武汉理工大学 能源与动力工程学院 2004 wangke
第二节、空调送风量和送风参数
一、空调送风量和送风参数的确定
1.舱室的显热负荷和湿负荷
单位时间内渗入舱室并能引起室温变化的热量称为舱室的显热负荷,单位为 kJ
/ h,用 Q。表示。 它主要包括:
(1)渗入热 —— 因室内外温差而由舱室壁面渗入的热量 ;
(2)太阳辐射热 —— 因太阳照在舱室外壁而传人的热量 ;
(3)人体热 —— 室内人员散发的热量,平均每人约 210kJ/ h;
(4)设备热 —— 室内照明和其它电气设备等所散发的热量。
据统计分析,夏季,渗入热约占舱室显热负荷的 26%~ 31%;
透过玻璃窗的太阳辐射热约占 25~ 27%,
人体散热约占 16%~ 18%;
电气设备散热约占 4%~ 5%。
这些热负荷都是从外界进入舱室的,夏季舱室的显热负荷都为正值。冬季,因渗
入热变为负值 (实际上是渗出热 ),而且绝对值远大于其余三项之和,故舱室显热负
荷即变为负值。
舱室在单位时间内所增加的水蒸气量称为舱室的湿负荷,单位为 g/ h,用 D/
表示。 舱室的湿负荷主要来自室内人员和某些潮湿物品所散发的水汽。根据气温
和劳动强度的不同,每个人产生的湿负荷约为 40~ 200g/ h。湿负荷一般都为正
值。
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2.送风量和送风参数的确定
图 12— 2示出舱室热、湿平衡的示意图。
当舱室内的空气状况稳定时,送风量和从室内排出的空气流量是
相等的,换气所带走的热量和湿量应分别与舱室的热负荷和湿负荷
相等。即
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船舶各空调舱室的热负荷是各不相同的,即使是同一空调舱室,其
热负荷也会变化;
各舱室人员对气候条件的要求也可能不同,因此,就希望能对各空
调舱室的空气温度进行单独调节。
空气调节的方法有两种:
一是改变送风量,即变量调节; 主要通过改变布风器风门开度来实
现,变量调节可能影响风管中的风压,干扰其它舱室的送风量,而
且会影响室温分布的均匀性,调节性能不如变质调节好。
一种则是改变送风温度,即变质调节; 在布风器中进行再加热、再
冷却或采用双风管系统来实现。
当外界气候条件很差,以致全船空调舱室的热负荷超过设计值,而
送风量又已达到设计限度时,要保持舱室的温度适宜,就只能靠暂
时减少新风量、增大回风量的方法来解决。
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二、舱室的热湿比和空调分区
1,舱室的全热负荷和热湿比
为了能在研究空调过程中利用湿空气的焓湿图,就须研究湿
空气状态变化过程的焓值变化及过程的热湿比。
由工程热力学可知,1 ks湿空气的焓 h大致为 1 kg干空气的
焓 ha与其所含水蒸气的焓 0,001 dhv之和,即
h= ha +0,001 dhv kJ/ kg
舱室的 全热负荷 Q是单位时间内加入舱室使空气焓值变化的全部热量,
它为显热负荷 Qx与潜热负荷 Qq之和。 Q= Qx+ Qq
舱室的全热负荷 Q和湿负荷 W之比可称为舱室的 热湿比,用 ε表示。
舱室的湿负荷 W (kg/ h)会使空气的含湿量 d增加,也就是使湿空气
的焓值增加,即可视为 潜热负荷。
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船上各空调舱室的位置、大小和用途不尽相同,所以不同舱室不仅热负
荷和湿负荷可能不同,而且热湿比也可能不同。
位置相近和大小相同的舱室,热负荷相近,如住的人越多,则湿负荷越
大,热湿比的绝对值就越小。
公共舱室 (尤其是餐厅 )湿负荷一般较大,热湿比则比船员住舱要小;
夏季船员住舱的 ε约为 12,560~ 25,120kJ/ kg;
餐厅 ε则约为 6 280~12 560kJ/ kg。
冬季 Q<0,ε为负值;
夏季 Q>0,ε为正值。
舱室的全热负荷和湿负荷之比可称为舱室的 热湿比,用 ε表示。
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2.空调的分区
空调装置的中央空调器的送风量不宜过大,比较合适的送风量约
在 3 000~ 7 500m3/ h范围内。这是因为每根 主风管 的流量通常都
限制在 1 500m3/ h之内,以免其尺寸过大,这样,若一个中央空调
器送风量太大,就会因主风管数目太多而难于布置。所以,空调舱
室较多的船舶。
一般都分为若干独立的空调区,并为每区设置各自的空调器和送风
系统。
在划分空调分区时,应将热湿比相近的舱室划在同一分区内。这
是因为当舱室的热湿比相差较大时,若采用同样参数的送风,单靠
调节风量,是不能使各舱室内的空气参数同时保持在适宜的范围之
内的。
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空调的分区
当空调舱室达到稳定状态时,换
气所带走的热量和湿量,将等于
舱室的热负荷和湿负荷;
其平衡关系可用全热平衡式 (12— 7)
和湿平衡式 (12— 2)来表示。由于排
走空气的参数就是室内空气的参
数 (tr,dr和 hr),所以也可以理解
为送风在参数 (ts,ds和 hs)转变
到室内空气参数的过程中,正好
吸收了相当于舱室热负荷和湿负
荷的热量和湿量。
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空调的分区
上述过程的热湿比也就是舱室的热湿比,
当舱室的热湿比相近 (如图中的 A
舱和 B舱 )时,采用合适的送风量,
即可使各舱室内的参数处于 h一 d
图上的舒适区域内。
但如果舱室间的热湿比相差太远
(如图中的 A舱与 C舱 ),则无论怎
样调节送风量,也不可能使各舱
室的空气参数同时处于 A— d图上
的舒适区域内。这时只有向热湿
比较小的 C舱送人含湿量小的风
(点 C),才可能使该舱室的空气参
数进人舒适区域。
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空调的分区
货船上,由于空调舱室不多,一般都是根据对热负荷影响的差别将左、
右舷分为两个空调区,较大的船也有将受日光和海风影响较大的艇甲板
以上舱室单独设区,即全船设三个空调区。
客船上,由于空调舱室为数甚多,则空调分区就要多得多。客船空调
分区除照顾热湿比的差异外,还应避免风管穿过船上的防火隔墙或水密
隔墙。如果确需穿过,则须加设防火风闸或水密风闸,以便一旦发生火
灾或船体破损进水时,能及时将其关闭,以防火势曼延或海水进入。