空氣的熱、濕處理過程及空調設備

摘要：來自室外的空氣，經過加熱、加濕、冷卻、去濕、凈化、消聲等處理，達到所要求的送風狀態而進入室內。送風狀態和送風量確定之后，進—步的問題是如何得到所要求的送風狀態。本章主要介紹空氣的各種處理過程及空氣處理設備。

　　 第一節 空氣熱、濕處理的過程

　　本節將從處理設備的角度分析空氣熱、濕處理過程。

　　 一、空氣加熱器的處理過程

　　 常用的空氣加熱器有表面式加熱器和電加熱器。表面式加熱器是在管內通以熱媒(熱水或蒸汽)，管外流過空氣，通過管壁將熱媒的熱量傳給空氣。而電加熱器是空氣與電阻絲直接接觸被加熱。空氣經空氣加熱器加熱后，溫度升高，但含濕量沒有改變，是等濕加熱過程，如圖10-1中過程線A-1。

　　 二、空氣冷卻器的處理過程

　　 空氣冷卻器是在管內通人冷媒，管外流過被冷卻空氣的表面式換熱器。若冷媒溫度高于被處理空氣的露點溫度，則空氣中的水蒸氣就不會凝結，空氣的含濕量不變，這時空氣冷卻過程是等濕降溫過程，可用過程線A-2表示(圖10-1)。

　　 如果冷媒溫度過低，使空氣冷卻器表面溫度低于空氣的露點溫度時，空氣中的一部分水蒸氣就會在冷表面凝結而使空氣的含濕量降低，這時空氣的處理是減濕降溫過程，可用過程線A-3表示(圖10-1)。

　　 三、空氣加濕器的處理過程

　　 空氣加濕器主要分噴霧加濕和噴蒸氣加濕兩種。噴霧加濕是將常溫水噴成水霧直接混入空氣中，此時空氣的狀態變化過程和濕球溫度計周圍空氣狀態的變化過程十分相似，是等焓加濕過程，可用過程線A-4表示(圖10-1)。

　　 噴蒸氣加濕是用多孔管把水蒸氣直接噴入被處理的空氣中，空氣溫度保持不變，是等溫加濕過程，可用過程線A-5表示(圖10-1)。

　　 四、吸濕劑處理過程

　　 吸濕劑是用來對空氣進行減濕處理的，常用的吸濕劑有兩大類，一類是固體吸濕劑，一類是液體吸濕劑。固體吸濕劑處理空氣的過程近似為等焙減濕過程，其過程線為A-6(圖10-1)。液體吸濕劑的吸濕過程與A-3相仿，也是減濕降溫過程，如圖10-1中的A-7過程線，但液體吸濕劑以減濕為主，它比A-3更偏向左邊。

　　 五、噴水室處理過程

　　 (一)空氣與水之間的熱濕交換原理

　　 噴水室是利用噴嘴將不同溫度的水噴成霧滴，使空氣與水之間進行熱、濕交換，從而達到特定的處理效果。

　　 當空氣與水直接接觸時，在貼近水表面的地方或水滴周圍，由于水分子作不規則運動，形成一個溫度等于水表面溫度的飽和空氣層，如圖10-2所示。如果飽和空氣層內的水蒸氣分壓力大于周圍空氣的水蒸氣分壓力，則水分子不斷地從空氣邊界層擴散到周圍空氣中去，也就是水分向周圍空氣蒸發，空氣得以加濕；反之；周圍空氣中的水分將被凝結出來，空氣被減濕。總之，飽和空氣層內的水蒸氣分壓力與周圍空氣的水蒸氣分壓力不同，即存在分壓力差時，就會產生濕交換(蒸發或凝結)。在蒸發過程中，飽和空氣層減少了的水蒸氣分子由水面躍出的水分子來補充；在凝結過程中，飽和空氣層中過多的水蒸氣分子將回到水滴。

圖10-2

由此可見，空氣與水之間的熱交換是包括顯熱交換和潛熱交換在內的總熱交換，顯熱交換主要取決于飽和空氣層與周圍空氣之間的溫度差，而潛熱交換是伴隨著濕交換同時產生的，主要取決于兩者之間的水蒸氣分壓力之差。

　　 (二)空氣與水直接接觸時的狀態變化過程

　　 在噴水室中，用不同溫度的水去噴淋空氣，可獲得各種空氣處理過程。假設空氣狀態為A，過A點分別作等濕線、等焓線、等溫線與相對濕度p=100％相交于2、4、6點，然后過A點再作p=100％曲線的兩條切線，并交于1和7點，圖10-3是空氣與不同水溫cw接觸，且水量無限大、接觸時間無限長時，空氣的變化過程。其特點是空氣變化過程都向著飽和曲線方向進行，而到達飽和曲線的理想終點狀態的溫度與水溫相同。

事實上，在實際的噴水室中，由于結構特性以及空氣與水滴接觸時間等條件的限制，空氣的狀態變化過程不能如圖10-3所示的那樣完善。實際經噴水室處理空氣的終點狀態只能達到p=90％~95％，這一狀態點稱為“機器露點”。噴水室處理空氣可能實現的狀態變化過程。