第八章 復合式熱質(zhì)交換設備熱工計算

第8章復合式熱質(zhì)交換設備的熱工計算8.1影響復合式設備熱質(zhì)交換效果的主要因素；8.2蒸發(fā)冷卻式空調(diào)系統(tǒng)的熱工計算；8.3溫濕度獨立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)8.1影響復合式設備熱質(zhì)交換效果的主要因素復合式熱質(zhì)交換設備分成2部分：間壁部分設備內(nèi)流體流動狀況；流體物性；設備表面狀況；設備換熱面形狀和大小混合部分焓差、空氣流動狀況、水滴大小、水氣比、設備的結構特性。8.2蒸發(fā)冷卻式空調(diào)系統(tǒng)的熱工計算蒸發(fā)冷卻是利用水蒸發(fā)吸熱，具有冷卻功能這一眾所周知的物理現(xiàn)象。只要空氣不是飽和的，利用循環(huán)水直接（或通過填料層）噴淋空氣就可獲得降溫的效果。在允許條件下可以利用該空氣作為送風以降低室溫，這種處理空氣的方法稱為蒸發(fā)冷卻。蒸發(fā)冷卻空氣處理方法主要只適用于東西北地區(qū)。蒸發(fā)冷卻空調(diào)機工作原理示意圖

蒸發(fā)冷卻式空調(diào)系統(tǒng)的關鍵設備是空氣蒸發(fā)冷卻器，一般可分為直接蒸發(fā)冷卻器和間接蒸發(fā)冷卻器兩種形式。27-42023/2/3空氣蒸發(fā)冷卻器的分類直接蒸發(fā)冷卻器、間接蒸發(fā)冷卻器和復合蒸發(fā)冷卻器；直接蒸發(fā)冷卻器是利用淋水填料層直接與待處理空氣接觸來冷卻空氣。在降低空氣溫度的同時，使空氣的含濕量和相對濕度有所增加，實現(xiàn)了加濕，等焓過程。適用于低濕度地區(qū)，如我國海拉爾——錫林浩特——呼和浩特——西寧——蘭州——甘孜一線以西地區(qū)（如甘肅、新疆、內(nèi)蒙、寧夏等省區(qū)）。AAs直接蒸發(fā)冷卻器工作原理AAs目的：制出降溫增濕的空氣。8.2.2直接蒸發(fā)冷卻器的熱工計算8.2.2.1直接蒸發(fā)冷卻器對填料的性能要求填料或介質(zhì)是直接蒸發(fā)冷卻器的核心構件。一種理想的填料應具有以下特征：（1）流動阻力小。（2）有較大的空氣－水接觸面積。（3）氣流阻力、空氣－水接觸面積及水流等均勻分布。（4）能阻止化學或生物的分解退化。（5）具有自我清潔空氣中的塵埃的能力。（6）經(jīng)久耐用，使用周期內(nèi)性能穩(wěn)定。（7）投資低。27-82023/2/3直接蒸發(fā)冷卻器目前，直接蒸發(fā)冷卻器主要有兩種類型：一類是將直接蒸發(fā)冷卻裝置與風機組合在一起，成為單元式空氣蒸發(fā)冷卻器；另一類是將該裝置設在組合式空氣處理機組內(nèi)作為直接蒸發(fā)冷卻段。8.2.2.2直接蒸發(fā)冷卻器的熱工計算方法直接蒸發(fā)冷卻器的熱工計算方法同第7章的混合式熱質(zhì)交換設備的熱工計算，特別是噴淋室的熱工計算方法非常類似。（見表8-2）27-102023/2/38.2.2.3直接蒸發(fā)冷卻器的性能評價（1）熱交換效率類同于前邊式（7-5）（2）能效比式中EER--按常規(guī)制冷模式計算的直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)

的能效比；--供冷期平均干濕球溫度差；--當?shù)卦O計干濕球溫度差。

（3）冷損失：+5%（管道冷損失和滲透冷損失）27-112023/2/3是利用一股輔助氣流先經(jīng)噴淋水（循環(huán)水）直接蒸發(fā)冷卻，溫度降低后，再通過空氣－空氣換熱器來冷卻待處理空氣（即準備進入室內(nèi)的空氣），并使之降低溫度。所實現(xiàn)的便不再是等焓加濕降溫過程，而是減焓等濕降溫過程，從而得以避免由于加濕，而把過多的濕量帶入室內(nèi)。適用于低濕度地區(qū)和中等濕度地區(qū)，要求較低含濕量或比焓的場合，如我國哈爾濱——太原——寶雞——西昌——昆明一線以西地區(qū)。8.2.3

間接蒸發(fā)冷卻器的類型與性能間接蒸發(fā)器工作原理目的：制出降溫等濕的空氣。間接蒸發(fā)冷水機組工作原理目的：制出冷水AABCP119間接蒸發(fā)冷卻器板翅式管式熱管式傳統(tǒng)系統(tǒng)與蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)比較8.2.4間接蒸發(fā)冷卻器的熱工計算8.2.4.1間接蒸發(fā)冷卻器的熱工計算方法（見表8-4）間接蒸發(fā)冷卻器的熱工設計計算方法在前邊也做了類似敘述。8.2.4.2間接蒸發(fā)冷卻器的性能評價熱交換效率反映了空氣在間接蒸發(fā)冷卻器里的實際溫降與理想溫降的接近程度。27-182023/2/38.2.5一級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)設計計算方法空氣處理過程為空調(diào)房間需要的送風量（kg/s）直接蒸發(fā)冷卻器處理空氣所需顯熱冷量（KW）直接蒸發(fā)冷卻器的加濕量（kg/s）P235【實例1】27-192023/2/38.2.6二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)設計計算方法空氣的處理過程為空調(diào)房間需要的送風量（kg/s）間接蒸發(fā)冷卻器處理空氣所需顯熱冷量（KW）直接蒸發(fā)冷卻器處理空氣所需顯熱冷量（KW）P237【實例2】27-202023/2/38.2.7三級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)設計計算方法空氣的處理過程為典型的三級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)有兩種類型：第一種是一級和二級均為板翅式間接蒸發(fā)冷卻器，第三級為直接蒸發(fā)冷卻器；第二種是第一級為冷卻塔＋空氣冷卻器所構成的間接蒸發(fā)冷卻器，第二級為板翅式間接蒸發(fā)冷卻器，第三級為直接蒸發(fā)冷卻器。P239【實例3】27-212023/2/38.3溫濕度獨立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)熱濕聯(lián)合處理的空調(diào)方式存在的問題（1）熱濕聯(lián)合處理所造成的能源浪費；（2）空氣處理的顯熱潛熱比難以與室內(nèi)熱濕比的變化相匹配；（3）室內(nèi)空氣品質(zhì)問題。采用溫度與濕度兩套獨立的空調(diào)控制系統(tǒng)，分別控制、調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度與濕度。27-222023/2/3獨立除濕優(yōu)點熱濕負荷分開處理，即采用獨立除濕以消除潛熱，獨立降溫以消除顯熱；由于不承擔濕負荷，冷凍水的溫度為15～18℃，高于室內(nèi)的露點溫度，不會產(chǎn)生凝水，從而消除了室內(nèi)的一大污染源。再生器可以采用低溫熱源驅動，可方便實現(xiàn)能量儲存，尤其適合以城市熱網(wǎng)連續(xù)均勻供熱作熱源。減小電能消耗，有效緩解用電量峰谷現(xiàn)象，優(yōu)化城市能源結構。溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比1)溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)中，處理室內(nèi)顯熱負荷時，冷凍水溫度比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水溫度高得多，因而如果采用冷水機組提供冷量，那么此時的冷水機組蒸發(fā)溫度可相應提高；2)溫度和濕度獨立控制處理，因而負荷計算方法有所不同；3)溫濕度獨立控制還要特別注意保證室內(nèi)干工況運行。溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)四個核心組成部件：高溫冷水機組、新風處理機組、去除顯熱的室內(nèi)末端裝置、去除潛熱的室內(nèi)送風末端裝置。8.3.1溫濕度獨立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)簡介27-252023/2/38.3.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8.3.2.1高溫冷源的制備由于除濕的任務由處理潛熱的系統(tǒng)承擔，因而顯熱系統(tǒng)的冷水供水溫度由常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中的7℃提高到18℃左右。因此，如下技術可以應用：（1）深井回灌供冷技術（2）通過土壤換熱器獲取高溫冷水（3）間接蒸發(fā)冷水機組（4）高溫冷水機組8.3.2.2溫度調(diào)節(jié)室內(nèi)末端設備（1）輻射供冷技術；（2）干式風機盤管27-262023/2/38.3.3濕度獨立處理設備轉輪式除濕器的內(nèi)部結構按吸附除濕劑的安排可分為以下三種形式：（a）堆積床結構（b）IIT平板結構（c）UCLA覆蓋層結構堆積床：擴散阻力大IIT：氣體側、Teflon板阻力大，吸附劑阻力小UCLA：氣體側阻力大，板阻力小8.3.3.1固體除濕設備轉輪式固體除濕設備27-272023/2/3吸附除濕設備——轉輪除濕機abcdeφ=1分類：氯化鋰轉輪、硅膠轉輪、分子篩轉輪abcdefabcde8.3.3.2液體除濕設備溶液除濕器工作原理（詳見第5章）27-312023/2/3（1）絕熱型除濕器逆流絕熱型除濕器叉流填料式除濕器帶有板式換熱器的溶液-空氣熱質(zhì)交換單元27-322023/2/3（2）內(nèi)冷型除濕器交叉流型板式除濕器內(nèi)冷型除濕器27-332023/2/3溶液除濕機組27-342023/2/3abcdefghi8.3.4濕度獨立處理設備的應用8.3.4.1固體除濕設備的應用除濕型新風空調(diào)系統(tǒng)工作原理和溫濕圖全回風除濕型空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖和溫濕圖

1：蒸發(fā)冷卻器；2：熱交換器；3：加熱器；4除濕器Dunkle型除濕空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖和溫濕圖

1：水蒸發(fā)器；2