第三節(jié)　紡織空調(diào)空氣處理方法

與舒適性空調(diào)不同，紡織空調(diào)不僅要考慮工作人員的身體健康，還要考慮工藝對(duì)溫濕度的需要，并且工藝對(duì)車間相對(duì)濕度的要求更為敏感。因此，紡織空調(diào)對(duì)空氣的處理方法和要求與民用空調(diào)不同，應(yīng)當(dāng)以方便加濕和去濕為主。另外，由于紡織廠空氣中含有大量的棉纖維粉塵，所以一般采用空氣與水直接相接觸的熱濕處理方法，達(dá)到降溫去濕、等焓加濕等熱濕處理過程和潔凈空氣的目的。

紡織空調(diào)空氣熱濕處理的方法一般有噴水室處理空氣、直接蒸發(fā)加濕、通風(fēng)噴霧加濕等方法。而噴水室空氣處理法可根據(jù)噴水溫度的不同，實(shí)現(xiàn)多種空氣熱濕處理過程，且具有一定的空氣凈化能力，加之熱濕交換效率高、價(jià)格便宜、方便管理等因素，成為紡織空調(diào)中最常用的方法之一。

一、空氣與水直接接觸時(shí)的熱濕交換

空氣與水直接接觸時(shí)，根據(jù)水溫不同，可以發(fā)生顯熱交換，也可以同時(shí)發(fā)生顯熱及潛熱交換，同時(shí)伴隨著質(zhì)交換，即濕交換。紡織空調(diào)空氣處理大多為顯熱、潛熱及濕交換的混合過程。

1.空氣與水直接接觸時(shí)的熱濕交換原理　以i1，d1和t1狀態(tài)的空氣流過無限大的敞口盛水容器水體表面，經(jīng)過長時(shí)間的汽水充分接觸達(dá)到穩(wěn)定熱濕平衡時(shí)的絕熱飽和溫度，稱為熱力學(xué)濕球溫度。該溫度可以通過下式計(jì)算：

式中：i1——進(jìn)入容器時(shí)空氣的初始焓值，kJ/kg干空氣；

d1——進(jìn)入容器時(shí)空氣的含濕量，g/kg干空氣；

d2——離開水體表面時(shí)的含濕量，g/kg干空氣；

t2——離開水體表面時(shí)的溫度，℃，接近于水體表面時(shí)的溫度，即為熱力學(xué)濕球溫度，℃。實(shí)際工程上一般采用濕球溫度計(jì)所讀出的濕球溫度近似代替。

t1——進(jìn)入水體時(shí)空氣的溫度，℃；

經(jīng)過長時(shí)間接觸后的空氣濕球溫度和含濕量明顯不同于主體空氣溫度及含濕量，產(chǎn)生數(shù)值差的原因就在于空氣的熱濕交換。水汽充分接觸時(shí)，由于水分子做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，貼近水表面處存在一個(gè)溫度等于水體表面溫度的飽和空氣邊界層，當(dāng)主體空氣溫度高于邊界層溫度時(shí)，熱量向邊界層傳熱；反之，向主體空氣傳熱。當(dāng)主體空氣內(nèi)水蒸氣分壓力大于邊界層水蒸氣分壓力時(shí)，水蒸氣向邊界層滲透，稱為凝結(jié)；反之，向主體空氣遷移，稱為蒸發(fā)。

如上所述可知，溫差是空氣—水熱交換的推動(dòng)力，而水蒸氣分壓力差是空氣—水進(jìn)行濕交換（或質(zhì)交換）的原動(dòng)力。

空氣—水之間的總熱交換量可用下式求得：

式中，Qx和Qq分別表示顯熱交換量和潛熱交換量。

空氣—水之間的濕（質(zhì)）交換量可用下式計(jì)算：

式中：Gq——濕交換量，即水蒸氣蒸發(fā)量和凝結(jié)量；

σ——傳濕系數(shù)，kg/（m2·s）或kg/（m2·h）；

d——空氣中的含濕量，g/kg干空氣；

db——水滴表面飽和空氣中的含濕量，g/kg干空氣；

F——汽—水濕交換接觸面積，m2。

2.空氣與水直接接觸時(shí)的熱濕交換過程　利用噴水室噴淋水處理空氣，當(dāng)空氣流經(jīng)水滴表面時(shí)，水滴表面的飽和空氣層與主流空氣之間通過混合與擴(kuò)散，從而使主流空氣狀態(tài)發(fā)生變化。若假定空氣與水接觸的時(shí)間無限長，噴淋水量無限大，則理論上全部空氣通過噴水室后均能達(dá)到飽和狀態(tài)，并且等于水的溫度。噴淋的水溫不同，空氣的變化狀態(tài)也將不同。若以A點(diǎn)表示被處理空氣的初狀態(tài)點(diǎn)，tW表示噴淋水的溫度，在上述假設(shè)條件下，根據(jù)水溫的不同，空氣狀態(tài)的變化過程可分為以下七種典型過程，如圖3-4所示。

（1）A-1過程。用低于空氣露點(diǎn)溫度的水噴淋空氣時(shí)，空氣的終狀態(tài)點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)1，空氣溫度降低，含濕量減少，實(shí)現(xiàn)減濕冷卻過程。

（2）A-2過程。以等于空氣露點(diǎn)溫度的水噴淋空氣時(shí)，空氣將沿等濕線冷卻，終狀態(tài)點(diǎn)將到達(dá)點(diǎn)2，實(shí)現(xiàn)等濕冷卻過程。

（3）A-3過程。以高于空氣露點(diǎn)溫度低于空氣濕球溫度的水噴淋空氣時(shí)，空氣的終狀態(tài)點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)3，此時(shí)空氣溫度降低，含熱量減少，含濕量增加，實(shí)現(xiàn)減焓加濕過程。

（4）A-4過程。以等于空氣濕球溫度的水噴淋空氣時(shí)，空氣的終狀態(tài)沿等焓線變化到達(dá)點(diǎn)4，此時(shí)空氣的溫度下降，焓值不變，含濕量增加，實(shí)現(xiàn)等焓加濕過程。在這個(gè)變化過程中，由于空氣初始溫度高于水溫，空氣將部分顯熱向水滴傳遞后使自身溫度下降，同時(shí)，由于水滴周圍邊界層的飽和水蒸氣分壓力大于空氣中水蒸氣分壓力，所以水滴得到從空氣傳來的熱量后，使部分水變成水蒸氣散發(fā)到空氣中，空氣被加濕，潛熱量增加。由于水分的蒸發(fā)所需要的汽化潛熱來源于空氣的顯熱減少，后又通過水蒸氣帶到空氣中，故空氣被水處理時(shí)其自身的焓值保持不變。嚴(yán)格來說，由于水滴蒸發(fā)時(shí)將其本身所具有的熱量也帶入空氣中，這個(gè)過程并不是完全的等焓過程，但由于其值較小，可忽略不計(jì)，工程上仍按等焓過程處理。紡織廠在春秋季采用循環(huán)水噴淋空氣，即可實(shí)現(xiàn)等焓加濕過程，因?yàn)闊o論初始噴淋的水溫有多高，經(jīng)過一段時(shí)間噴淋后，理論上講，水溫都將等于空氣的濕球溫度。

（5）A-5過程。以高于空氣濕球溫度低于空氣干球溫度的水噴淋空氣時(shí)，空氣終狀態(tài)點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)5，此時(shí)空氣的焓值增加，溫度下降，含濕量增加，實(shí)現(xiàn)增焓加濕過程，這時(shí)水分蒸發(fā)所需熱量部分來自于空氣，部分來自于水。

（6）A-6過程。以等于空氣的干球溫度的水噴淋空氣時(shí)，空氣終狀態(tài)點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)6，此時(shí)由于空氣的溫度和水溫相等，二者沒有顯熱交換，空氣的變化狀態(tài)為等溫加濕，水蒸發(fā)所需的熱量來自于水本身。

（7）A-7過程。以高于空氣干球溫度的水噴淋空氣時(shí)，空氣終狀態(tài)點(diǎn)達(dá)到點(diǎn)7，此時(shí)空氣被加熱加濕，實(shí)現(xiàn)升溫加濕過程，空氣的溫升和水的蒸發(fā)所需要的熱量均來自于水本身。

將上述七個(gè)過程整理，空氣與水直接接觸時(shí)典型變化過程特點(diǎn)見表3-20。

表3-20　空氣與水直接接觸時(shí)典型變化過程特點(diǎn)

在紡織廠空調(diào)室送風(fēng)系統(tǒng)中，夏季由于室外氣溫高，含濕量大，尤其是在我國南方地區(qū)，空氣在噴水室被水處理時(shí)的狀態(tài)變化，大多為表3-20中A-7即冷卻去濕過程，所以噴水室一般利用溫度較低的地下水或冷凍站來的冷凍水對(duì)空氣進(jìn)行噴淋處理。在春、秋和冬季，由于噴水室的主要任務(wù)是加濕空氣，空氣狀態(tài)的變化一般是屬于上述第四種情況，在噴水室使用循環(huán)水處理空氣，實(shí)現(xiàn)絕熱加濕過程。

二、噴水室處理空氣

噴水室是紡織空調(diào)中最常用的空氣處理方法之一。

（一）噴水室的分類

紡織廠使用的噴水室根據(jù)空氣的流向有臥式和立式；根據(jù)噴水排管的設(shè)置分為單級(jí)和雙級(jí)；根據(jù)通過噴水室的風(fēng)速分為低速和高速等。

1.臥式、立式噴水室　臥式噴水室的空氣自一側(cè)流入，經(jīng)噴淋裝置噴淋后，沿水平方向由另一側(cè)流出。臥式噴水室便于布置噴淋排管、擋水板，可以根據(jù)風(fēng)量和熱濕處理的需要靈活布置噴水室，方便風(fēng)機(jī)的安裝和運(yùn)行。有利于運(yùn)行管理和維修，因此，紡織廠空調(diào)室大多采用臥式噴水室。

立式噴水室的特點(diǎn)是占地面積小，空氣流動(dòng)自下而上，噴水由上而下，因此，空氣和水的熱濕交換效果更好，一般在空調(diào)室位置有限、處理風(fēng)量較小的場所，輔助加濕時(shí)使用。

2.單級(jí)、雙級(jí)噴水室　采用一套噴淋系統(tǒng)的噴水室稱為單級(jí)噴水室；將兩套噴水系統(tǒng)串聯(lián)使用，形成雙級(jí)噴水室。此時(shí)空調(diào)用水可分別通過兩級(jí)噴淋和空氣進(jìn)行熱濕交換，因此，水的溫升大，使用的水量減少，在使空氣得到較大的焓降的同時(shí)節(jié)約了用水量，特別適合于天然冷源和要求空氣焓降大的場所。紡織車間發(fā)熱量大，要求的焓降大，又有較多的企業(yè)使用天然冷源，因此，雙級(jí)噴水室在紡織廠得到廣泛應(yīng)用。

3.低速、高速噴水室　一般低速噴水室內(nèi)的空氣流速為2～3m/s，而高速噴水室的空氣流速可達(dá)3.5～6.5m/s，高速噴水室的結(jié)構(gòu)和低速噴水室類似，但為了增加空氣的熱濕處理效果，減少擋水板的阻力，需加裝空氣整流器（導(dǎo)流板）和流線型波形擋水板，并需在擋水板的中間加裝接水槽。

（二）噴水室的構(gòu)造和工作原理

1.噴水室的構(gòu)造　常用的單級(jí)臥式低速噴水室結(jié)構(gòu)示意如圖3-5所示。它由導(dǎo)流板（又稱整流器）、噴嘴、擋水板、噴淋池、水泵、濾水器、溢水器、檢查門、防水照明燈、各種供（或回）水管和外殼等部分組成。

1—導(dǎo)流板　2—噴嘴　3—擋水板　4—噴淋池　5—供水管　6—濾水器　7—循環(huán)水管8—三通調(diào)節(jié)閥　9—水泵　10—噴淋管　11—補(bǔ)水管　12—浮球閥　13—溢水器14—溢水管　15—泄水管　16—防水照明燈　17—檢查門　18—外殼

2.噴水室的工作原理　如圖3-5所示，噴水室的工作過程是：被處理的空氣以一定的速度（一般為2～5m/s）經(jīng)導(dǎo)流板1進(jìn)入噴水室，在噴水室與噴嘴2中噴出的水滴直接接觸進(jìn)行熱濕交換，然后經(jīng)擋水板3流出。從噴嘴噴出的水滴完成與空氣的熱濕交換后，落入噴淋池4中。池中的濾水器6和循環(huán)水管7以及三通調(diào)節(jié)閥8組成了循環(huán)水系統(tǒng)。補(bǔ)水管11、浮球閥12組成自動(dòng)補(bǔ)水裝置；溢水器13和溢水管14組成液位控制系統(tǒng)；而泄水管15、防水照明燈16和檢查門17則是噴水室維護(hù)、檢查檢修時(shí)不可缺少的部件。紡織空調(diào)噴水室外殼18一般由混凝土結(jié)構(gòu)澆筑而成。

（三）噴水室的熱工性能

噴水室的熱工性能是表征噴水室空氣處理的能力，即在一定條件下（風(fēng)量、水量、水溫等），噴水室內(nèi)空氣—水的熱濕交換能力。噴水室的熱工性能包括全熱交換效率、絕熱交換效率、通用熱交換效率、傳熱效率和熱交換比等。其中，熱工性能可以通過圖3-6和圖3-7的空氣與水狀態(tài)變換過程表示出來。

圖中，各標(biāo)示的含義如下：

ts1、ts2——處理前后空氣的濕球溫度，℃；

t1、t2——處理前后空氣的干球溫度，℃；

i1、i2——處理前后空氣的焓值，kJ/kg；

t3——處理過程線與飽和線交點(diǎn)的溫度，℃；

tw1、tw2——噴水的初溫與終溫，℃；

iw1——相當(dāng)于噴水初溫的飽和空氣的焓值，kJ/kg。

1.全熱交換效率η　對(duì)于除絕熱加濕外的所有空氣處理過程，全熱交換效率均可以表示為：

2.絕熱加濕效率ηa對(duì)于絕熱加濕過程，絕熱加濕效率也就是該過程的全熱交換效率，即ηa=η。

3.通用熱交換效率η′通用熱交換效率也稱為接觸系數(shù)，它適用于所有的空氣處理過程。

4.傳熱效率X　傳熱效率的表達(dá)式為：

5.熱交換比Swu熱交換比表示單位斷面的噴水室冷量（Qo）與氣水焓差（AED）之比，即：

式中：F——噴水室斷面積，m2；

（四）影響噴水室熱濕交換效率的因素

由于噴水室處理空氣過程的復(fù)雜性，影響噴水室熱濕交換效果的因素很多，其中最主要的影響因素有：空氣質(zhì)量流速、噴水系數(shù)、噴淋排管特性、噴水室結(jié)構(gòu)、空氣與水的初終參數(shù)等。對(duì)紡織廠常用的空氣處理過程來說，可以從以下幾個(gè)主要方面來分析。

1.空氣質(zhì)量流速vρ　在噴水室處理空氣的熱濕交換中，空氣和水進(jìn)行著激烈的顯熱交換和潛熱交換。由于空氣的導(dǎo)熱性較差，空氣熱交換主要依靠對(duì)流換熱。實(shí)驗(yàn)證明，增大噴水室的流速，可增大熱交換效率系數(shù)和接觸系數(shù)，增強(qiáng)傳熱傳濕效果，減少噴水室的斷面，減少占地面積。但流速過大又會(huì)減少空氣和水的接觸時(shí)間，增大噴水室的阻力，增加擋水板的過水量，因此，能耗增加。由于空氣經(jīng)噴水室處理過程中溫度的變化會(huì)引起流速的改變，因此，噴水室計(jì)算中采用空氣的質(zhì)量流速vρ比較方便。低速噴水室的質(zhì)量流速vρ的范圍是2.5～3.5kg/（m2·s），高速噴水室的質(zhì)量流速為4.0～8.0kg/（m2·s）。在紡織廠空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，若采用冷凍水噴淋，可采用高速噴水室；在采用深井水等天然冷源噴淋時(shí)，宜采用低速噴水室。另外，對(duì)于以加濕為主要目的噴水室，應(yīng)適當(dāng)增大空氣和水的接觸時(shí)間，增強(qiáng)加濕效果，因而不宜采用高速噴水室。

2.噴水系數(shù)μ（水氣化）噴水室的噴水量常用處理每千克空氣所用的水量，即水氣比來表示，體現(xiàn)噴水室的噴水性能，即：

式中：W——噴水室的噴水量，kg/h；

G——噴水室處理的空氣量，kg/h。

水氣比越大，噴水室熱濕交換越充分，空氣的終狀態(tài)越趨于理想過程；但水氣比過大，水泵耗電量增加，噴水室阻力增大，系統(tǒng)能耗增加，因此，單純依靠提高水氣比來增加噴水室熱濕交換效果并不理想。紡織空調(diào)節(jié)能運(yùn)行實(shí)踐表明，對(duì)于不同的空氣處理過程，水氣比的數(shù)值具有一定的范圍，應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。一般對(duì)降溫去濕過程，μ為0.75～0.85，對(duì)等焓加濕過程，μ為0.5～0.7。

3.噴淋排管特性　噴水室噴淋排管特性主要表現(xiàn)在噴嘴孔徑、噴嘴密度、噴嘴排數(shù)、噴水方向、排管間距等方面，它們不同的選型與布置，對(duì)噴水室的熱濕交換效果和空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行均有較大的影響。

（1）噴嘴孔徑。噴嘴作為噴水室的主要部件，在其他條件相同時(shí)，其孔徑的大小，對(duì)噴水室的熱工性能影響很大。噴嘴孔徑越小，噴水量越少，需要的噴水壓力越高，則噴出的水滴越細(xì)，增加了空氣和水的接觸面積，熱濕交換效果越好，此時(shí)水滴的溫度容易升高，對(duì)空氣的加濕有利，但不利于空氣的冷卻干燥過程，而且對(duì)于紡織廠來說，噴嘴孔徑太小容易堵塞；反之，噴嘴孔徑增大時(shí)，噴水量增大，水滴直徑較大，接觸面積減少，水滴溫度不容易升高，有利于空氣的冷卻干燥過程，并且不易堵塞噴嘴。紡織空調(diào)常用的噴嘴孔徑范圍為2.5～6mm。不同型號(hào)的噴嘴，其噴水量、噴射錐角、水苗射程與噴嘴直徑、噴嘴前壓力、噴嘴結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。常用FL型噴嘴規(guī)格與性能見表3-21。

表3-21　FL型噴嘴規(guī)格與性能

（2）噴嘴密度。每平方米噴水室斷面上布置的單排噴嘴個(gè)數(shù)稱為噴嘴密度。

噴嘴密度過大時(shí)，水苗互相重疊碰撞，不能充分發(fā)揮噴嘴的作用，需噴水量大，噴水室阻力增加；噴嘴密度過小時(shí)，噴嘴噴出的水苗不能覆蓋整個(gè)噴水室斷面，部分空氣旁通而過，沒有和空氣接觸，熱濕交換效果降低。因此，噴嘴的密度和噴嘴孔徑、計(jì)算噴水量、噴嘴的噴射錐角等因素有關(guān)，應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。一般紡織空調(diào)噴嘴密度為12～30個(gè)/（m2·排）。

（3）噴嘴排數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，雙排噴嘴的熱濕交換效率比單排的高，但三排噴嘴的熱濕交換效果與雙排相比，沒有多少提高。因此，紡織廠設(shè)計(jì)時(shí)每級(jí)噴排多采用單排或雙排噴嘴，當(dāng)該級(jí)噴水量較小時(shí)，采用單排噴嘴；噴水量較大時(shí)，采用雙排噴嘴對(duì)噴。

（4）噴水方向。噴嘴的噴水方向可采用順噴和逆噴。順噴時(shí)氣流和噴嘴噴出的霧滴同向運(yùn)動(dòng)，空氣和水接觸時(shí)間長，加濕效果好；逆噴時(shí)氣流和霧滴逆向運(yùn)動(dòng)，換熱效率高，除濕效果較好。流體對(duì)流熱質(zhì)交換理論研究和實(shí)驗(yàn)均表明，在單級(jí)噴水室中，采用單排噴嘴進(jìn)行噴淋時(shí)，逆噴比順噴的熱交換效果要好；采用雙排噴嘴進(jìn)行噴淋時(shí)，雙排對(duì)噴比兩排均采用逆噴或順噴的熱濕交換效果好，這主要是因?yàn)殡p排對(duì)噴使水苗能更好地覆蓋噴水室斷面，并兼有順噴和逆噴優(yōu)點(diǎn)的緣故。因此，紡織廠在采用雙排噴淋時(shí)多采用對(duì)噴的方式，以提高噴水室熱濕交換效果。順噴和逆噴時(shí)空氣和水的溫度變化如圖3-8所示。

（5）噴淋排管間距及和噴水室其他構(gòu)件間尺寸。實(shí)驗(yàn)表明，在使用雙排噴淋時(shí)，無論是對(duì)噴還是順噴，加大排管間距無助于提高熱濕交換效果，所以從節(jié)約占地面積考慮，紡織空調(diào)雙排噴淋時(shí)排管間距以取300～400mm為宜。此外噴淋排管距導(dǎo)流板和擋水板之間的間距對(duì)噴水室的熱濕交換效果有一定的影響：距導(dǎo)流板太近，水苗容易噴在導(dǎo)流板上，影響空氣的整流；距離擋水板太近，空氣和水的接觸時(shí)間縮短，不但降低噴水室的熱濕交換效果，而且會(huì)增加擋水板的過水量。紡織空調(diào)常用噴水室構(gòu)件間距如圖3-9所示。

4.空氣被水處理的熱濕交換過程　對(duì)于一定的噴水室而言，空氣與水的初、終參數(shù)決定了噴水室內(nèi)熱濕交換推動(dòng)力的大小和方向，因此，改變空氣與水的初、終參數(shù)，可以導(dǎo)致不同的熱濕處理過程和結(jié)果。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，絕熱加濕過程的熱濕交換效率比冷卻去濕時(shí)要高，也就是說，絕熱加濕過程可以采用較小的噴水量。紡織廠空調(diào)一年四季有三季采用絕熱加濕處理空氣，了解噴水室這一特性對(duì)減少噴水量、節(jié)約能源非常重要。

（五）噴水室的熱工計(jì)算

本書僅介紹常用的低速噴水室熱工計(jì)算方法和過程。

1.噴水室的熱工計(jì)算方法

（1）噴水室空氣質(zhì)量流速（νρ）。它表示單位時(shí)間內(nèi)通過噴水室斷面單位面積上的空氣質(zhì)量，其取值大小如前所述。

（2）噴水室空氣處理過程和噴水室結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的η和η′。對(duì)于一定的空氣處理過程和噴水室結(jié)構(gòu)參數(shù)，全熱交換效率（η）和通用熱交換效率（η′）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可得到如下擬合關(guān)系式：

其中，A、A′、m、n、m′和n的取值見表3-22。

（3）噴水室熱工計(jì)算任務(wù)。對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的噴水室而言，當(dāng)要求的空氣處理過程一定時(shí)，其任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)過程。

①空氣處理過程需要的η值應(yīng)等于該噴水室能夠達(dá)到的η值。

②空氣處理過程需要的η′值應(yīng)等于該噴水室能夠達(dá)到的η′值。

③空氣放出（或吸收）的熱量應(yīng)等于該噴水室中水吸收（或放出）的熱量。

因此，結(jié)合前面所講內(nèi)容，上面三個(gè)條件又可以表達(dá)為：

式中：c——水的比熱，取4.19kJ/（kg·℃）。

由于在一般的計(jì)算范圍內(nèi)，空氣的焓差與濕球溫度差之比可取2.86，所以式（3-31）也可以用下式代替：

（4）冷凍水量與循環(huán)水量的計(jì)算。

①在設(shè)計(jì)計(jì)算中，如果計(jì)算的噴水初溫高于冷源水溫度，此時(shí)需要使用一部分循環(huán)水，同時(shí)需要的冷源水量W1和循環(huán)水量Wx可按下式求得：

②如果計(jì)算的噴水室初溫低于冷源水溫度，此時(shí)可取冷源水溫度等于噴水溫度，但需依下式修改噴水量：

式中：tw1、μ——第一次計(jì)算時(shí)得到的噴水初溫和噴水系數(shù)；

t′w1、μ′——新的噴水初溫和相應(yīng)的噴水系數(shù)；

tl1——空氣初狀態(tài)的露點(diǎn)溫度。

在紡織空調(diào)中，經(jīng)常使用井水等天然冷源，而冷源溫度多數(shù)高于計(jì)算得到的噴水初溫，此時(shí)可用式3-38調(diào)整實(shí)際的噴水初溫和噴水量。

2.噴水室的熱工計(jì)算過程　由以上的分析，總結(jié)噴水室的熱工計(jì)算過程見表3-23。

表3-23　噴水室的熱工計(jì)算過程

3.噴水室熱工計(jì)算實(shí)例　仍以前述南寧某紡織廠細(xì)紗車間為例進(jìn)行噴水室熱工性能計(jì)算。由前面內(nèi)容可知，按照室內(nèi)計(jì)算溫度32℃，相對(duì)濕度60%計(jì)算，該車間夏季室內(nèi)冷負(fù)荷為1976.91kW，濕負(fù)荷為0.00833kg/s。噴水室熱工計(jì)算過程及結(jié)果如下。

（1）按照該車間88000錠的規(guī)模和布置位置，設(shè)計(jì)六套處理能力相同的空調(diào)室（噴水室），按照一次回風(fēng)計(jì)算本空調(diào)室熱工參數(shù)。由本章第一節(jié)負(fù)荷計(jì)算內(nèi)容可知，該細(xì)紗車間新風(fēng)量為8.37kg/s，單套空調(diào)室新風(fēng)量為1.395kg/s。進(jìn)入噴水室前的空氣狀態(tài)為新風(fēng)和回風(fēng)的混合點(diǎn)，iW=90.10kJ/kg, iN=79.30kJ/kg，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的機(jī)器露點(diǎn)（90%）iL=71.80kJ/kg，則總送風(fēng)量Gz=1976.91/（90.10-71.80）=106.285（kg/s），單套空調(diào)室處理風(fēng)量為17.714kg/s。根據(jù)新、回風(fēng)量和對(duì)應(yīng)的焓值，可計(jì)算混合點(diǎn)焓值iC=80.15kJ/kg。本計(jì)算中，室內(nèi)散濕量忽略不計(jì)。

因此，本例題的問題和求解內(nèi)容是：該噴水室送風(fēng)量為G=17.714kg/s，進(jìn)風(fēng)溫度為t1=32.6℃，ts1=26.1℃，焓值h1=80.15kJ/kg；處理后的參數(shù)為t2=25.0℃，ts2=23.7℃，焓值h2=71.80kJ/kg。求噴水量W、噴嘴前水壓P、水的初溫tw1、終溫tw2、冷凍水量Wle和循環(huán)水量Wx，確定噴水室結(jié)構(gòu)。

（2）參考表3-22初選噴水室結(jié)構(gòu)。雙排對(duì)噴，Y-1型離心式噴嘴，d0=5mm, n=13個(gè)/（m2·排），取νρ=3kg/（m2·s）。

（3）列出熱工計(jì)算方程式。本空氣處理過程為冷卻除濕，根據(jù)表3-23，得到三個(gè)方程式如下：

（4）求總噴水量。

W=μ·G=0.76×17.714=13.46（kg/s）=48456（kg/h）=48.45（t/h）

（5）求噴嘴前壓力。根據(jù)已知條件，可求出噴水室斷面積為：

兩排噴嘴的噴嘴數(shù)量為：

則每個(gè)噴嘴的噴水量為：

根據(jù)表3-21可知，此時(shí)噴嘴前所需水壓為0.25MPa（工作壓力）。

（6）求冷凍水量及循環(huán)水量。由式（3-36）和式（3-37）可得：

本例中，假定冷凍水供水溫度為7℃。噴水室初、終水溫均遠(yuǎn)高于冷凍水供水溫度，不再進(jìn)行校核性計(jì)算。

實(shí)際上，該噴水室由于處理風(fēng)量大，如果按照一級(jí)雙排對(duì)噴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所需噴水室斷面積過大，不好布置。實(shí)際工程中采用雙級(jí)四排雙對(duì)噴噴水室結(jié)構(gòu)，在保持總噴水量不變的情況下，每排的噴嘴數(shù)量減少，噴水效率更高，單套噴水室噴嘴數(shù)量調(diào)整為120個(gè)。雙級(jí)對(duì)噴排管間距不小于1m。

（六）雙級(jí)噴水室

1.雙級(jí)噴水室的工作原理　如前所述，雙級(jí)噴水室是兩個(gè)單級(jí)噴水室串聯(lián)起來的噴水室（圖3-10）。即空氣先進(jìn)入Ⅰ級(jí)噴水室再進(jìn)入　Ⅱ級(jí)噴水室，而冷水是先進(jìn)入　Ⅱ級(jí)噴水室，然后再從　Ⅱ級(jí)噴水室水池中抽出，再進(jìn)入Ⅰ級(jí)噴水室噴淋。空氣在兩級(jí)噴水室中得到了較大的溫降，同時(shí)水的溫升也較大。其內(nèi)部構(gòu)成、噴嘴等選用同單級(jí)噴水室。雙級(jí)噴水室內(nèi)空氣和水熱濕變化情況如圖3-11所示，過程不再贅述。

2.雙級(jí)噴水室的工作特點(diǎn)　由于存在著兩級(jí)串聯(lián)的熱濕交換，雙級(jí)噴水室的主要工作特點(diǎn)有以下幾個(gè)。

（1）空氣的溫降、焓降均較大，且空氣的終狀態(tài)可達(dá)到95%以上，甚至可達(dá)到飽和。

（2）冷卻去濕時(shí)，空氣首先在第一級(jí)噴水室被溫度較高的水噴淋處理，空氣溫降大于二級(jí)，然后在第二級(jí)噴水室用溫度較低的水噴淋，空氣的減濕量大于一級(jí)。

（3）由于水與空氣逆向流動(dòng)，且兩次接觸，所以水溫提升較多，甚至可以高于空氣終狀態(tài)的濕球溫度，能夠充分利用水的冷量。所以雙級(jí)噴水室的全熱交換效率可能大于1，通用熱交換效率可能等于1。這是單級(jí)噴水室無法達(dá)到的。

3.雙級(jí)噴水室的應(yīng)用　鑒于雙級(jí)噴水室具有水的溫升大、使用水量少、空氣通過噴水室焓降大的特點(diǎn)，在紡織空調(diào)中被廣泛應(yīng)用于如下場合。

（1）當(dāng)采用深井水等天然冷源為空調(diào)用水時(shí)，為提高噴水室的出水溫度，減少用水量，充分發(fā)揮深井水等天然冷源的冷卻去濕作用，常采用雙級(jí)噴水室。

（2）當(dāng)采用冷凍水為冷源時(shí)，如冷凍水的室外管路較長，為減少管路輸送的冷凍水量，減少冷凍水管路的阻力損失，降低冷凍水泵的能耗，也經(jīng)常使用雙級(jí)噴水室。

（3）當(dāng)需要對(duì)車間進(jìn)行大量加濕，僅開啟一級(jí)噴水室達(dá)不到加濕要求時(shí)，可采用雙級(jí)噴水室，這時(shí)被處理后的空氣終狀態(tài)相對(duì)濕度較高，甚至可達(dá)100%，對(duì)車間加濕有利，廣泛適用于絡(luò)筒、布機(jī)等加濕要求較高的車間。

（4）在雙級(jí)噴水室中，通常使兩級(jí)噴水量相同，即μ1=μ2。

根據(jù)我國紡織空調(diào)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在夏季采用二級(jí)噴水室四排對(duì)噴時(shí)，當(dāng)噴水室的空氣質(zhì)量流速為2.5～3.5kg/（m2·s）時(shí)，空調(diào)噴水的終溫可比處理后空氣的溫度高0.5～1.0℃，水的溫升可達(dá)4～6℃，這一點(diǎn)對(duì)于冷源的選取和送風(fēng)量的計(jì)算至關(guān)重要。

1—供水管2—排水管3—溢排水管4—補(bǔ)水管5—回水管6—插板過濾器7—Ⅱ級(jí)噴水泵8—Ⅰ級(jí)噴水泵9—噴水池10—清水池11—檢查門12—擋水板13—噴排14—溢排水器15—浮球閥16—噴水室外排水溝

4.工程應(yīng)用實(shí)例　紡織廠常用的雙級(jí)噴水室如圖3-12所示。其中噴水室可根據(jù)需要和空間位置大小設(shè)計(jì)成不同的形式。雙級(jí)噴水室均設(shè)計(jì)成雙排對(duì)噴的形式，噴嘴孔徑、噴嘴密度、噴水量根據(jù)工程實(shí)際計(jì)算確定。在僅需要對(duì)空氣進(jìn)行循環(huán)加濕處理時(shí)，可僅開啟Ⅰ級(jí)噴水泵8，Ⅱ級(jí)噴水泵7停開。若采用井水或天然冷源降溫除濕時(shí)，可采用噴水泵7直接噴淋井水，噴水泵8噴淋循環(huán)水，以增大水的溫升，降低空氣的溫度和含濕量。在采用強(qiáng)化循環(huán)水噴淋加濕時(shí)，可通過將噴水泵8和噴水泵7并聯(lián)起來的出水管實(shí)現(xiàn)兩級(jí)循環(huán)噴淋加濕，此時(shí)系統(tǒng)消耗的水量可以通過與供水管相連接的補(bǔ)水管4補(bǔ)入，也可另設(shè)自來水補(bǔ)水系統(tǒng)，通過浮球閥15控制水池水位。溢排水器14兼起溢水和排水的雙重作用，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)溢出超過設(shè)定水位的水，噴水室檢修時(shí)拔掉溢排水器，可以有效地通過溢排水管3排除底部污水。通過插板過濾器6實(shí)現(xiàn)對(duì)池中回水的過濾，然后進(jìn)入清水池10，通過回水管5進(jìn)行循環(huán)利用。

另外，混凝土噴水室池底應(yīng)做好防水防滲漏措施，并配合水池內(nèi)水的流向做好找坡工作，以使回水和排污能夠順暢、徹底。

紡織空調(diào)將噴水室設(shè)計(jì)成雙級(jí)噴水室，具有靈活多用的功能，尤其是春、秋、冬季僅需要對(duì)車間進(jìn)行加濕時(shí)，可開啟Ⅰ級(jí)噴水室，不僅節(jié)能，而且等焓加濕效果好，被處理的空氣終狀態(tài)相對(duì)濕度較高，一般可達(dá)95%以上；在夏季需要冷卻去濕時(shí)，由于雙級(jí)噴水室里的水被重復(fù)使用，所以水的溫升大，可節(jié)省用水量，非常適合于使用天然冷源進(jìn)行降溫去濕或加濕要求較高的場所，具有較好的節(jié)能效果。因此，在紡織空調(diào)中得到了廣泛的應(yīng)用。

（七）噴水室的阻力

噴水室空氣流經(jīng)各構(gòu)件時(shí)的流動(dòng)阻力，精確的計(jì)算和諸多因素有關(guān)，比較困難，當(dāng)風(fēng)速v=3.5m/s和v=5.0m/s時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，各構(gòu)件的大概阻力見表3-24。

表3-24　噴水室構(gòu)件的阻力（Pa）

三、紡織廠其他空氣處理方法介紹

紡織廠除采用噴水室處理空氣外，還有濕膜加濕、車間噴霧加濕、間接蒸發(fā)冷卻等方法。

1.濕膜加濕　濕膜加濕也是空氣與水直接接觸的方式之一。它采用吸水性強(qiáng)的膜狀材料，讓水濕潤并做成交叉重疊的方式增加空氣和水的接觸面積，空氣通過濕膜時(shí)，空氣被冷卻，水被蒸發(fā)，空氣實(shí)現(xiàn)等焓加濕過程。

2.車間噴霧加濕　車間噴霧加濕是將水加壓后直接通過噴嘴霧化，噴至車間，增加車間含濕量，并可適當(dāng)降低車間溫度，車間空氣的變化過程也是等焓加濕過程。

3.間接蒸發(fā)冷卻　間接蒸發(fā)冷卻法處理空氣是采用間接式蒸發(fā)冷卻表面式換熱器，將噴淋循環(huán)水通過表面式換熱器先和空氣進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)等濕冷卻后，再采用空氣和水直接接觸式的蒸發(fā)冷卻處理，實(shí)現(xiàn)等焓加濕。其具體應(yīng)用詳見第五章。