310 热力学-湿空气-冷却

310 热力学-湿空气-冷却

湿空气冷却过程

夏季室内空调、空气冷却除湿、冷库空气处理、空气源热泵室外吸热等。

冷却过程湿空气参数变化

温度降低。

当冷却过程未导致湿空气中水蒸气凝结时，水蒸气分压力不变；当冷却过程导致湿空气中水蒸气凝结时，水蒸气分压力降低。

冷却过程导致湿空气中水蒸气凝结前，相对湿度升高；部冷却导致湿空气中水蒸气开始凝结后继续降温，相对湿度保持100%不变。

含湿量变化规律与湿空气中水蒸气分压力相似。

冷却过程能耗

Q=mc_p(T₂-T₁)+mr(d₁-d₂)

式中，Q为加热功率，W；m为湿空气质量流量，kg/s；c_p为湿空气定压比热，J/(kg.K)；T₁、T₂为湿空气加热前后的温度，℃；r为水的汽化潜热，J/g；d₁、d₂为湿空气冷却前后的含湿量，g(水蒸气)/kg(干空气)。

计算示例

室内空气流过空调室内机（蒸发器）的质量流量为0.15kg/s，进室内机湿空气温度26℃、相对湿度70%，出室内机时湿空气温度为15℃，则：

（1）湿空气流过室内机过程中有无水蒸气凝结？

（2）如有水蒸气凝结，则凝结水产生速率为多少？

（3）室内机的制冷量为多少？

解：

（1）需确定进室内机湿空气的露点温度，如果冷却后温度低于该露点温度，则冷却过程中有冷凝水析出。

26℃水的饱和压力为3364Pa，进室内机湿空气中水蒸气的分压力等于相对湿度与湿空气温度下水的饱和压力的乘积，即：

p_w=0.7*3364=2355Pa

该压力下水的饱和温度即为进室内机湿空气的露点温度，即20℃。

由于湿空气出室内机温度低于湿空气进室内机的露点温度，因此，湿空气流经室内机过程中有水蒸气凝结。

（2）进室内机湿空气中水蒸气的分压力为2355Pa，因此，其含湿量为：

d₁=622p_w/(p_B-p_w)

=622*2355/(101325-2355)

=14.8g(水蒸气)/kg(干空气)

出室内机时湿空气为饱和状态，因此其相对湿度为100%，湿空气中水蒸气分压力等于其温度下水的饱和压力，即1707Pa，因此其含湿量为：

d₂=622p_w/(p_B-p_w)

=622*1707/(101325-1707)

=10.7g(水蒸气)/kg(干空气)

湿空气流经室内机过程中的冷凝水析出速率为：

m_w=m(d₁-d₂)

=0.15*(14.8-10.7)

=0.615g/s=2.214kg/h

（3）湿空气流经室内机过程中的放热量（即室内机的制冷量）为（取湿空气定压比热1000J/(kg.K)，湿空气中水蒸气在20℃的凝结潜热为2953.7-502.4=2451.3J/g）：

Q=mc_p(T₂-T₁)+mr(d₁-d₂)

=0.15*1000*(25-15)+0.15*2451.3*(14.8-10.7)

=1500+1508

=3008W