空气与水直接接触时的热湿交换PPT课件

湿膜加湿器 超声波加湿器 液体吸湿剂装置
表面式热湿 空气加热器
处理设备 空气冷却器
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第二节 空气与水直接接触时 的热湿交换
一、空气与水直接接触时的热湿交换原理
未饱和空气
未饱和空气
边界层
水滴
边界层
水
空气与水的热、湿交换
(a)敞开的水面 （b)飞溅的水滴
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空气与水的热、湿交换
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＊热交换的推动力 主体空气与边界层空气之间的温差。 当边界层空气的温度高于主体空气的温度时，边
界层空气向主体空气传热；反之，则主体空气向边界 层空气传热。
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＊湿交换的推动力 主体空气与边界层空气之间的水蒸汽分压力差。 当边界层空气的水蒸汽分压力大于主体空气的水
蒸汽分压力时，水蒸汽分子由边界层向主体空气迁移 （蒸发）；反之，则水蒸汽分子由主体空气向边界层 迁移（凝结）。
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当空气与水在一个微小表面dF(m2)上接触时， 显热交换量将是：
第五章 空气的热湿处理
第一节 空气热湿处理设备的类型； 第二节 空气与水直接接触时的热湿交换； 第三节 用喷水室处理空气； 第四节 用表面式换热器处理空气； 第五节 空气的其它热湿处理方法； 第六节 空气的其它热湿处理装置；
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➢ 基本要求： 1、了解空气热湿处理的途径和设备。 2、掌握用喷水室处理空气的原理、特点及热工计算方 法； 3、掌握用表面式换热器处理空气的原理、特点及热工 计算方法； 4、了解空气的其他热湿处理方法和设备。
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3.A-6过程
在上述假想条件下，用温度等于空气干球温度 的水与空气直接接触，便可实现A-6过程。这 时，由于t=tb，所以空气的显热量不发生变 化。。但是，由于d＜db,说明空气将被加湿， 空气的潜热量将增加。结果，空气的状态变化 是等温加湿过程。
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2、理想条件下的状态变化过程 ＊理想条件：空气与水的接触时间足够长、但水量有 限。 ＊状态变化过程：水温发生变化，全部空气都能达到 饱和状态，且空气终温等于水终温（或水初温）。
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和湿交换同时发生的潜热交换量是：
d Q q rd W r (d d b)d F
式中 r—温度为tb时水的汽化潜热，J/kg 因为总热交换量 dQz dQxdQq，于是，有
下式：
d Q z ( t tb ) r ( d d b )d F
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二、空气与水直接接触时的状态变化过程 1、假想条件下的状态变化过程 ＊假想条件：与空气接触的水量无限大、接触时间无 限长。 ＊状态变化过程：水温不变，全部空气都能达到饱和 状态，且空气终温等于水温。
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第一节 空气热湿处理设备的类型
空气流经热湿交换 介质与空气直接接触 介质表面
热湿交换设备
将热湿交换介质喷 淋到空气中间
介质不与空气直接接触
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热湿交换在设 备金属表面进 行
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空气热湿处理设备的类型
介质：水、水蒸汽、制冷剂、液体和固体吸湿剂
热湿处 理设备
接触式热湿 处理设备
喷水室 蒸汽加湿器 高压喷雾加湿器
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0
p2 p4 p6
水蒸气分压力（Pa)
t6 = tA
t4= ts
t2= tl
Φ=100%
A
7
6
5 4 3
2
1
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空气与水直接接触时各种过程的特点
tw tl
tw tl
tl <tw ts
tw =ts
ts <tw <tA
tw =tA
tw >tA
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1.A-2过程
在上述假想条件下，以温度等于空气露点温度 的冷水与空气直接接触，便可实现A-2过程。 这时，尽管空气与水接触，但是由于d=db，所 以湿交换量dW=0，空气既未加湿，也未减湿。 但是由于t＞tb，所以存在显热交换，空气将向 水传热而使空气温度下降。结果，空气状态的
dQx =dQq
(t tb)d F = r(d b d )d F
1r(dbd)1cp(ttb)
/ =cp 即热交换系数与20
适用条件：在给定雷诺准则Re条件下，质交换的施米特准则Sc 与热交换的普朗特准则Pr数值相等，且边界条件的数学表达式 也完全相同时，此时反映对流热交换过程强度的努谢尔特准则 Nu及反映对流质交换过程强度的宣乌特准则Sh才相等。
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3、实际条件下的状态变化过程 ＊实际条件：空气与水的接触时间有限、水量也有限 ＊状态变化过程：空气最终难以达到饱和状态。
实际变化过程不为直线，但工程中只关心初终状 态，可以用连接初终状态的直线来表示空气的变化过 程。
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三、刘伊斯关系式及其应用 刘伊斯关系式
绝热加湿过程，空气失去的显热=水分蒸发需要的潜热：
dQx(ttb)dF
式中 α—空气与水表面的显热换热系数， W/(m2.℃）； t—周围空气的温度，℃； tb—边界层的空气温度，℃。
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湿交换量是：
dW D(CC b)dF
式中 αD—空气与水表面之间按水蒸气分子浓度 差计算的湿交换系数，m/s； C—周围空气中水蒸气分子浓度，kg/m3； Cb—边界层空气中水蒸气分子浓度，kg/m3.
变化是等湿冷却过程。
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2.A-4过程
在上述假想条件下，以温度等于空气湿球温度 的水与空气直接接触，便可实现A-4过程。这 时，空气的终状态将变成该空气的湿球温度状 态。然而由于等湿球温度线与等焓线非常接近， 所以也可说空气的状态变化为等焓加湿或绝热 加湿过程。因此，总热交换量为0.但是，由于 t＞tb和d＜db，说明还存在着显热交换和潜热 交换。所以，空气状态的变化是等焓加湿过程。
绝热加湿、冷却干燥、等温加湿、加热加湿等过程
dQ z[ttbrbddb]dF [Cpttbrbddb]dF
Cp1.01 1.8d 4
r b 25 1 .8 0 tb 4 4 0 .1 tb 9 25 1 .8 0 tb4 0
dzQ iibdF
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第三节 用喷水室处理空气
＊优点 能实现多种空气处理过程（7种） ； 具有一定的空气净化能力； 金属耗量少，容易加工。
＊缺点 对水质要求高； 占地面积大； 水泵耗能大。
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一、喷水室的构造和类型
1、喷水室的构造
＊喷嘴：使水雾化成液滴
＊喷水排管：布置喷嘴
＊前挡水板：挡水、使进风均匀
＊后挡水板：分离空气中夹带的水滴、减少过水量
＊管道系统：供水管、循环水管、补水管、溢水管、