空气的热湿处理、方法和处理装置
空气处理实验
空气热湿处理及输配实验报告指导教师：简毅文实验组员：彭艺媛赵河山刘东浩李自东吕孟天宇陈建婷王新如刘景东阿布空气热湿处理及输配实验指导书一.实验目的：1. 加深了解和掌握几种空气热湿处理的基本原理和方法；2. 了解和认识霍尼韦尔—艾顿楼宇自控系统的监测功能。
二.实验装置：（见附图）图2 楼控系统操作界面图三.实验原理：由于温差和水蒸气分压力差的存在，空气与水接触时，根据水温不同，可能仅发生显热交换，也可能既有显热交换又有潜热交换，即同时伴有质交换。
空气处理设备中的表冷器就是根据上述的原理对流经的空气进行热湿处理，当空气与有限水量接触时，空气的状态和水温都会改变，如图3的焓湿图所示，空气由状态1点变化到状态2点，水温由1w t 上升到2w t 。
表冷器热湿处理的性能采用全热交换效率和通用热交换效率两个参数评价，它们受到风量、水量以及设备结构特性的影响。
全热交换效率：11221w s w s t t t t E ---= 通用热交换效率：1112'1s s t t t t E ---= 水蒸气与空气混合可以实现空气的加湿，湿膜加湿器是其中一种加湿装置。
湿膜加湿原理：当水箱中的水输送到加湿器顶部的淋水器，水均匀地淋到湿膜的顶部，淋水器确保水均匀分配到湿膜材料上，水沿湿膜材料向下渗透，淋湿湿膜内部的所有层面，同时被湿膜材料吸收，形成均匀的水膜．当干燥的风通过湿膜材料时，干燥的空气和湿润的湿膜表面有较大面积的接触，从而达到较大的水份蒸发量。
大量水分子随风送入需加湿的空间，使空气的湿度增加，从而达到加湿的目的。
四.实验步骤：1、认真阅读实验目的、实验原理和安全注意事项。
2、调整冷热源机房内总供、回水管的阀门，确保通过空调机组表冷器的供、回水管阀门的开启。
3、启动运行风机：a. 打开强电箱，合上总开关及风机的空气开关；b. 检查风机手/自动开关是否处于手动状态；c. 按强电控制箱上“风机”下的绿键，然后按强电箱中变频器上的“RUN ”键，通过变频器上的旋扭来调整风机频率至40Hz ，按“STOP ”键停止变频器。
空气的热湿处理
空气的热湿处理为了使空调房间送风的热、湿度达到要求，在空调系统中必须有相应的热湿处理设备，通过各种处理方法（如对空气的加热或冷却、加湿或减湿），满足所要求的送风状态。
在空调工程中，用喷淋水处理空气得到广泛应用，尤其是对于大型的生产性空调，要求相对温度严格的场合。
喷水室中水和空气直接接触，热湿交换率高；空气被洗涤净化；只要适当改变水温，就能对空气进行加热、加湿或降温、减湿处理。
1、水和空气的热湿交换过程空气与水之间热湿交换规律所谓喷水室处理空气，是用喷嘴将不同温度的水喷成雾状水滴使空气与水之间产生强烈的热、湿交换，从而达到一定的处理效果。
在喷水室中，由于喷嘴的作用布满了无数小水滴。
现取一滴水进行分析，如图1所示。
由于水滴表面的蒸发作用，在水滴表面形成一层空气薄层。
不论是空气中的汽分子，还是水滴表面饱和空气层中的水汽分子，都在作不规则运动，空气中的水分子有的进入饱和空气层中，饱和空气层中的水汽分子有的也跳到空气层中去。
若饱和空气层中水汽压力大于空气中的水汽压力，由饱和空气层跳进空气中的水汽分子，多于由空气跳进饱和空气层中的水汽分子，这就是水分蒸发现象，周围空气被加湿了。
相反，如果周围空气跳到水滴表面饱和空气层中水汽分子，多于从饱和空气层中跳到空气中的水汽分子，这就是水汽凝结现象，空气被干燥了。
这种由于水蒸气压力差产生的蒸发与凝结现象，称为空气与水的湿交换。
图1 空气与水的热湿交换2、空气与水直接接触时的状态变化过当空气流过水滴表面是时，把水滴表面饱和空层的一部份饱和空气吹走。
由于水滴表面水汽分子不断蒸发，又形成新的饱和空气层，这样饱和空气层将不断与流过的空气相混合，使整个空气状态发生变化。
如果喷水量无限大，水和空气接触时间又无限长，则全部空气都能达到饱和状态，并具有水的温度。
在图2中，O表示被处理空气的状态点，当用水喷淋空气时，随着水温不同，可以得到七种典型的空气状态变化过程。
（1）tsh＞tg水温度高于空气的干球温度,过程线为O-1.显然,空气状态变化的程线在等温线索年方,如果在过程线上任取一点表示处理后的空气状态点,可见处理后的空气温度、湿量、焓均增加。
第三章空气的热湿处理
第一节 空气热湿处理的途径 及使用设备的类型
（2）W→1→O 固体吸湿剂等焓减湿
1 W
表面式冷却器 等湿冷却 （3）W→O
O
L
液体吸湿剂减湿冷却
第一节 空气热湿处理的途径 及使用设备的类型
2、冬季（加热加湿）
（1）W′→L→O
4 5 O
喷水室喷热水 加热加湿
3
2
L′ L
加热器再热
W′
第一节 空气热湿处理的途径 及使用设备的类型
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。
第二节 空气与水直接接触时的 热湿交换
＊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）。
A
1
2
3
t w1 t w t w t w2
t w1
(a)顺流 t w1 t l (b)逆流 t w1 t l
(c)顺流 t w1 >t A
第二节 空气与水直接接触时的 热湿交换
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。
二、喷水室的热工计算方法
1、喷水室的热交换效率
表示实际过程接近理想过程的程度。
（1）全热交换效率E
＊绝热加湿以外的其他处理过程： E 1 t s2 t w 2 t s1 t w1 t 2 t s2 ＊绝热加湿过程： E 1 t1 t ts1 定义式
第三节 用喷水室处理空气
空气的热湿处理[知识探索]
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后挡水板：使夹在空气中的水满分离出来，以减少空气 带走 的水量(过水量)。
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（3）池底部接管
底池又和四种管道相连。这四种管道是：
(1) 循环水管：底池通过滤水器与循环水管相连，使落到底池的水 能重复使用。 滤水器的作用是能除去水中杂物，以免堵塞喷嘴。 (2) 溢水管：底池通过溢水器与溢水管相连，以便排除夏季内空气 中冷凝出来的水 或收集回水。此外，溢水器的喇叭口上有水封罩可 将喷水室内、外空气隔绝，并使底池 水面维持一定高度。
以热水为热媒的空气加热器，管路的串、并联方式与表 冷器相同，但以蒸汽为热媒的空气加热器，其蒸汽管路与 各台换热器之间只能用并联，不能用串联。
表冷器垂直安装时务必要使肋片保持垂直。 表冷器的下面都应设置集水盘和泄水管。
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a:蒸汽管道与加热器并联
b\c:冷（热）水管道与冷 却器（加热器）并\串联。
未饱和空气
边界 层
水滴
边界层
(a)
水
(b)
空风气音与书屋水的热、湿交换
4
(a)敞开的水面 （b)飞溅的水滴
（二）空气与水直接接触时的状态变化过程
假想条件：和空气接触的水量无限大，接触 时间无限长。
结果是：热湿交换后全部空气都达到饱和 状态，并具有水的温度。
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6
理想条件：空气与水的接触时间足够长，水量有限 结果是：热湿交换后全部空气都达到饱和状态， 水与空气的运动方向相同时（顺流），空气终温等于水终温 水与空气的运动方向相对时（逆流），空气终温等于水初温。 水温变化
实际工程中：空气与水的接触时间不够充分，而且 水量是有限的，空气的终状态往往达不到饱和，只 能达到ψ=95%左右。空风音气书屋 的终温与水存在温差7 。来自第三节 用喷水室处理空气
空气热湿处理过程与设备
空气热湿处理过程与设备简介空气热湿处理是一种用于改变空气中湿度和温度的技术过程，它在许多行业中得到广泛应用，包括空调、冷库、食品加工等。
本文将介绍空气热湿处理的基本原理和常用的设备。
空气热湿处理的原理空气热湿处理依赖于空气中的湿度和温度之间的关系，通过调整湿度和温度的变化来达到理想的条件。
常见的变化有加湿、除湿、加热和冷却等。
湿空气中的水蒸气压随着温度的升高而增加，当水蒸气压达到饱和蒸气压时，空气中的水蒸气开始凝结成水滴。
这就是加湿和除湿的基本原理。
加湿是将湿度较低的空气中加入水蒸气，以增加空气中的湿度。
常见的加湿方法有喷雾加湿、湿帘加湿和蒸发加湿等。
这些方法通过将水蒸气直接混入空气中，以增加空气中的湿度。
除湿则是将湿度较高的空气中的水蒸气除去，以降低空气中的湿度。
常见的除湿方法有冷凝除湿、吸湿剂除湿和改变空气流动等。
这些方法通过降低空气温度或吸收空气中的水分，以减少空气中的湿度。
加热和冷却是调节空气温度的方法，它们可以与加湿和除湿一起使用，以达到理想的空气热湿条件。
常用的空气热湿处理设备空调系统空调系统是一种常见的空气热湿处理设备，它通过冷却和加热空气，调节空气的温度和湿度。
空调系统由压缩机、冷凝器、蒸发器和风扇等组成。
压缩机将制冷剂压缩成高压气体，然后通过冷凝器将高压气体冷却成液体，并释放出热量。
冷凝器中的液体制冷剂进一步通过蒸发器蒸发，吸收空气中的热量，从而降低空气温度。
蒸发器中的湿润空气经过风扇的吹送，达到加湿的效果。
除湿设备除湿设备是一种非常有效的空气热湿处理设备，它能够将高湿度的空气中的水分除去，以降低空气湿度。
常见的除湿设备包括冷凝式除湿机、吸湿剂除湿器和湿帘除湿器等。
冷凝式除湿机通过冷凝制冷原理，将湿空气中的水蒸气冷凝成水滴，并排放到外部。
吸湿剂除湿器则通过吸附剂吸收空气中的水分，从而降低湿度。
湿帘除湿器则通过水的蒸发来降低空气湿度。
加湿设备加湿设备用于增加空气中的湿度，以改善空气质量和舒适度。
第三章空气的热湿处理
度的指示剂。
4.5空气除湿处理方法及设备
(2)吸收式固体吸湿剂
又称为固体液化吸收剂，主要有氯化钙、五氧化二磷(又称为磷 酸酐)、氢氧化钠(又称为苛性钠)、硫酸铜(又称为蓝矾)及氯化 锂。
特点 这类固体吸湿剂吸收水分后，本身也变成了含有多个结晶水的
空气热湿处理的各种途径
4.5空气除湿处理方法及设备
方案二
用固体吸湿剂把室外空气 沿等焓线减湿处理到1点， 然后用表冷器等湿冷却到 送风状态点O，如图中的 W→1→O过程。
方案三
用液体吸湿剂直接把室外 空气从W点处理到送风状态 点O，如图中的W→O过程。
空气热湿处理的各种途径
4.5空气除湿处理方法及ห้องสมุดไป่ตู้备
吸湿区 再生区
4.5空气除湿处理方法及设备
工作原理
转轮旋转时，需要除湿处理的空气由转轮一侧进入吸湿区， 其所含水蒸气即被处于这个区域中的吸湿材料吸收或吸附， 使空气得到干燥。与此同时，经过再生加热器加热的高温空 气(再生空气)由转轮的另一侧进入转轮的再生区，将处于这 个区域内的吸湿材料所含的水分吸出、带走。
4.5空气除湿处理方法及设备
转轮的种类 (按采用的吸湿材料分)
① 氯化锂转轮——将吸湿剂(氯化锂和氯化锰共晶体) 和保护加强剂(无机胶料聚合铝)的混合物通过浸渍 式涂布均匀地嵌固在吸湿载体(石棉纸)的表面。
② 硅胶转轮——把硅胶以化学反应方式附着在波纹状 介质上。与氯化锂转轮相比，硅胶转轮具有强度高 ，不会腐蚀，可以清洗等优点，但是价格较昂贵。
方案，换到另一种情况下或另一个地区可能就不是最好的。
③ 分子筛转轮
4.5空气除湿处理方法及设备
空气的热湿处理设备介绍
空气的热湿处理设备介绍1.空调系统：空调是最常见的空气热湿处理设备之一、它通过冷却和加热空气来调节室内温度，同时通过除湿和加湿来调节室内湿度。
空调系统通常由室内机、室外机和管道系统组成。
2.加湿器：加湿器是一种专用于增加室内湿度的设备。
它通过蒸发、超声波振动或加热方法将水蒸汽释放到空气中，以增加室内的相对湿度。
加湿器适用于干燥的气候和季节，可以提高室内空气质量并缓解干燥的皮肤、喉咙和鼻腔。
3.除湿器：除湿器是一种专用于去除室内过多湿度的设备。
它通过冷凝、吸附或膜分离等方法将水蒸汽从空气中去除，以降低室内的相对湿度。
除湿器适用于湿度过高的气候和季节，可以防止霉菌生长、木材结构腐败，并改善室内空气质量。
4.能量回收设备：能量回收设备是一种可以回收和重复利用室内空气中的能量的设备。
它通过热交换技术将室内废弃热量转移到新鲜空气中，以减少能源消耗和节省费用。
能量回收设备可以用于空调系统、通风系统和制冷系统中。
5.通风系统：通风系统是一种可以调节室内空气质量和温湿度的设备。
它通过排除污染物、调节新鲜空气的进入和废气的排放来实现。
通风系统可分为自然通风和机械通风两种类型，机械通风系统通常配备有过滤设备和空气处理设备，可以在更多的环境条件下提供较好的室内空气质量。
6.空气净化器：空气净化器是一种可以去除室内空气中的污染物、异味和细菌的设备。
它通过过滤、吸附、电离、紫外线杀菌等方法来改善室内空气质量。
空气净化器适用于需要提高室内空气卫生状况的地方，如办公室、医院和家庭。
总结起来，空气的热湿处理设备包括空调系统、加湿器、除湿器、能量回收设备、通风系统和空气净化器。
这些设备有助于调节室内温湿度、改善空气质量和提供舒适的居住环境。
在选择和使用这些设备时，需要考虑具体的气候条件、场所需求和能源效率等因素。
第三章空气的 热湿处理
0
pq2 pq4
pq6
水蒸汽分压力Pa 水蒸汽分压力
t6=tA t4=ts t2=tl
A
前提：水温不变，水量无限大，接触时间无限长 前提：水温不变，水量无限大，
七种典型的空气状态变化过程
水温特点 T或QX D或Qq 减 不变 增 增 增 增 增 i或QX 减 减 减 不变 增 增 增
A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7
α σ −γ
( t − t b)
(a )
空气失去的显热又以潜 热的形式回到空气中， 则对湿空气而言： γ（d b − d) = c p ( t − t b) ⇒ db − d = cp
γ
( t − t b)
( b)
比较以上两式可得：
α = cp σ
应用？ 应用？
三、空气与水直接接触时的状态变化过程（理想条件） 空气与水直接接触时的状态变化过程（理想条件）
dW = σ（d - db）dF σ（
σ—空气与水表面间按水蒸汽含湿量差计算的 湿交换系数，单位kg/m 湿交换系数，单位kg/m2s d—周围空气的含湿量，kg/kg干 周围空气的含湿量， db—边界层空气的含湿量，kg/kg干 边界层空气的含湿量，
潜热交换量： 潜热交换量：dQq = rdW = r σ（d - db） dF
tw<tl tw=tl
减 减
tl<tw< 减 ts tw=ts 减 ts<tw <t tw=tA tw>tA
减 不变 增
说明： 说明：
A-2 空气加湿与减湿的分界线：t>tb， 空气加湿与减湿的分界线： d=db，有显热交换，等湿冷却过程。 有显热交换，等湿冷却过程。 A-4 空气增焓与减焓的分界线： 空气增焓与减焓的分界线：空气沿等 湿球温度线变化而加湿，即等焓加湿过程。 湿球温度线变化而加湿，即等焓加湿过程。 A-6 等温加湿过程，空气的潜热量增加， 等温加湿过程，空气的潜热量增加， 焓增大
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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。
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）。
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
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。
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，℃。
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.
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
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
＊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
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。
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
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
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 的变化是等湿冷却过程。
空气的热湿处理、方法和处理 装置
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；
➢ 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。
＊缺点 对水质要求高； 占地面积大； 水泵耗能大。
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、 泄水管 ＊其他：水泵、底池、滤水器、溢水器等。
2、喷水室的类型 ＊卧式喷水室、立式喷水室 ＊单级喷水室、双级喷水室 ＊低速喷水室、高速喷水室 ＊带旁通的喷水室、带填料层的喷水室
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。
＊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）。
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：
dQ z[ttbrbddb]dF [Cpttbrbddb]dF
Cp1.01 1.8d 4
r b 25 1 .8 0 tb 4 4 0 .1 tb 9 1 .8 0 tb4 0
dzQ iibdF
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。
第一节 空气热湿处理设备的类型
空气流经热湿交换 介质表面 介质与空气直接接触
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
热湿交换在设 备金属表面进 行
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
dQx =dQq
(t tb)d F = r(d b d )d F
1r(dbd)1cp(ttb)
/ =cp 即热交换系数与湿交换系数之比为常数。也适用
于其他过程。
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。 绝热加湿、冷却干燥、等温加湿、加热加湿等过程
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。
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：