空調(diào)工程（第3版）課件：空氣處理及設(shè)備

4.1空氣熱濕處理原理4.2

空氣凈化處理原理4.3空氣的熱濕處理過程4.4空氣熱濕處理設(shè)備4.5

空氣的凈化處理設(shè)備

4.1空氣熱濕處理原理按照空氣與進行熱濕處理的冷、熱媒流體間是否直接接觸，可以將空氣的熱濕處理分成兩大類。

直接接觸式：所謂直接接觸式是指被處理的空氣與進行熱濕交換的冷、熱媒流體彼此接觸進行熱濕交換。具體做法是讓空氣流過冷、熱媒流體的表面或?qū)⒗洹崦搅黧w直接噴淋到空氣中。

間接接觸式：間接接觸式則要求與空氣進行熱濕交換的冷、熱媒流體并不與空氣相接觸，而通過設(shè)備的金屬表面來進行的。

4.1.1直接接觸式熱濕處理原理（圖4-01）

溫差是顯熱交換的推動力水蒸氣分壓力差是潛熱交換的推動力焓差是總熱交換的推動力4.1.2間接接觸式(表面式)熱濕處理原理空氣與固體表面的熱交換是由于空氣與凝結(jié)水膜之間的溫差而產(chǎn)生的，質(zhì)交換則是由于空氣與水膜相鄰的飽和空氣邊界層中的水蒸氣的分壓力差引起的。而濕空氣氣流與緊靠水膜飽和空氣的焓差是熱、質(zhì)交換的推動力。

空氣通過表面換熱器的熱濕交換4.2

空氣凈化處理原理空氣的凈化處理按被控制污染物分為除塵式：處理懸浮顆粒物，包括無機和有機的顆粒物、空氣微生物及生物等。除氣式：處理氣態(tài)污染物，包括無機化合物、有機化合物和放射性物質(zhì)等。

4.2.1除塵式凈化處理原理

1．機械式凈化處理

（1）纖維過濾器的濾塵機理

1）攔截（或稱接觸、鉤住）作用機理

2）慣性作用機理

3）擴散效應(yīng)機理

4）重力作用機理

5）靜電作用機理

（2）粘性填料（濾料）過濾器的濾塵機理

粘性填料過濾器的填料有金屬網(wǎng)格、玻璃絲（直徑約為20μm）、金屬絲等。填料上浸涂粘性油。當含懸浮微粒的空氣流經(jīng)填料時，沿填料的空隙通道進行多次曲折運動，微粒在慣性力作用下，偏離氣流方向，并碰到粘性油上被粘住，即被捕獲。

Tip:

粘性填料過濾器的過濾機理主要是塵粒的慣性和粘住效應(yīng)的作用結(jié)果，篩濾作用是很小的。2．靜電式凈化處理

靜電過濾器的工作原理及結(jié)構(gòu)圖4.2.2除氣式凈化處理原理

1．物理吸附法

物理吸附法通常采用多孔性、表面積大的活性炭、硅膠、氧化鋁和分子篩等作為有害氣體吸附劑，其中活性炭是空調(diào)系統(tǒng)中常用的一種吸附劑。

活性炭吸附凈化空氣的機理有物理吸附和化學(xué)吸附兩類。物理吸附的機理靠物質(zhì)分子之間的范德華力，當分子之間的距離在幾個納米之內(nèi)時，這種力將起作用。

化學(xué)吸附的機理需要借助化學(xué)反應(yīng)，通過吸附質(zhì)和吸附劑之間的化學(xué)鍵力而引起。

2．光催化分解法

光催化技術(shù)是基于光催化劑在紫外線照射下具有的氧化還原能力而除去空氣中的污染物。

這種光致電子和空穴與周圍的水汽反應(yīng)后生成氧離子和氫氧自由基，具有極強氧化能力的活性氧和氫氧自由基活性物質(zhì)能將空氣中的甲醛、苯、氨氣、硫化氫等有害物質(zhì)氧化分解成CO2和H2O。

3．離子化法

（1）負離子

（2）低溫等離子

4．臭氧法

臭氧在室內(nèi)空氣中的應(yīng)用是借助將臭氧直接與室內(nèi)空氣混合或?qū)⒊粞踔苯俞尫诺绞覂?nèi)空氣中，利用臭氧極強的氧化作用，達到滅菌消毒的目的。由于將臭氧直接釋放到空氣中，整個室內(nèi)空間及該空間的所以物品周圍，都充滿了臭氧氣體，因而消毒滅菌范圍廣，其工作量也比消毒水噴灑和

擦洗消毒小得多，因而應(yīng)用非常方便，常用于醫(yī)院、公共場所和家庭的滅菌消毒。

5．濕式除氣法（噴水室）

當粒徑較小時（1～5μm），微粒主要利用慣性碰撞、接觸阻留；微粒與液滴、液膜的接觸使微粒吸濕、增重、凝聚性增強，使微粒脫離氣流落入水中。對于1μm以下的微粒將主要通過擴散與液滴、液膜接觸，進而脫離氣流。

空氣洗滌器還可以利用水的吸附和吸收的機理凈化空氣中的有害氣體，即利用氣體污染物中不同組分在水中具有不同溶解度的性質(zhì)來分離分子狀態(tài)污染物，氣體能否被水吸收，關(guān)鍵在于氣相中吸收質(zhì)分壓力和液相中吸收質(zhì)的平衡分壓力。

6．組合空氣凈化技術(shù)

（1）光催化與吸附技術(shù)的組合（2）光催化與臭氧技術(shù)的組合（3）光催化與化學(xué)催化技術(shù)的組合

4.3空氣的熱濕處理過程4.3.1噴水室的處理過程（圖4-9）空氣與水直接接觸時各種過程的特點

在實際的噴淋過程中，噴水量總是有限的，空氣與水的接觸時間也不可能無限長空氣與水的實際處理過程

Tip:可見無論是在順流，還是在逆流的情況下，噴淋室里的空氣狀態(tài)變化過程都不是直線，而是曲線，而且如果接觸時間充分，在順流時空氣終狀態(tài)將等于水終溫；在逆流時，空氣終狀態(tài)將等于水初溫。不過在實際的噴淋室中，無論是逆流，還是順流,水滴與空氣的運動方向都不可能是純粹的逆流或順流，而是比較復(fù)雜的交叉流動。所以空氣的終狀態(tài)將既不等于水終溫，也不等于水初溫，對噴時也不等于水的平均溫度。此外，由于空氣與水的接觸時間不夠充分，所以空氣的終狀態(tài)也往往達不到飽和。冷卻干燥過程中空氣與水的狀態(tài)變化Tip:盡管在實際的噴水室中，空氣的狀態(tài)變化過程不是直線，但是因為在實際工作中，人們所關(guān)心的只是處理后的空氣終狀態(tài)，而不是狀態(tài)變化的軌跡，所以還是用連接空氣初、終狀態(tài)點的直線來表示空氣狀態(tài)的變化過程。

影響噴水室熱質(zhì)交換效果的主要因素4.3.2表面式換熱器的處理過程影響空氣冷卻器熱質(zhì)交換效果的因素表面式換熱器空氣處理過程4.3.3空氣加濕器的處理過程（圖4-13）4.3.4吸濕劑的處理過程（圖4-15）4.3.5空氣蒸發(fā)冷卻器的處理過程用于冷卻空氣的蒸發(fā)冷卻器有兩種基本形式———直接蒸發(fā)冷卻和間接蒸發(fā)冷卻。（圖4-16）4.3.6空氣處理的各種途徑

空氣處理的各種途徑各種處理過程各種空氣處理過程的內(nèi)容和處理方法4.4

空氣熱濕處理設(shè)備

4.4.1空氣熱濕處理設(shè)備的類型

直接接觸式:包括噴水室、蒸汽加濕器、局部補充加濕裝置以及使用液體吸濕劑的裝置等。

表面式（間壁式）:包括光管式、翅片管式和肋管式空氣加熱器及空氣冷卻器等。

4.4.2噴水室

按被處理空氣在噴水室內(nèi)的流速大小分為低速（2m/s～3m/s）和高速（3.5m/s～6.5m/s）兩類。

按噴水室內(nèi)空氣流動方向分為臥式（空氣流動為水平方向，水以順噴或逆噴方向噴出）和立式（空氣流動由下向上或由上向下，水由上向下噴出）兩類。

按制造噴水室外殼所用的材料分為金屬外殼和非金屬外殼（如玻璃鋼、磚砌或鋼筋混凝土）兩類。

噴水室的結(jié)構(gòu)示意圖

(圖4-19

)

1.普通單級低速噴水室

噴水室是由外殼、底池、噴嘴與排管、前后擋水板和其它管道及其配件組成。

（1）擋水板（圖4-20）

Tip:

擋水板的過水量大小與擋水板的材料、形式、折角、折數(shù)、間距、噴水室截面的空氣流速以及噴嘴壓力等有關(guān)。

（2）噴嘴（圖4-21）

我國于20世紀50年代廣泛采用Y-1（仿原蘇聯(lián)）和3/8英寸噴嘴。20世紀60～70年代采用青島大噴嘴和BTL-1型（仿原西德）噴嘴。20世紀80年代后采用LUWA（仿瑞士）、NTL型和FL型噴嘴。20世紀90年代又開發(fā)了PX-1型、PY-1型和FD型三種大孔徑離心式噴嘴。其中PX-1型噴嘴是由西安工程大學(xué)（原西北紡織工學(xué)院）等單位開發(fā)研制的大霧化角強旋流離心式噴嘴。

流體動力式噴水室是撞擊流理論與技術(shù)在空調(diào)工程中的應(yīng)用。撞擊流噴嘴的特點是防止堵塞；水膜霧化角可達1800，覆蓋面更寬且分散度均勻，在噴嘴密度較小的條件下，達到較高的熱濕交換效率；水流在直短管噴嘴中阻力小，與離心式噴嘴相比，所需的霧化水壓低，噴水量較少，降低風機和水泵的能耗，調(diào)節(jié)靈活，通過調(diào)節(jié)噴嘴間的距離，便可改變水膜的厚度，從而滿足粗噴和細噴的不同處理過程要求。靶式噴嘴比對噴式噴嘴便于加工和安裝，精度要求低，可避免對噴式噴嘴由于加工和安裝精度不夠，使兩短管不在同一軸線上，從而影響霧化效果的不足。撞擊流式噴嘴結(jié)構(gòu)

某紡織廠采用PX-1型噴嘴的噴水室照片靶式噴嘴照片（3）噴水排管（圖4-25）

（4）噴水室外殼

（5）附屬裝置（6）噴水室定型產(chǎn)品

2.雙級低速噴水室（圖4-27）

Tip:這種使用同一水源的兩級噴水室，實際上是兩個單級噴水室在風路及水路兩方面串聯(lián)起來使用的，而且噴淋水與被處理空氣呈逆流流動（相當于一個逆流式換熱器），因此，具有熱濕交換效率高，被處理空氣的溫降、焓降較大，大大節(jié)約天然冷源水用量，且空氣的終狀態(tài)一般可達飽和等特點。

3.單級高速噴水室瑞士某公司的高速噴水室

美國某公司的高速噴水室4.填料式噴水室

玻璃絲盒填料式噴水室

復(fù)合型填料式噴水室4.4.3表面式換熱器

表面式換熱器包括空氣加熱器和空氣冷卻器兩類。

1．空氣加熱器

翅片管式空氣加熱器

光管式空氣加熱器

電加熱器2.空氣冷卻器

（1）空氣冷卻器的結(jié)構(gòu)空氣冷卻器的構(gòu)造圖

各種翅片管的構(gòu)造（2）空氣冷卻器的安裝

1）空氣冷卻器可以垂直安裝，也可以水平安裝或傾斜安裝。

2）空氣冷卻器可以單臺或多臺組合使用，以滿足冷量的要求。

3）空氣冷卻器（或空氣換熱器）與冷媒（或熱媒）管路的連接也有并聯(lián)與串聯(lián)之分。滴水盤和排水管的安裝空氣冷卻器與冷媒管路的連接

（3）噴水式空氣冷卻器（圖4-42）

《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50736—2012)7.5.3規(guī)定:當利用循環(huán)水進行絕熱加濕或利用噴水提高空氣處理后的飽和度時,可采用帶噴水裝置的空氣冷卻器。（4）制冷劑直接膨脹式空氣冷卻器

《民用建筑供暖通風與空調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50736—2012)7.5.5規(guī)定:制冷劑直接膨脹式空氣冷卻器的蒸發(fā)溫度應(yīng)比空氣的出口溫度至少低3.5℃,在常溫空調(diào)系統(tǒng)情況下,滿負荷時,蒸發(fā)溫度不宜低于0℃;低負荷時,應(yīng)防止表面結(jié)霜?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)采用制冷劑直接膨脹式空氣冷卻器時,不得用氨作制冷劑。4.4.4空氣加濕器

1.等溫加濕型空氣加濕器

(1)干蒸汽加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片(2)電熱式加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

(3)電極式加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

2.等焓加濕型空氣加濕器(1)超聲波加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片(2)離心式加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

(3)汽水混合式加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖實物照片

(4)高壓噴霧式加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

(5)濕膜加濕器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

國家空調(diào)設(shè)備檢驗中心對三種填料的檢驗結(jié)果

各種空氣加濕器的性能特點(表4-11)

4.4.5除濕機

1.冷凍除濕機（1）普通冷凍除濕機冷凍除濕機工作原理

冷凍除濕機內(nèi)空氣的狀態(tài)變化KQF－6型空氣除濕機

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

（2）調(diào)溫冷凍除濕機CT－20型調(diào)溫除濕機

調(diào)溫除濕機流程

調(diào)溫除濕機內(nèi)空氣的狀態(tài)變化

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片2.轉(zhuǎn)輪除濕機

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片3.熱管除濕機熱管除濕機有升溫型、調(diào)溫型和降溫型三種功能。調(diào)溫型熱管除濕機和降溫型熱管除濕機又有水冷和風冷兩種冷卻方式，可滿足用戶各種場合的需要。調(diào)溫型熱管除濕機具有升溫、調(diào)溫、降溫三種除濕功能。4.溶液除濕空調(diào)裝置

實物照片

帶有板式換熱器的溶液-空氣熱濕交換單元（圖4-62）四級串聯(lián)的空氣處理單元在h-d圖上的處理過程（圖4-64）

典型除濕方法的比較（表4-12）4.4.6空氣蒸發(fā)冷卻器

1.空氣蒸發(fā)冷卻器的分類

空氣蒸發(fā)冷卻器可分為直接蒸發(fā)冷卻器、間接蒸發(fā)冷卻器和復(fù)合蒸發(fā)冷卻器三種形式。

直接蒸發(fā)冷卻器適用于低濕度地區(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)）。間接蒸發(fā)冷卻器適用于低濕度地區(qū)和中等濕度地區(qū)，如我國哈爾濱——太原——寶雞——西昌——昆明一線以西地區(qū)。2.直接蒸發(fā)冷卻器

（1）蒸發(fā)式冷氣機

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

（2）組合式空氣處理機組的蒸發(fā)冷卻段（圖4-69）

（3）直接蒸發(fā)冷卻器填料性能

1）

氣流阻力最小。

2）

有最大的空氣－水接觸面積。

3）

氣流阻力、空氣－水接觸面積及水流等的均勻分布。

4）

能阻止化學(xué)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，使用周期性能保持穩(wěn)定。

7）

投資低。

3.間接蒸發(fā)冷卻器(1)板翅式間接蒸發(fā)冷卻器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

(2)管式間接蒸發(fā)冷卻器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片

(3)熱管式間接蒸發(fā)冷卻器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片(4)轉(zhuǎn)輪式間接蒸發(fā)冷卻器實物照片(5)露點式間接蒸發(fā)冷卻器叉流式露點蒸發(fā)冷卻器原理圖

實物照片4.復(fù)合式蒸發(fā)冷卻器

（1）間接蒸發(fā)冷卻器+直接蒸發(fā)冷卻器冷卻塔供冷型間接蒸發(fā)冷卻器＋直接蒸發(fā)冷卻器(外冷型復(fù)合蒸發(fā)冷卻器)

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片其他形式間接蒸發(fā)冷卻器＋直接蒸發(fā)冷卻器(外冷型復(fù)合蒸發(fā)冷卻器)

圖4-83

(3)兩級間接蒸發(fā)冷卻器+直接蒸發(fā)冷卻器

外冷式間接蒸發(fā)冷卻器+內(nèi)冷式間接蒸發(fā)冷卻器+直接蒸發(fā)冷卻器

結(jié)構(gòu)示意圖

實物照片兩級內(nèi)冷式間接蒸發(fā)冷卻器+直接蒸發(fā)冷卻器圖4-85

(3)間接蒸發(fā)冷卻器+機械制冷空氣冷卻器+直接蒸發(fā)冷卻器

圖4-86

實物照片5.空氣蒸發(fā)冷卻器的性能評價（1）直接蒸發(fā)冷卻器的性能評價

冷卻過程焓濕圖

公式

（2）間接蒸發(fā)冷卻器的性能評價

冷卻過程焓濕圖

公式

4.4.7空調(diào)排風熱回收裝置

1．空調(diào)排風熱回收裝置的類型

2．板式熱回收裝置圖4-90

3．轉(zhuǎn)輪式熱回收裝置圖4-91

4．熱管式熱回收裝置圖4-93

5．其它型式的熱回收裝置

熱回收裝置的效率常用空氣能量回收裝置性能和適用對象4.5

空氣的凈化處理設(shè)備

4.5.1

空氣凈化處理設(shè)備的類型

空氣凈化設(shè)備可按室內(nèi)污染物存在的狀態(tài)分為處理懸浮顆粒物的除塵式和處理氣態(tài)污染物的除氣式兩類。4.5.2

除塵式空氣凈化處理設(shè)備1.纖維過濾器

（1）過濾器的分類（表4-16）

（2）過濾器的性能指標

表征空氣過濾器性能的主要指標為過濾效率、過濾器阻力和容塵量。（3）常用過濾器的型式、濾材及性能（表4-17）

（4）過濾器的標準和效率檢測方法（5）常用空氣過濾器

1）粗效過濾器

尼龍網(wǎng)粗效過濾