空气调节工程 思考题 习题答案

绪 论 思考题

1.人类对空气调节工程提出了哪些要求?空气调节系统是如何满足这些要求的?

答：对空气温度、湿度、空气流速和清洁度进行调节，使空气达到所要求的状态。另外，就目前社会发展来看，人类对空调工程的要求远不止这些，其中对节能、环保以及对社会安全性的保障也提出了更高的要求。

空调系统采用换气的方法，保证所要求环境的空气新鲜，通过热湿交换来保证环境的温湿度，采用净化的方法来保证空气的清洁度。不仅如此，还必须有效的进行能量的节约和回收，改进能量转换和传递设备的性能，优化计算机控制技术等来达到节能的目的以满足人类要求。

2.空气调节与全面通风有哪些相同和不同之处?空气调节由哪些环节组成? 答：全面通风往往达不到人们所要求的空气状态及精度。空气调节是调节空气的状态来满足人类的需求。两者同样是改变了人体所处环境的空气状态，但是空气调节包括了通风、供暖和制冷等过程。

空气调节包括：空气处理、空气运输、空气末端分配以及气流组织。 3.空气调节技术目前的发展方向是什么?

答：节能、环保、生活安全性。空调新技术的发展：如空调系统的评价模拟、温湿度分别处理、计算机网络控制技术等。

第一章 湿空气的物理性质和焓湿图

思考题

1.为什么湿空气的组成成份中,对空气调节来说水蒸汽是重要的一部分? 答：湿空气是由干空气和水蒸气组成的，干空气的成分比较稳定，其中的水蒸气虽然含量较少但是其决定了湿空气的物理性质。

2.为什么夏季的大气压力一般说比冬季要低一些? 答：温度升高，空气体积增大压力减小。

3.饱和与不饱和水蒸汽分压有什么区别,它们是否受大气压力的影响? 答：饱和湿空气的水蒸气的饱和程度代表了对应压力下的不饱和湿空气可吸收水蒸气的最大值。饱和水蒸汽分压由湿空气温度唯一决定，而不饱和水蒸汽分压与大气压力有关，由实际的大气压决定。

4.为什么浴室在夏天不象冬天那样雾气腾腾?

答：夏天的气温高于冬季，浴室的水蒸气的露点温度一定，夏季空气的温度高于露点温度，而冬季空气的露点温度低于其露点温度。

5.冬季人在室外呼气时,为什么看得见是白色的?冬季室内供暖时,为什么常

常感觉干燥?

答：人呼出的空气的露点温度一定，而冬季空气温度低于其露点温度。冬季墙体的温度低，可能会使得空气结露，使得空气的含湿量降低，随着温度的升高相对湿度也会降低。

6.两种温度不同,而相对湿度数值一样的空气环境,从吸湿能力上看,是否是同样干燥?为什么?

答：不一定。因为温度不同，饱和水蒸气分压力不同，两者的吸湿能力相同，但吸湿总量不同。

7.影响湿球温度的因素有哪些?如何才能保证测量湿球温度的准确性? 答：湿球温度受风速及测量条件的影响。风速大于4m/s的情况下，工程应用是完全可以允许的，速度越大热湿交换越充分，误差越小。

8.为什么含湿量相同、温度不同的各种状态空气都有相同的露点温度? 答：露点温度只与水蒸气分压力和含湿量有关，与其他因素无关。空气含湿量不变，露点温度不变。

9.为什么雾出现在早晚?为什么太阳出来雾消散?

答：早晚的空气温度较低，低于空气的露点温度，而太阳出来之后空气的温度较高，高于空气的露点温度，使得空气的相对含湿量提高，可以吸收雾水。

10.有些房屋外墙内壁面象玻璃一样,冬季也会出现凝水,有什么防止办法? 答：加外墙保温，提高内壁面温度。

11.如何防止一些冷水管在夏季常常出现的\出汗\现象?

答：“出汗”的原因就是冷水管的温度低于空气的露点温度，对水管进行保温即可。

习题

1-1 已知在一体积为100m3的房间内,空气的温度是20℃,压力为101325Pa也通过测量获得水气分压力为1600Pa,试用公式计算:

(1)空气的绝对温度z及含湿量d。

(2)空气的相对湿度甲,并检查用式(1-7)或(1-8) 算出的误差有多少? (3)湿空气、干空气及水汽的质量。 解：①Z=293K d?0.622pqB?Pq?0.6221600101325?1600?9.979gkg

②??d(B?Pq)db(B?Pq)?100%

d?0.622pqB?Pq

db?0.622

B?PqbpqPqbddbpqb ?1??68.64 %?2??100%?PqB?PqB?PqbPqb?68.14%

???1??2?1?100%?0.733%

③?湿＝0.00348BT?0.00134PqT?1.1975kgm3

5g m湿＝?湿V?119.7k

Bkg1.20438

m003484? ?干?0。T8g m干??干V?120.4k ＝－0.73k g m水?m湿?m干1-2 干空气的密度可用什么公式计算?如已知干空气温度t=O℃,压力

B=101325Pa,求空气的密度。

解：??0.003484BT?1.29kgm3

1-3 对100kg温度为20℃的空气加入了1kg的水汽,如果原有的空气含湿量为5.5g/kg 干空气,试求加湿后空气的含湿量。

解：m水?5.5?100?0.55kg

kg m水?1.55,d?m水m湿?m水?15.35gkg

1-4 用空气冷却器使d=10g/kg 干空气的空气干燥(凝结出水),试求冷却器的表面温度。

解：略。

1-5 输送10℃水的薄壁导管通过空气温度为21℃的房间,管子未保温,为防止在导管壁上产生凝结水,求房间的最大相对湿度应是多少?

解：略。

1-6 原有空气t1=25℃,d1=10g/kg 干空气,如果空气的温度增加5℃,含湿度减少2g/kg 干空气,试问空气的焓有无变化?

解：略。

1-7 试说明大气压力大于101325Pa时,?=100%的相对湿度线向何方向移(Pq,b值可按附录1-1查得)?

解：向右移动。

1-8 已知空气的大气压力为101325Pa,用i-d图确定下列各空气状态的其它状态参数,并填写在空格内。

参数 t d ? i ts t1 db Pq Pq,b 单位 ℃ g/kg 干空气 % kJ/kg子空气 ℃ ℃ g/kg 干空气 Pa Pa 1 2 3 4 5 解：略。

1-9 对1000kg 状态为t=22℃,?=60%的空气加入了1700日的总热量和2 陆的水汽,试求空气会变成什么状态?

解：略。

1-10 对起始状态为t=16℃、d=9g/kg 干空气的空气加入总热量Q=5815W、湿量W=25kg/h,试画空气变化过程线。如果从空气中减去5815W的热量和235kg/h的湿量,这时变化过程线如何表示?

解：略。

28 22 7 70 64 44 14.7 11 20 15 1-11 不用事先画好的e线,直接做出起始状态为t=18℃,?=45%.热湿比ε为5000和-2200kJ/kg的变化过程线。

解：略。

1-12 在某一空气环境中,让1kg温度为t的水吸收空气的热全部蒸发,试问这时空气状态如何变化,在i-d图上如何表示?若喷1kgt℃的蒸汽,结果又如何?

解：略。

l-13 冬季在某一房间,设备产生的显热为11630W,通过围护结构的热耗为2326W,室内一蒸发设备散出4kg/h的水蒸汽(温度为100℃)。如果室内空气状态为t=22℃,?=60%房间体积为5000m3(1m3空气在22℃时质量约为1.2kg)试问两小时后的空气状态?

解：略。

1-14 用干湿球温度计测得空气的干、湿球温度如下:t=25℃、ts=20℃;t=28℃,ts=27℃,试在i-d图上确定空气的状态点及其状态参数。(B=101325Pa)

解：略。

1-15 如果空气的干球温度为21℃,湿球温度为18℃,大气压力为101000Pa 不用i-d图试求:(1)含湿量,(2)空气的相对湿度,(3)露点温度(流过湿球周围的风速v=3m/s)。

解：略。

1-16 已知空气的干球温度t,湿球温度ts,大气压力B,某一温度下的饱和水汽分压力P、可由湿空气性质表查得,试用你用过的任一种计算机语言编出空气焓值的计算机程序。

解：略。

1-17 已知空调系统新风量Gw=200kg/h,tw=31℃,?w=80%,回风量G回=140O kg/h,tN=22℃,?N=60%,求新风、回风混合后的空气状态参数tc,ic和dc(分别用解析法和作图法)。

解：略。

1-18 欲将t1=24℃,?1=55%,t2=14℃、?=95%的两种空气混合至状态3,与t3=20℃,总风量为11000kg/h,求两种空气量各为多少?

解：略。

2.利用喷水室处理空气的一次回流系统,冬季需设置预热器时,采用先混合后加热与采取先加热后混合其所需的预热量为多少?其所需热量是否相等?证明之采用哪一些方案更好些?

答：先预热Q1=G(iw-iw,),先混合Q2=G(ic-ic,),显然不相等，先混合好，因为Q1

＞Q2。

3.一次回风系统冬季设置预热的条件是什么?

答：新风比较大的工程或是按最小新风比而室外设计参数很低的场合都可能是一次混合点的焓值低于要求焓值时。

4.二次回风系统在什么条件下使用?二次回风系统与一次回风系统相比较,在夏季计算工况下其节能量为多少?用热平衡法证明之。

答：二次回风通常应用于在室内温度场要求均匀、送风温差较小、风量较大而又不采用再热气的空调系统中。二次回风节约了再热负荷，△Q=G(i-il)。

5.二次回风系统与一次回风系统相比较,冬季是否节省能量?证明之。 答：是，因为二次回风节约了一部风再热能量，Q1=G(i0,-io),Q2=G(i0,-il), Q1

＞Q2。

6.二次回风系统,夏季采用二次回风,冬季采用一次回风方案,这样做是否有好处?

答：夏季采用二次回风可以节约能量，冬季采用一次回风虽然没有二次回风节约能量但是管理方便，而且风量易于调节。

7.在那些情况下,采用二次回风系统并不有利? 答：风量较小和使用天然冷源时。

8.一次回风系统、二次回风系统所需冷量与室内热负荷有什么关系? 答：一次回风系统所需要的冷量包括了室内冷负荷，新风冷负荷，再热负荷； 而二次回风系统所需要的冷负荷只包括室内冷负荷和新风冷负荷。

9.集中式及局部空调系统各有哪些优缺点?

答：集中式，优点：作用面积大，便于集中管理与控制。

缺点：占用建筑面积与空间，而且各种被空调房间符合变化较

大时不易调节。 局部式，优点：调控灵活，设备分散设置在空调房间内，不需要集中的

机房。 缺点：维修工作量大，室内卫生条件有时较差。

10.在集中处理室设集中再热器和在送风分支管上设局部再热器的方案各有什么优缺点?什么情况下最好是采用既有集中再热器又有局部加热器这一方案?

答：集中再热，优点：可以减少损失，容易控制并处理到终止状态点。

缺点：处理之后的空气品质比较差。 局部再热，优缺点与集中式恰相反。

对于房间精度要求低波动大的房间才有集中再热比较好。 11.利用风机盘管系统与一般集中式系统相比较是否多费冷量? 答：风机盘管系统多费冷量，其中多出的冷量为△Q=G(i-im)。 12.如何用实际使用工况来校正空调机组的额定冷量? 答：略

习题

4-1 试为上海某厂一个空调系统确定空气调节过程草并计算所需设备容量。已知条件如下：

车间内设计参数冬、夏均为t=20士1℃,?=50土5%。夏季余热量为34.9KW,冬季为-11.6KW。冬、夏余湿量均为2Okg/h,夏季送风湿差采用6℃,不许用回风。

解：略。

4-2 已知条件同题4-1,但要求用一次回风,新风百分比为20%,重新进行计算。

解：略。

4-3 试为北京某厂一个有二次回风的空调系统确定空气调节过程。并计算所需设备容量。已知条件如下:

车间内设计参数冬、夏均为t=20士1℃, ?=50士5%。夏季余热量为34.9KW,余湿量为1Okg/h。冬季余热量为-11.6KW,余湿量为15kg/h。夏季送风温差采用6℃,最小新风百分比为10%。

解：略。

4-4 有一空调系统,其空气处理方案如附图所示,试在 i-d 图上描述其空气调节过程。并提出你对该处理方案的看法。

解：略。

再热器送风旁通风阀新风过滤器O用井水回风送风机回送机用冷冻水

习题4-4 附图 习题4-5 附图

4-5 某空气调节系统的空气调节过程在i-d 图上表示如下,试画出其系统示意图,并指出这样做与一般二次回风系统相比有何利弊?

W—室外状态；N—室内状态；C1、C2—混合状态；O—送风状态；L1、L2

—喷雾后的露点状态；

解：略。

4-6 考虑到风机、风道温升，挡水板过水问题，试问二次回风、双风机空调系统的空气调节过程在i-d图上应该如何表示？

解：略。

第五章空调房间的气流组织

思考题

1. 总结各种送风方式的优缺点及适用范围。

答：上送下回：送风气流不直接进入工作区，有较长的与室内空气混掺的距离，能形成比较均匀的温度场和速度场。

上送上回：可将送排（回）风管道集中于空间上部。有利于层高较高的场合。 下送上回：有利于改善工作区的空气质量，节能。

中送风：不需将整个空间都作为控制调节的对象，可节能。但会造成空间竖向温度分布不均匀。用于高大空间。

2. 为什么对不同精度要求的空调房间,在采用不同的送风方式时,其送风温差有不同的限制?

答：如果送风温差大，温度波动大，导致精度降低。

3. 为什么根据送风温差及热负荷确定的送风量还要用换气次数进行校核? 答：看是否有偏差，用工程经验校核。 4. 回风口的设置对室内气流分布有什么影响?

答：如果回风口设置合理，可形成比较均匀的速度场和温度（浓度）场，使

气流的不均匀系数降低。

5. 分别说明受限射流、射流重叠,非等温射流的影响因素。 答：受限射流：壁面长度，风口断面，轴心速度。 射流重叠：距离射流轴点的流速。 非等温射流：Ar。

6. 室内气流组织评价指标有哪些?

答：不均匀系数，空气分布特性指标，换气效率，能量利用系数。

习题

5-1 一个面积为6×4m,高度为3.2m的空调房间,室温要求20土0.5℃,工作区风速不得大于0.25m/s,净化要求一般,夏季显热冷负荷为5400kJ/h。试进行侧送风的气流组织计算。

解：选用可调的双层百叶风口。其m1＝3.4，n1＝2.4，风口尺寸定为0.3*0.15m，有效面积系数为0.8，F0＝0.036㎡

设定如图所示的水平贴附射流。

0.1m6.0mUx,tx3.2m0.5m2.0mUh,th

该射流长度x＝6-0.5=(3.2-2-0.1)=6.6m（取工作区高度为2m，风口中心距顶棚0.1m，离墙0.5m为不保证区）

试选用两个风口，其间距为2m，相当于把房间分为两个相等的空间。对于每股射流而言，Fn=4*3.2/2=6.4㎡

利用各修正系数图求K1,K2,K3. 对于贴附射流：x?0.7x?0.7*6.6?1.83

Fn6.4查图5-13得，K1=0.86,即受限射流。

按l/x?2/6.6?0.31，查图5?14曲线1，得K2＝1，即不考虑射流重合的影响， 由于不属于垂直射流，故不考虑K3 射流轴心速度衰减：uxK1m12F0xu0??0.86*3.4*2*0.0366.6?0.119

由于工作区域为射流回流区，射流到达计算断面x处风速ux可以比回流区高，一般可取规定风速的2倍，即ux=2uh,(uh为回流区风速，或按规范规定的风速)

因uh?0.25m/s，故取0.25m/s，所以ux?0.5m/s，u0?0.5/0.119?4.2m/s 计算送风量与送风温差：

因u0?4.2m/s，两个送风口的送风量L?2*0.036*4.2*3600?1008.64m3/h 送风温差?t0?Q/?CL?5400/(1.2*1.01*1008.64)?4.8℃ 此时换气次数n?L/vn?1008.64/(6*4*3.2)?13.1 (1/h)

?txK1n12F0x检查?tx:

?t0??0.86*2.4*2*0.0366.6?0.086

所以，?tx?0.086*?t0?0.41℃?0.5℃ 检查贴附冷射流的贴附长度：

z?5.45m1u0’4F0(n?T0)’12?11.88，(其中m1＝2m1，n1?’’2n1)

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