第三章 空气的热湿处理
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第六节
空气热湿处理的途径及使用设备的类型 空气与水直接接触时的热湿交换 用喷水室处理空气 用表面式换热器处理空气 空气的其它加热加湿方法 空气的其它减湿方法
• 本章重点：
• 1、空气热湿处理设备分类及特性 • 2、空气与水之间热湿交换规律 • 3、喷淋室的热工计算 • 4、表面换热器的热工计算
用喷水室处理空气
三、空气与水直接接触时热湿传递过程
对于绝热加湿
a(t tb )dF r (db d )dF
db
d

a
r
(t
tb )
Gc p (t tb ) Gr (db d )
db

d

cp r
(t
tb )
刘伊斯关系式：
a

cp
或
a
cp
施米特准则（Sc）与普朗特准则Pr相等
22.5。C ，tl1 20.4。C ，t2 16.6。C
，W＝22680kg/h。试将喷水初温改
进行校核性计算。
【解】现在
t
' w1

10。C ，则依据式（3－26）可求出新水温下的喷水系数为：
' (tl1 tw1 ) 1.05(20.4 8.45) 1.2
tl1
处理方案说明
喷水室喷冷水(或表冷器)冷却减湿 → 加热器再 热 固体吸湿剂减湿→ 表冷器等湿冷却 液体吸湿剂减湿冷却
加热器预热→喷蒸汽加湿→加热器再热 加热器预热→喷水室绝热加湿→加热器再热 加热器预热→喷蒸汽加湿 喷水室喷热水加热加湿→加热器再热
(5)W/ → 5 → L/ 5
加热器预热→一部分喷水室绝热加湿→与另一 →O 部分未加湿的空气混合
数学边界条件相同
宣乌特准则（Sh）与努谢尔特准则Nu相等
dQz (h hb )dF
第三节 用喷水室处理空气
一、喷水室空气处理的介绍
喷水室空气处理： 在喷水室中，利用不同温度的水对需要处理的空气直 接喷淋，使其产生热湿交换，从而达到降焓、降湿、加 湿或增焓的目的。
喷水室的主要优点： 能够实现多种空气处理过程、具有一定的净化空气能 力、耗金属量少和容易加工。
喷水室的主要缺点： 对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点。
喷水室的类型： 喷水室有卧式和立式；单级和双级；低速和高速。此 外，在工程上还使用带旁通和带填料层的喷水室。
二、喷水室的热工计算方法
• 主要分两类： • 第一类基于热质交换系数 • 通常是根据实验数据确定与喷水室结构特
性、空气质量流速、喷水系数，喷嘴前水压 等有关的热、质交换系数。 • 第二类基于热交换效率 • 特点是使用两个热交换效率、一个热平衡 式。
二、空气热湿处理设备的类型
热湿交换设备分类：
接触式热湿交换设备 表面式热湿交换设备
第一类热湿交换设备的特点是：
与空气进行热湿交换的介质直接与空气接 触
第二类热湿交换设备的特点是：
与空气进行热湿交换的介质不与空气接触， 二者通过热交换面进行。
根据热湿交换介质的温度不同，壁面的空气 侧可能产生水膜（湿表面），也可能不产生水 膜（干表面）。

t
' w1
20.4 10
于是可得新条件下的喷水量为： W 1.2 21600 25920kg / h
下面利用新的
'
1.2
和
t
' w1
10。C
计算该喷水室能够得到的空气终状态和水终温度。这是校
核性计算问题。
将已知数代入热工计算方程式
1
ts2 tw2 22.5 10
第四节 用表面式换热器处理空气
一、表面式换热器热湿交换过程的特点
1、表面式换热器因具有构造简单、占地少、 水质要求不高、水系统阻力小等优点。 2、表面式换热器包括空气加热器和表面式冷 却器两种。 3、表面式换热器的热湿交换是在主体空气与 紧贴换热器外表面的边界层空气之间的温差和 水蒸汽分压力差作用下进行的。
2、热交换特点 温差：是热交换的推动力。 水蒸汽分压力差：是湿（质）交换的推
动力。
质交换有两种基本形式：分子扩散和 紊流扩散。
质交换机理：与热交换的机理相类似。
3、空气与水直接接触时的热湿交换计算
二、空气与水直接接触时的状态变化过程
tA 空气的干球温度 Tl 空气的露点温度
T s空气的湿球温度 Tw 水温
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
空气处理的各种途径
季节
空气处理途径
夏季 冬季
(1)W → L → O
(2)W → 1 → O (3)W → O (1)W/ → 2 → L → O (2)W/ → 3 → L → O (3)W/ → 4 → O (4)W/ → L → O

0.745(3) 0.07
(1.2) 0.265
1
t2 ts2 28 22.5

0.755(3) 0.12
(1.2) 0.27
2.86(22.5 ts2 ) 1.2 4.19(tw2 10)
经过简化可得
ts2 tw2 1.875 t2 ts2 0.55 1.758tw2 ts2 40.08
热量。
•
上述三个条件可以用三个方程式表示，例如对冷却干燥过程，三个
方程式为：
1 ts2 tw2 E f (v, )
ts1 tw1
•
1 t2 ts2 E f (v, )
t1 ts1
G(h1 h2 ) Wc(tw2 tw1)
【例3－1】已知需处理的空气量G为21600kg/h；当地大气压力为101325Pa；空气的初参数为：
0.745(3)0.07 0.265
1
16.6 15.9 28 22.5

0.755(3) 0.12
0.27
65.8 44.4 4.19(tw2 tw1 )


经过简化可得
10.8162512..950.27ttww21
0.805
过程线 A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7
水温特点
tw<tl tw=tl tl<tw<tA tw=ts ts<tw<tA tw=tA tw>tA
t或Qx 减 减 减 减 减
不变 增
d或Qq 减
不变 增 增 增 增 增
i或Qz 减 减 减
不变 增 增 增
过程名称 减湿冷却 等湿冷却 减焓加湿 等焓加湿 增焓加湿 等温加湿 增温加湿

tw2 tw1

E
0.745(v )0.07 0.265
1
t2 t1

ts2 ts1

E 0.755(v)0.12 0.27
i1 i2 c(tw2 tw1)

把已知数代入方程式可得
1

15.9 22.5

tw2 t w1
• ( l ）空气质量流速 v 的影响
• 空气质量流速：就是单位时间内通过每平方米
喷水室断面的空气质量。
• v不因温度变化而变化。
• 常用的v范围是 2.5~3.5kg / ( m2·S )。
• ( 2 ）喷水系数的影响
•
喷水系数：即处理每 kg 空气所用的水量。
•
•
W G = kg（水）/ kg（空气）
• 典型的双级喷水室是风路与水路串联的喷水室。
• 主要特点：
• ( l ）被处理空气的温降、焓降较大，且空气的终状态 一般可达饱和；
• ( 2 ) I 级喷水室的空气温降大于Ⅱ级，而Ⅱ级喷水室的 空气减湿量大于I级；
• ( 3 ）由于水与空气呈逆流流动，且两次接触，所以水 温可能高于空气终状态的湿球温度，即 tw2 tS2
0.873
0.265
(tw2 tw1 ) 5.11

联解三个方程式可得
1.05，tw1 8.45。C；tw2 13.31。C
（4）求总喷水量 总喷水量为：
W G 1.05 21600 22680kg/h
(5)求喷嘴前水压 根据已知条件，可求出喷水室断面为：
• （一）利用 E 和 E′的喷水室热工计算方法 • 1、喷水室的热交换效率 E 和 E′ • E是全热交换效率、E′是通用热交换效率它
们表示的是喷水室的实际处理过程与喷水量有限 但接触时间足够充分的理想过程接近的程度，并 且用它们来评价喷水室的热工性能。 • ( l ）全热交换效率 E
2、影响喷水室热交换效果的因素
f
G
21600 2.0m2
两排喷嘴的总喷嘴数为v： 3600 3 3600
N 2nf 2 13 2 52个
根据计算所得的总喷水量W，知每个喷嘴的喷水量为：
W 22680 436kg / h N 52
根据每个喷嘴的喷水量436kg/h及喷嘴孔径 d 0 =5mm
• ( 3 ）喷水室结构特性的影响
• 喷水室的结构特性主要是指：喷嘴排数、喷嘴 密度、排管间距、喷嘴型式、喷嘴孔径和喷水方 向等。
• ( 4 ）空气与水初参数的影响
• 对于结构一定的喷水室而言，空气与水的初参 数决定了喷水室内热湿交换推动力的方向和大小。 因此，改变空气与水的初参数，可以导致不同的 处理过程和结果。但是对同一空气处理过程而言， 空气与水的初参数的变化对两个效率的影响不大， 可以忽略不计。
第二节 空气与水直接接触时的热湿交换