喷水室热工性能测定(空气调节实验

喷水室热工性能测定实验讲义
一、实验目的
喷水室是将喷淋的水与被处理的空气直接接触的一种空气热湿处理设备，在喷水室中喷不同温度的水，可以实现七种空气处理过程（如图）。

图中七种空气处理过程是喷水室中的处理过程。

实际过程中，空气终态点达不到饱和线（ψ=100%）上，且水温自始至终在变化，其终温低于理想终温。

实际过程接近理想过程的程度如何，取决于喷水室的热工性能。

本实验根据实验时的季节和现有实验条件选择以上七种空气处理过程之一作喷水室热工性能测定。

二、实验原理
喷水室的热工性能是用所谓热交换效率系数和接触系数来评价的。

喷水室的热交换效率系数E （亦称第一热交换效率）：
E = 1-（ts 2-tw 2）/(ts 1-tw 1) (1) 喷水室的接触系数E`（亦称第二热交换效率）：
E`=1-（t 2-ts 2）/(t 1-ts 1) (2) (1)式和（2）式中，
t 1、ts 1—空气初态的干、湿球温度； t 2、ts 2--空气终态的干、湿球温度；
tw 1 、tw 2—水的初温、终温。

对于某一个既定的空气处理过程，在喷水室实验台上测出的空气初态，终态的干、温球温度，水的初温、终温，就可以按（1）、（2）式求出实验的喷水室的
A
t 2=t l
t 4=t S
t 6=t A
φ
=
100％
Pq 6
Pq 4Pq 2
两个热交换效率E和E`。

影响喷水室的两个热交换效率E和E`的因素很多，但对一定的空气处理过程而言对它们起主要影响的是：
1)空气质量流速vp kg/m2·s;
2)喷水系数μ（μ=W/G， W—水量，kg/h；G—空气量，kg/h）；
3）喷水室的结构特性（主要是指喷嘴排数，喷嘴密度，。

排管间距、喷嘴类型、喷嘴孔径和喷水方向等）。

两个热交换效率E和E`与空气处理过程，喷水室结构特性及VpU的关系是用实验方法得出的如下形式的实验公式（卡尔皮斯公式）：
E=A (Vp)m U n （3）
E`=A` (Vp)m U n` （4）
对于一个既定的空气处理过程，当喷水室结构特性一定时，（3）、（4）中的A、A`、m、m`、n、n`均有确定的值。

（参阅《空气调节》教材附录3-1）。

如果实验条件与卡尔皮斯公式的系数和指数之实验条件相符，则用公式（1）、（2）所得到的EE`应该分别与用公式（3）(4)所算得的EE`相符合。

三、实验仪器
水银干、湿球温度计，量程0--50°C，分度0.1°C-t1, ts1,t2,ts2测量；
水银温度计，0--50°C，分度0.1°C—tw1,tw2测量；
毕托管、倾斜微压计—空气动压测量，求测量断面平均风速V；
流量喷嘴，双管水银差压计—水量W测量；
弹簧压力表—喷嘴前水压监视。

四、实验步骤
1、看懂实验指导书和实验装置图（见附图），并结合现场实验装置，检查各实验仪器的位置和安设；
2、风机、水泵启动前应先后检查：
1)风机：用手转动离心风机皮带，使叶轮按规定旋转方向转数圈，在旋转中如发现有故障，应查明原因后及时排除，风机的光圈阀在风机启动前应置于关闭位置，以备风机空载启动；
2)水泵：用手转动离心水泵的联轴器，使泵轮按正常旋转方向转数圈。

在旋转中如发现转轴过紧或过松，或发现其他故障，应采取措施，使水泵处于启动前的正常状态。

水泵的出水阀门在水泵启动前应关闭，以备水泵空载启动；
3)喷水室前后干、湿球湿度计：检查浸有湿球纱布的小水瓶是否有水，若缺水或少水应注满水（以蒸馏水为宜）。

开启取样风机，检查运转是否正常，检查取样管是否漏气；
4)毕托管和微压计：毕托管和微压计用在喷水室后面的方形喉管处，以测定该处断面上的平均风速，使用前将微压计置平，定妥常数K值，置手柄“校准”位置后，进行微压计调零。

然后，用橡皮将毕托管与微压计相连，检查橡皮管是
否漏气，检查连接是否正确。

与此同时，按照喉部断面尺寸布置测点（见读数记录），在毕托管上作有测点位置标记：
5)喷水室前空气预处理段设施；该段设施包括电加热器、蒸汽加热器（热交换器），电加湿器、蒸汽直接加湿管，表冷器作为该段预处理空气的进风管，以上设施的检查和使用均在教师的当场指导下进行。

3、开动风机：
合上风机启动开关，待风机运转正常后，逐渐开大光圈阀至某一位置，用毕托管和微压计在喉管方形风道断面上进行九个点的动压测量。

找出代表平均动压的点作为固定测点。

然后根据实验拟定的喷水室断面的质量流速vρ(vρ在1.5—3.0kg/㎡·s间取值)示出喉管断面上的平均流速v(ρ值近似取1.2kg/㎡)，再求出平均动压Pa。

最后根据Pa和微压计常数K，求微压计读数。

在测出的代表平均动压的点上测动压，使微压计读数稳定为1，靠调节光圈阀的开启度来稳定。

4、开动取样风机：
取样风机开启前，喷水室前的空气参数t1,ts1反映空气经预处理后进入喷水室前的状态,t1、ts1要求为实验拟定的空气状态初参数，而且以整数值（℃）为宜，这可以用预处理方法保证。

待t1,ts1及t2,ts2均稳定，且t1与ts1、 t2与ts2之差均小于0.3°C时，可开始喷水（此时记上t1、t2、 ts1、ts2）。

5、开水泵
合上水泵启动开关，少量开启水泵出口阀门、并同时观察双管差压计的水银面（在水泵启动前，差压计的高低压连通阀门是打开的）如高、低压管放气门、排除管内空气，使两水银面在同一水平面上，然后关闭连通阀门，逐渐开大水泵出口阀门，使喷嘴前水压Pa维持在1.0—2.5atm（工作压力）范围内的某一个数值。

此时记上差压计上一个稳定的压差（mmHg）。

由于外网电压的波动或其他原因，水泵流量有波动时，压差h`也有波动，水泵运转过程中，要经常调节水泵出口阀门。

以保持h`值不变（即保持水流量不变），从而保持实验过程中恒定的喷水量（喷嘴前水压可作水流量辅助监视）：
1)控制喷水恒温
喷水的初温应该恒定。

由户外来的水其温度与喷水拟定的初温如有偏差时，可用喷水室水池中的水与户外水在水泵吸入口前混合（用阀门控制混合比），以保证喷水初温恒定，喷水初温用水银温度计监视；
2)水泵运行一段时间以后（一般在15分钟以上），巡回察看下列数据：喷水初温tw1, 喷水终温tw2。

空气初、终态干、湿球温度t1 、t2、 ts1、ts2，差压计差h`，水压P。

`微压计读数1，待以上数据全部稳定不变后，读录以上数据（其中温度精确到0.1°C）并填入数据记录表。

3)读数完毕，依次停止取样风机、水泵、空气预处理设备，最后停止风机运转。

关闭水泵出水阀，断开电气开关总阀、微压计置“校准”位置。

五、附录
1、实验装置和测点布置示意图
2、卡尔皮斯实验公式（见《空气调节》教材P318附录3-1）。

3、水泵出水管上喷嘴流量W （kg/n ）与双管差压计之压差h`(mmHg)之关系式：
Q = μ(m `/h) h` W = ρ*Q(kg/h)
上式中系数μ=1.16
六、记录与计算
1 ) 喷水室风量G 喷： P dp = [(P 1+P 2+…+P 9)/9] υp = /.2P dp
K= 0.4
注：一、二、三表可任取三次风量，即G 大、G 中、G 小
风机
L喉= 3600F喉×Vp喉
G 喷=G喉=ρL
2、喷水室质量风速Vρ:
F喷=0.8×0.6=0.48m2
Vρ喷=（Vρ喉×F喉）/ F喷
Vρ=Vρ喷·ρ(ρ—空气密度kg/m)
3、喷水系数μ：
μ = W/G喉kg(水)/kg(空气), W=ρ*μ`h
4、E、E`计算
E = 1-（ts2-tw2）/(ts1-tw1)
E` = 1-(t-ts2)/(t1-ts1)
5、用卡尔皮斯公式校核：
E = A(vρ)mμn
E` = A`(vρ)m`μn`
七、思考题
1、实验若选择绝热加温过程，如何评价喷水室热工性能？
2、如果本实验条件与卡尔皮斯实验公式的实验条件不符时，能否用卡尔皮斯实验公式进行两个热交换效率的校核？
1、本实验中空气和水的热交换授受关系如何？怎样计算授热和受热？两
者不等是何原因造成的？。