，所以等温线互不平行。
（4）等相对湿度（ϕ）线由式（10-4）、式（10-6）可得：饱饱p p p H ϕϕ-=622.0等相对湿度（ϕ）线就是用上式绘制的一组曲线。
ϕ=100%时称为饱和空气线，此时的空气被水汽所饱和。
（5）水蒸汽分压（水p ）线由式（10－4）可得 H pH p +=622.0水它是在总压p ＝101.325kPa 时，空气中水汽分压水p 与湿度H 之间的关系曲线。
2．I-H 图的应用利用I-H 图可方便的确定湿空气的性质。
首先，须确定湿空气的状态点，然后由I-H 图中读出各项参数。
假设已知湿空气的状态点A 的位置，如图10-4所示。
可直接读出通过A 点的四条参数线的数值。
可由H 值读出与其相关的参数水p 、露t 的数值，由I 值读出与其相关的参数湿t ≈绝t 的数值。
通常根据下述条件之一来确定湿空气的状态点，已知条件是：（1）湿空气的温度t 和湿球温度湿t ，状态点的确定见图9-5（a ）。
（2）湿空气的温度t 和露点温度露t ，状态点的确定见图9-5（b ）。
（3）湿空气的温度t和相对湿度 ，状态点的确定见图9-5（c）。
【例题9－2】课堂练习：习题10-3小结：湿空气的性质及湿度图的应用。
焓湿图的应用.ppt
5000
h
B•
100%
A
•
O
d
例2 附图
h h 59
• 28℃ B • 20℃
•A
B 100%
d 4
O
d
确定 的辅助作图法
【例3】 某车间要求空气的状态保持
t1 20℃ ，1 50%。设车间内有工作人
员10名，在20℃下工作时，每人散热量为530
kJ/h、散湿量为80g/h。经计算车间的围护结构
湿空气的焓湿图
利用焓湿图进行湿空气处理过程的分析 和计算很方便，焓湿图是空调工程计算中 一个非常重要的工具。 一、焓湿图的构成
0
3
2
t3
1
t2
t1
100%
0
h3
t
h2
h1
h
h0 0
d
O
d1 d2 d3 d 4
d
定热湿比线: 湿空气的热湿处理过程均是在定压下 进行的，这样湿空气焓的变化就是过程 中交换的热量；湿空气含湿量的变化就 是过程中水蒸气含量的改变。
定热湿比线: 为了说明空气状态变化的方向和特征， 常用空气状态变化前后的焓差和含湿量 差的比值来表征。这个比值称为热湿比。
10
h2 h1 （3 d2
d1）
103
h d
h d 图的应用:
1、确定状态参数
已知两个独立的状态参数
状态点
该状态点的其它参数
h d 图的应用: 2、确定 tdew 和 twet
及设备向车间内散热量为4700 kJ/h、散湿量为
1.2kg/h。若送风温度 t2 12℃ ，试确定送
风状态及送风量。（大气压 B = 0.1MPa）
超详细的焓湿图的应用
第2章湿空气的状态与焓湿图的应用第一课：湿空气§2.1湿空气的组成和状态参数一、湿空气的组成湿空气=干空气+水蒸气+污染物1．干空气：N2—78.09%O2—20.95%C O2—0.03%看成理想气体N e—气体常数：R g=287J/k g.kH e—0.93%A r—2．水蒸气—看成理想气体，气体常数—461J/k g.k3．污染物从空气调节的角度：湿空气＝干空气＋水蒸气〔干空气成分根本不变，水蒸气变化大〕二、湿空气的状态参数1．压力P〔单位：帕，P a〕〔1〕大气压力：定义：地球外表的空气层在单位面积上所形成的压力称为大气压力；特点：不是一个定值，随海拔高度变化而变化，随季节天气变化而变化。
一个标准大气压为1a t m＝101325P a＝1.01325b a r当地大气压＝干空气分压力＋水蒸气分压力〔B＝P g+P q〕其中水蒸气分压力〔P q〕定义：湿空气中，水蒸汽单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气一样的温度时，所产生的压力称为水蒸气分压力。
湿空气可看成理想的混合气体，湿空气的压力等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和：P〔B〕=P g+P q湿空气中水蒸气含量越多，那么水蒸气的分压力越大。
2．温度t〔单位：摄氏温标0C〕t〔℃〕以水的冰点温度为起点0℃，水的沸点100℃为定点。
3．湿空气的密度ρ定义：单位容积空气所具有的质量，即〔k g/m3)计算式：结论：①湿空气比干空气轻。
②阴凉天大气压力比晴天低。
③夏天比冬天大气压力低。
标准状态下，干空气密度ρ干=1.205k g/m3，湿空气密度略小于干空气密度。
工程上取ρ湿=1.2k g/m34．含湿量d〔单位：g/k g干空气〕：定义：对应于1千克干空气的湿空气所含有的水蒸气量。
d＝622g/k g干空气在一定围，空气中的含湿量随着水蒸气分压力的增加而增加，但是，在一定的温度下，湿空气所能够容纳的水蒸气量有一个限度，即空气所到达饱和状态，成为饱和空气。
《空调技术第二版》湿空气性质与焓湿图
2023《空调技术第二版》湿空气性质与焓湿图CATALOGUE目录•湿空气基础知识•湿空气性质•焓湿图•湿空气的焓湿图计算•焓湿图的应用实例•其他应用和展望01湿空气基础知识湿空气的概念干空气指在一定压力下，温度为25℃的空气中，含水蒸气量为0的水空气。
湿空气指在一定压力下，温度为25℃的空气中，含水蒸气量大于0的水空气。
湿空气中的干空气部分称为干空气，它与普通干空气相同，是一种理想气体。
干空气水蒸气湿空气中水蒸气部分称为水蒸气，它是气体状态的水，是空调技术中最重要的组成部分。
湿空气的组成温度湿空气的温度是指湿空气的平均分子动能，也是湿空气中水蒸气与干空气的平均分子动能。
绝对湿度绝对湿度是指湿空气中水蒸气的质量。
在空调技术中，常以水蒸气密度来表示。
压力湿空气的压力是指湿空气分子对容器壁的压强。
在空调技术中，一般指湿空气的大气压力。
比焓比焓是指湿空气中的水蒸气和干空气的焓之和，它表示湿空气的热量含量。
相对湿度相对湿度是指湿空气中水蒸气分压力与相同温度、压力下的饱和水蒸气压力之比。
比湿比湿是指湿空气中水蒸气的质量与湿空气中干空气的质量之比。
湿空气的状态参数02湿空气性质湿空气的物理性质温度温度是湿空气的主要物理性质，与压力和湿度有关。
压力湿空气的压力是湿空气的一个重要物理性质，与温度和湿度有关。
湿度湿度是湿空气的另一个重要物理性质，表示空气中水蒸气含量的多少。
010203比热容湿空气的比热容表示单位质量空气吸收或释放热量的能力。
导热系数湿空气的导热系数表示空气在单位时间内通过单位面积的热流量。
显热容显热容表示在等温条件下，空气吸收或释放热量的能力。
湿空气的热物理性质湿空气在空调工程中的重要性空调设备的选择湿空气的性质对空调设备的选择和运行有着重要的影响。
舒适度和健康湿空气的性质对室内舒适度和人体健康有着重要的影响。
焓湿图的应用焓湿图是空调工程中常用的工具，用于表示湿空气的状态和性质。
03焓湿图焓湿图的定义和组成定义焓湿图是一种用于表示湿空气状态及其关系的图形，基于一定的气象条件和空气处理过程，通过焓湿图可以分析和计算湿空气的参数和状态变化。
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N L
T=21.4℃
L1
焓湿图分析
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三、焓湿图结构
3、已知夏季工况条件求空气露点温度
夏季工况设定值：30 ℃ ，60%RH
对应的露点温度为：21.4 ℃
温度T 等温线 T=30℃ 含湿量d
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主要内容
空调基础知识 空气处理过程 焓湿图结构 焓湿图计算及应用
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一、空调基础知识
1、湿空气
大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，一般称其为湿空气； 空气环境内的空气成分和人们平时所说的“空气”，实际是干空气加 水蒸汽，即湿空气；
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二、空气处理过程
3.1空气过滤器
中效过滤器：主要用于高效过
滤器的前级保护，少数用于清 洁度要求较高的空调系统；主 要用于过滤 1μm 及以上粒径 的尘埃粒子。 过滤材料：玻璃纤维、人造纤 维合成的无纺布及中细孔聚乙 烯泡沫塑料。
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一、空调基础知识
2、湿空气的状态参数
（5）焓h指物质所具有的能量（热量），单位为kJ/kg干空气。
在空气调节中，空气的压力变化一般很小，可近似于定压过程，因 此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。
湿空气焓h=干空气热量+水蒸汽热量
（6）干球温度、湿球温度、露点温度。
干球温度：温度计在普通空气中所测出的温度，即我们一般常说的 气温。
湿球温度：在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平 衡时的 绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。 露点温度：在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度。 显然当湿空气被冷却时（或者与冷表面接触时），只要湿空气温度 大于或者等于其露点温度，则不会出现结露现象。因此，湿空气的露 点温度也是判断是否结露的判据。
三、焓湿图结构
2、焓湿图结构练习题
2.已知湿空气状态参数d=26 g/kg干
空气，
φ=80%，在焓湿图上查出湿空
气温度t及焓值h。
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三、焓湿图结构
3、已知夏季工况条件求空气露点温度
露点温度：在含湿量不变的条件下 ，湿空气达到饱和时的温度。在焓湿 图上，N点沿等含湿量线与 φ=100% 交点L1即为露点温度。 机器露点温度：当空气经过喷水室 或表面冷却器以后，空气的温度降低 ，相对湿度φ=90％~95％。一般习惯 上把这个接近饱和状态的温度称为机 器露点温度。 （L点）
二、空气处理过程
1.空调机组分类
空调机组的分类按照使用目的，可分为：
舒适空调机组-要求温度适宜，环境舒适，
空调机组
对温湿度的调节精度无严格要求、用于住房、 办公室、影剧院、商场、体育馆、汽车、船舶、 飞机等.
工艺空调机组-对温度有一定的调节精度要
求，另外空气的洁净度也要有较高的要求。用 于电子器件生产车间、精密仪器生产车间、计 算机房、生物实验室等.
二、空气处理过程
4.空气处理过程
混风状态点 室内状态点 室外状态点
送风状态点 机器露点
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三、焓湿图结构
1、焓湿图结构
等温线 含湿量d
等温线：焓湿图上近似看作平行线
T=30℃ 温度T
等含湿量线
N L
等含湿量线：焓湿图上垂直线
二、空气处理过程
3.3加热器
加热器：通过里面流动的蒸汽把流经管外
换热翅片的空气加热，风机将加热的空气 送到使用场所，冷却水从加热器的回水管 道流回过路，吸收热量、升温后再被送回 加热器放热、加热流经的空气，不断循环 。
双套管式蒸汽加热器
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利用冷水或者其他冷媒通过金属等表 面对湿空气冷却，在冷表面温度等于或 大于湿空气的露点温度时，空气中的水 蒸气不会凝结，含湿量不会变化，只是 温度将降低。在焓湿图上这一等湿冷却 过程可表示为A C。
含湿量d
B
t=20℃ 温度℃
A
C L
焓湿图分析
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散在被调房间内的二次设备（又称末端装置） 例如：风机盘管等.
全分散系统（局部机组）-这种机组把冷、热
源和空气处理、输送设备（风机）集中设置在 一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。局部 机组不需要集中的机房。
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二、空气处理过程
3.空调机组各功能段及作用
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一、空调基础知识
3、练习题
例题：1.已知室外dw=14g/kg，tw=35℃，
求室外焓值hw？
2.标准空气状态：大气压= 相对湿度φ= %，密度ρ= Pa，温度t= ℃， kg/m3。
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一、空调基础知识
2、湿空气的状态参数
（1）B一般称为大气压力，以Pa或kPa（千帕）表示。海平面的标准 大气压为101325Pa或者101.325kPa。 （2）湿空气的密度ρ 等于干空气的密度与水蒸气的密度之和，既：
ρ= ρg+ρq
其中：ρg为干空气的密度，ρq为水蒸气的密度。 在标准条件下:压力为101325Pa，温度为20℃，相对湿度为65%， 干空气的密度ρg=1.205kg/m³ ，而水蒸气的密度ρq与干空气的密度相比 较小，因此在实际计算时，可近似取ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ空气的密度ρ=1.2kg/m³。
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二、空气处理过程
2.空气调节系统分类
空气调节系统按空气处理设备的设置情况，可分为：
集中系统-所有空气处理设备（包括风机、冷
却器、加湿器、过滤器等）都设在一个集中的 空调机房内.
空气调节系统
半集中系统-除了集中空调机房外，还设有分
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一、空调基础知识
2、湿空气的状态参数
（3）含湿量d为1kg干空气同时并存的水蒸汽量，用符号d表示，单位 为g/kg干空气。 （4）相对湿度φ定义为湿空气的水蒸汽压力与同温度下的饱和湿空气 的水蒸气压力之比，既： φ = pq / pq.b×100% 其中：pq.b为饱和水蒸气压力，Pa。
室内空气：
hN =1.01tN+dN（2500+1.84tN） 室外空气： hW=1.01tW+dW（2500+1.84tW）
其中：tN、dN为室内温度、室内空气含湿量
tW、dW为室外温度、室外空气含湿量
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一、空调基础知识
2、湿空气的状态参数
工作原理：通过里面流动的空调冷冻水（冷媒水）把流经管外换热翅片
的空气冷却，风机将降温后的冷空气送到使用场所供冷，冷媒水从表冷器
的回水管道将所吸收的热量带回制冷机组，放出热量、降温后再被送回表 冷器吸热、冷却流经的空气，不断循环。
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二、空气处理过程
3.4加湿器
加湿器：分为干蒸汽加湿器、高压微雾加湿器、汽水混合加湿器3大类。
干蒸汽加湿器（开式系统）：必须有锅炉源，等温加湿，运行费用高。
高压微雾加湿器：压力高，需特定喷嘴，易堵塞，但运行费用低，节能。
汽水混合加湿器：压力低，但需要压缩空气源，维护费用低，运行费用高。
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四、焓湿图计算及应用
4、湿空气的等焓减湿过程 D
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二、空气处理过程
3.1空气过滤器
高效过滤器：分为有隔板高效过滤器，无隔板高效过滤器，滤筒高效滤
网，耐高温高效过滤器。
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二、空气处理过程
3.2表冷器（闭式系统）
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一、空调基础知识
2、湿空气的状态参数
湿空气的6个状态参数：
B-大气压力
t-温度 ρ -密度
d-含湿量
φ -相对湿度 h-焓
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新风
回风 送风
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二、空气处理过程
3.1空气过滤器
初效过滤器：主要适用于空调与
通风系统初级过滤、洁净室回风过 滤、局部高效过滤装置的预过滤； 主要用于过滤 5μm 及以上粒径较 大的尘埃粒子，使用计重法测试。 也用于多级过滤系统的初级保护。 过滤材料：无纺布，尼龙网，铝波 网，不锈钢网等。
T=30℃
等含湿量线
N L
焓湿图分析