全空气空调系统实验指导书18.docx

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全空气空调系统实验指导书18

THPZKC-1型

全空气空调系统

实

验

指

导

书

实验一全新风空调系统冬季工况实验

一、实验目的

1、了解全空气空调实验系统的根本构造与工作原理；

2、掌握全新风空调系统的根本概念和系统型式；

3、模拟全新风空调系统冬季运行工况，观测不同参数条件下空气状态的变化过程，掌握其热工测量和工况调节方法；

4、掌握全新风空调系统主要过程段的热工计算与数据分析方法。

二、实验原理

全空气空调系统通常根据房间送风参数的需求，将空气在空气处理装置中进展处理之后，通过风道输送到房间中，又称集中空调系统。

全空气系统是完全由空气来负担房间内的冷负荷、热负荷或湿负荷的系统。

空气处理设备通常集中设在专门的空调机房内，一般包括冷却、加热、加湿、过滤、风机等设备。

根据处理的空气来源不同，全空气空调系统可分为全新风系统、再循环式系统和回风式系统三大类。

全新风系统又称直流式系统，处理的空气全部来自室外新鲜空气〔新风〕，即新风经处理后送入室内，消除室内的冷、热负荷后排出室外。

再循环式系统又称封闭式系统，处理的空气全部来自室内再循环空气，即室内空气经处理后再送回室内消除室内冷、热负荷。

回风式系统又称混合式系统，处理的空气通常是一局部新鲜空气和室内回风的混合空气，即新风和回风混合并经处理后，送入室内消除室内冷、热负荷。

混合式空调系统通常可分为一次回风系统和二次回风系统两大类。

一次回风系统是将从房间抽回的空气与室外空气混合、处理后再送入房间中。

二次回风系统是将从房间抽回的一局部空气与室外新风混合、处理，另外一局部回风与冷却处理后的空气进展二次混合后再送入房间中。

循环空气的质量流量、空气处理过程中得到〔或失去〕的热量、外表式换热器提供的冷〔热〕量以及热平衡误差可以根据公式〔1-1〕～〔1-4〕计算。

〔1-1〕

式中：

——循环空气的质量流量〔kg/h〕；

——空气的密度〔kg/m3〕；

——空气的流速〔m/s〕；

——风管横截面积〔m2〕。

〔1-2〕

式中：

——空气处理过程中得到〔或失去〕的热量〔W〕；

——空气处理前后的焓差〔kJ/kg〕。

〔1-3〕

式中：

——外表式换热器提供的冷〔热〕量〔W〕；

——冷媒水系统的水流量（kg/h）；

——冷媒水的平均比热（kJ/kg·oC）；

——冷媒水进口温度〔oC〕；

——冷媒水出口温度〔oC〕。

〔1-4〕

式中：

——热平衡误差〔%〕；

——外表式换热器、电加热器等提供的冷〔热〕量〔W〕；

——空气经过散热设备得到〔或失去〕的热量〔W〕。

三、实验装置

图１－１

1—排风调节阀；２—一次回风调节阀；３—二次回风调节阀；

４—新风调节阀；５—新风过滤器；６—预热器；７—外表式换热器；

８—蒸汽喷管；９—再热器；10—送风机；11—电热源；12—沉浸式换热器；

13—水泵；14—风冷热泵模块机；15—蒸汽发生器。

本实验装置如图1－1所示。

该装置主要由空气循环系统、风冷热泵系统、冷〔热〕媒水系统和蒸汽系统四局部组成。

空气循环系统由空气处理机组、模拟房间和回〔排〕风管三大局部组成，空气处理机组内包括预热器〔6〕、外表式换热器〔7〕、蒸汽喷管〔8〕、再热器〔9〕和送风机〔10〕等，主要实现对空气的热质处理过程；模拟房间内设电热源〔11〕，用于夏季工况时辅助模拟室内外综合冷负荷；回〔排〕风管引出一次回风口、二次回风口和排风口。

热泵系统由风冷热泵模块机〔14〕和沉浸式换热器〔12〕连接组成，夏季工况时可提供处理循环空气所需的冷量，冬季工况时可提供处理循环空气所需的局部热量。

冷〔热〕媒水系统由沉浸式换热器〔12〕通过水泵〔13〕连接外表式换热器〔7〕组成，主要给外表式换热器提供冷〔热〕量。

蒸汽系统由蒸汽发生器〔15〕连接蒸汽喷管〔8〕组成。

全空气空调系统实验装置采用半透明设计，整体固定在机架上，可以模拟封闭式系统、直流式系统、混合式系统〔含一次回风和二次回风系统〕等全空气空调系统冬〔夏〕季工况的切换运行，并能在不同空气流动模式下实现对空气的加热、冷却、加湿、除湿等单独及组合处理过程，同时通过对相关参数的科学测定，可以进展空气处理过程的有关理论分析。

四、实验步骤

1、检查实验装置各运转部位有无障碍，保证蒸汽发生器供水正常。

2、关闭一次回风调节阀〔2〕和二次回风调节阀〔3〕，翻开新风调节阀〔4〕和排风调节阀〔1〕。

3、开启风机〔10〕运行至稳定，记录下风道内空气的流速和温湿度。

4、给沉浸式换热器〔12〕水箱内加满洁水，开启水泵〔13〕，开启风冷热泵模块机〔14〕为制热工况，等设备启动运行稳定后，记录下A、C、G点的温度和湿度，A、C、F点的风速，以及热媒水的流量和进出口温度。

5、自行设定不同的组合工况，开启或关闭预热器〔6〕、再热器〔9〕或蒸汽发生器〔15〕，同时可调节新风调节阀〔4〕和排风调节阀〔1〕的开度、风机〔10〕的风速、外表式换热器〔7〕的热媒水流量和温度、以及预热器〔6〕和再热器〔9〕的加热功率等，在每种工况运行稳定的条件下，分别记录下A、B、C、D、E、F、G等各点的温度和湿度、A、C、F点的风速、预热器和再热器的加热功率、以及热媒水的流量和进出口温度。

6、关闭预热器〔6〕、再热器〔9〕、蒸汽发生器〔15〕和风冷热泵模块机〔14〕。

7、等20min之后，依次关闭水泵〔13〕和风机〔10〕。

五、实验考前须知

1、开机实验时应先开风机，然后开启水泵，之后开启风冷热泵模块机、预热器、再热器和蒸汽发生器等设备。

2、实验完毕后应先关闭风冷热泵模块机、预热器、再热器和蒸汽发生器等设备，20min之后再关闭水泵，最后关闭风机。

3、预热器、再热器和电热源等电加热设备的持续工作时间不宜过长，开启之后应及时读取数据，测试之后应及时关闭，以免装置内温度持续过高造成器件损坏。

4、在实验室环境温度较高的情况下模拟冬季实验工况时，可以在模拟房间内放入装有冰块的塑料容器以模拟室内热负荷。

六、实验报告

1、将实验步骤4中的测试数据填入下表内，步骤5中的设定组合工况实验数据自行设计表格纪录。

实验环境

干球温度〔℃〕

相对湿度〔%〕

风道宽×高

〔mm×mm〕

大风道

小风道

实验原始数据

预热器功率〔W〕

再热器功率〔W〕

冷〔热〕媒水

流量〔kg/h〕

进/出口温度〔℃〕

干球温度〔℃〕

相对湿度〔%〕

空气流速〔m/s〕

A点

C点

F点

------

------

G点

------

2、根据实验结果，将各个实验工况下的不同空气处理过程分别在i-d图上的表示出来。

3、对实验中模拟的空气处理过程进展热平衡及风量平衡计算，并分析各种平衡误差的产生原因。

七、思考题

1、试分析各实验工况的i-d图和理论工况有何异同？

为什么？

2、解释本实验热平衡及风量平衡误差的产生原因。

3、如果送风机〔10〕的送风量一定，将新风调节阀〔4〕开大，系统的循环风量会增加吗？

为什么？

如果把排风口〔9〕开大，循环风量会减小吗？

4、在夏季高温环境中，有人设想让风冷热泵模块机〔14〕在制冷工况下运行，通过风机〔10〕向模拟房间送冷风，然后开启电热源〔11〕模拟冬季室内供暖工况。

请问该方案中风冷热泵模块机提供应房间的冷量都模拟了哪些热负荷？

5、在夏季工况下，为什么有些全空气空调系统要运行再热功能？

6、在夏季工况下，电热源〔11〕工作时，它所提供应房间的热量都模拟了哪些冷负荷？

7、实验完毕，为什么在关闭电加热器和风冷热泵模块机之后，要等20min再关闭水泵和风机？

实验二再循环式空调系统冬季工况实验

一、实验目的

1、了解再循环式空调实验系统的根本构造与工作原理；

2、掌握再循环式空调系统的根本概念和系统型式；

3、模拟再循环式空调系统冬季运行工况，观测不同参数条件下空气状态的变化过程，掌握其热工测量和工况调节方法；

4、掌握再循环式空调系统主要过程段的热工计算与数据分析方法。

二、实验原理

详见实验一

三、实验装置

详见实验一

四、实验步骤

1、检查实验装置各运转部位有无障碍，保证蒸汽发生器供水正常。

2、翻开一次回风调节阀〔2〕，关闭二次回风调节阀〔3〕、新风调节阀〔4〕和排风调节阀〔1〕。

3、开启风机〔10〕运行至稳定，记录下风道内空气的流速和温湿度。

4、给沉浸式换热器〔12〕水箱内加满洁水，开启水泵〔13〕，开启风冷热泵模块机〔14〕为制热工况，等设备启动运行稳定后，记录下B、C、G点的温度和湿度，C、F点的风速，以及热媒水的流量和进出口温度。

5、自行设定不同的组合工况，开启或关闭再热器〔9〕或蒸汽发生器〔15〕，同时可调节一次回风调节阀〔2〕的开度、风机〔10〕的风速、外表式换热器〔7〕的热媒水流量和温度、以及再热器〔9〕的加热功率等，在每种工况运行稳定的条件下，分别记录下A、B、C、D、E、F、G等各点的温度和湿度、A、C、F点的风速、再热器的加热功率、以及热媒水的流量和进出口温度。

6、关闭再热器〔9〕、蒸汽发生器〔15〕和风冷热泵模块机〔14〕。

7、等20min之后，依次关闭水泵〔13〕和风机〔10〕。

五、实验考前须知

详见实验一

六、实验报告

1、将实验步骤4中的测试数据填入下表内，步骤5中的设定组合工况实验数据自行设计表格纪录。

实验环境

干球温度〔℃〕

相对湿度〔%〕

风道宽×高

〔mm×mm〕

大风道

小风道

实验原始数据

预热器功率〔W〕

再热器功率〔W〕

冷〔热〕媒水

流量〔kg/h〕

进/出口温度〔℃〕

干球温度〔℃〕

相对湿度〔%〕

空气流速〔m/s〕

B点

------

C点

F点

------

------

G点

------

2、根据实验结果，将各个实验工况下的不同空气处理过程分别在i-d图上的表示出来。

3、对实验中模拟的空气处理过程进展热平衡及风量平衡计算，并分析各种平衡误差的产生原因。

七、思考题

参见实验一

实验三一次回风空调系统冬季工况实验

一、实验目的

1、了解一次回风空调实验系统的根本构造与工作原理；

2、掌握一次回风空调系统的根本概念和系统型式；

3、模拟一次回风空调系统冬季运行工况，观测不同参数条件下空气状态的变化过程，掌握其热工测量和工况调节方法；

4、掌握一次回风空调系统主要过程段的热工计算与数据分析方法。

二、实验原理

全空气空调系统通常根据房间送风参数的需求，将空气在空气处理装置中进展处理之后，通过风道输送到房间中，又称集中空调系统。

全空气系统是完全由空气来负担房间内的冷负荷、热负荷或湿负荷的系统。

空气处理设备通常集中设在专门的空调机房内，一般包括冷却、加热、加湿、过滤、风机等设备。

根据处理的空气来源不同，全空气空调系统可分为全新风系统、再循环式系统和回风式系统三大类。

全新风系统又称直流式系统，处理的空气全部来自室外新鲜空气〔新风〕，即新风经处理后送入室内，消除室内的冷、热负荷后排出室外。

再循环式系统又称封闭式系统，处理的空气全部来自室内再循环空气，即室内空气经处理后再送回室内消除室内冷、热负荷。

回风式系统又称混合式系统，处理的空气通常是一局部新鲜空气和室内回风的混合空气，即新风和回风混合并经处理后，送入室内消除室内冷、热负荷。

混合式空调系统通常可分为一次回风系统和二次回风系统两大类。

一次回风系统是将从房间抽回的空气与室外空气混合、处理后再送入房间中。

二次回风系统是将从房间抽回的一局部空气与室外新风混合、处理，另外一局部回风与冷