第4章

空氣的熱濕處理 主要內(nèi)容4.5表面式換熱器

4.5.1表面式換熱器的構(gòu)造與類型

4.5.2用表面式換熱器處理空氣的過程及特點

4.5.3表面式換熱器的使用

4.5.4表面式換熱器熱工計算4.5表面式換熱器在空調(diào)工程中，另一類廣泛使用的熱濕交換裝置。表面式換熱器的“別名”在組合式空調(diào)機組和柜式風(fēng)機盤管中用于空氣冷卻除濕處理時稱為空氣冷卻器或表面式冷卻器，簡稱表冷器。用來對空氣進(jìn)行加熱處理時，叫做空氣加熱器。作為風(fēng)機盤管的部件使用時，叫做盤管。用做各種空調(diào)器或空調(diào)機四大件中的換熱器時，分別稱為蒸發(fā)器(或表面式蒸發(fā)器、直接蒸發(fā)式表冷器)和冷凝器。4.5表面式換熱器特點

(與噴水室相比)結(jié)構(gòu)緊湊。水系統(tǒng)簡單，水質(zhì)無衛(wèi)生要求，用水量少。體積小，使用靈活，用途廣?？梢允褂枚喾N熱濕交換介質(zhì)。耗用有色金屬材料?？諝馓幚眍愋蜕?。無除塵功能。4.5.1表面式換熱器的構(gòu)造和種類空調(diào)工程中使用的表面式換熱器主要是各種金屬肋片管的組合體。采用肋片管的原因和目的表面式換熱器是借助管內(nèi)的冷熱媒介質(zhì)經(jīng)金屬分隔面與空氣間接進(jìn)行熱濕交換，而空氣側(cè)的對流換熱系數(shù)一般遠(yuǎn)小于管內(nèi)的冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)的對流換熱系數(shù)。增大空氣一側(cè)的傳熱面積，增強表面式換熱器的換熱效果，降低金屬耗量和減小換熱器的尺寸。

a)皺褶繞片管b)光滑繞片管c)串片管d)軋片管e)二次翻邊片管圖4－14各種肋片管的構(gòu)造

(1)繞片管是用繞片機把銅帶或鋼帶緊緊地纏繞在銅管或鋼管上制成。主要有皺褶繞片管和光滑繞片管兩種。皺褶繞片既增加了肋片與管子之間的接觸面積，又可使空氣流過時的擾動增強，從而提高肋片管的傳熱系數(shù)。但是皺褶會使空氣流過肋片管的阻力增加，而且容易積灰，不便清理。光滑繞片沒有皺褶，它們是用延展性更好的鋁帶纏繞在鋼管上制成。皺褶繞片管光滑繞片管

(2)串片管是把事先沖好管孔的肋片與管束串在一起，通過脹管處理使管壁與肋片緊密結(jié)合。常用的肋片為鋁片，管子則用銅管。

(3)軋片管是用軋片機在光滑的銅管或鋁管表面軋制出肋片。由于軋片和管子是一個整體，沒有因存在縫隙而產(chǎn)生的接觸熱阻，所以軋片管的傳熱性能更好。串片管軋片管

(4)二次翻邊片管二次翻邊片由于翻了二次邊，既保證了肋片的間距，又增加了肋片與管壁的接觸強度，從而增加了肋片管的傳熱效果。

(5)新型肋片管為了進(jìn)一步提高肋片管的傳熱性能，新型肋片管的片形多采用波紋形、條縫形和波形沖縫等(參見圖4－15)，以增加氣流的擾動性，提高管子外表面的換熱系數(shù)。二次翻邊片管4.5.1表面式換熱器的構(gòu)造和種類圖4－15肋片管式換熱器的新型肋片a)波紋形片b)條縫形片c)波形沖縫片4.5.2用表面式換熱器處理空氣的過程與特點

與噴水室相比，用表面式換熱器處理空氣只能實現(xiàn)三種過程

等濕加熱過程(A→B)

(簡稱加熱過程)等濕冷卻過程(A→C)

(又稱為干冷過程)減濕冷卻過程(A→D)(又稱為冷卻干燥過程或濕冷過程)DCAB100%dA=dB=dC4.5.2用表面式換熱器處理空氣的過程與特點

1)加熱過程A→B特征表面式換熱器用作加熱器處理空氣，其表面溫度高于被處理空氣的溫度?？諝獗患訜幔瑴囟葘叨瑵窳坎蛔?。

B點的溫度由空氣得到的熱量多少決定。DCAB100%dA=dB=dC4.5.2用表面式換熱器處理空氣的過程與特點

2)干冷過程A→C特征表面式換熱器用作冷卻器處理空氣，其表面溫度低于被處理空氣的干球溫度、高于或等于空氣的露點溫度?？諝獗焕鋮s，溫度將會降低而含濕量不變。

C點的溫度由空氣失去的熱量多少決定。DCAB100%dA=dB=dC4.5.2用表面式換熱器處理空氣的過程與特點

3)濕冷過程A→D特征表面式換熱器用作冷卻器處理空氣，其表面溫度低于被處理空氣的露點溫度?？諝獗焕鋮s，不但溫度要降低，含濕量也要減少。D點的溫度由空氣失去的水蒸氣量多少決定。DCAB100%dA=dB=dCC′dD4.5.2用表面式換熱器處理空氣的過程與特點

在對空氣進(jìn)行冷卻干燥處理過程中，由于有凝結(jié)水析出，并附著在表冷器的壁面上形成一層凝結(jié)水膜，因此與水滴表面存在一個飽和空氣邊界層的原理相同，在表冷器凝結(jié)水膜的表面也存在一個飽和空氣邊界層。此時，表冷器與空氣的熱濕交換實質(zhì)上也就是這個飽和空氣邊界層與空氣間的熱濕交換，它們之間由于不但存在溫差，而且還存在水蒸氣分壓力差，所以二者之間不僅有顯熱交換，還有伴隨著濕交換的潛熱交換。濕工況下工作的表面式換熱器比干工況下工作時有更大的熱交換能力。4.5.3表面式換熱器的使用

使用形式可單個使用，也可以多個組合使用。當(dāng)需要處理的空氣量較大時，而且溫升或溫降不大采用并聯(lián)組合形式。當(dāng)需要處理的空氣要求溫升或溫降較大時一般采用串聯(lián)組合形式。兩者同時較大時則采用既有并聯(lián)也有串聯(lián)的組合形式。4.5.3表面式換熱器的使用

安裝形式和注意點安裝形式有垂直式、水平式和傾斜式。當(dāng)作為表冷器使用時，不論安裝和組合形式如何，其肋片一定要處于垂直位置，以利于表冷器外表面凝結(jié)的水分及時下流，避免增大空氣流動阻力和帶水。當(dāng)作為采用蒸汽為加熱介質(zhì)的加熱器使用時，一般管束為垂直安裝，以利于排除管束內(nèi)的凝結(jié)水，如果水平安裝則一定要有不小于1/100的坡度。4.5.4表面式空氣冷卻器熱工計算

表面式空氣冷卻器在空調(diào)系統(tǒng)中主要用來對空氣進(jìn)行冷卻減濕處理，空氣的溫度、含濕量會同時發(fā)生變化，因此熱工計算問題比較復(fù)雜。本教材只選介一種基于熱交換效率的計算方法。首先分析一下顯熱換熱量，根據(jù)傳熱學(xué)公式有：4.5.4表面式空氣冷卻器熱工計算對于空調(diào)中常用的肋管式換熱器，傳熱學(xué)給出了計算公式當(dāng)有濕交換時,總熱交換量為：dQz=σ（i-ib

）dF

引入析濕系數(shù)的概念在用表冷器對空氣進(jìn)行減濕冷卻處理時，既有顯熱交換又有潛熱交換（水分凝結(jié)），顯熱與潛熱之和為全熱。在空調(diào)工程中通常把全熱交換和顯熱交換的比值稱為濕工況的析濕系數(shù)。由圖可得出定義式為：4.5.4表面式空氣冷卻器熱工計算由此可見冷卻減濕時，加肋表面出現(xiàn)凝結(jié)水，此時表面換熱系數(shù)比只有顯熱交換時增加了倍。此時傳熱系數(shù)可以寫成：由此可見濕交換傳熱系數(shù)與內(nèi)外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和析濕系數(shù)有關(guān)，而內(nèi)外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是空氣和水的流速的函數(shù)，所以整理成如下的經(jīng)驗公式：4.5.4表面式空氣冷卻器熱工計算表面式空氣冷卻器的熱工計算方法表冷器的熱交換效率同噴水室類似，表冷器的熱交換效率也是指空氣和水的實際狀態(tài)變化過程接近理想過程的程度。（1）全熱交換效率空氣通過表冷器的溫度降低值與空氣和冷凍水的最大溫差的比值，稱表冷器的全熱交換效率，同進(jìn)考慮了空氣和水的狀態(tài)變化。其定義式為3.5.4表面式空氣冷卻器熱工計算3.5.4表面式空氣冷卻器熱工計算4.5.4表面式空氣冷卻器熱工計算表冷器的熱工計算1．表冷器的熱工計算類型表冷器的熱工計算也分為設(shè)計性計算和校核性計算。設(shè)計性計算是選擇表冷器來滿足已知初終參數(shù)空氣的處理要求，校核性計算是檢查已有型號的表冷器，看其是否能將已知初始狀態(tài)的空氣處理到所需要的狀態(tài)。各種計算的已知條件和求解內(nèi)容如表3-4所示。

2．表冷器熱工計算的主要原則

對于型號一定的表冷器而言，熱工計算