7-7 对于一、二次回风喷水式空调系统冬季工况下,若新风与回风按夏季规定的最小新风量直接混合,混合点的焓值高于或低于机器露点的焓值,应如何调节?
【答】 一次回风喷水式空调系统中,在冬季工况下,是将新回风混合空气等焓减湿处理到露点状态,若混合点的焓值高于机器露点的焓值,利用改变新风比,加大新风量的办法进行调节;若混合点的焓值低于机器露点的焓值,这种情况下应将新风预热(或新风与回风混合后预热),使混合点必须落在机器露点的等焓线上。
7-8 如何判定一次回风空调系统冬季是否需要设置预热器? 【答】 设置预热器的目的是防止冬季新风与回风按夏季规定的最小新风量直接混合后的焓值小于机器露点的焓值,因此先按夏季最小新风比计算出混合点的焓值,如图7.5中,若i C? < i L,则需要设置预热器。或者先假定存在着预热后既能满足规定新风比m,又能采用绝热加湿的某一焓值i W,根据两种不同状态空气的混合规律,可以写出以下关系式:
NCNW?iN?iC= m,并且有iC=iL,可得出iN?iWC L O ?? N W C? iNiL=iCiC?W?iWi?iiW?iN?NC ,当设计地点的冬季室外参数满足i W?< i W时,需设预
miW?图7.5 一次回风新风预热方案
热器。
7-9 对一、二次回风空调系统中的两种新风预热方案及其适用性进行比较,并阐明这两种方案预热量的关系。
【答】 如图7.5中,两种预热方案是指:方案一,新风与回风先混合后再预热方案,W?点与N点混合到C?点后预热到C点;方案二,新风先预热后再与回风混合方案,W?点预热到W点后再与N点混合到C点,两种方案的预热量是相同的。方案二是针对一些寒冷地区温度较低,尤其当室内要求有较大的相对湿度(如纺织车间)时提出来的方案,如果采用方案一,其混合点有可能处于过饱和区(雾状区)内产生结露现象,如图7.6中的C1点,这时水汽会立即凝结析出,空气成饱和空气(状态B),对空气过滤器的工作极其不利。
两种方案的预热量计算式分别为:方案一,Q1?G(iC?iC?);方案二,Q2?GW(iW?iW?),在图中可看出两种过程正好构成了两个相似三角形,由相似关系得G(iC?iC?)=GW(iW?iW?),即Q1=Q2,两种方案的预热量相等。
CC?iC?iC?NCGW=?=
GWW?iW?iW?NWN B ??100% C1 W1
图7.6 混合点在雾区
C
W N ?to ε O ??95%??100% iCLiWiNiLiO
图7.7 一次回风系统夏季处理过程
7-10 试证明在具有再热器的一次回风系统中,空调系统冷量等于室内冷负荷、新风负荷和再热负荷之和(不考虑风机和风管温升)。 【解】 如图7-7中的一次回风系统中,
室内冷负荷为:Q?G(iN?iO) (1) 新风负荷:QW?GW(iW?iN) (2) 再热负荷:QZR?G(iO?iL) (3) 新风比:m?GWiC?iN (4) =GiW?iN系统冷量:Q0?G(iC?iL) (5)
由式(4)将GW表达成G的关系式,并代入到式(2)中得
Q?QW?QZR?G(iN?iO)?=G(iC-iL)G(iC?iN)?(iW?iN)?G(iO?iL)
iW?iN即空调系统冷量等于室内冷负荷、新风负荷和再热负荷之和,得证。
7-11 某空调房间,室内设计空气参数为tN=20℃,?N=60%;夏季室外空气计算参数为tW=37℃,ts=27.3℃,大气压力B=98659Pa(740mm)。室内冷负荷Q=83800kJ/h,
湿负荷W=5kg/h。若送风温差?to=4℃,新风比m为25%,试设计一次回风空调系统,作空调过程线并计算空调系统耗冷量及耗热量。 【解】 ① 计算热湿比ε并作空调过程线:
? =QW?83800kJ/h5kg/h?16760 kJ/kg
根据送风温差?to=4℃得送风温度为16℃,在相应大气压力的i-d图上,过N点作?线,与16℃等温线交点即为送风状态点O;再由O点作等湿线,交?=95%线于L点;在图上作
出W点,在NW线上由新风比为10%作出C点,连接各点即得空调过程线,如图7.7。 各点状态参数:
tN=20℃,iN?43.0 kJ/kg;
tW=37℃,iW?88.3 kJ/kg; tO=16℃ ,iO?38.1 kJ/kg; tL=12.3℃,iL?34.3 kJ/kg ② 计算空调送风量:
G?Q83800 kJ/h??4.751 kg/s iN?iO3600(43.0 kJ/kg?38.1 kJ/kg) ③ 求混合点C的焓值:
由iC=(1-m)iN+ m iW,得iC?54.3 kJ/kg ④计算系统再热量:
QZr?G(iO?iL)?4.751kg/s?(38.1kJ/kg?34.3kJ/kg)?18.05 kW
⑤计算系统耗冷量:
Q0?G(iC?iL)?4.751kg/s?(54.3kJ/kg?34.3kJ/kg)?95.02 kW
室内冷负荷: Q=838003600kJ/s?23.28 kW
QW?mG(iW?iN)?0.25?4.751kg/s?(88.3kJ/kg?43.0kJ/kg)?53.81 kW 新风负荷:
室内冷负荷、新风负荷、再热量三者之和应该等于系统冷量。
N C?C W ?t0?O 7-12 条件同7-11题,要求设计二次回风空调系统,作空调过程线,并计算空调系统耗冷量。
【解】 二次回风式空调系统的空调过程线如图7.8中实线部分:
① 确定露点参数
iW?88.3 kJ/kg,iN?43.0 kJ/kg,iO?38.1 kJ/kg,由题7-11得:空调送风量G=4.751
kg/s。
ε线与相对湿度95%线相交于L点,查得iL2?33.1 kJ/kg
② 求第一次混合风量与回风量
新风量G新=mG=25%×4.751 kg/s =1.188 kg/s, 第一次混合总风量:
GL2?NONLG?iN?iOiN?iL2QG
?43.0 kJ/kg?33.1 kJ/kg?4.751 kg/s = 2.351 kg/s 第一次混合回风量:
G回1=GL2?G新=2.351 kg/s–1.188 kg/s =1.163 kg/s
③ 求一次混合点的焓值 由GL2iC=G回1iN+G新iW得,iC=④ 求系统耗冷量
Q0?GL2(iC?iL2)
=2.351 kg/s?(65.9kJ/kg-33.1kJ/kg) =77.1 kW
7-13 试比较7-11及7-12题两种系统的能耗量,并分析形成这种差别的原因
【答】 7-11题中的一次回风系统能耗量为95.02 kW,与7-22题中的二次回风系统能耗量77.11 kW相比,多消耗18 kW,基本等于一次回风系统中的耗热量。造成这种差别的原因是二次回风系统并未设再热过程,而是以回风的第二次混合来取代了一次回风系统的再热过程,通过系统热量平衡和风量平衡可知系统能耗量等于室内冷负荷、新风负荷、再热负荷
G回1iN+G新iWGL2= 65.9 kJ/kg