什么叫空气处理设备（空气的热湿处理设备）

空气调节的核心任务是将空气处理到所要求的送风状态，然后，送入空调区以满足人体舒适标准或室内热湿标准要求及工艺对室内温度、湿度、洁净度等要求。对空气的处理主要通过加热、冷却、加湿、减湿、净化以及灭菌、除臭和离子化等处理过程予以实现，使它处理成最终所需要的送风状态。

空气热湿处理设备是空调工程中实现对空气进行加热、冷却、加湿、减湿等热湿处理过程所需要的空气处理设备。

概 述

一、空气热湿处理的途径

由焓湿图分析可知，在空调系统中，为了得到同一送风状态点，可以有不同的空气处理途径。以全新风空气处理系统为例，一般夏季需对室外空气进行冷却减湿处理，而冬季则需对空气进行加热加湿处理。假设夏季室外空气状态点为W，冬季室外空气状态点为W'，如何处理到送风状态点O，则可能有如下图所示的各种不同的空气处理方案。

下表是对上图各种空气处理方案的说明。

二、空气热湿处理设备的类型

按照空气与进行热湿处理的冷、热媒流体间是否直接接触，可分为两大类：直接接触式和间接接触式。也有文献分为：接触式热湿交换设备和表面式热湿交换设备。作为与空气进行热湿交换的介质有水、水蒸气、冰、各种盐类及其水溶液、制冷剂及其他物质，其中水是与空气进行热湿交换的最常用的冷、热媒流体。接触式热湿交换设备包括喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及使用液体吸湿剂的装置等；表面式热湿交换设备包括光管式和肋管式空气加热器及空气冷却器等。

喷水室

一、空气与水直接接触时的热湿交换原理

（a）敞开的水面 （b）飞溅的水滴

温差是热交换的推动力，水蒸汽分压力差是湿交换的推动力。

二、空气与水直接接触时的热湿交换原理过程

空气与水直接接触时，水表面形成的饱和空气边界层与主流空气不断掺混，从而使主流空气状态发生变化。因此，空气与水的热湿交换过程可以视为主体空气与边界层空气不断混合的过程。与空气接触的水温不同，空气的状态变化过程也将不同。为分析方便起见，假定与空气接触的水量无限大，接触时间无限长，即在所谓假想条件下，全部空气都能达到具有水温的饱和状态点。也就是说，此时空气的终状态点将位于h-d图的饱和曲线上，且空气终温将等于水温。与空气接触的水温不同，空气的状态变化过程也不同。所以，在上述假想条件下，随着水温（tw）不同得到下图七种典型的空气状态变化过程。

⑴ A－2

空气增湿和减湿的分界线

⑵ A－4

空气增焓和减焓的分界线

⑶ A－6

空气升温和降温的分界线

七种典型过程的特点如下表所示。

三、喷水室的类型和结构

喷水室的优缺点：

在民用建筑中不再采用，但在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等空调中仍大量使用。

表面式换热器

在空调工程中广泛使用的冷却、加热盘管统称为表面式换热器。它具有构造简单，占地少，水质要求不高，水系统阻力小等优点。表面式换热器包括空气加热器和表面式冷却器两类，前者以热水或蒸汽为热媒，后者以冷水或制冷剂为冷媒。

一、表面式换热器的构造

表面式换热器有光管式和肋管式两种。光管式表面式换热器由于传热效率低已很少应用。

光管式

肋管式

肋管式表面式换热器由管和肋片构造。为了使表面式换热器性能稳定，应力求使管与肋片间接触紧密，减小接触热阻，并保证长久使用后也不会松动。根据加工方法不同，肋管式又分为绕片管、串片管和扎片管等。

（a）皱褶绕片 （b）光滑绕片 （c）串片 （d）扎片 （e）二次翻边片

二、表面式换热器的安装

(1)安装位置：垂直、水平、倾斜；

注：以蒸汽做热媒的空气加热器最好不要水平安装 。

(2)表面式换热器的串、并联：表面式换热器可以并联，也可以串联或者既有并联又有串联 ，应按通过空气量的多少和需要的换热量大小来决定 。

(3)表面式换热器冷、热媒管路的串联与并联。

(4)为了便于使用和维修，管路上应设阀门、压力表和温度计 。

三、表面式换热器热湿交换过程的特点

根据主体空气与边界层空气的参数不同，表面式换热器可以实现三种空气处理过程：

(1)等湿加热——边界层空气温度高 于主体空气温度；

(2)等湿冷却（干工况）——边界层空气温度低于主体空气温度但高于其露点温度；

(3)减湿冷却（湿工况）——边界层空气温度低于主体空气露点度。

表面式换热器空气处理过程

注意：表面式换热器不能加湿

空气的其他热湿处理方法

一、电加热器

电加热器是让电流通过电阻丝发热而加热空气的设备。它具有结构紧凑、加热均匀、热量稳定、控制方便等优点。但是由于电加热器利用的是高品位能源，所以只适宜在一部分空调机组和小型空调系统中采用。在恒温精度要求较高的大型空调系统中，也常用电加热器控制局部加热量或作为末级加热器使用。

常用的电加热器有：裸线式、管式、PTC电加热器等。

裸线式电加热器（1-钢板 2-隔热层 3-电阻丝 4-瓷绝缘子）

裸线式电加热器

管式电加热器

（1-接线端子 2-瓷绝缘子 3-紧固装置 4-绝缘材料 5-电阻丝 6-金属套管）

管式电加热器

PTC电加热器

PTC电加热器采用半导体陶瓷加热元件，最高温度为240℃，无明火，是比较安全的电加热器。

二、空气的加湿处理

在冬季和过渡季节，室外空气含湿量一般比室内空气含湿量低，为了保证相对湿度的要求，有时需要向空气中加湿。空气的加湿可以在空气处理室（空调箱）或送风管道内对送入房间的空气集中加湿，也可以在空调房间内部对空气进行局部补充加湿。

加湿方法可以分为两类：等温加湿和等焓加湿。利用外热源使水变成蒸汽与空气混合的方法在h-d图上表现为等温加湿过程；水吸收空气本身的热量变成蒸汽使空气加湿的过程，在h-d图表现为等焓或绝热加湿过程。

干蒸汽加热器

1-进口 2-外套 3-挡板 4-分离室 5-阀孔 6-干燥室 7-消声腔 8-喷管 9-电动或气动执行机构 10-疏水器

电极式加湿器

1-进水管 2-电极 3-保温层 4-外壳 5-接线柱 6-溢水管 7-橡胶短管 8-溢水嘴 9-蒸汽管

电热式加湿器

超声波加湿器

手推式离心加湿器

三、空气的减湿处理

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1、冷冻除湿机

冷冻除湿机工作原理图

1-压缩机 2-冷凝器 3-蒸发器 4-膨胀阀 5-风机 6-空气过滤器

冷冻减湿机（除湿机）由制冷系统和风机等组成的除湿装置。除湿过程如下图所示，需要减湿的空气由状态1，经过蒸发器后达到状态2，再经过冷凝器达到状态3，所以经过冷冻减湿机后得到的是高温、干燥的空气。由此可见，在既需要减湿又需要加热的地方使用冷冻减湿机比较合适。相反，在室内产湿量大、产热量也大的地方，最好不采用冷冻除湿机。

冷冻除湿过程中的空气状态变化

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2、氯化锂转轮除湿机

氯化锂转轮除湿机工作原理图

转轮是由交替放置的平吸湿纸和压成波纹的吸湿纸卷绕而成。在转轮上形成了许多蜂窝状通道，因而也形成了相当大的吸湿面积。转轮的转速非常缓慢，潮湿空气由转轮一侧的3/4部分进入干燥区，再生空气从转轮另一侧1/4部分进入再生区。氯化锂转轮除湿机吸湿能力较强，维护管理方便，是一种较理想的除湿设备。

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3、液体吸湿剂减湿

某些盐类的水溶液对空气中的水蒸气具有强烈的吸收作用，在空调工程中也利用它们达到减湿目的。这类盐水溶液也称为液体吸湿剂。

常用的液体吸湿剂有氯化钙、氯化锂、三甘醇等。氯化钙溶液对金属有较强的腐蚀作用，但是因其价格便宜有时也采用；氯化锂溶液对金属也有一定的腐蚀作用，但因其吸湿性能好，所以国外用的较多；三甘醇的主要优点是没有腐蚀性，而且吸湿能力较强，因而有一定的发展前途。

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4、固体吸湿剂减湿

在空调工程中广泛采用的固体吸湿剂是硅胶。硅胶有原色和变色之分，原色硅胶在吸湿过程中不变色，而变色硅胶，如氯化钴硅胶，吸湿后颜色由蓝变红逐渐失去吸湿能力。硅胶失去吸湿能力后可加热再生，使吸附的水分蒸发，再生后的硅胶仍能重复使用。

采用固体吸湿剂干燥空气，可使空气含湿量变得很低。但干燥过程中释放出来的吸附热又加热了空气。所以对需要干燥又需要加热空气的地方最适宜采用。

变色硅胶

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5、膜法除湿

原料加压膜法空气除湿系统

膜法除湿是依靠膜两侧的温度差和压力差而造成一定的浓度差，以膜两边的水蒸气分压力差作为驱动力，使水蒸气透过膜而散发到环境中去。#加湿机#

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