二. 空气-水处理过程在线视频

在之前的课程中

我曾经给大家讲过

在焓湿图中各种空气

处理过程它的表达方式

这里 我们再可以复习一下

怎么用焓湿图去描述

不同性质的空气处理过程

这里有11种空气处理过程

从等温加湿往下走

是增焓冷却加湿

然后进入到绝热加湿

减焓冷却加湿 等湿冷却 冷却除湿

等温除湿 绝热除湿 加热除湿

干式加热以及加热加湿

垂直的蓝线和45度的蓝线

实际上就是这个焓湿图的

它的两个坐标轴

它把焓湿图它的空间

分成四个象限

其它的过程都是处于

这四个象限中的

那么空气的热湿处理过程

应该是空气处理设备中

最难的这一部分

所以我要给大家首先要介绍一下

空气的热湿处理的它的途径

以及都有哪些处理设备来进行处理

非常典型的处理过程就是热质交换

大部分是空气和水进行热质交换

当然净化的设备还有

空气中的污染物与空气处理设备

进行一些质交换

空气热湿处理的介质有水

水蒸气 冰 盐类溶液 制冷剂等等

处理设备的类型尽管有

各种各样很多

但是基本可以划分为两大类

第一类是接触式的热湿交换设备

包括喷水室 蒸汽加湿器

局部加湿器

液体吸湿装置

另一种是表面式的热湿

交换设备 也就是换热器

这些换热器有肋管式的

也有光管式的

我们把这个11个过程

在这个表中列出来

然后上面这个横向的这一栏

我放进一些我们常用的

空气的热湿处理设备

我们可以从这张表中

对应看一看哪一种设备

都能处理哪一种过程

从这里我们可以看到

喷水室或者叫做喷淋室

可以处理的过程是最多的

其次就是液体吸收减湿设备

然后是表面式的换热器

也有一些设备

只能处理一个过程

比如说电加热器

它就只能做到等湿加热

下面我给大家复习一下

质量和热量同时传递的

一些换热过程

我们也就复习一下传热

传质的一些知识

好 首先我们来看空气中得到

或者失去的热量 我们用Q来表示

那么Qz就是失去或得到的总热量

空气中得到或失去的总的热量

其实包括两部分

一个是显热 一个是潜热

在这里我们显热用下标x来表示

潜热用下标q来表示

所以dQz就等于dQx加上dQq

那么这两部分又展开来描述

又什么样的呢

显热的部分就等于

对流换热系数乘以两个温差

也就是空气的温度减去

热交换表面的温度就是这个tb

t是空气的温度

tb是换热表面的温度

α乘以t减tb这一项就是显热

而潜热部分

就是汽化潜热乘以

对流传质系数再乘以它的浓差

也就是含湿量的差

空气的含湿量d减去

换热表面的含湿量

饱和含湿量

那么这一部分就是它的潜热

当然最后这两项加在一起

还要乘一个换热的面积dF

那么至于水侧

它得到或者失去的热量

那当然它就是一个总热

它的水得到的总的热量

就等于水量乘以水的比热

再乘以水温的变化

dtw 这个就是空气和水

如果它们进行换热的话

那么这两个总热应该是相当的

过去我们学传热的时候

学显热 传热是比较多的

如果这里面一旦有

潜热热交换也就是说

出现蒸发或者凝结

那么它就有一个湿的变化

它的换热量就会变大

尽管温度 温差没有那么大

但是总热量就扩大

如果我们把总热传热量dQz和

显热传热量dQx相除

那么这个比例就叫做析湿系数

就是这里表示的ξ

它也称作换热扩大系数

也就是说在热质交换过程中

由于伴随湿交换

那么使得潜热交换出现

这样的又出现了在

相同温差的条件下

它的总热换热量要远大于

原来的显热换热量

这个析湿系数越大

那么它意味着潜热换热量就越大

当然析湿系数永远都是大于1的

如果没有潜热交换析湿系数就等于1

当然上面这个表达式

又是显热又是潜热

看起来这个表达式就比较的麻烦

大家是不是还记得我们之前

学习空气的参数里面有一个

非常重要的参数 就是焓

我们在这里其实可以试图用

焓来表达这个总热的换热过程

如果我们希望用焓能够描述

空气温度变化导致的显热变化

以及空气的湿度变化导致潜热的

变化的总和的话

那么它就需要有一个前提

这个前提就是刘易斯关系式成立

什么是刘易斯关系式

它这个关系式就是对流传质系数

等于对流换热系数除以定压比热

如果这个刘易斯关系式成立的话

就有这样一个焓差动力式存在

下面我们就把上面的这个空气的

总热的公式搬过来看一看

如果刘易斯关系式成立的话

对流换热系数就等于对流传质系数

乘以湿空气的定压比热Cp

这样我们把这个刘易斯关系式

带到这个空气的总热的式子里面

然后我们再把对流传质系数

提到括号之外

那么括号里边就剩下

定压比热乘以一个温差

加上气化潜热乘以一个含湿量的差

最后再乘以一个面积

那么括号里面这一部分

我们又可以怎么处理

我们看一看这个焓的表达式

之前就介绍过的1.01t加上

2500加上1.84t再乘以d

我们把式子重新组合一下

就组合成下面这样一个形式

从这里我们可以看到1.01加上1.84d

其实就是湿空气的定压比热

这个2500就是水在零度的

时候的汽化潜热

所以这时候焓的表达式就可以

写成定压比热乘以空气的温度

再加上汽化潜热乘以空气的含湿量

我们再把焓的表达式拿到

这个刚才我们推导出来的空气

总热的这个表达式来看

就很容易把这个空气中的

总热的变化就等于

对流质交换系数

乘以空气的焓与

换热表面的饱和焓之差

它们的乘积 然后再乘上换热面积

所以从这些公式我们可以看到

空气和水进行热质交换

导致它的总热量的改变

这个热量改变的它的动力

就是焓差

刚才我们讲这个焓差动力

是成立的条件

实际上是刘易斯关系式成立

我们再看看刘易斯关系式

是在什么情况下它会成立的

也就是说当质交换的Sc准则

等于热交换的Pr准则的时候

则有反映对流质交换强度的

Sh（Pe，Sc）准则

与反映对流热交换强度的

Nu（Re，Pr）准则

这两个也是相等的

也就是说当刘易斯准则

等于1的时候

这时候刘易斯关系式就成立

那么我们再来看看水蒸气

在空气中扩散的Sc准则和

空气本身的Pr准则是多少

水蒸气在空气中扩散的Sc

准则等于0.6

而空气的Pr准则等于0.72

那我们来算一算刘易斯准则是多少

这样一算它就是0.83

应该说还是比较接近1的

虽然与1还有点距离

那么在工程应用上它已经是

非常接近的

可以认为水蒸气在空间中扩散的

它的性能特点与空气中的

对流热交换的性能特点

是非常近似的

是可以直接类比的

也就是说焓差是空气中

水蒸气热交换动力

这个说法是成立的