第二章 空气的热湿处理

教学目的：

1. 了解空气热湿处理的途径。

2. 了解用喷水室处理空气的方式、特点及系统组成，熟悉其处理过程在焓湿图上的表达。

3. 熟悉用表面式换热器处理空气的方式、特点及系统组成。

4. 了解空气的其他热湿处理方法、特点：各种加热、冷却、加湿、减湿处理过程，相关设备及系统组成和特点，了解其在实际工程中的适用性。 重点、难点：各种加热、冷却、加湿、减湿处理过

第一节 空气热湿处理的途径及使用设备的类型

一、 空气热湿处理的各种途径 在

I-D图上分析可知，在空调系统中，为得到同一送风状态点可以有不同的空气处理途径。以完全使用室外新风的空调系统为例，将室外空气处理到送风状态点的方案如图。

夏季处理方案有三种，冬季有五种。

各成。

种方案是由简单的空气处理过程组合而

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由此可见，可以通过不同的途径，即采用不同的空气处理方案而得到同一种送风状态。至于究竟采用哪种途径，则须结合各种空气处理方案及使用设备的特点，经过分析比较才能最后确定。 二、空气热湿处理设备的类型

1、热湿交换设备：通过介质与空气进行热湿交换

（1） 介质：水，水蒸汽，液体吸湿剂，制冷剂 （2） 类型：

A、 直接接触式：喷水室，蒸汽加湿器，局部加湿器，液体吸湿装置。 B、 表面式：空气加热器，空气冷却器。 C、 混合式：淋水表冷器。

1、 其他热湿处理设备：电加热器，固体吸湿装置。

空气热湿处理设备 介质 类型 其它 混合式 电加热器 固体吸湿装置 水 水蒸汽 液体吸湿剂 制冷剂 直接接触式 表面式 空气加热器，空气冷却器 喷水室，蒸汽加湿器， 局部加湿器，液体吸湿装置

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

空气通过敞开的水表面或将水喷到空气中，水就与空气发生热湿交换，总

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热交换=显热交换+潜热交换。

显热交换：温差?导热、对流、辐射；

潜热交换（质交换、湿交换）：水蒸汽压力差? 凝结、蒸发。

未饱和空气 未饱和空气

边界层 水滴 边界层

水

图3—2 空气与水的热、湿交换 (a)敞开的水面 （b)飞溅的水滴

质交换以层流分子扩散（水表面?饱和空气层）和紊流脉动扩散（饱和空气层?空气）两种形式进行，形成对流质交换。

当空气与水在一微元面积df上接触时，空气温度变化为dt，含湿量变化为d(d)，空气与水之间发生热湿交换：

显热交换：dQX=Gcpdt=?(t-tb)df

湿交换：dW=Gd(d)=?(Pq-Pqb)df=?(d-db)df 潜热交换：dQq=rdW=r?(d- db)df

总热交换：dQz=dQx+dQq=[?(t- tb)+r?(d- db)]df 若水温变化为dtw，则总热交换量为：dQz=Wc dtw 在稳定工况下，空气与水之间热交换量是平衡的。 二、空气与水直接接触时的状态变化过程

空气与水直接接触时，水表面形成的饱和空气边界层与主流空气之间通过分子扩散和紊流扩散，使边界层的饱和空气与主流空气不断混掺，从而使主流空气状态发生变化。因此，空气与水的热湿交换过程可以视为主流空气与边界层空气不断混合的过程。

三、热、湿交换的相互影响及同时进行的热湿传递过程 1、刘伊斯关系式的推导

对于绝热加湿过程，在dF接触面上，空气传给水面的显热量等于水面水分蒸发所需

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要的潜热量：

?(t-tb)df= r?(d- db)df db=?/r?( t-tb)

对于Gkg/s的湿空气本身而言,空气失去的显热等于水分带来的潜热： Gr(d- db) =Gcp ( t-tb) db= cp/r ( t-tb)

由上可得：?/?= cp，此即为刘伊斯关系式，它表明对流热交换系数与对流质交换

系数之比为常数。 2、适用条件与适用过程

质交换的Sc=热交换的Pr 质交换的Sh=热交换的Nu

适用过程：绝热加湿，冷却干燥，等温加湿，加热加湿等。 3、总热交换

dQz=dQx+dQq=[?(t- tb)+r?(d- db)]df=?[ cp (t- tb)+r(d- db)] df 考虑水分蒸发或凝结时的水的液体热的转移，令： cp=1.01+1.84d，r=iq=2501+1.84 tb 代入上式得：dQz=?(I-Ib)df

第三节 用喷水室处理空气

一、喷水室的构造和类型

1、构造

（1） 喷嘴：使水流雾化 （2） 排管：布置喷嘴，一~四排 （3） 挡水板（前、后）：前：均流与

挡水，后：分离水滴与空气，减少过水量

（4） 外壳

（5） 底池

（6） 管道系统：供水管，循环水管，溢流管，补水管，泄水管

（7） 水泵

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