空调设计必懂的7大参数!
所谓空调,就是对一定生活或工作环境的空气的温、湿度、空气流动速度及空气洁净度进行控制调节设备。
空调对特定空间环境进行调节和控制,离不开控制的对象——空气,空气是空调控制的主体,是热处理和湿处理、清洁处理的对象。
空气主要状态参数
地球表面的空气是由干空气以及水蒸气组成。干空气由78%(体积百分比)的氮气,21%的氧气,0.03%的二氧化碳以及其他稀有气体组成,在日常生活中,干空气的组成比例基本不变,可作为一个整体研究。而水蒸气的含量不同,对空气的潮湿程度影响非常大,对人体的舒适性、健康,产品加工工艺,设备运行情况及能耗等都产生极大的影响。因此,在平常不起眼的水蒸气,在空调研究中要作为重点研究的对象。
空气的参数是对空气进行描述和定量分析的物理量,便于我们对空气进行计算处理和研究。与空调密切相关的参数,主要有:
温度:干球温度t、湿球温度tS、露点温度tL。
湿度:含湿量d、相对湿度φ。
压力:大气压力B、水蒸气分压力Pq、饱和水蒸气分压力Pqb。
能量:焓h。
干球温度
是温度计自由的被暴露在空气中所测量的温度值,不受太阳照射或辐射和湿气的干扰,反映所测量空气的真实温度,与当前空气中的湿度值无关,是真实的热力学温度。
湿球温度
是指温度计球体表面附有水时,水分蒸发带走热量后球体的温度。水分蒸发所需的潜热完全来自自身湿空气温度降低所放出的显热,当空气达到饱和状态且达到热平衡时系统的温度。水的蒸发量跟空气的湿度有关,空气湿度越大蒸发量越小,带走的热量就越小,与干球温度的差异越小,空气湿度越小,水蒸发量越大,带走的热量越多,与干球温度的差异就越大。所以可以通过干、湿球温度差的变化来反映当前空气湿度情况。工程上通常用湿纱布扎在温度计的感温球上,纱布下端浸泡在水中,使感温球附近的空气湿度达到饱和状态。在纱布附近保持一定的空气流通速度,达到稳定平衡后,温度计显示的温度就是当前空气的湿球温度。
湿球温度是当前环境状态仅通过水分蒸发所能达到的最低温度。
湿度
湿度是表示空气干燥程度的物理量,在一定的温度下,空气含有的水蒸气越少,则空气越干燥,水蒸气越多,则空气越潮湿。
表示空气干燥程度,在工程上一般用含湿量d和相对湿度φ这两个状态参数来度量。
含湿量:为每千克干空气中含有的水蒸气含量。单位:克或千克。
含湿量只能反映空气中水蒸气量含量的多少,不能反映空气的干燥程度,空气是否饱和,即还能容纳水蒸气的能力。因为直接测量水蒸气密度比较困难,通常用水蒸气压强来表示,因此,人们把某个温度下空气中的水蒸气分压力与相同温度下饱和空气的水蒸气分压力之比成为相对湿度。这个参数用百分数表示,比如当前环境湿度为40%。相对湿度是表示当前状态下空气能够继续吸收水蒸气的能力。当相对湿度超过100%时,空调中的水蒸气一般会凝结出来,也就是说空气达到饱和状态。如果温度升高,相对湿度将下降,也就是说,同样多的水蒸气的情况下温度升高,相对湿度就会变小,空气容纳水蒸气的能力上升。因此,提供相对湿度的同时也必须提供温度的数据。
露点温度
是指某一状态在水蒸气含量和气压不变的条件下,进行冷却,使其温度逐渐降低,冷却到饱和状态时的温度。也就当温度低于某一个温度时,空气中的水蒸气便开始凝结出来,这个温度就称为这个状态空气的露点温度。形象地说,就是空气中的水蒸气变成露珠析出时的温度称为露点温度。
露点温度是一个温度值,通常用tL表示,单位为℃。
在含湿量不变时,当某一物体的表面温度低于空气的露点温度时,空气中的水蒸气将结露析出。在空调技术中,把蒸发器表面温度降温至空气的露点温度以下,就可以去除空气中的水分,从而达到空气干燥的目的。根据这个原理,设计了除湿机,广泛地应用在日常的生活中。
焓
焓表示空气的能量参数。
焓是代表空气能量状态的参数,并能进行空气能量变化的计量。焓通常用于焓差的计算,也就是空气变化需要的能量变化值,这方面比较有意义,而空气中含有的焓值大小在工程中意义不大。比如,在空调设计中,通常需要制冷(对空气进行冷却)和制热(对空气进行加热),一般计算的是冷却或加热前后空气焓值的变化,从而知道空调需要提供制冷或制热的能力大小。
焓,用h表示,单位kj/kg。
空气状态参数之间的关系
在空调设计计算是,通常需要计算相关参数。在大多数情况下,可以认为空气压力不变,在这个前提下,知道以下任意参数中的两个,利用相关参数计算其他参数。
1)干球温度或饱和水蒸气分压力,两者任知其一。
2)湿球温度。
3)含湿量或水蒸气分压力或露点温度,三者任知其一。
4)相对湿度。
5)焓。
比如知道空气的干球温度t(饱和水蒸气分压力Pqb)和相对湿度φ,求出空气的含湿量d的:
比如知道干球温度t和含湿量d,求出焓h:
从上面公式可看出,通常计算出空气的含湿量d,可以求出空气的焓。空气的焓与温度的大小和所含水蒸气的多少有关,因此在空调工程中水蒸气的含湿量非常重要,涉及到对空气处理需要的能量情况,不可忽略。