换气装置的基础知识.doc

1、1技 术 研 究 资 料 （ 第 1 部 ）换 气 装 置 的 基 础 知 识1 首 先换 气 与 我 们 的 日 常 生 活 息 息 相 关 。 日 本 因 为 夏 天 又 热 又 湿 ， 从 以 前 开 始 住 房 的 通 风 就 做 得很 好 。 也 因 此 很 容 易 被 冬 天 的 寒 气 侵 袭 。 冷 了 可 以 多 穿 点 衣 服 ， 或 者 干 脆 钻 进 被 子 里 ， 但 热 的话 除 了 擦 汗 就 没 有 其 他 办 法 了 ， 所 以 才 不 得 不 建 造 通 风 好 的 住 房 吧 。 从 千 年 的 历 史 来 看 ， 利用 冷 气 暖 气 的 密 闭 型 住

2、 房 也 只 能 算 是 刚 开 始 而 已 。 自 然 换 气 不 起 作 用 的 话 ， 当 然 就 要 改 用 机 械换 气 。 在 生 产 活 动 中 换 气 技 术 显 得 尤 为 重 要 。人 类 活 动 在 造 出 东 西 的 同 时 也 产 生 了 废 弃 物 。 工 作 功 率 高 的 话 废 弃 物 的 量 也 会 减 少 ， 但不 会 没 有 。 这 与 热 力 学 的 第 2 法 则 相 似 ， 也 可 以 说 这 就 是 第 2 法 则 。 原 料 加 工 时 的 材 料 或 者副 生 成 物 的 一 部 分 变 成 作 业 环 境 中 的 废 弃 物 并 扩 散 。

3、 在 本 项 中 从 劳 动 卫 生 工 学 的 角 度 对 扩 散 到空 气 中 的 有 害 物 对 策 进 行 讨 论 。 说 是 有 害 物 ， 其 大 部 分 原 本 是 材 料 ， 是 宝 贵 的 资 源 ， 但 是 一 旦扩 散 到 空 气 中 就 变 成 了 有 害 物 了 。 这 种 情 况 下 ， 可 能 第 一 时 间 想 起 的 是 局 部 排 气 装 置 （ 局 排 ）， 但 那 绝 不 是 万 能 的 。 应 该 在 充 分 探 讨 其 他 对 策 的 基 础 上 再 决 定 用 什 么 设 备 。 我 们 想 通 过 探 讨作 业 环 境 改 善 对 策 来 了 解

4、 有 关 换 气 的 所 有 事 情 。 虽 说 如 此 ， 局 排 还 是 最 现 实 的 环 境 对 策 ， 很 多人 都 与 它 有 关 ， 所 以 有 些 做 成 了 教 科 书 。 但 是 我 们 还 是 希 望 它 能 从 理 论 型 走 向 实 用 型 。 本 稿主 要 着 眼 于 环 境 当 中 与 空 气 相 关 的 事 宜 。2 换 气2.1 空 气 的 污 染不 仅 限 于 作 业 环 境 ， 空 气 的 洁 净 对 人 类 的 健 康 也 是 很 重 要 的 。 众 所 周 知 ， 空 气 是 由 氮 、氧 、 二 氧 化 碳 、 氩 等 微 量 成 分 以 及 水 蒸

5、 气 组 成 的 。 大 气 污 染 指 的 就 是 通 常 大 气 中 没 有 的 物 质 产生 之 后 所 引 起 的 问 题 ， 有 火 山 喷 发 等 自 然 现 象 产 生 的 物 质 ， 也 有 人 类 活 动 等 人 为 因 素 产 生 的物 质 。 通 常 后 者 因 为 是 伤 害 人 类 健 康 的 主 要 原 因 而 被 称 为 大 气 污 染 。 广 义 上 讲 ， 这 是 经 济 优先 、 经 营 者 缺 乏 社 会 责 任 感 所 带 来 的 问 题 ， 可 以 说 这 是 人 类 自 作 自 受 ， 但 这 些 可 以 通 过 技 术 来应 对 。 发 散 到 空

6、 气 中 的 有 害 物 根 据 物 质 自 身 的 毒 性 ， 如 果 是 粉 尘 会 因 为 形 状 、 大 小 的 不 同 对 人产 生 不 同 的 伤 害 ， 因 此 要 考 虑 到 这 一 点 针 对 浓 度 、 无 害 化 处 理 方 法 等 进 行 探 讨 。众 所 周 知 ， 大 气 污 染 不 仅 会 伤 害 人 类 健 康 ， 也 会 对 文 化 财 产 、 建 筑 物 和 其 他 的 自 然 环 境 造成 有 害 的 影 响 。2.2 污 染 物 质空 气 污 染 是 由 气 体 状 物 质 、 细 颗 粒 状 物 质 或 是 两 者 的 混 合 物 引 起 的 。 空

7、气 污 染 的 定 量 表 现用 每 1 空 气 中 的 污 染 物 质 质 量 数 来 表 示 ， 虽 说 是 浓 度 ， 但 因 浓 度 的 使 用 方 法 不 同 如 下 所 示 基2准 也 会 有 所 不 同 ， 在 详 细 计 算 的 时 候 需 要 注 意 。基 准 解 说 浓 度 的 单 位标 准 状 态 的 空 气 基 准 换 算 到 1013hPa 的 空 气 中 污 染 物 的 质 量 数 。标 准 状 态 是 以 去 除 一 般 空 气 中 的 水 蒸 气 后 得 到的 干 燥 空 气 为 基 准 的 ， 但 是 防 大 气 污 染 法 中 把 湿 润 的空 气 当 作

8、干 燥 空 气 来 进 行 计 算 ， 关 于 燃 烧 废 气 的 话 则是 以 干 燥 燃 烧 废 气 为 基 准 换 算 到 0 1013hPa。污 染 物 为 气 体 状 的 情 况 下 有 时 会 按 容 积 比 用ppm 的 单 位 来 表 示 。防 大 气 污 染 法 还 规 定 了 像 燃 烧 废 气 那 样 含 氧 成分 与 空 气 不 同 的 情 况 下 用 氧 浓 度 来 修 正 浓 度 实 测 值 。mg/ Nppmmol/mol常 温 空 气 基 准 安 全 卫 生 法 采 用 的 是 以 25 常 压 下 的 湿 润 空 气为 基 准 来 表 示 浓 度 的 方 法

9、。 同 样 的 在 医 学 方 面 的 容许 浓 度 、 作 业 环 境 管 理 中 的 管 理 浓 度 根 据 其 使 用 方 法的 不 同 浓 度 的 名 称 也 有 所 不 同 ， 但 是 单 位 表 示 是 一 样的 。这 种 情 况 下 的 化 学 计 算 中 可 以 按 25 1013hPa 的湿 润 空 气 来 计 算 。如 果 是 送 风 机 的 话 20 1013hPa 相 对 湿 度 65 为其 标 准 。mg/ppm表 2-1将 污 染 物 的 发 生 源 头 分 类 的 话 就 如 下 表 所 示 。生 成 的 种 类 发 生 过 程 发 生 原 因 生 成 物 质酸

10、化 性 物 质 、 酸 性 物 质 、 还 原 性 物 质（ Sox、 HCl、 NOx、 CO、 烃 等 ）一 次 发 生 燃 烧未 燃 颗 粒 状 物 质二 次 发 生 燃 烧 卤 素 系 有 毒 物 质 （ 二 恶 英 等 ）一 次 发 生 腐 败 碱 性 物 质 、 恶 臭 物 质一 次 发 生 不 同 废 液 的 混 合 有 毒 气 体 （ 氰 化 氢 、 硫 化 氢 等 ）光 化 学 烟 雾化 学 生 成二 次 发 生 大 气 中 的 二 次 反 应颗 粒 状 物 质升 华 、 蒸 发 气 体 状 物 质 （ 有 机 溶 剂 等 ）一 次 发 生破 碎 、 粉 碎 颗 粒 状 物

11、质凝 结 油 雾 （ 硫 酸 油 雾 ）物 理 生 成二 次 发 生再 飞 散 堆 积 粉 体表 2-23气 体 状 物 质 和 液 体 状 物 质 有 时 也 会 按 如 下 方 式 分 类 。气 体 状 物 质 常 温 下 为 气 体 的 物 质 （ CO2、 CO、 HCl、 HF 等 ）常 温 下 液 体 蒸 发 的 物 质 （ 有 机 溶 剂 等 ）常 温 下 固 体 升 华 的 物 质 （ 碘 、 萘 、 干 冰 等 ）颗 粒 状 物 质 是 指 固 体 或 者 液 体 的 颗 粒 。 颗 粒 状 物 质 按 如 下 方 式 分 类 。颗 粒 状 物 质 粉 尘 破 碎 后 产 生

12、 的 微 细 固 体 颗 粒 ， 也 包 含 飞 散 到 空 气 中 的 粉 体 原 料 。一 般 指 不 定 形 的 10 m 以 下 的 例 子 。烟 雾 常 温 常 压 下 是 固 体 ， 但 是 加 热 溶 解 蒸 发 后 蒸 汽 凝 固 成 的 物 质 在 显 微镜 下 观 察 多 为 球 形 ， 有 时 候 会 变 成 物 质 固 有 的 结 晶 。 粒 径 大 多 在1 m 以 下 。油 雾 液 体 的 微 颗 粒 ， 多 为 5 m 100 m 左 右 比 较 大 的 颗 粒 、 因 液 体 表面 张 力 而 成 为 球 形 。2.3 换 气 方 法要 让 工 厂 内 的 空

13、气 保 持 正 常 ， 首 先 要 找 到 污 染 的 原 因 ， 除 去 污 染 源 ， 并 用 适 当 的 方 法 净 化已 污 染 的 空 气 。 污 染 的 原 因 可 能 在 人 本 身 ， 也 可 能 是 作 业 产 生 的 ， 所 以 也 需 要 考 虑 到 室 外 空 气的 污 染 。一 般 室 外 的 空 气 比 室 内 的 要 干 净 ， 可 以 通 过 更 换 空 气 的 方 式 来 保 持 室 内 空 气 的 洁 净 。 这 种操 作 就 叫 做 换 气 。 所 以 像 空 调 那 样 将 室 内 空 气 循 环 利 用 并 调 整 温 湿 度 的 不 能 称 为 换

14、气 。所 谓 洁 净 并 不 单 单 是 指 不 含 有 害 物 ， 也 要 具 备 适 当 的 温 湿 度 、 氧 浓 度 ， 通 过 换 气 可 以 防 止温 湿 度 过 度 上 升 、 确 保 氧 浓 度 。换 气 方 法 可 以 分 为 三 种 ， 一 是 对 污 染 发 生 源 头 附 近 的 空 气 进 行 局 部 吸 引 除 去 的 局 部 换 气 ，二 是 产 生 局 部 控 制 下 的 空 气 流 、 将 污 染 发 生 源 头 设 置 在 其 中 以 处 理 有 害 物 的 Push-pull 型 换气 ， 三 是 对 整 个 室 内 的 有 害 物 浓 度 进 行 稀 释

15、 的 整 体 换 气 。 换 气 装 置 的 组 成 如 表 2-3 所 示 。 这里 按 风 机 的 使 用 方 法 来 区 分 ， 送 入 空 气 的 情 况 下 表 示 为 送 风 机 ， 排 出 空 气 的 情 况 下 表 示 为 排 风机 。 不 过 ， 在 JIS 当 中 并 不 做 这 种 区 分 ， 一 律 称 为 送 风 机 。除 了 表 2-3 以 外 还 有 一 种 叫 置 换 换 气 的 方 法 。 这 是 一 种 当 污 染 源 比 周 围 温 度 高 的 情 况 下利 用 其 浮 力 来 换 气 的 方 法 ， 这 与 从 前 就 有 的 让 高 温 炉 的 烟 雾

16、 随 着 上 升 气 流 从 设 置 在 屋 顶 上 的监 视 器 排 出 而 新 鲜 空 气 则 从 靠 近 地 面 的 窗 户 进 行 供 给 的 方 法 类 似 。 也 就 是 说 ， 让 污 染 物 随 着上 升 气 流 聚 集 到 天 花 板 处 排 出 ， 让 比 发 尘 源 温 度 低 的 新 鲜 空 气 均 匀 地 供 给 到 整 个 地 面 。 这 个 方法 在 新 鲜 空 气 的 供 给 方 法 上 有 技 术 性 的 难 度 ， 也 不 适 用 于 高 浓 度 污 染 和 颗 粒 状 物 质 的 污 染 ，由 于 受 到 建 筑 物 墙 壁 断 热 性 和 气 密 性 的

17、 影 响 ， 置 换 换 气 法 的 应 用 有 难 度 。4机 器 组 成换 气 装 置 形 式送 风 机 排 风 机 其 他 机 器局 部 排 气 装 置 无 有 风 罩 、 风 管 、 空 气 净 化 装 置 、 排 气 口有 有 Push 风 罩 、 风 管 、 Pull 风 罩 、 风 管 、 空 气净 化 装 置 、 排 气 口Push-pull 型 换 气 装置 （ 密 闭 型 ） 无 有 Push 风 罩 、 风 管 、 Pull 风 罩 、 风 管 、 空 气净 化 装 置 、 排 气 口有 有 Push 风 罩 、 风 管 、 Pull 风 罩 、 风 管 、 空 气净 化

18、 装 置 、 排 气 口有 无 Push 风 罩 、 风 管 （ 室 外 作 业 用 等 ）Push-pull 型 换 气 装置 （ 开 放 型 ）无 有 （ 局 部 排 气 装 置 ）有 有 Push 风 罩 、 风 管 、 Pull 风 罩 、 风 管 、 空 气净 化 装 置 、 排 气 口无 有 （ 局 部 排 气 装 置 ）Push-pull 型 局 部 换气 装 置 （ 开 放 槽 用 ）有 无 （ 无 设 定 ）有 有 （ 风 帘 ）Push 风 罩 、 Pull 风 罩 、 风 管 、 空 气 净 化 装置 、 排 气 口有 无 Push 风 罩 、 风 管 、 Pull 风

19、罩 、 风 管 、 空 气净 化 装 置 、 排 气 口Push-pull 型短 路 装 置无 有 （ 无 设 定 ）有 有 （ 第 一 种 换 气 设 备 ）有 无 （ 第 二 种 换 气 设 备 ）无 有 （ 第 三 种 换 气 设 备 ）整 体 换 气 装 置无 无 （ 自 然 换 气 ）表 2-33 有 关 空 气 和 颗 粒 的 基 础 知 识3.1 压 力大 气 的 压 力 在 水 银 柱 上 为 760mm， 往 长 度 1m 左 右 一 端 被 堵 住 的 玻 璃 管 中 注 满 水 银 然 后 倒立 在 另 外 准 备 的 水 银 容 器 中 ， 玻 璃 管 内 的 水 银

20、会 停 留 在 760mm 的 高 度 而 剩 余 的 240mm 左 右 的管 子 里 就 是 真 空 的 了 。 以 往 一 直 是 以 这 个 数 值 作 为 大 气 标 准 压 力 ， 但 由 于 和 其 他 单 位 计 算 的时 候 很 不 方 便 故 换 算 成 绝 对 单 位 （ ISO） 。 由 于 水 银 的 密 度 为 13.6103kg/ ， 重 力 加 速 度 为9.8m/s2 则 标 准 大 气 压 为 1013hPa。76010 13.61039.8 = 101290（ kgms-2 m-2） （ Nm-2） Pa5= 1013 hPa1kg m/s2 相 当 于

21、力 的 单 位 1N。 对 1 上 施 加 1N 的 力 则 相 当 于 压 力 的 基 本 单 位 1Pa。用 水 来 代 替 水 银 的 话 ， 水 的 密 度 为 水 银 的 13.6 分 之 1， 则 水 柱 为76013.6 = 10336 （ mm）1013/10336 = 0.098hPa/mm以 前 都 是 把 mm 水 柱 当 作 压 力 的 单 位 来 使 用 的 ， 但 现 在 都 改 用 绝 对 单 位 中 的Pa、 hPa、 Pa、 MPa 等 。 而 医 学 中 的 血 压 到 现 在 还 是 使 用 水 银 柱 。1mmH2O = 0.098hPa 1hPa =

22、10.2mmH2O1mmHg = 0.133kPa = 1.33hPa 1kPa = 7.5mmHg在 换 气 装 置 等 的 设 计 中 使 用 将 大 气 压 作 为 基 准 （ 0hPa） 的 相 对 压 会 比 较 方 便 。 也 就 是 说 ，在 局 排 中 风 罩 吸 引 口 附 近 的 压 力 为 0， 容 易 流 向 下 方 的 “负 ”的 值 会 变 大 ， 在 风 机 的 出 口 处会 转 变 为 “正 ”， 在 排 气 口 再 度 变 为 0。压 力 分 为 静 压 、 速 度 压 、 全 压 、 分 压 ， 要 充 分 理 解 其 含 义 。静 压 ： 静 压 为 受

23、力 面 的 压 力 ， 例 如 人 的 上 下 、 前 后 、 左 右 所 有 方 向 都 受 到 同 一 个 大气 压 力 ， 所 以 平 常 是 感 觉 不 到 有 压 力 的 。 天 气 预 报 的 气 压 指 的 就 是 静 压 。 在 局 排中 把 大 气 压 设 定 为 0hPa 所 以 到 了 比 大 气 压 地 的 地 方 静 压 就 变 为 负 值 了 。速 度 压 ： 速 度 压 是 指 面 向 风 的 时 候 受 到 的 风 压 ， 也 称 为 动 压 。 风 能 吹 起 东 西 就 是 因 为 速度 压 。 由 于 速 度 压 是 面 向 风 所 受 到 的 压 力 是

24、 有 方 向 性 的 ， 所 以 通 常 为 正 值 。全 压 ： 全 压 是 指 静 压 与 速 度 压 之 和 。 在 局 排 设 计 当 中 这 个 数 值 既 可 以 为 正 也 可 以 为 负 。静 压 PS、 速 度 压 （ 动 压 ） PV、 全 压 PT 三 者 之 间 的 关 系 如 3-1 式 所 示 。PT = PS + PV 3-1分 压 ： 分 压 是 指 一 定 容 积 的 混 合 气 体 中 所 含 各 成 分 的 全 压 （ 静 压 ） 。 各 成 分 的 全 压（ 静 压 ） 之 和 就 是 此 混 合 气 体 的 压 力 ， 即 全 压 （ 静 压 ） 。在

25、 测 定 局 排 各 处 的 压 力 时 比 起 直 读 式 压 力 计 用 水 来 测 量 的 U 型 压 力 表 使 用 起 来 更 方 便 也更 普 遍 。 其 测 定 值 按 水 柱 的 高 度 mm 来 表 示 ， 换 算 成 ISO 单 位 hPa。3.2 气 体 的 法 则所 有 的 气 体 在 容 积 、 压 力 和 温 度 上 都 会 按 一 定 的 法 则 变 化 。 即 ：PV = WRT 或 P/ = RT 3-2公 式 中 的 各 个 符 号 分 别 代 表 ：6P： 气 体 的 绝 对 压 力 N/ = Pa （ kgm/s2/ ） 或 （ kgm/s2/m）V：

26、气 体 的 容 积 ： 气 体 的 密 度 kg/W： 气 体 的 总 重 kg（ 分 子 量 摩 尔 数 ）R： 气 体 常 数 Nm/kg/KT： 绝 对 温 度 K在 处 理 燃 烧 排 气 等 高 温 气 体 和 高 压 气 体 时 3-2 式 为 重 量 式 ， 而 像 局 排 那 样 处 理 温 度 、 压力 变 化 并 不 大 的 气 流 时 可 以 省 略 。其 实 严 格 意 义 上 来 说 3-2 式 中 的 气 体 是 理 想 气 体 实 际 并 不 存 在 。 而 在 我 们 一 般 遇 到 的 压 力 、温 度 范 围 内 空 气 是 可 以 被 当 作 理 想 气

27、体 来 处 理 的 。 用 3-2 式 来 计 算 空 气 和 水 蒸 汽 的 R 的 话 如下 表 所 示 。项 目 空 气 水 蒸 汽分 子 量 MW（ -） 28.941 18气 体 常 数 R（ Nm/kg/K） 287.3 461.4表 3-13.3 空 气 中 所 含 的 水 蒸 汽到 前 项 为 止 空 气 都 是 被 当 作 不 含 水 蒸 汽 的 干 燥 气 体 来 论 述 的 ， 但 其 实 像 这 种 状 态 的 空 气 是不 存 在 的 ， 都 是 含 有 大 量 水 蒸 汽 的 湿 润 空 气 。 虽 然 一 般 在 压 力 和 容 积 的 计 算 中 可 以 把 它

28、 无 视掉 ， 但 在 设 计 换 气 系 统 时 因 为 水 蒸 汽 带 有 热 能 所 以 不 能 无 视 。 大 气 压 在 前 项 中 记 录 为1013hPa， 这 是 大 气 的 全 压 ， 也 是 构 成 空 气 的 各 气 体 成 分 的 分 压 之 和 。 如 果 是 混 合 气 体 的 话 各成 分 用 下 列 公 式 来 表 示 。成 分 气 体 的 容 积 分 率 成 分 气 体 的 分 压 分 率 成 分 气 体 的 摩 尔 分 率 3-3所 以 ， 干 燥 空 气 的 分 压 、 水 蒸 汽 分 压 和 微 量 成 分 之 和 就 是 大 气 压 1013hPa。

29、微 量 成 分 是指 二 氧 化 碳 、 氩 等 气 体 ， 因 为 含 量 很 少 所 以 这 里 可 以 无 视 。干 燥 气 体 中 所 能 含 有 的 水 蒸 汽 的 量 的 上 限 是 由 压 力 （ 全 压 ） 和 湿 度 决 定 的 ， 这 种 状 态 被 称为 饱 和 湿 度 ， 一 般 的 空 气 状 态 下 饱 和 湿 度 为 30 80 左 右 ， 换 算 成 容 积 比 的 话 只 有1 2 。 湿 度 按 所 取 标 准 的 不 同 有 几 种 表 现 方 式 ， 名 称 也 各 不 相 同 。绝 对 湿 度 ： 干 燥 气 体 （ DA） 1kg 中 所 含 的 水

30、 蒸 汽 的 重 量 （ kg） 。 同 样 的 把 重 量 kg替 换 成 mol 数 之 后 的 摩 尔 湿 度 就 是 代 表 每 1mol 干 燥 空 气 中 所 含 的 水 蒸 汽mol 数 。7饱 和 绝 对 湿 度 ： 有 温 度 和 气 压 决 定 的 空 气 中 所 能 含 有 的 水 蒸 汽 质 量 的 上 限 。相 对 湿 度 ： 饱 和 绝 对 湿 度 的 饱 和 水 蒸 汽 压 和 现 有 水 蒸 汽 压 之 比 ， 也 叫 有 关 湿 度 。 一般 写 作 湿 度 “多 少 %”的 指 的 就 是 相 对 湿 度 。比 较 湿 度 ： 饱 和 绝 对 湿 度 和 现

31、 有 绝 对 湿 度 之 比 。关 于 湿 度 我 们 用 公 式 来 理 论 性 地 探 讨 一 下 。 ar 代 表 空 气 ， w 代 表 水 蒸 汽 ， 参 照 表 3-1 的R 用 3-2 式 的 话 ，Par Var = 287.3 War TarPw Vw = 461.4 Ww Tw这 里 假 设 1kg 的 干 燥 空 气 中 混 入 了 水 蒸 汽 ， 则 War=1(kg)、 Tar=Tw(K)、 Var=Vw( )， 由 上 面的 2 式 可 得 ，Par/Pw =（ 287.3/461.4） /WwPar + Pw = 1013.3 （ 单 位 ： hPa） Ww =

32、0.622 （ 1013.3 Par） /Par （ kg/kgDA） 3-4= 0.622 Pw/（ 1013.3 - Pw）Pw =（ 1013.3 Ww） /（ 0.622+Ww） （ hPa） 3-5由 此 可 得 ， 只 要 干 燥 空 气 的 温 度 和 压 力 定 下 来 的 话 那 么 其 中 所 含 的 水 蒸 汽 量 的 上 限 也 可 以 定 下来 。 3-4 式 是 1kg 干 燥 空 气 （ DA） 中 所 含 水 蒸 汽 的 重 量 （ kg） ， 也 就 是 饱 和 绝 对 湿 度 。 3-5 式是 指 这 种 状 态 下 的 水 蒸 汽 分 压 （ hPa） 。

33、把 3-4 式 换 算 成 mol 标 准 ， 将 压 力 的 单 位 换 成 Pa， 这 样 进 行 化 学 计 算 更 方 便 。WM = Pw/（ 1.0133105 - Pw） （ kmol/ kmolDA） 3-4= （ 1/0.622） WwP = 1.0133105 WM /（ 1+ WM） （ Pa） 3-53.4 湿 润 空 气 的 热 容 量对 空 气 有 时 加 热 有 时 冷 却 ， 除 湿 的 时 候 对 热 能 的 计 算 需 要 求 出 干 燥 空 气 和 水 蒸 汽 的 热 容 量 。尤 其 是 水 蒸 汽 的 热 容 量 要 比 干 燥 空 气 的 大 很 多

34、 ， 即 使 只 有 一 点 点 水 蒸 汽 也 会 对 整 体 的 热 容 量 有很 大 影 响 。 计 算 湿 润 空 气 的 热 容 量 （ CH） ， 假 设 1kg 干 燥 空 气 中 所 含 的 水 蒸 汽 的 重 量 为8Ww（ kg/kgDA） ， 则CH = 1.008+1.848 Ww （ kJ/kg/K） 3-6湿 润 空 气 保 有 的 热 量 被 称 为 全 热 量 或 者 叫 焓 ， 温 度 t（ ） 的 湿 润 空 气 的 焓 和 干 燥 空 气 1kg的 关 系 是h = 1.008 t +（ 2502+1.848 t） Ww （ kJ/kgDA） 3-7这 个

35、 公 式 中 的 2502kJ/kg 是 指 0 时 水 的 蒸 发 潜 热 。 （ DA 意 为 Dry Air）饱 和 水 蒸 汽 分 压 、 温 度 、 焓 等 数 据 被 机 械 学 会 公 开 发 表 为 饱 和 水 蒸 汽 表 ， 用 这 个 表 来 进 行计 算 是 很 方 便 的 。 如 果 要 用 公 式 来 求 出 饱 和 水 蒸 汽 压 的 话 有 Antone 的 公 式 可 以 用 。Pw = 10（ 7.07406- ） （ kPa） 3-8k = ： 气 体 温 度 （ ）t2.5t用 ntone 的 3-8 式 和 3-4 式 等 就 可 以 求 出 饱 和 湿

36、 度 了 。3.5 露 点 、 结 露 、 凝 结 、 蒸 发大 家 应 该 都 经 历 过 热 空 气 冷 却 后 游 离 出 水 滴 在 玻 璃 等 表 面 变 成 露 珠 这 种 事 吧 。 这 个 现 象就 叫 做 结 露 。 某 温 度 压 力 下 的 空 气 所 能 含 有 的 水 蒸 汽 的 量 在 前 面 3.3 项 中 已 经 定 下 来 了 ，在 此 以 上 的 水 分 成 不 了 水 蒸 汽 而 会 变 成 水 滴 （ 液 体 ） 从 空 气 中 分 离 出 来 。 比 如 温 度 t1 下 假设 水 蒸 汽 压 为 P1， 饱 和 水 蒸 汽 压 为 Ps， 则 相 对

37、 湿 度 为 P1/Ps。 冷 却 此 空 气 ， 饱 和 水 蒸 汽 压 还是 P1 温 度 低 于 t2 时 就 会 发 生 结 露 。 这 时 候 的 温 度 t2 就 是 露 点 ， 把 露 叫 做 结 露 水 、 凝 结 水 。另 外 ， 大 家 都 知 道 用 压 缩 机 来 压 缩 常 温 空 气 的 话 也 会 有 积 水 。 这 是 因 为 压 缩 湿 润 空 气（ 全 压 升 高 ） 的 话 水 蒸 汽 的 分 压 也 增 加 了 。也 就 是 说 ， 一 旦 湿 润 空 气 的 温 度 降 低 ， 或 者 压 力 （ 全 压 ） 升 高 ， 水 蒸 汽 的 分 压 到 不

38、 了 水 的饱 和 水 蒸 汽 压 以 上 就 会 发 生 凝 结 。 相 反 ， 如 果 温 度 升 高 或 者 压 力 降 低 就 会 发 生 蒸 发 （ 或 者 干 燥 ）。3.6 层 流 和 乱 流流 体 （ 空 气 ） 流 动 时 的 特 性 大 致 可 以 分 为 层 流 和 乱 流 两 种 。 层 流 是 指 流 体 的 各 部 分 互 为平 行 的 层 状 流 动 ， 流 体 块 的 各 部 分 朝 着 流 动 方 向 井 然 有 序 地 流 动 。 与 此 相 反 ， 流 体 块 朝 着 流 动方 向 前 后 左 右 位 置 不 规 则 地 发 生 变 化 混 乱 流 动 的

39、 状 态 就 称 之 为 乱 流 。 素 有 “给 乱 流 加 设 整 流板 变 成 层 流 ”之 说 ， 这 就 和 “把 乱 流 变 成 一 样 流 ”的 意 思 一 样 ， 作 为 流 体 力 学 用 语 来 说 与 有没 有 整 流 板 无 关 都 把 这 个 流 动 叫 乱 流 ， 而 所 谓 的 乱 流 表 现 为 速 度 分 布 激 烈 ， 为 了 减 缓 这 种 速度 分 布 所 以 要 增 设 整 流 板 。93.7 动 水 半 径在 计 算 形 状 为 圆 形 以 外 的 截 面 管 路 的 摩 擦 损 失 时 会 使用 动 水 半 径 。 假 设 动 水 半 径 为 H，

40、 如 下 所 示 ： H = 3-9以 图 3-1 上 的 管 路 周 长 （ 浸 边 长 ） 为 L， 截 面 积 为S， 则 H = S/L， 动 水 半 径 的 4 倍 称 为 相 当 直 径 ， 多应 用 于 雷 诺 数 等 的 计 算 。 如 果 管 路 的 界 面 是 圆 形 则 De等 于 直 径 D， 如 果 是 矩 形 ， 则 边 长 各 为 A、 B， De 如 4-10 式 所 示 。 H = A B/2 （ A+B）De = 4 H = 2 A B/（ A+B） 3-10矩 形 管 路 有 时 会 用 4 倍 的 动 水 半 径 ， 有 时 则 按 下 列 公 式 。D

41、e = 1.30.256B)+(A 3-113-10 式 和 3-11 式 的差 异 如 表 3-2 所 示 ，越 是 扁 平 差 异 越 大 。非 矩 形 的 复 杂 形 状 一般 采 用 3-9 式 。 本 表中 的 “相 当 直 径 1”一 栏 是 通 过 3-10 式 计算 出 来 的 。 矩 形 管 路一 般 用 3-11 式 比 较 多 ，但 其 实 两 个 都 可 以 用 。3.8 雷 诺 数 Re管 路 中 的 气 流 一般 都 是 乱 流 。 层 流 的管 内 速 度 分 布 和 压 力 损 失 在 理 论 上 是 可 求 的 ， 而 乱 流 因 为 流 动 结 构 极 其

42、复 杂 很 难 计 算 。 因 此要 使 用 实 验 性 系 数 的 雷 诺 数 。10以 模 型 代 替 实 物 来 做 实 验 ， 根 据 其 数 据 来 设 计 处 理 流 体 的 装 置 ， 这 时 候 如 果 模 型 和 实 物之 间 存 在 某 种 法 则 ， 那 么 就 可 以 很 容 易 地 按 比 例 放 大 。 处 理 流 体 的 装 置 与 长 度 、 速 度 、 粘 度 、压 力 、 表 面 张 力 都 有 关 系 。 这 之 中 局 排 的 空 气 流 动 、 配 水 管 内 水 的 流 动 等 和 长 度 （ 直 径 等 ） 、流 动 速 度 、 流 体 粘 度 、

43、 流 体 密 度 有 关 。 即 ， 这 种 流 动 是 惯 性 力 和 粘 性 力 在 作 用 。 如 果 惯 性 力 和粘 性 力 之 比 相 同 的 话 ， 模 型 和 实 物 在 力 学 上 就 是 相 似 的 。 如 果 模 型 的 小 、 实 物 的 大 ， 那 么 相同 流 体 在 实 物 中 的 流 速 一 定 要 比 模 型 的 小 。像 这 样 把 模 型 按 比 例 放 大 到 实 物 的 情 况 下 使 用 雷 诺 数 会 较 容 易 计 算 。 管 径 De（ 使 用 前 项中 的 相 当 直 径 ） 中 的 流 体 以 速 度 V 流 动 时 的 雷 诺 数 和 流

44、 体 粘 度 、 流 体 密 度 之 间 的 关 系如 下 所 示 。Re = 3-12D / 被 称 为 动 粘 度 。空 气 和 水 在 常 温 下 的 粘 度 和 动 粘 度 如 下 所 示 。项 目 温 度 粘 度 动 粘 度单 位 /m s /s空 气 25 18.310-6 15.510-6水 25 89410-6 0.89610-6表 3-3（ 注 ） 粘 度 的 单 位 多 用 来 表 示 。 1p=0.1kg/m s3.9 伯 努 利 定 理 和 摩 擦 损 失在 某 流 体 的 流 向 中 画 上 小 小 的 封 闭 假 想 曲 线 ， 将 通 过 此 曲 线 各 点 的

45、流 线 拉 伸 就 可 以 做 出一 个 小 的 管 子 。 在 此 管 的 任 意 两 个 截 面 之 间 计 算 物 质 收 支 和 能 量 收 支 。 下 面 公 式 的 第 1 项 为速 度 压 ， 第 2 项 为 位 置 压 （ 位 置 能 量 ） ， 第 2 项 为 静 压 。 + +p1+F1 + +p2+F2 3-1310v0gz0v10gz此 处 v： 流 速 （ m/s） z： 高 度 （ m） ： 静 压 （ hPa） F： 增 加 的 能 量 或 者 散 逸 的 能量 的 换 算 值 （ hPa） ， 标 着 1 的 是 上 流 侧 ， 2 是 下 流 侧 。 但 是

46、， 气 体 流 速 慢 压 力 变 化 小 的 情 况下 密 度 的 变 化 可 以 无 视 。 （ 局 排 大 都 是 这 种 情 况 ）高 度 z 是 2 点 间 直 线 方 向 的 长 度 。 在 局 排 的 管 路 中 风 罩 和 排 气 口 都 向 大 气 开 放 ， 所 以 位 置压 被 抵 消 掉 了 。F 是 流 动 的 阻 力 损 失 （ 压 力 损 失 ） 或 者 排 风 机 的 能 量 补 给 、 加 热 器 的 加 热 等 。 数 值 在 损失 的 情 况 下 是 负 、 在 补 给 的 情 况 下 是 正 。 而 在 可 以 无 视 由 摩 擦 引 起 的 能 量 损

47、 失 的 情 况 下F=0。 （ 比 托 管 测 量 流 速 的 情 况 等 ）关 于 高 度 Z 让 我 们 再 来 探 讨 一 下 吧 。 在 局 排 设 计 中 计 算 3-13 式 的 各 项 时 ， 有 时 高 度（ Z） 会 比 速 度 压 （ v2） 要 大 ， 高 度 一 项 可 以 省 略 不 计 。 这 是 因 为 在 考 虑 3-13 式 中 或 者 无 限长 的 假 想 管 路 内 部 的 P1 点 和 P2 点 时 ， 局 排 中 的 P1 点 （ 风 罩 ） 和 P2 点 （ 排 气 口 ） 是 向 大 气 开放 的 。 但 是 ， 标 高 在 500m 以 上 的 话 就 必 须 要 考 虑 大 气 压 的 变 化 了 。 这 是 因 为 标 高 越 高 ， 气 压