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緒 論 思考題 1.人類對空氣調節(jié)工程提出了哪些要求?空氣調節(jié)系統(tǒng)是如何滿足這些要求的? 答：對空氣溫度、濕度、空氣流速和清潔度進行調節(jié)，使空氣達到所要求的狀態(tài)。另外，就目前社會發(fā)展來看，人類對空調工程的要求遠不止這些，其中對節(jié)能、環(huán)保以及對社會安全性的保障也提出了更高的要求。 空調系統(tǒng)采用換氣的方法，保證所要求環(huán)境的空氣新鮮，通過熱濕交換來保證環(huán)境的溫濕度，采用凈化的方法來保證空氣的清潔度。不僅如此，還必須有效的進行能量的節(jié)約和回收，改進能量轉換和傳遞設備的性能，優(yōu)化計算機控制技術等來達到節(jié)能的目的以滿足人類要求。 2.空氣調節(jié)與全面通風有哪些相同和不同之處?空氣調節(jié)由哪些環(huán)節(jié)組成? 答：全面通風往往達不到人們所要求的空氣狀態(tài)及精度?？諝庹{節(jié)是調節(jié)空氣的狀態(tài)來滿足人類的需求。兩者同樣是改變了人體所處環(huán)境的空氣狀態(tài)，但是空氣調節(jié)包括了通風、供暖和制冷等過程。 空氣調節(jié)包括：空氣處理、空氣運輸、空氣末端分配以及氣流組織。 3.空氣調節(jié)技術目前的發(fā)展方向是什么? 答：節(jié)能、環(huán)保、生活安全性?？照{新技術的發(fā)展：如空調系統(tǒng)的評價模擬、溫濕度分別處理、計算機網(wǎng)絡控制技術等。 第一章 濕空氣的物理性質和焓濕圖 思考題 1.為什么濕空氣的組成成份中,對空氣調節(jié)來說水蒸汽是重要的一部分? 答：濕空氣是由干空氣和水蒸氣組成的，干空氣的成分比較穩(wěn)定，其中的水蒸氣雖然含量較少但是其決定了濕空氣的物理性質。 2.為什么夏季的大氣壓力一般說比冬季要低一些? 答：溫度升高，空氣體積增大壓力減小。 3.飽和與不飽和水蒸汽分壓有什么區(qū)別,它們是否受大氣壓力的影響? 答：飽和濕空氣的水蒸氣的飽和程度代表了對應壓力下的不飽和濕空氣可吸收水蒸氣的最大值。飽和水蒸汽分壓由濕空氣溫度唯一決定，而不飽和水蒸汽分壓與大氣壓力有關，由實際的大氣壓決定。 4.為什么浴室在夏天不象冬天那樣霧氣騰騰? 答：夏天的氣溫高于冬季，浴室的水蒸氣的露點溫度一定，夏季空氣的溫度高于露點溫度，而冬季空氣的露點溫度低于其露點溫度。 5.冬季人在室外呼氣時,為什么看得見是白色的?冬季室內供暖時,為什么常常感覺干燥? 答：人呼出的空氣的露點溫度一定，而冬季空氣溫度低于其露點溫度。冬季墻體的溫度低，可能會使得空氣結露，使得空氣的含濕量降低，隨著溫度的升高相對濕度也會降低。 6.兩種溫度不同,而相對濕度數(shù)值一樣的空氣環(huán)境,從吸濕能力上看,是否是同樣干燥?為什么? 答：不一定。因為溫度不同，飽和水蒸氣分壓力不同，兩者的吸濕能力相同，但吸濕總量不同。 7.影響濕球溫度的因素有哪些?如何才能保證測量濕球溫度的準確性? 答：濕球溫度受風速及測量條件的影響。風速大于4m/s的情況下，工程應用是完全可以允許的，速度越大熱濕交換越充分，誤差越小。 8.為什么含濕量相同、溫度不同的各種狀態(tài)空氣都有相同的露點溫度? 答：露點溫度只與水蒸氣分壓力和含濕量有關，與其他因素無關?？諝夂瑵窳坎蛔儯饵c溫度不變。 9.為什么霧出現(xiàn)在早晚?為什么太陽出來霧消散? 答：早晚的空氣溫度較低，低于空氣的露點溫度，而太陽出來之后空氣的溫度較高，高于空氣的露點溫度，使得空氣的相對含濕量提高，可以吸收霧水。 10.有些房屋外墻內壁面象玻璃一樣,冬季也會出現(xiàn)凝水,有什么防止辦法? 答：加外墻保溫，提高內壁面溫度。 11.如何防止一些冷水管在夏季常常出現(xiàn)的"出汗"現(xiàn)象? 答：“出汗”的原因就是冷水管的溫度低于空氣的露點溫度，對水管進行保溫即可。 習題 1-1 已知在一體積為100m3的房間內,空氣的溫度是20℃,壓力為101325Pa也通過測量獲得水氣分壓力為1600Pa,試用公式計算: (1)空氣的絕對溫度z及含濕量d。 (2)空氣的相對濕度甲,并檢查用式(1-7)或(1-8) 算出的誤差有多少? (3)濕空氣、干空氣及水汽的質量。 解：①Z=293K ② ③ 1-2 干空氣的密度可用什么公式計算?如已知干空氣溫度t=O℃,壓力B=101325Pa,求空氣的密度。 解： 1-3 對100kg溫度為20℃的空氣加入了1kg的水汽,如果原有的空氣含濕量為5.5g/kg 干空氣,試求加濕后空氣的含濕量。 解： 1-4 用空氣冷卻器使d=10g/kg 干空氣的空氣干燥(凝結出水),試求冷卻器的表面溫度。 解：略。 1-5 輸送10℃水的薄壁導管通過空氣溫度為21℃的房間,管子未保溫,為防止在導管壁上產(chǎn)生凝結水,求房間的最大相對濕度應是多少? 解：略。 1-6 原有空氣t1=25℃,d1=10g/kg 干空氣,如果空氣的溫度增加5℃,含濕度減少2g/kg 干空氣,試問空氣的焓有無變化? 解：略。 1-7 試說明大氣壓力大于101325Pa時,=100%的相對濕度線向何方向移(Pq,b值可按附錄1-1查得)? 解：向右移動。 1-8 已知空氣的大氣壓力為101325Pa,用i-d圖確定下列各空氣狀態(tài)的其它狀態(tài)參數(shù),并填寫在空格內。 參數(shù) t d i ts t1 db Pq Pq,b 單位 ℃ g/kg 干空氣 % kJ/kg子空氣 ℃ ℃ g/kg 干空氣 Pa Pa 1 22 64 2 7 44 3 28 20 4 70 14.7 5 15 11 解：略。 1-9 對1000kg 狀態(tài)為t=22℃,=60%的空氣加入了1700日的總熱量和2 陸的水汽,試求空氣會變成什么狀態(tài)? 解：略。 1-10 對起始狀態(tài)為t=16℃、d=9g/kg 干空氣的空氣加入總熱量Q=5815W、濕量W=25kg/h,試畫空氣變化過程線。如果從空氣中減去5815W的熱量和235kg/h的濕量,這時變化過程線如何表示? 解：略。 1-11 不用事先畫好的e線,直接做出起始狀態(tài)為t=18℃,=45%.熱濕比ε為5000和-2200kJ/kg的變化過程線。 解：略。 1-12 在某一空氣環(huán)境中,讓1kg溫度為t的水吸收空氣的熱全部蒸發(fā),試問這時空氣狀態(tài)如何變化,在i-d圖上如何表示?若噴1kgt℃的蒸汽,結果又如何? 解：略。 l-13 冬季在某一房間,設備產(chǎn)生的顯熱為11630W,通過圍護結構的熱耗為2326W,室內一蒸發(fā)設備散出4kg/h的水蒸汽(溫度為100℃)。如果室內空氣狀態(tài)為t=22℃,=60%房間體積為5000m3(1m3空氣在22℃時質量約為1.2kg)試問兩小時后的空氣狀態(tài)? 解：略。 1-14 用干濕球溫度計測得空氣的干、濕球溫度如下:t=25℃、ts=20℃;t=28℃,ts=27℃,試在i-d圖上確定空氣的狀態(tài)點及其狀態(tài)參數(shù)。(B=101325Pa) 解：略。 1-15 如果空氣的干球溫度為21℃,濕球溫度為18℃,大氣壓力為101000Pa 不用i-d圖試求:(1)含濕量,(2)空氣的相對濕度,(3)露點溫度(流過濕球周圍的風速v=3m/s)。 解：略。 1-16 已知空氣的干球溫度t,濕球溫度ts,大氣壓力B,某一溫度下的飽和水汽分壓力P、可由濕空氣性質表查得,試用你用過的任一種計算機語言編出空氣焓值的計算機程序。 解：略。 1-17 已知空調系統(tǒng)新風量Gw=200kg/h,tw=31℃,w=80%,回風量G回=140O kg/h,tN=22℃,N=60%,求新風、回風混合后的空氣狀態(tài)參數(shù)tc,ic和dc(分別用解析法和作圖法)。 解：略。 1-18 欲將t1=24℃,1=55%,t2=14℃、=95%的兩種空氣混合至狀態(tài)3,與t3=20℃,總風量為11000kg/h,求兩種空氣量各為多少? 解：略。 第二章室內冷(熱)、濕負荷與送風量 思考題 1. 人體是如何來維持自身的體溫恒定的? 答：人體攝取食物通過新陳代謝來獲得能量。如果周圍環(huán)境溫度改變，為了保持熱平衡，人體自身改變調節(jié)技能以維持自身體溫恒定。 S=M-W-E-R-C S：人體蓄熱率； M：人體能量代謝率； W：人體所作機械功； E：汗液蒸發(fā)和戶出水蒸氣到走的熱量； R：人體與周圍的輻射換熱量； C：人體與周圍的對流換熱量； 2. 影響人體舒適感的因素有哪些?它們如何起作用? 答：影響人體舒適感的因素有很多，其中空氣溫度、人體附近空氣流速、空氣相對濕度直接決定了人體汗液蒸發(fā)強度；圍護結構內表面及其他物體表面溫度直接決定人體輻射強度；另外人體活動量、衣著、年齡也決定了其舒適感如何。 3. 在確定室內計算參數(shù)時,應注意哪些問題? 答：要考慮室內參數(shù)綜合作用下的舒適條件，還要考慮室外氣溫、經(jīng)濟條件和節(jié)能要求，如舒適性空調和工藝性空調，兩者對于室內參數(shù)的精度等要求不同。 4. 引起室外空氣溫度日變化的原因是什么? 答：由于地球每天接收太陽輻射熱和放出熱量形成白天吸收太陽輻射熱，夜晚地面向大氣層放熱，于是室外空氣溫度發(fā)生日變化。 5. 為什么室外空氣濕度的日變化規(guī)律與溫度的日變化規(guī)律不同? 答：由于空氣相對濕度φ取決于室外干球溫度t干和含濕量d。如果d不變，t干升高，則φ降低，反之則上升，所以φ和t干的變化規(guī)律相反。 6. 為什么不以干球溫度和相對濕度定作夏季空調室外計算參數(shù),而采用干球和濕球兩個參數(shù)? 答：因為由干球和濕球溫度作為計算參數(shù)所確定的對應焓值較為準確。詳見暖通設計規(guī)范說明。 7. 夏季空調室外計算干球、濕球溫度的不保證時數(shù)分別是針對什么而言的? 答：干球溫度：歷年平均不保證50小時的干球溫度；濕球溫度：歷年平均不保證50小時的濕球溫度，若采用出現(xiàn)幾率很小的當?shù)厥彝庾罡吒汕驕囟群蜐袂驕囟茸鳛橛嬎愀汕?、濕球溫度，會造成設備選取過大，造成浪費投資。 8. 為什么空調精度要求不同的房間,應采取不同的室外計算濕球溫度? 答：因為空調精度不同，則相對應的室外計算濕球溫度不保證時間不同。 9. 室外計算濕球溫度的取值是否與空調房間圍護結構的蓄熱能力有關?為什么? 答：有關。 假設墻體蓄熱能力較大，對于同樣要求的室內溫度，則室外計算濕球溫度可取高一點，通過提高墻體蓄熱能力，可減小室外溫度對室內負荷的影響。 10. 為什么確定冬季空調室外計算溫度、濕度的方法,不同于夏季? 答：冬季圍護結構傳熱量可按穩(wěn)定傳熱方式計算，不考慮室外氣溫波動，可只給定一個冬季空調室外計算溫度來計算新風負荷和圍護結構的傳熱。又由于冬季室外空氣含濕量遠遠小于夏季，變化也很小，故不需像夏季那樣給出室外濕球溫度，只需室外計算相對濕度。 11. 為什么同一地點不同時刻的太陽輻射量不同? 答：不同時刻太陽射線與地面高度角不同，通過大氣層路線不同，大氣透明度不同，故輻射量不同。 12. 影響太陽輻射強度的因素有哪些?它們產(chǎn)生影響的規(guī)律如何? 答：影響因素包括：地球對太陽的相對位置，大氣透明度等因素，其中地球對太陽的相對位置包括：緯度、經(jīng)度、晝夜等。 13. 為什么得熱量不等于冷負荷,除熱量也不等于冷負荷? 答：由于建筑物的圍護結構具有蓄熱能力，使得熱量轉化為冷負荷過程中存在衰減和延遲。除熱量即在非穩(wěn)定工況下空調設備自室內帶走的熱量，而冷負荷是在室外恒定下即穩(wěn)定工況下形成的。 14. 圍護結構為什么對溫度波有衰減和延遲作用? 答：由建筑物的蓄熱能力所決定。假設圍護結構熱容量上升，則蓄熱能力上升，從而冷負荷衰減變慢，延遲時間上升。 15. 送風溫差與哪些因素有關? 答：與舒適度要求、室溫允許波動范圍即恒溫精度等有關。 習題 2-1 已知 Q=41800KJ/h,W=4kg/h,室內狀態(tài)要求t=22℃, =55%,夏季允許送風溫差△t=8℃,求送風狀態(tài)及送風量。 解：（1）求熱濕比 （2）在i-d圖上確定室內空氣狀態(tài)點N，通過該點畫出=10450，送風溫差Δt=8℃，室內tN=22℃，則to=22-8=14℃ io=35KJ/kg，iN=45KJ/kg do=8.2g/kg，dN=9g/kg （3）計算送風量 2-2 某劇院觀眾廳可容納觀眾700人,演出時燈光照明為6KW,蓄熱系數(shù)取0.8, 冬季觀眾廳圍護結構耗熱在設計溫度下為46000KJ/h,要求維持室內t=20℃, =50%,求所需通風量(若送風溫度t0=16℃,送風所含的CO2量為0.75g/kg,設在劇場中每人產(chǎn)CO2量25g/h,劇場容許CO2濃度為3g/kg)。 解：略。 2-3 上海市某建筑構造情況如下: 屋頂:結構型式見附錄2-9,序號14,面積為30m2; 南窗:單層普通玻璃鋼窗,k=5.28W/m2.k, 面積8m2,淺色內窗簾; 南墻:結構型式見附錄2-9,序號44,面積為25m2; 內墻:120mm磚墻,內外粉刷,樓板為8Omm厚,現(xiàn)澆綱筋混凝土上鋪水磨石,下面粉刷。 要求室內溫度26℃,試分別用諧波反應法和冷負荷系數(shù)法,計算夏季逐時冷負荷并比較兩種計算結果之差異。 解：略。 2-4 比較諧波反應法和冷負荷系數(shù)法計算原理之異同點。 解：略。 2-5 某辦公室,工作人員15人,電熱功率3KW(8:30~17:30)照明功率1.5KW, 辦公室工作時間8:00~18:00,室內溫度25℃,房間類型屬中等。計算15:00的設備照明,人員產(chǎn)生的冷負荷。 解：1、設備冷負荷 查附錄2-14，設備投入使用后小時數(shù)，τ-T=6.5h 連續(xù)使用小時數(shù)：18-8=10h 則負荷系數(shù)為0.9 2、照明冷負荷 查附錄2-15，開燈后小時數(shù)，τ-T=7h 連續(xù)開燈18-8=10h 負荷系數(shù)為0.86 3、人體冷負荷 從表2-16查得成年男子散熱散濕量為：顯熱61W/人，潛熱73W/人，散濕109g/h人，工作開始后小時數(shù)7h，連續(xù)10h，則冷負荷系數(shù)為0.895 第三章空氣處理及其設備 思考題 1.有哪些空氣處理方法?它們各能達到什么處理過程? 答：噴水室：減濕冷卻，等濕冷卻，減焓加濕，等焓加濕，增焓加濕，等溫加濕，增溫加濕。 表冷器：等濕冷卻，減濕冷卻，等溫加濕。 電加熱器：等濕加熱。 噴蒸汽：等溫加濕。 噴水霧：等焓加濕。 加熱通風：減濕。 冷凍減濕機：減濕。 液體吸濕劑：吸收減濕。 固體吸濕劑：吸附減濕。 2.空氣與水直接接觸時熱濕交換劉伊斯關系式存在的條件是什么?為什么? 答：Sc準則與Pr準則數(shù)值相等，且邊界條件的數(shù)學表達式也完全相同時。 Sc與Nu相等，這時熱值交換系數(shù)之比才是常數(shù)。 3.空氣與水直接接觸時,推動顯熱交換,潛熱交換和全熱交換的動力是什么? 答：空氣的焓差，即主體空氣和邊界層空氣的濕球溫度差有關。 4.空氣與水直接接觸時能達到哪些處理過程?它們的條件是什么? 答：減濕冷卻，等濕冷卻，減焓加濕，等焓加濕，增焓加濕，等溫加濕，增溫加濕。 空氣接觸的水量無限大，接觸時間無限長。 5.當通過噴水室的風量與設計風量不符時,其處理過程與設計要求的處理過程相比較有什么變化? 答：風量減小，流速減小，則傳熱系數(shù)減小，換熱減少，則狀態(tài)點上移。 6.當噴水溫度與設計值不符時,其處理過程又有什么變化? 答：噴水溫度降低，則換熱量增加，狀態(tài)點下移。 7.當噴水量與設計值不符時,其處理過程又有什么變化? 答：噴水量增加，換熱量增加，狀態(tài)點下移。但水泵的阻力及功率增加。 8.噴水室的"過水量"會給空氣處理帶來哪些影響?如果設計中未考慮"過水量",當其它條件不變時將會對室內狀態(tài)點造成什么影響? 答：會使空氣含濕量增加。 9.為什么叉排的冷卻器其熱交換效果比順排好? 答：叉排使流體與冷卻器管壁間擾動增強，換熱效果好。 10.怎樣聯(lián)接表面式冷卻器的管路才能便于冷量的調節(jié)? 答：并聯(lián)較好，對溫度調節(jié)能力好，迎風面積大，傳熱系數(shù)調節(jié)量小。 串聯(lián)溫差大，迎風面積大，單位傳熱面積減小，傳熱系數(shù)調節(jié)量大。 11.為什么表冷器表面上有凝結水產(chǎn)生時其冷卻能力會增大? 答：表冷器表面形成冷凝水膜，于是表冷器表面不僅存在顯熱交換，還存在一定的濕交換，換熱量增加。 12.冷卻器的冷卻效率和通過冷卻器空氣的質量流速和冷卻器的管排數(shù)有什么關系?為什么? 答：質量流速增加，管排數(shù)增加，則冷卻效率增加；但排使增加，會導致空氣阻力增加，排數(shù)過多時，后排會因為空氣與冷水之間溫差過小而減弱傳熱；風速過大，會增加空氣阻力，換熱不充分，而導致冷卻效率降低。 13.為什么空氣冷卻器外表面肋化可以有效地改善其冷卻能力? 答：外表面肋化，換熱面積增加，則冷卻能力增加。 14.為什么不能任意增大肋化系數(shù)來增強冷卻器的冷卻能力? 答：肋化系數(shù)增加，外表面積增加，流速增加，空氣流阻力也會相應增大。 15.為什么同一臺表冷器,當其它條件相同時,被處理空氣的濕球溫度愈高其換熱能力愈大? 答：略。 16.對同一臺表冷器,當其它條件相同時,改變被處理空氣量,其冷卻能力將如何變化?空氣處理過程又如何變化? 答：略。 17.同上,當通過冷卻器的冷水量發(fā)生變化時,其冷卻能力及處理過程如何變化? 答：略。 18.同上,當通過冷卻器的冷水初溫發(fā)生變化時,其冷卻能力和處理過程又如何變化? 答：略。 19.為什么用鹽水溶液處理空氣的方法不如噴水室用得那么廣泛? 答：略。 習題 3-1 已知通過空氣冷卻器的風量為5000kg/h,冷卻前的空氣狀態(tài)為t=27℃、=20℃,冷卻后的空氣狀態(tài)為t=15℃、=14℃,試問冷卻器吸收了多少熱量? 解：由i-d圖得：Φ=20℃與相對濕度線100%，Φ=14℃與相對濕度線100%分別交于i1=57KJ/kg，i2=39KJ/kg，Δi=18KJ/kg 所以 3-2 需將t=35℃,=60%的室外空氣處理到t=22℃,=50%,為此先通過表冷器減濕冷卻,再通過加熱器加熱,如果空氣流量是7200m3/h,求(1)除去的水汽量;(2)冷卻器的冷卻能力;(3)加熱器的加熱能力。 解： （1）由i-d圖，t=22℃時，d=8.3g/kg干空氣 T=35℃時，d=21.4g/kg干空氣 除去水汽量為 （2）冷卻能力，由i-d圖 i1=32KJ/kg，i2=90KJ/kg （3）加熱器的加熱能力，由i-d圖 i1=32KJ/kg，i2=90KJ/kg 3-3 對風量為1000kg/h,狀態(tài)為t=16℃,=30%的空氣,用噴蒸汽裝置加入了 4kg/h的水汽,試問處理后的空氣終態(tài)是多少?如果加入了1Okg/h的水汽,這時終態(tài)又是多少?會出現(xiàn)什么現(xiàn)象? 解： （1）由i-d圖，d=3.3g/kg干空氣 由i-d圖，t=16℃，d’=7.27g/kg 則Φ=64% （2）若加入10kg/h的水汽 3-4 如果用16℃的井水進行噴霧,能把t=35℃,=27℃的空氣處理成t=20℃, =95%的空氣,這時所處理的風量是10000kg/h,噴水量是12000kg/h,試問噴霧后的水溫是多少?如果條件同上,但是把t=10℃,=5℃的空氣處理成13℃的飽和空氣,試問水的終溫是多少? 解：（1）由i-d圖：i1=60KJ/kg，i2=55KJ/kg Δi=5KJ/kg 由 其中G=10000kg/h，W=12000kg/h， 所以， （2）由i-d圖，i1=11KJ/kg，i2=36KJ/kg，則Δi=25KJ/kg 所以， 3-5 已知室外空氣狀態(tài)為t=21℃,d=9g/kg,送風狀態(tài)要求t=2℃,d=10g/kg, 試在i-d 圖上確定空氣處理方案。如果不進行處理就送入房間有何問題(指余熱、余濕量不變時)。 解：略。 3-6 已知通過噴水室的風量G=30200kg/h,空氣初狀態(tài)為t1=30℃、td=22℃; 終狀態(tài)為t2=16℃、ts2=15℃,冷凍水溫tl=5℃,大氣壓力為101325Pa,噴水室的工作條件為雙排對噴,d0=5mm,n=13個/m2.排,=2.8kg/(m2.s),試計算噴水量W、水初溫tw1、水終溫td、噴嘴前水壓p、冷凍水量W1、循環(huán)水量Wx。 解：由i-d圖：ts1=22℃，i1=65KJ/kg ts2=15℃，i2=42KJ/kg 此過程為冷卻干燥過程，可得三個方程式： 將數(shù)據(jù)帶入，可得 求總噴水量： 求噴嘴前水壓：噴水室斷面： 總噴嘴數(shù)為： 由422kg/h及孔徑d0=5mm，查附錄3-1(b)，噴嘴前所需水壓為0.16MPa 冷凍水量： 循環(huán)水量： 3-7 仍用上題的噴水室,冬季室外空氣狀態(tài)為t=-12℃,=41%,加熱后絕熱噴霧。要求達到與夏季同樣的終狀態(tài)t2=16℃、td=15℃,問夏季選的水泵能否滿足冬季要求。 解：略。 3-8 仍用3-6題的噴水室,噴水量和空氣的初狀態(tài)均不變而改用9℃的水噴淋,試求空氣的終狀態(tài)及水終溫。 解：略。 3-9 需要將30000kg/h的空氣從-12℃加熱到20℃,熱媒為0.2MPa表壓的飽和蒸汽,試選擇合適的SRZ型空氣加熱器。(至少做兩個方案,并比較它們的安全系數(shù)、空氣阻力、耗金屬量。) 解：略。 3-10 某工廠有表壓為0.2MPa的蒸汽做熱媒,并有一臺SRZ156D型空氣加熱器,試問能否用這臺加熱器將36000kg/h的空氣從7℃加熱到20℃?怎樣使用該加熱器才能滿足這樣的要求? 解： 由附錄3-7查得SRZ156D型空氣加熱器k經(jīng)驗公式為： 由附錄3-8查得散熱面積為37.73m2，有效截面積0.572m2 所以， 又 需要的加熱面積為： 而加熱器加熱面積為37.73m2，所以可以使用 3-11 已知需冷卻的空氣量為36000kg/h,空氣的初狀態(tài)為t1=29℃、i1=56 kJ/kg、ts1=19.6℃,空氣終狀態(tài)為t2=13℃、i2=33.2U/kg、ts2=11.7℃,當?shù)卮髿鈮毫?01325Pa。試選擇JW型表面冷卻器,并確定水溫水量及表冷器的空氣阻力和水阻力。 解：略。 3-12 已知需要冷卻的空氣量為G=24000kg/h,當?shù)卮髿鈮簽?01325Pa,空氣的初參數(shù)為t1=24℃,ts1=19.5℃,il=55.8kJ/kg,冷水量為W=3000kg/h,冷水初溫tw1=5℃。試求JW30-4型8排冷卻器處理空氣所能達到的空氣終狀態(tài)和水終溫。 解：略。 3-13 溫度t=20℃和相對濕度=40%空氣,其風量為G=2000kg/h,用壓力為 p=0.15MPa工作壓力的飽和蒸汽加濕,求加濕空氣到=80%時需要的蒸汽量和此時空氣的終參數(shù)。 解：由i-d圖，加濕前后空氣狀態(tài)參數(shù)為 i1=35KJ/kg，i2=50KJ/kg d1=5.8g/kg，d2=12.8g/kg 所需蒸汽量為 第四章空氣調節(jié)系統(tǒng) 思考題 1.在設計工況下,一次回流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)相比較有什么優(yōu)點?利用熱平衡方法推導一次回風系統(tǒng)耗能量和回風之間的關系。 答：一次回風充分能源，節(jié)約新風量，節(jié)約能源。 2.利用噴水室處理空氣的一次回流系統(tǒng),冬季需設置預熱器時,采用先混合后加熱與采取先加熱后混合其所需的預熱量為多少?其所需熱量是否相等?證明之采用哪一些方案更好些? 答：先預熱Q1=G(iw-iw,),先混合Q2=G(ic-ic,),顯然不相等，先混合好，因為Q1＞Q2。 3.一次回風系統(tǒng)冬季設置預熱的條件是什么? 答：新風比較大的工程或是按最小新風比而室外設計參數(shù)很低的場合都可能是一次混合點的焓值低于要求焓值時。 4.二次回風系統(tǒng)在什么條件下使用?二次回風系統(tǒng)與一次回風系統(tǒng)相比較,在夏季計算工況下其節(jié)能量為多少?用熱平衡法證明之。 答：二次回風通常應用于在室內溫度場要求均勻、送風溫差較小、風量較大而又不采用再熱氣的空調系統(tǒng)中。二次回風節(jié)約了再熱負荷，△Q=G(io-il)。 5.二次回風系統(tǒng)與一次回風系統(tǒng)相比較,冬季是否節(jié)省能量?證明之。 答：是，因為二次回風節(jié)約了一部風再熱能量，Q1=G(i0,-io),Q2=G(i0,-il), Q1＞Q2。 6.二次回風系統(tǒng),夏季采用二次回風,冬季采用一次回風方案,這樣做是否有好處? 答：夏季采用二次回風可以節(jié)約能量，冬季采用一次回風雖然沒有二次回風節(jié)約能量但是管理方便，而且風量易于調節(jié)。 7.在那些情況下,采用二次回風系統(tǒng)并不有利? 答：風量較小和使用天然冷源時。 8.一次回風系統(tǒng)、二次回風系統(tǒng)所需冷量與室內熱負荷有什么關系? 答：一次回風系統(tǒng)所需要的冷量包括了室內冷負荷，新風冷負荷，再熱負荷； 而二次回風系統(tǒng)所需要的冷負荷只包括室內冷負荷和新風冷負荷。 9.集中式及局部空調系統(tǒng)各有哪些優(yōu)缺點? 答：集中式，優(yōu)點：作用面積大，便于集中管理與控制。 缺點：占用建筑面積與空間，而且各種被空調房間符合變化較大時不易調節(jié)。 局部式，優(yōu)點：調控靈活，設備分散設置在空調房間內，不需要集中的機房。 缺點：維修工作量大，室內衛(wèi)生條件有時較差。 10.在集中處理室設集中再熱器和在送風分支管上設局部再熱器的方案各有什么優(yōu)缺點?什么情況下最好是采用既有集中再熱器又有局部加熱器這一方案? 答：集中再熱，優(yōu)點：可以減少損失，容易控制并處理到終止狀態(tài)點。 缺點：處理之后的空氣品質比較差。 局部再熱，優(yōu)缺點與集中式恰相反。 對于房間精度要求低波動大的房間才有集中再熱比較好。 11.利用風機盤管系統(tǒng)與一般集中式系統(tǒng)相比較是否多費冷量? 答：風機盤管系統(tǒng)多費冷量，其中多出的冷量為△Q=G(io-im)。 12.如何用實際使用工況來校正空調機組的額定冷量? 答：略 習題 4-1 試為上海某廠一個空調系統(tǒng)確定空氣調節(jié)過程草并計算所需設備容量。已知條件如下： 車間內設計參數(shù)冬、夏均為t=20士1℃,=50土5%。夏季余熱量為34.9KW,冬季為-11.6KW。冬、夏余濕量均為2Okg/h,夏季送風濕差采用6℃,不許用回風。 解：略。 4-2 已知條件同題4-1,但要求用一次回風,新風百分比為20%,重新進行計算。 解：略。 4-3 試為北京某廠一個有二次回風的空調系統(tǒng)確定空氣調節(jié)過程。并計算所需設備容量。已知條件如下: 車間內設計參數(shù)冬、夏均為t=20士1℃, =50士5%。夏季余熱量為34.9KW,余濕量為1Okg/h。冬季余熱量為-11.6KW,余濕量為15kg/h。夏季送風溫差采用6℃,最小新風百分比為10%。 解：略。 4-4 有一空調系統(tǒng),其空氣處理方案如附圖所示,試在 i-d 圖上描述其空氣調節(jié)過程。并提出你對該處理方案的看法。 解：略。  習題4-4 附圖 習題4-5 附圖 4-5 某空氣調節(jié)系統(tǒng)的空氣調節(jié)過程在i-d 圖上表示如下,試畫出其系統(tǒng)示意圖,并指出這樣做與一般二次回風系統(tǒng)相比有何利弊? W—室外狀態(tài)；N—室內狀態(tài)；C1、C2—混合狀態(tài)；O—送風狀態(tài)；L1、L2—噴霧后的露點狀態(tài)； 解：略。 4-6 考慮到風機、風道溫升，擋水板過水問題，試問二次回風、雙風機空調系統(tǒng)的空氣調節(jié)過程在i-d圖上應該如何表示？ 解：略。 第五章空調房間的氣流組織 思考題 1. 總結各種送風方式的優(yōu)缺點及適用范圍。 答：上送下回：送風氣流不直接進入工作區(qū)，有較長的與室內空氣混摻的距離，能形成比較均勻的溫度場和速度場。 上送上回：可將送排（回）風管道集中于空間上部。有利于層高較高的場合。 下送上回：有利于改善工作區(qū)的空氣質量，節(jié)能。 中送風：不需將整個空間都作為控制調節(jié)的對象，可節(jié)能。但會造成空間豎向溫度分布不均勻。用于高大空間。 2. 為什么對不同精度要求的空調房間,在采用不同的送風方式時,其送風溫差有不同的限制? 答：如果送風溫差大，溫度波動大，導致精度降低。 3. 為什么根據(jù)送風溫差及熱負荷確定的送風量還要用換氣次數(shù)進行校核? 答：看是否有偏差，用工程經(jīng)驗校核。 4. 回風口的設置對室內氣流分布有什么影響? 答：如果回風口設置合理，可形成比較均勻的速度場和溫度（濃度）場，使氣流的不均勻系數(shù)降低。 5. 分別說明受限射流、射流重疊,非等溫射流的影響因素。 答：受限射流：壁面長度，風口斷面，軸心速度。 射流重疊：距離射流軸點的流速。 非等溫射流：Ar。 6. 室內氣流組織評價指標有哪些? 答：不均勻系數(shù)，空氣分布特性指標，換氣效率，能量利用系數(shù)。 習題 5-1 一個面積為64m,高度為3.2m的空調房間,室溫要求20土0.5℃,工作區(qū)風速不得大于0.25m/s,凈化要求一般,夏季顯熱冷負荷為5400kJ/h。試進行側送風的氣流組織計算。 解：選用可調的雙層百葉風口。其m1＝3.4，n1＝2.4，風口尺寸定為0.3*0.15m，有效面積系數(shù)為0.8，F(xiàn)0＝0.036㎡ 設定如圖所示的水平貼附射流。 該射流長度x＝6-0.5=(3.2-2-0.1)=6.6m（取工作區(qū)高度為2m，風口中心距頂棚0.1m，離墻0.5m為不保證區(qū)） 試選用兩個風口，其間距為2m，相當于把房間分為兩個相等的空間。對于每股射流而言，F(xiàn)n=4*3.2/2=6.4㎡ 利用各修正系數(shù)圖求,,. 對于貼附射流： 查圖5-13得，=0.86,即受限射流。 按 由于不屬于垂直射流，故不考慮 射流軸心速度衰減： 由于工作區(qū)域為射流回流區(qū)，射流到達計算斷面x處風速可以比回流區(qū)高，一般可取規(guī)定風速的2倍，即=2,(為回流區(qū)風速，或按規(guī)范規(guī)定的風速) 因 計算送風量與送風溫差： 因，兩個送風口的送風量 送風溫差℃ 此時換氣次數(shù) (1/h) 檢查: 所以，℃℃ 檢查貼附冷射流的貼附長度： 可見在房間長度方向射流不會脫離頂棚成為下降流。 此題得解。 5-2 一個面積為64.5m的恒溫房間,室溫要求20土0.5℃,工作區(qū)風速不得大于0.25m/s,夏季的顯熱冷負荷為500kJ/h,試進行孔板送風的氣流組織設計計算,并確定房間的最小高度。 解：略。 5-3 一自由射流自高大車間頂棚下水平射出,起始流速及體積風量分別為 5.Om/s和500m3/h,射流起始溫度為38℃,室內溫度保持24℃。若圓管的紊流系數(shù) a=0.08,試計算當射流末端流速為0.25m/s、0.5m/s和0.72m/s時,其軸心溫度與室內空氣溫度之差。 解： 因 ，式中 K K K 5-4 已知房間的長、寬、高分別為21156m,室溫要求26℃,房間的顯熱冷負荷Q=25000kJ/h,采用安裝在4.5m高的圓噴口水平送風,噴口紊流系數(shù)a=0.07,試進行集中送風設計計算(風口設置在寬邊上,且射程x=18m)。 解：略。 5-5 某空調房間,室溫要求20土0.5℃,室內長、寬、高分別為ABH=66 3.6m,夏季每平方米空調面積的顯熱負荷Q=300kJ/h,采用盤式散流器平送,試確定各有關參數(shù)。 解：1.按4個散流器布置，每個散流器對應 水平射程分別為1.5m及1.8m，取平均l=1.65m，垂直射程 2.設送風溫差℃ 總風量L＝ 換氣次數(shù) 1/h 每個散流器送風量 3．散流器出風速度選定為3.0m/h 4.檢查 5．檢查℃ 所以，經(jīng)檢查和均滿足要求。 6．檢查射流貼附長度， 第六章空調系統(tǒng)的全年運行調節(jié) 思考題 1. 為什么要進行空調系統(tǒng)的全年運行工況分析？ 答：室外空氣狀態(tài)的變化從兩個方面來影響室內空氣狀態(tài)： 一、空氣處理設備不作相應調節(jié)時引起送風參數(shù)的改變，從而造成室內空氣狀態(tài)的波動。 二、室外空氣狀態(tài)變化會引起建筑傳熱熱量的變化，引起負荷的變化從而引起室內空氣狀態(tài)的波動。 2. 再熱調節(jié)法有什么缺點?能用什么辦法來避免能量的浪費?將其過程在i-d圖上表示出來。 答：浪費能源，為了節(jié)約能源可以直接露點送風。過程圖略。 3. 在什么情況下使用定露點調節(jié)? 答：當室內余熱量變化、余濕量基本不變時。 4. 什么情況采用變露點調節(jié)方法?機器零點是否可任意取值?為什么? 答：室內余熱量、余濕量變化時采用變露點調節(jié)。機器露點是通過室外環(huán)境冷源溫度變化來確定波動范圍的，不能隨便取值。 5. 室溫由冬季至夏季允許逐漸升高的情況下,空調系統(tǒng)應如何運行最經(jīng)濟? 答：采用變時內設計值或被調參數(shù)波動方法，擴大不用冷、熱的時間。盡量避免為調節(jié)室內溫濕度而出現(xiàn)冷熱抵消的現(xiàn)象。在冬、夏季節(jié)應充分利用室內回風，保持最小新風量，以節(jié)省熱量和冷量的消耗。在過渡季節(jié)，盡量停開或推遲使用制冷機，而用其他調節(jié)（絕熱加濕）來滿足室內參數(shù)的要求，并且充分利用室外空氣的自然調節(jié)能力，盡可能做到不用冷、熱量來達到空調目的。 6. 當利用冷凍水處理空氣時,室內的相對濕度偏大時應如何解決? 答：降低冷凍水的溫度，使得空氣有水量的析出，再對空氣進行處理到所需要的狀態(tài)。 7. 噴水室及冷卻器利用改變水溫、改變水量及改變經(jīng)過處理設備的風量(旁通)的調節(jié)方法各有什么優(yōu)缺點?在i-d圖上表示出來。 答：冷水進水水溫不變，調節(jié)進水流量，在冷負荷減少時，通過盤管的水流量減少將引起盤管進出口水溫差的相應變化。這種控制方法國內外已大量采用。 冷水流量不變，調節(jié)進水溫度，盤管內的水量保持一定，雖然這種方法較好，但每臺盤管卻要增加一臺水泵，在盤管的數(shù)量較多時就不太經(jīng)濟，一般只有在溫度控制要求極為精確時采用。 旁通的調節(jié)方法適用于相對濕度要求較高的地方，須在調節(jié)旁通風門的同時調節(jié)冷凍水溫度，適當降低露點。 i-d圖略。 8. 在空調系統(tǒng)全年運行時有沒有不需對空氣進行冷熱處理的時候？這時空調系統(tǒng)應如何運行? 答：過渡季節(jié)，可以充分利用室外空氣的自然調節(jié)能力來達到空調目的。 9. 風機盤管有那幾種局部調節(jié)辦法?它們的適用范圍? 答：水量調節(jié),負荷調節(jié)范圍小。 風量調節(jié)，應用廣泛，但室內相對濕度不易偏高，以防止水溫過低時表面結露。隨風量的減小，室內氣流分布不太理想。 旁通風門調節(jié)，負荷調節(jié)范圍大，初投資低，調節(jié)質量好，可以達到所要求溫濕度和氣流分布。 4 、 習題 6-1 已知某空調系統(tǒng)的室內設計狀態(tài)為t=22士1℃,φ=55士10%,在設計條件下,余熱量為3.5KW,余濕量為2kg/h,送風溫差為6℃,在運行中若余熱量為4.3KW, 余濕量未變,或余熱量變?yōu)?.5KW,余濕量變?yōu)?kg/h,試問能否用定風量、定露點、調再熱量的方法進行運行調節(jié)?能否用變露點及變風量的方法進行運行調節(jié)? 解：略。 6-2 對于習題4-1的空調系統(tǒng),在室外空氣狀態(tài)變化時,應如何進行全年運行調節(jié)? 解：略。 6-3 對于習題4-2的系統(tǒng),該空調系統(tǒng)在室外空氣狀態(tài)變化時,應如何進行全年運行調節(jié)?并提出自動控制方案( 畫出原理圖 ) 解：略。 6-4 某空調房間室內設計參數(shù)為t=22℃,φ=55%,設計條件下房間余熱量為Q=4OKW,余濕量為W=14.4kg/h,送風溫差為8℃,運行至某一時刻余熱量變成20kw, 余濕量未變,試圖答: (1) 仍用原送風狀態(tài)送風,室內的溫度和相對濕度將是多少? (2) 如果采用定風量、定露點、變再熱量的調節(jié)方法,此時送風溫度應該是多少度? (3) 如果此時余濕量變成9kg/h,應采用什么運行調節(jié)方法?采用什么送風參數(shù)? 解：略。 第七章空調凈化與質量控制 習題 7-1 已知過濾器(三級過濾)的計數(shù)效率分別為1=10%、2=60%、3=96.97%, 試求總穿透率是多少? 解： 7-2 某潔凈空調系統(tǒng)采用三級過濾,室外含塵濃度Cw=106粒/L,室內地板面積F=1Om2,房間高2.5m,1人工作,新風比為30%,過濾器計數(shù)效率1=0、2=50%、3=99.99%;房間換氣次數(shù)n=60次/h,間房間潔凈度能否達到1000級標準。地面產(chǎn)塵為1.25104粒/(m2.min),人員產(chǎn)塵為10粒/人.min。 解：略 7-3 處于某工業(yè)城市中的一個中效空氣凈化系統(tǒng),潔凈室面積F=20m2,5人工作,新風比為10%,過濾器計數(shù)效率分別為1=0.2、2=0.4、3=0.5,室內含塵濃度為12000粒/L,求換氣次數(shù)n為多少? 解：略 第八章空調系統(tǒng)的消聲、防震與空調建筑的防火排煙 思考題 1. 為什么一般都用聲壓級做為聲音強弱的度量? 答：聲強是聲音強弱的物理量但是測量聲強比較困難，實際上均測出聲壓，而聲壓只是一個相對值，所以用聲壓級這個相對標度來衡量。 2. 有了聲壓級即可表示聲音的大小,為什么還要規(guī)定響度級昉來表示聲音的響度? 答：聲壓是噪聲的基本物理參數(shù)，但是人耳對聲音的感覺不僅和聲壓有關，而且也和頻率有關，聲壓級相同的聲音聽起來往往是不一樣的，響度級把聲壓級和頻率用一個單位統(tǒng)一起來了。 3. 等方線說明了聲音具有什么樣的特殊性質? 答：聲音可以有不同的頻率和聲壓級，但可以具有相同的響度級。 4. 為什么采用聲級計A擋來評價噪聲? 答：A則讓低頻段（500Hz以下）有較大的衰減，即對低頻段不明感，這正與人耳對噪聲的感覺像一致，所以用A網(wǎng)絡測得的聲級來代表噪聲大小。 5. 選擇消聲器應考慮那些問題? 答：消聲器是吸聲材料按不同的消聲原理設計成的構件，可分為阻性型消聲器、共振型消聲器、膨脹型消聲器、復合型消聲器等。 6. 安有隔振器的設備產(chǎn)生共振的原因是什么?如何消除共振現(xiàn)象? 答：根據(jù) 其中：T：振動傳遞率 f：振源（機組）的振動頻率Hz f0：彈性減震的支座的固有頻率（自然頻率）Hz 當f=f0時，T趨向于無窮大，即系統(tǒng)產(chǎn)生共振，只有當f/f0≥時，阻振器才起到隔振的作用。 7. 防煙、排煙方式有哪幾種? 答：機械加壓、機械減壓、自然排風、把空調系統(tǒng)在火災時改變?yōu)榕艧熛到y(tǒng)。 習題 8-1(a) 已知聲源的聲功率為10-3W,試求聲功率級; (b) 若兩個聲源的聲功率級分別為69dB和90dB,試求疊加后的總聲功率級。 解：(a) (b) 8-2(a) 若聲波中聲壓增為3倍,聲強增大多少倍? (b) 為使聲強增到16倍,聲波的壓力必須增大多少倍? 解：略。 8-3 已知兩個聲波傳到某點的聲壓級分別為Lp1和Lp2,其差D= Lp1-Lp2，試證明疊加后的聲壓級為Lp3= Lp1+10lg(1+10-0.1D) 證明： 8-4 空調系統(tǒng)的風道(鋼板)系統(tǒng)如下圖所示,工藝要求所有空調房間有較安靜的操作環(huán)境。裝配車間內要求允許噪聲為N(NR)-40曲線,車間容積為400m2,混響時間T為1.3s,算得房間常數(shù)A=50,人耳距風口約為1.5m,夾角=45,風機的送風量為8000m3/h,風壓為700Pa,葉片為后向型,試討論所需消聲量。 解：略。 8-5 有一風機安裝在一混凝土板上,風機電機及混凝土板總重為1600kg,風機轉速為1450r/min,振動傳遞率T=30%,假定用中硬橡皮自制減振器,8個減振器均布在混凝土板下,求每個減振器的大小。假定各減振器受負載相同。 解：①查表8-26得 當T=30% ②查表8-28得 當=1450r/min T=30% ③ 硬橡皮 ④八個減震墊 個 每個墊座取2cm10.71cm 習題8-4 附圖 習題8-5 附圖 第九章空調系統(tǒng)的測定與調整 思考題 1.測定與調整空調系統(tǒng)的作用是什么？ 答：通過測定與調整可使系統(tǒng)達到設計與使用要求，可以找出由于工藝過程變化或圍護管理管理不當?shù)仍蛟斐傻墓收显颉? 2.測定風管內空氣流量時，應注意哪些問題? 答：1.測定斷面應選在氣流穩(wěn)定的直管段上； 2.測量斷面處管內流動無渦流時，多加測點；有渦流時，則多加測點的同時還應合理處理所測數(shù)據(jù)。 3.如何較精確的測定送風口的出風量? 答：使用專門的風量測定裝置，如加罩測量。 4.為什么兩支路的三通閥定位后，無論總管內風量如何變化，兩支路的風量比總風量維持不變? 答：如圖，A、B為三通閥后兩支路，風量為LA、LB，總風量為LC， SC-B/SC-A=(LA/ LB)2 其中：S為風道的阻力特性系數(shù)，取決于管道的幾何尺寸和結構狀況。 L為通過風道的風量。 只要不改變兩支管通路上的阻力特性，LA/ LB的比例關系也就不變，所以LA/ L總與LA/ L總也不變。 C B A 5.在非設計條件下如何進行空氣冷卻裝置的性能側定? 答：略。 6.實測系統(tǒng)送風量與設計值不同時，可能有哪些方面的原因? 答：可能有系統(tǒng)阻力過大，漏風率過大，風機轉速不對，風機選擇不當?shù)仍颉? 7.送風狀態(tài)參數(shù)與設計不符時，可從哪些方面去分析原因? 答：略。 8.室內氣流速度超過允許值時，可以采取哪些措施加以改進? 答：對風口出流方向進行適當調整，必要時更換風口結構形式。 習題 9-1 有一直流空調系統(tǒng),風道材料為鐵皮,系統(tǒng)有五個活動百頁送風口(有效面積為80%),每個風口送風量均為800m3/h,要求出風口風速為3.5m/s,試確定風道斷面尺寸,系統(tǒng)總阻力與所需風機風壓。(注:(1)管道尺寸盡量采用定型規(guī)格;(2)空調箱總阻力為200Pa;(3)管道系統(tǒng)中應根據(jù)需要增設變徑管。 解：略。 習題9-1 附圖 習題9-2 附圖 9-2 有一總送風量為720m3/h的送風系統(tǒng),要求采用6個倒孔的均勻送風管道,各側孔面積相等,如上圖所示?？卓诔隽鞯钠骄魉贋?.Om/s,起始管段空氣流速為3.5m/s(即斷面1處),試確定其孔口面積,風道各段直徑及總阻力。 解：略。 9-3 已知風道斷面1-1和2-2間直徑相同,流量L=9000m3/h,斷面2-2處有一側孔,斷面1-1處全壓為48.9Pa,試問: (1) 如果該段風道直徑定為600mm,兩斷面間壓力損失(RL+Z)l-2為2Pa，問側孔處空氣流動方向如何?為什么? (2) 欲使側孔處出風靜壓速度為7.8m/s,間斷面1-2間管道直徑應改為多少合適?(假定阻力不變) 解：略。 習題9-3 附圖 習題9-4 附圖 9-4 用空氣壓力分布圖說明上圖中均勻送風管道斷面1、2、3、4處風管內空氣的靜壓、動壓、全壓以及各側孔間壓力損失,并回答以下問題: (1) 這種均勻送風管道送風為什么能均勻? (2) 各側孔真正的出風速度是否相等?為什么? (3) 此均勻送風管道總阻力如何計算? 解：略。