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纺织厂空气调节电子教案
第一章纺织厂空气调节的作用
第一节:
空气环境对人体健康的影响
一、空气环境与人体生理的关系
(一)热平衡方程式:
Q=M±K±C±R-E(积热=代谢+传导+对流+辐射-汗液)Q大于0余热蓄积体温上升
Q小于0体温下降
Q等于0正常
对M值:
主要取决于人的活动量和劳动强度。
随着环境温度的增加、人体的散热量减小散湿量增加。
人的体表温度为34ºC
当环境温度小于34ºC是:
人体通过K、C、R、E而散热。
当环境温度大于34ºC时:
汗液蒸发成为人体散热的唯一方式。
低温、潮湿:
R、K、C很小,E值增大,可借助提高空气流速的方法来达到出汗的目的,如电风扇。
另外、人体的中枢神经系统具有体温调节机能,但在极端条件下,正常体温条件遭到破坏,会出现不良症状,如冻伤、中暑等。
(二)实感温度:
某一空气条件与标准空气条件的感觉相同时标准空气的对应温度。
(静ø=100%)
(三)舒适环境条件
夏季:
26——28ºCø=40-600.2——0.5M/S
冬季:
18——22ºC不做规定0.15——0.3M/S
二、纺织厂的有害物及其危害
1、有害物:
灰尘、有害气体,15µM全部5µM99%
2、危害:
气管炎、哮喘、尘肺病
3、规定:
(1)系统的新风不应小于总风的10%
(2)保证各房间每人每小时有不小于30立方米的新风量。
作业:
P181—1
第二节温湿度与工艺生产的关系
影响纺织厂产品质量与产量的五大因素是:
原料、工艺设计、机械状态、运转操作和温湿度管理。
一、对纤维性能的影响:
(一)回潮率
1、湿度增大,纤维的回潮率也增大,反之则减小。
2、在平衡条件下,纤维的吸湿性随温度的增高而降低,故高温时,可适当提高一些相对湿度。
(二)强力
1、湿度增大,亚麻、棉的强力提高,而毛、丝、粘的强力则下降。
2、温度每上升1ºC纤维强力约减小0.3%。
(三)伸长度
1、湿度上升,纤维的伸长度也随之增加,羊毛、丝、粘尤甚,棉、麻次之,合纤影响较小。
2、温度每上升1ºC,其伸长度约增加0.2%—0.3%。
(四)柔软性
1、湿度增大,纤维的硬度和脆性降低,柔软性提高。
2、对一般纤维,其温度提高,柔软性有所改善。
棉纤维由于棉腊的存在,在20—27度时,其受机械处理的效果最好。
(五)导电性
1、静电效应的概念
2、消除静电的方法
(1)吸湿性能较好的纤维如:
棉、毛、丝、麻、粘,应提高湿度,如ø<45%易产生静电。
(2)对合纤来说:
A加抗静电剂
B混纺
3、温度提高,其导电能力会相应的增加。
二、纺织工艺与温湿度的关系
(一)棉纺工艺与温湿度的关系。
表1—3表2—2
表1—5
混纺:
表1—6表1—7表1—8
冬季值班采暖表:
1—9
本章小结
1、空气环境与人体生理的关系非常密切
人体的散热取决于空气的温度、湿度、和气流速度。
2、实感温度是衡量人体对周围环境舒适程度的一个标志。
在各种不同的组合情况下,实感温度有可能是相同的而在同一环境下,每个人的舒适感觉也非一致。
3、温湿度调节与管理是纺织厂生产中一个重要环节。
管理原则:
因地制宜因时制宜。
清花:
梳棉的相对湿度一般较低,便于清棉除杂。
并纱:
粗条和细沙,防静电,飞花及意外牵伸,,相对湿度一般偏高。
织造的相对湿度一般较纺部要高,以降低断头率。
第二章湿空气的状态参数及水蒸气
第一节湿空气的组成和状态参数
一、湿空气的组成
(1)干洁空气:
即空气中处了水蒸气和固体杂质外
的整个混合气体
(2)水蒸气
表2—1干空气的组成成分表
CO2的含量一般0.03%0.05%0.07%达到一定程度时就会危害人体的健康。
二、湿空气的状态参数
PV=MPT干空气:
Rɡ=287J/Kɡ·K
水蒸气Rq=461J/Kɡ·K
(一)压力
单位面积上所受到的垂直作用力。
气体对器壁产生的压力又称气体压强P=G/F(压力=作用力/作用面积)Pa=1N/M²
1、大气压力B
标准大气压的概念表2—2压力换算表
表压力Pju=Pb+B或Pju=B-P2
绝对压力与相对压力换算关系示意图
Pju>B
绝表
对压Pju=B
压真空度
力绝对压力Pju<BB
Pju==0(绝对真空)
作业:
P352—122—132—14
2、水蒸气分压力PqPq=B-Pg
(二)温度
温度是分子动能的宏观结果。
T=273.15+t=273+t
(三)湿度
1、绝对湿度rq={mg(Kg)/Vg(m³)}×1000={Pg/RgT}×1000
2、含湿度d
内含1Kg干空气的湿空气中所含水蒸气的质量
d={mq/mg}×1000湿空气的质量应为(1+d/1000)千克
d=622(Pq/Pg)=622(Pq/B-Pq)
(1)、水蒸气分压力于大含湿量就愈高。
(2)、d不变,水蒸气的分压力将随大气压地增高而上升,随大气压的降低下降。
(3)、在空气的加湿去湿处理过程中都用含湿量来衡量空气中水蒸气量的变化。
3、相对湿度ø***
饱和的概念:
ø=(Pq/Pg·b)×100%注意是同温度下的压立之比。
Ø=100%饱和空气ø=0即干空气
道尔顿定律:
混合气体中各组成气体的分压力于其他气体的存在无关,而系单独占据混合气体体积时的压力。
D=622(øPg·b/B-øPg·b)ø={dB/(+d)Pg·b}×100%
(四)比体积和密度
比体积(比容)u=m³/K密度ρ=Kg/m³互为倒数
湿空气的比体积定义为:
以内含1千克干空气的湿空气所占容积来表示。
u=ug=vg/mg=RgT/Pg=287(T/B·Pq)
ρ=(0.00349B/T-0.00132ØPgb/T)
(五)焓:
湿空气的焓又称为含热量**
在压力不变的情况下,焓差值既等于热交换量。
湿空气的焓是指内含1千克干空气的湿空气所含的热量。
i=ig+iq
i=1.01t+0.001d(2500+1.84t)
结论:
湿空气的焓主要决定与空气的温度和含湿量。
作业:
2—122—132—14
第二节水蒸气
一、液体的汽化
液相变汽相——汽化
汽相变液相——凝结
汽化的方式
(1)蒸发
(2)沸腾
(一)蒸发:
在液体表面进行的汽提现象
沸腾:
汽泡破裂释放的蒸汽
费点:
液体沸腾时的温度叫做沸点
(二)饱和状态:
温度愈高饱和压力愈高
液体沸腾事就是处于相对于外界压力下的饱和状态,其沸点也就是该压力下的饱和温度。
(三)汽化潜热***
在一定温度下,转变为同温度的蒸汽时所吸收的热量,以r表示。
单位是KJ/KG
蒸汽凝结时要放出热量,等于同一温度下它的气体潜热。
二、水蒸气的定压发生过程
(一)、未饱水的定压预热过程
q=Gp(t2-t1)Cp一定压比热容≈4.19KJ/KgK
q=i2-i1
(二)饱和水的定压汽化过程
干度=干饱和蒸汽的质量/湿蒸汽的质量
=干饱和蒸汽质量/水+干蒸汽
饱和水的干度:
X=0干饱和水的干度:
X=1
X值越高,蒸汽的品值越好。
i=i+Xr
(三)干饱和蒸汽的定压加热过程
过热蒸汽是未饱和蒸汽
本章小节
1、使空气中水蒸气的含量及状态对湿空气性质的
影响是很大的。
2、绝对湿度、相对湿度和含湿量的意义。
3、湿空气的五大参数彼此独立又相互联系,知其二便可求余三。
第三章湿空气I-D图及其应用
第一节I—d图的绘制原理
一、坐标的选定
二、等温线:
i=1.01t+0.001d(2500+1.84t)
当t=C时,公式为一直线方程
三、等相对湿度线
以Ø=100%的相对湿度线为界,区线以上部分为湿空气区,区线以下部分为湿空气过饱和状态区,又称为“雾区”。
四、水蒸气分压力线
五、热湿比线
ε=Δi∕0.001Δd=GΔi∕Gx0.001Δd=Q/W=总空气量/总湿量
在B相差不大时,Ø值差别不超过1%—2%
普通i-d图适应于60ºC以下
在100ºC以上区域,应使用高温i-d图图3-7
第二节i-d图的应用***
一、确定空气状态及其参数
只要知道湿空气任意两个独立的参数便可找到其他参数。
二、确定空气的露点温度
在d不变的前提下,冷却到ø=100%所对应的温度。
三、表示空气的状态变化过程
(一)、加热过程ε=i1-i0/d1-d0=+∞
(二)、冷却过程如冷却去湿ε=-∞
(三)、等焓加湿ε=0
(四)、等焓去湿
ε=0
(五)、在空气中直接喷射蒸汽的效果
四、混合:
1、计算法i3=(G1i1+G2i2)/(G1+G2)d3=(G1d1+G2d2)/G1+G2)
2、作图法23/31=G1/G2
两段长度之比和参与混合的两种空气质量成反比,混合点靠近质量大的空气状态一端。
作业:
3—53—10
第二节空气状态的测量
一、温度的测量:
(一)、液体温度计:
范围:
-30—550ºC
特点:
构造简单,价格便宜,有足够的准确度,但灵敏度较低,热惰性较大和不能进行遥测。
(二)、双金属温度计:
测量精度为±1,多用于自动记录仪上。
(三)、热电偶温度计
通常用来和显示仪表等配套使用,热惰性小,测量范围广,并可用于远距离测量和多点检测的特点。
缺点是调整费时,精度差±0.2ºC
(四)、热电阻温度计-200—+500ºC
精度高,能自动记录和远距离控制。
二、适度的测量
(一)、普通干湿球温度计
在一定空气状态下,干湿球温度的差值就等于空气相对湿度的高低。
要准确地反映空气的相对速度,应使湿球周围空气的流通保证在2.5m/s以上。
(二)、通风干湿球温度计:
在ц≥2.5m/s时,空气流过湿球表面的状态变化可以认为是沿着等焓线进行的,最终达到饱和状态。
(三)、毛发湿度计
能够自动记录空气相对湿度的变化结构简单,价格便宜,但灵敏性差,不稳定。
(四)、电阻温度计
氯化锂——强吸湿计反应快,灵敏度和精确度高。
8%—98%精确度±2%灵敏度±0.14%
二、微风道测量
(一)、卡他温度计
用于测量1m/s以上的风通,误差较小,缺点是反映慢,不能测量变化很快的空气流通。
(二)、热球微风仪
灵敏,反应快,测量范围宽。
缺点是元件易坏,价格高0.05—30米m/s准确度不小于相应量程满度值的±2%。
第四章冷热负荷计算
第二节计算
一、房屋热损失
(一)热损
1、通过平壁的稳定传热吸热导热散热
Q1/an=anF(tn-Tn)(δ∕λ)Q2F(Tn-Tw)
Q3/aw=F(Fw-tw)Qs={1/(1/ɑn+δ∕λ+1/aw)F(tn-tw)
或Qs=KF(tn-tw)K=1/a+δ/λ+1/aw即传热系数
热阻R¹=1/K空气层的厚度一般不大于5cm
Qs=KF(tn-tw)aa—温度修正系数
2、室外计算温度的确定历年50h
3、围护结构面积的丈量
原则:
避免重复和遗漏
4、维护结构的最大传势系数
为了防止凝水Tn=t1+1ºCkmax=an{tn-(t1+1)/tn-tn}a}
为了排除凝结水,玻璃要垂直安装,同时窗下应装有排水管来收集和排除凝结水
(二)、房屋热损失的附加值
方向附加风力附加外门开启附加和纺高附加
1、方向附加
2、风力附加5%—10%
3、外门开启附加
4、房高附加当h>4m时,没增高1m应附加2%
(三)、渗入冷空气的热损失单门与双门
二、车间的散热散湿量
(一)、夏季的传热量
外传热只占10%—20%
太阳辐射——屋顶与墙壁玻璃窗
纺织厂车间温度一般在下午四时左右最高
围墙结构的蓄热作用
(二)、机器的散热量
Q3=10³nNφаN=Nen=0.7—0.9
(三)、照明设备散热量
白炽灯Q4=10³N日光灯Q4=10³(N1+N2)
(四)、人体的散热量Q5=nq
(五)、液槽面的散热和散湿量W=β(P2-P1)F(101325/B)
三、总冷热负荷的确定
夏季Q1=Q+Q2+Q3+Q5冬季Qr=Qs-Q3-Q5
小节:
1、防止凝露是最基本的要求
2、冬季需考虑附加热损。
3、太阳辐射可简化。
4、机器散热应按实值。
作业:
4-64-7
第五章空气调节的基本原理****
第一节纺织厂的送风系统
一、单通风
优点:
设备简单投资少运行经济能满足一定要求
缺点:
大热天不能使用
G=3600(Q/iB-in)L=G/ρ
二、通风喷雾
喷雾量Wω=G(dB-dH/1000)ε=Q/Ww。
(1)、室外焓值较高难以发挥作用
(2)、喷雾设备影响车间采光
三、空调室送风根据B设计K
(一)、喷水实空调系统调整水温
(二)、表面式空调系统
构造简单占地少水质要求低水阻力小
空调机组:
1、冷风机组
2、恒温恒湿机组
荣量:
1、窗台式容量小(<7KW1400m³/n)
2、分体式范围宽(1—55KW260—27000³/n)
3、立柜式容量大(120KW以下<20000m³/n)
喷水室空调系统的特点:
***
1、可同时进行加热加湿冷却去湿等处理
2、空气与水直接接触,热交换效率高
3、ф值较稳定
4、可清洁空气
5、结构简单、制作方便
第二节空气被水处理时的热湿交换原理
一、空气与不变的水接触时的状态变化
空气与水之间的湿交换主要取决于他们的水蒸气分压力差,而热交换则取决于它们的温度差。
1
3
2
二、空气被不同温度时的水处理的状态变化
1、0-1Tsh>Tgt↗I↗d↗
2、0-2Tsh=Tgt=I↗d↗
3、0-3Tg>Tsh>Tst↘I↗d↗
4、0-4Tsh=Tst↘I=d↗
5、0-5Ts>Tsh>Tlt↘I↘d↗
6、0-6Tsh=Tlt↘I↘d=
7、0-7Tsl<Tlt↘I↘d↘
前三种,热水处理空气,严寒;第四种是循环水,冬季;后三种是冷水处理空气,夏春秋。
#空气被水处理时,不能完成的过程
1、等焓去湿用固体稀释剂(如硅胶)
2、等湿加热用加热器
3、等温去湿用氯化锂
三、空气被水处理湿的多变过程
1、顺喷时空气的最终状态点位于空气的最初状态点与最终
状态点的连线上。
2、逆喷时空气的最终状态点位于空气的最初状态点与水得初温、终温的平均值的连线上。
***机器露点的概念:
经过喷水室处理后的空气状态
作业:
简述空气被不同温度时的水处理的状态变化
四、喷水室的热工计算
(一)、热交换效率:
实际过程状态变化结果与理想状态变化结果之比
n1——空气和水热、湿交换程度
n2—空气本身状态变化的完善程度
n1=1-(ts2-ts2/ts1-tsc)对于理想状态n1=1
n2=1-(t2-ts2/t1-ts1)对于绝热加湿过程、等焓、水温不变并等于空气的湿球温度,在这种情况下,n1已无意义n2=1-(t2-ts/t1-ts)
(二)、影响n值的因素
(1)、喷水量W
(2)、质量流速Vp(3)、构造及尺寸(4)、空气与水接触的时间(5)、喷嘴(6)、空气与水的状态参数
1、水气比(µ)即喷水系数每处理1千克空气耗用多少千克水量若µ=∞则ф=100%n=1
一般:
空气冷却去湿µ取0.8—1.5
绝热加湿µ去0.4—0.6
2、空气的质量流速CVp¹Vp=G(KS/n)/3600F(m²)=Kg/m²
一般Vp取2.5—3.5Kg/Cm²s
4、喷水室的结构特性
(三)、喷水量计算
1、一级喷水室
(1)、冷却去湿Vp取2.5——3.5108/m²sµ=0.8—1.2
水的温升3—5ºC水的终温 当机器露点较低时,可减少车间送风量和喷水量,以达到节能的目的 (2)、绝热加湿过程 µ一般取0.4—0.6W=µGWj=G(i1-i2)/Cp(tsz-tj) 2、二级喷水室空气Ⅰ―Ⅱ冷气Ⅱ―Ⅰ 特点: (1)降焓大降温大,几近饱和 (2)、Ⅰ—降温降焓Ⅱ—降湿降焓 (3)、水的温升高节省水量约1/3 (4)、µ1=µ2 第三节空气调节过程的分析和计算 G=3600Qy/iB-ik 一、夏季的空气调节过程 (一)、全新风空气调节过程 一级空调室Ø=90—95%二级喷水室Ø=95—98% 喷水室需要的冷量为QzL=G(im-ik)故需要低水温 关于送风温差的限制 (1)、精度要求 (2)、送风的高度 (3)、送风方式t。 =tB-Δts。 途径加热 对于吸入式喷水室系统,风机的温升一般取0.5℃左右 (二)、使用回风时的空气调节过程 1、一次回风系统 当考虑送风温差时 K¹—0是一加热过程,加热器设在挡水板后,故称再加热器 2、二次回风空调系统机器露点与B混合后进入车间以提高送风状态的焓值B 因ik¹¹ *: 室内负荷不同,但选用不同的处理方案时,可以使通风量、需要冷量不变。 作业: 画出夏季一次回风的空调过程 二、冬季的空气调节过程 冬季空调的特点 (1)、风量小 (2)、可不考虑带水量 1、全新风空调过程 (1)、循环水处理H→N→K→BΔi=iN-iH直接加热新风 (2)、热水处理在水池内通蒸汽H→K→B 注意: HK的延长不与Ø=100%相交或相互贯穿时,不能采用这种方式。 以上的共同缺点: 耗能大 2、使用一次回风的空调 计算结果表明: 虽然预热器的位置不同,但其所需的加热量是相同的。 一般采用先加热、后混合 共同缺点: ①风阻大②需经常除尘 (2)、喷射热水法 设备简单投资省 3、使用二次回风 第一次回风在喷水室前,第二次回风在喷水室后 适用范围: (1)、送风温差有要求 (2)、降低含尘浓度 (3)、满足换气次数其中: K—K¹也可采用再加热 (二)、冬季空调计算过程 1、通风量计算G=ΣQ-ΣQs/iB-ik 换气次数n=L(m³/n)/V(m³)如果G 2、Q2={nVρB(iB-ik)/3600}-(ΣQ-ΣQs) 空调过程Η→Ν→G1→Κ→Κ′→Β 再热后: (1)、ΣQ-ΣQs>0ik (2)、ΣQ-ΣQs=0ik=iB (3)、ΣQ-ΣQs<0ik>iB 因为: Q2=(nVρB/3600)(C¹K¹-VK) 所以: ik¹=ik+(3600Q2/nVPB) 空调系统示意图有预热器和再热器的空调过程 ik¹=iB-{3600(ΣQ-ΣQs)/nvpB}并可在天窗敷设排管加热 例5—6采用一次回风、一级喷水室 (1)、通风量: G=Qv/iB-ikL=G/ρ正压时车间无需采用二次回风 n=L/V换气需要 (2)、预热量: BC/BH=iB-ic/iB-iH=16.5%>10% 故决不需预热也不需再热 (3)、喷水量: 取µ=0.5W=µG (4)、水的初终温: ts2=tsc=ts 例: 5—7 (1)绘制空调过程图 (2)验算新鲜空气量: Bc/BH=iB-ic/iB-iH=8.75%<10% (3)需预加热则其空调过程为: H—N—C—K—B (4)通风量确定: Qy=ΣQ-ΣQs=9.304KWG={Qy/iB-ic}×3600=6090Kgh (5)验算换气次数L=6090/1.2=5075ms/nn=L/V=1.02次<次 (6)需再热或二次通风Q2={nv(iB-ik)/3600}(ik¹-i)ik¹=53.9 (7)喷水量计算W=µG (8)喷水温度tsc=tsz=17.6ºC 本章小节 1、影响热湿交换的因素有哪些 2、一、二级喷水室的确定 3、冬夏及空调过程的分析和设计 作业: 画出冬季有预热器和再热器时的空气调节过程 第六章空气调节设备 第一节空调室送风系统概述 一、构件组成 1进风窗调节风门 2喷水室喷嘴、水池、挡水板 3风道主风道、支风道 4加热器预热器再热器 5回风窗风门与滤网 6通风机压入式吸入式 二空调系统的类型与特点 (一)变风量定风量空调系统变风量 变风量: 细纱 定风量: 回风—过滤器—喷水室—车间清花梳棉 (二)湿风道空调系统 喷雾风及混风箱室风道绝热加湿µ小节能好 (三)湿风道空调系统 混风雾花和挡水三个功能段有喷淋与无喷淋µ高降温去嗜好春、秋、冬可无喷淋,直接家湿µ小很节能 第二节空调室设备 一、进风窗进风窗是新风与回风混合的地方 F=L/3600VV=3—5m/s 二、喷水室 (一)构造 1循环水管 2溢水管 3补水管——浮球 4泄水管密封检查们防水照明灯 (二)构件 1、整流器整流防止回流 2、喷嘴Y-1型离心式喷嘴JS型等压力低雾化好高效节能 材料黄铜尼龙玻璃钢塑料和陶瓷n=aW/q梅花型布置 3、挡水板 (1)回折金属当水扳 (2)双波纹挡水板 4、外壳及排管 5、底池及其附助装置 (1)底池: 池深500—800mm (2)溢水器喇叭口加水封罩 (3)滤水器 A: 回转式滤水器特点: 简单、价低、可靠、效率高、维修方便 B: 帘子式水过滤器特点: 造型独特、过水量大、滤尘效果好、占地面积小、节省能源 滤网: 钢丝尼龙丝纺部30目/in纺部40目/in (三)补水管与泄水管 补水量: 2—4%泄水量: 没闸板阀 (四)空调室的水系统参见图6—20 (五)管径选择D=4W/3600ПW吸水<2 1、冷水: 压水V≤2—3m/s 热凝水: 15——200mm选0.1—0.2m/s 自流水管: 由高度差来确定 2、热水和蒸汽参见表6—9 (六)喷水室的阻力计算 hp=had+hpa+hmhad=ξd(V²/2)ρξ一般取4.5—5.4 如考虑整流器则ξ取1.1—1.7 三回风窗 必须装有滤网和自动清扫装置 上部回风时: 经济风速为4—5m/s 工作区回风: 经济风速为2.3m/s 前纺和细纱应设置回风道,滤尘器和回风风机形成一个回风系 统。 三节空气的加湿与加热设备 一、加湿设备 (一)喷蒸汽加湿蒸汽喷管蒸汽加湿器 喷管: L<1m间距<5cm 干式蒸汽加湿器——避免凝结水流水 喷管——蒸汽保温外套 (二)喷雾加湿旋转式固定式 用水量20—30Kg/µ喷雾量10—15kg/v 二、空气加热器为什么用蒸汽(流速) (一)光管加热器D=25mm 优点: 构造
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