纺织厂空气调节教程.doc
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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作 纺织厂空气调节教程第一章 绪论1重点:1第二章 湿空气的物理性质和i-d图5重点:51 湿空气的组成及其状态方程52 湿空气的状态参数63 I-d图的绘制和应用114 空气状态的测量21第三章 车间冷热负荷的计算24重点:241 传热的基础知识242 空调系统冷热负荷的计算(包括估算)26第四章 空气调节设备31重点:311 空调室送风系统概述312 空调室设备323 空气的加湿和加热设备374 通风机和泵395 通风管道及送排风方式416 冷源41第五章 空气调节基本原理41重点:411 纺织厂送风系统412 喷水室喷水量和喷水温度的确
2、定413 空气调节方案分析与计算41第六章 温湿度调节与管理41重点:411 日常运转调节412 全年性调节414 空调节能技术41第七章 纺织厂除尘41重点:411 除尘概述412 除尘设备4192课程性质:专业技术基础课课程特点:实用性强,理解为主,重点突出,前后联系紧密,具有一定的学习难度。学习要求:上课、笔记、作业;有问题及时解决。课程重点:1、掌握纺织厂空气调节的基础知识;2、了解常见空调设备的结构及工作原理;3、掌握空调管理与温湿度调节的方法;4、了解空调的节能技术以及常用空调测试仪器及测试方法。5、基本的除尘知识与常用的除尘设备。参考书籍:中国纺织出版社纺织厂空调与除尘(中国纺织
3、总会教育部编写)纺织工业出版社纺织厂空气调节(无锡轻大)第一章 绪论重点:1纺织厂空气调节的任务是什么?2纺织厂除尘的任务是什么?3棉尘对人体健康有什么危害?4空气调节系统的基本组成和基本流程是什么?5影响人体健康的空气环境因素有哪些?6空调中常用的“实感温度”是何意义?7温湿度对纺织纤维吸湿性能、强度、伸长度、柔软性、导电性能的影响?8温湿度对纺织生产工艺的影响?(一)纺织厂空气调节的任务纺织厂空气调节的任务:使车间空气的温度、湿度、速度、清洁度和新鲜度(统称为空气调节的“五度”),能够满足工艺生产和人体舒适的要求,并使之不受室内、外各种条件变化的影响。舒适性空调:为了保证人体健康的空气调节
4、;工艺性空调:满足工业生产工艺的空气调节。(二)纺织厂除尘的任务纺织厂除尘的任务:确保车间的含尘浓度降低到一定程度。棉尘对人体健康的影响:主要是5um以下的呼吸性粉尘对人体的危害,能穿过呼吸道的预防系统,沉积肺部,易引起肺部疾病。纺织厂允许的粉尘浓度:2.5mg/m3。(三)空气调节系统的基本组成和基本流程1进风部分要求有室外空气的进风系统;纺织厂一般要求室外的新风量占10%以上。2过滤部分要求:保证进风空气的清洁度。3空气处理部分 直接接触式:如喷水室、蒸汽加热、局部加湿等; 表面式换热器:光管加热器4管道和通风机5冷、热源:人工冷源、人工热源、天然冷热源。(四)影响人体健康的空气环境因素1
5、温度的影响空气环境与人体之间存在一定的平衡关系(热量平衡),若平衡破坏,影响人的心理及人体健康。人体与环境热交换的途径:传导、对流、辐射、汗液蒸发、肺呼吸。2湿度的影响湿度大,导热性好,夏天,不利于汗液的挥发,热;冬天,传热量大,冷。3速度的影响空气流速大,蒸发快。4含尘浓度的影响(清洁度)5新鲜度的影响u 有害气体和气味u 二氧化碳的浓度u 空气负离子的浓度带有负电荷的空气离子,称为空气负离子,人体细胞犹如微电池,细胞内外有电位差,细胞电池的不断充放电,感觉反应灵敏;负离子能调节中枢神经系统的兴奋与抑制程度,改善大脑皮层的功能状态,镇静、催眠、降血压、还能提高人体抗病能力。负离子又称“空气维
6、生素”(10万个/cm3以上可以冶病)提高负离子浓度的方法:补充新鲜空气、负离子发生器。人体“实感温度”和舒适感条件:综合周围空气的温度、湿度和气流速度三者同时作用的结果,即实感温度;人体舒适感的条件:夏季:17.826.1冬季:15.623相对湿度:4060%风速:0.25m/s如:夏季细纱车间的温度比织造车间高,可是工人感到细纱车间较凉爽和舒适。(五)温湿度对纺织纤维性能的影响1温湿度对纺织纤维吸湿性能的影响纤维吸湿能力即回潮率,影响纤维的重量、强力、导电性等物理性能,从而影响工艺及使用性能;影响回潮率的因素:内因即纤维和亲水性、结晶度、纤维内孔隙等;外因即温度、湿度、放置时间等;一般来讲
7、,湿度增大,回潮率提高;温度提高,回潮率降低。2温湿度对纺织纤维强度的影响有的纤维在湿度增大时,会促使纤维长链分子间起滑移作用而降低强度;有的则因能增进和改善长链分子的整列度而增加强度。如:棉纤维,湿度增加时,强度增加;而粘胶纤维则强度下降。3温湿度对纺织纤维伸长度和柔软性的影响伸长度即指纤维受拉伸后纤维增加的长度与原来长度的百分比,其伸长原因是纤维分子的相对位移,如羊毛吸湿后比棉麻等天然纤维更易伸长;另一般湿度增加时,柔软度增加;而棉纤维还有棉蜡的影响,温度过低,棉蜡硬、脆,使纤维失去柔软性;温度过高,棉蜡的极度软化,使纤维不易牵伸,造成条干不匀和断头率增加,因此棉纤维适合在2027加工。4
8、温湿度对纺织纤维导电性的影响湿度增大,导电性增强,易消除静电对工艺的影响,减少绕皮辊、绕罗拉等现象。(六)温湿度对纺织生产工艺的影响P1119详细介绍了温湿度对纺织生产各工艺的影响;另外列出各工艺需控制的温湿度范围。详细见书本内容。第二章 湿空气的物理性质和i-d图重点:1湿空气的基本组成?理想气体的状态方程及其意义?2空气的绝对湿度、含湿量和相对湿度是怎样计算的?3空气的焓是怎样计算的?4空气的压力是如何表示的?5空气的干球温度和湿球温度有什么不同?6为什么可用干、湿球温度计算它的相对湿度?7湿空气的I-d图是如何绘制出来的?8使用空气的I-d图应该注意些什么?9什么是空气的露点温度?怎样利
9、用I-d图确定空气的露点温度?10怎样利用I-d图确定两种不同状态空气的混合过程?11如何在I-d图上表示空气状态点?12如何在I-d图上表示不同的空气状态变化过程?1 湿空气的组成及其状态方程(一)湿空气的组成湿空气=干空气+水蒸气(简称空气)u 大气:是指地球周围的一层气体;u 大气的组成:干空气+水蒸气+污染物质;u 大气的组成中我们比较关心的是两个方面:一是氧气、二氧化碳的浓度,另一个是空气中水蒸气的含量;u 空气中水蒸气的来源:河流蒸发、工业蒸发、人体蒸发;u 水蒸气的含量高低,对工艺生产、机器保养都很重。(二)湿空气的状态方程湿空气的状态方程:PV=MRT即为理想气体的状态方程,所
10、谓理想气体,就是气体分子是不占有体积的弹性质点,并且分子间没有作用力;在空气调节里,干空气看作是理想气体,水蒸气是理想气体,因此湿空气是理想气体;其中:P绝对压力,单位Pa(N/m2)V体积,单位m3M质量,单位KgR气体常数,Rg=287J/kg.k;Rq=461J/kg.k;T绝对温度(K)(开尔文温度)2 湿空气的状态参数主要是压力、温度、湿度、焓等一压力气体垂直作用在器壁单位面积上的力,称为压力,用P表示 G垂直作用力(N)F面积(m2)(1)压力的单位u 获得:SI制,N/m2,即Pa(帕斯卡);工程单位制,kgf/m2,kgf/cm2;u 气压表示:标准大气压(atm,即北纬45海
11、平面常年平均气压),工程大气压(at),u 液柱表示:因为g是常数,可用h的大小来说明P的大小。u 三种单位之间的关系:气压常用,巴表示,(2)空调中常用的压力u 大气压力(B)即地面物体单位面积所受到的大气作用力,用符号B表示,B为变量,影响因素为海拔高度、季节、地球纬度、天气变化等;压力的度量基准有两种:绝对压力:以绝对真空为基准,而得的压力;相对压力:以大气压力为基准;*仪表测出的压力为绝对压力与当地大气压力的差值,即相对压力,当PB,即0,称为表压;若PB,即0,称为真空度。u 水蒸气的分压力Pq、干空气的分压力Pg分压力:就是假设混合气体中各组成气体单独存在,并且有与混合气体相同的温
12、度和容积所产生的压力,称为该气体的分压力。根据物理上的道尔顿定律:混合气体的总压力应该等于各组成气体的分压力之和。大气压力=水蒸气压力+干空气分压力 ,即B=Pq+Pq(条件V、T保持不变)其中:Pq的大小决定空气的潮湿程序的一个指标。空气调节中,空气的加湿和去湿就是将水分蒸发到空气中去或从空气中凝结出来的湿交换过程,这种过程与水蒸气的分压力有关。二温度表示空气冷热程度的标尺,温度反映了物体分子运动的激烈程度,是分子平均动能的宏观表现。温度的表示方法有两种:即两种“温标”u 绝对温标:T,单位:Ku 摄氏温标:t,单位:T=t+273.15三湿度表示空气潮湿程度的物理量,常用表示方法:绝对湿度
13、、含湿量、相对湿度(1)绝对湿度每m3湿空气中所含水蒸气的质量的克数(g/m3),用表示。 当温度相同时,当一定时,T,; 由于随、T的变化而改变,在计算过程中,用不能确切反映空气中水蒸气量。(2)含湿量内含1Kg干空气的湿空气所含水蒸气的质量(),用d表示。即结论: 当B一定时,越大,含湿量d越大,因为:,基本成正比关系,d仅与一个因素有关; 含显量和温度一样,是空气的一个重要不得状态参数,它能确切表示空气中实际含有的水蒸气量。 在空气调节中,常用含显量的增减来表示加湿和去湿:; 绝对湿度和含湿量都是表示空气中含有水蒸气的参数,却不能表示空气的潮湿程度,因为空气的潮湿程度不仅与突际含有的水气
14、量有关,而且还和空气的温度有关,要确切地表示空气潮湿程度,必须用相对湿度。(3)相对湿度所谓相对湿度是相对于饱和空气而言的,因此先介绍饱和空气:饱和空气:在一定温度下,一定量的空气中所能容纳的水蒸气量是有限的,达到最大限度时,就不能再吸收水蒸气了,这时的空气称为饱和空气。相应参数表示为:,空气中的最大含蒸气量与温度有关,举例:雾的现象。P287 表一:不同温度下,饱和空气的含湿量,T,即不饱和空气饱和空气。相对湿度:空气中水蒸气分压力与相同温度下饱和空气水蒸气分压力的百分数,为相对湿度,用表示。=100%,饱和空气;=0,干空气,越小,空气越干燥。例1:车间空气的温度为30,相对温度=60%,
15、B=101325Pa,求车间内的,d?解:查P288表一,t=30,=622四空气的比容和密度(略)五焓用来表示空气中所含热量高低的标尺。在空调工程中,空气状态变化可以认为是等压变化过程,在这种情况下,湿空气的焓又称为含热量,在空气调节过程中,湿空气热量的增加和减少可用焓差一表示:即 焓差=热交换量定义:内含1Kg干空气的湿空气所含热量的 KJ数,称为湿空气的焓,用i表示,单位: KJ/Kg.干,其中,分别表示1Kg干空气和1Kg水蒸气的焓,的值为相对值。即一般以0时干空气和0时水的焓为0,则:1.01和1.84为定压比热(干空气,水蒸气)2500为0的水0的水蒸气所吸收的热量。 0的干空气
16、; 0的湿空气 ; t的干空气 ;=(1.01+0.00184d)t+2.5d全热=显热+潜热常用参数:B,t,d,当B一定时,知道其中的两个参数,就可计算其它的二个参数,为了方便计算,引入I-d图。作业:P35:3,4,9,11,12,13,3 I-d图的绘制和应用(一)湿空气焓湿图的绘制空气的B,t,d,是相对独立的五个参数,但它们之间除B外,其余的四个参数,只需知道其中的两个,另外二个都能确定。为了简化计算,便于确定空气的状态参数的直接反映出空气状态变化的过程和方向,故绘制了在一定大气压力下,湿空气的焓-湿图,简称图,图是空气调节的重要工具。(1)坐标的选定以为纵坐标,d 为横坐标,夹角
17、135,确定比例,即可画出等湿线和等焓线。为了方便起见,d轴可用一水平辅助线代替。(2)等温线的绘制根据(1.01+0.00184d)t+2.5d,当温度t一定时,1.01t+(0.00184t+2.5)d,相当于:y=b+ax可见等温线在图可利用与d是直线关系的特点制用而成;因此所有的等温线是一组近似平行但略微超上的直线组成。直线的斜率:a=(0.00184t+2.5),基本不变,但随着t的增大,斜率a略有增大。(3)等线的绘制在等湿线和等温线的基础上绘制,由,当B取一定值时,一定时,dt,一定时,取不同的t,求出不同的d,得到很多的点连接而成,得一系列的等相对湿度线。例:=0(干空气),d
18、=0,即纵轴;=100%,是饱和湿度线,以此为界线,下面为雾区。因此,图只需要图中=100%以上部分,以下不要,在通常情况下,只画辅助横坐标轴,即d轴。(4)水蒸气分压力线由:即当B为定值时,不难看出,在一定的大气压力下,空气的水蒸气分压力和含湿量为单值函数,因此水蒸气分压力对应于一定的含湿量,由此可画出水蒸气分压力线。(5)热湿比线(后面介绍)(6)使用图应该注意的问题u 的单位, 和 ;u ,t,d,值的标记处;u 线的单位为hPa,不能用mmHg;u 各值的大小顺序排布;u 注意清洁保护。(二)i-d图的应用(1)确定空气状态及相关参数在图上,每一点都代表湿空气的一个状态点,在图上只需知
19、道其中二个参数,即可查出另二个参数。例:B=101325Pa ,t=30,=60%查表:=71KJ/Kg.干,d=16g/KJ.干,(2)确定空气的露点温度露点温度:是指空气在含湿量(或水蒸气分压力)不变的情况下,将此空气冷却到饱和状态(=100%)时所对应的温度。露点温度用tl表示,单位。当空气冷却至ttl时结露。结论:判断物体表面是否有凝结水,主要是将与空气接触的物体的表面温度与空气的露点温度相比较,如夏天房屋地面结露,夏季喷淋水必须温度低于所处理空气露点温度时才能达到去湿的目的。例:已知某地大气压力B=1013.25hPa,空气温度为t=30,相对湿度=60%,求tl?查图,如下图:tl
20、=21.4如果将此空气进一步冷却,则空气中的水蒸气将有一部分凝结出来,空气的含湿量就要减少,即冷却去湿过程。(3)表示空气状态变化过程空气被加热、冷却、加湿、去湿时,空气从一种状态变化到另一种状态,其变化过程在图上可用一条直线表示,并且这些过程线都可以用它的热湿比值来说明。热湿比与热湿比线热湿比已知状态A(),G(Kg)干空气,在处理过程中,加热量Q(KJ),使之达到状态B(),求,和状态变化过程情况?;求得B(),在图上可作出A、B二点,由于在此过程中,湿量的增加和热量的增加是同时进行的,因此可用AB连线表示其状态变化过程。AB直线的斜率:定义:定义状态A、B前后变化的焓差和含湿量差之比为热
21、湿比,用表示。结论:热湿比,实为角系数,或方向线或线,它表示状态变化的方向。热湿比线的绘制见图下的线。注意:线的单位:外层为KJ/Kg,内层为Kcal/Kg;线代表的是气体状态变化的方向,使用时可用尺平移得到。表示空气状态变化过程如上图所示,为空气状态变化的几种典型变化过程。01 干式加热过程该过程,t,即沿等含湿量线向上;02 干式冷却过程该过程,t,即沿等含湿量线向下;(要求表面式换热器的表面温度不低于空气露点温度,才能保证d保持不变)02 冷却去湿过程如果与空气接触温度ttl,则沿=100%线下降,如图所示,d,t,=100%;03 等焓加湿过程(绝热过程)用喷循环水的方法来处理空气的变
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