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空气源热水器为什么会结霜-这是我见过的最权威的解释
2019-01-12 15:59

       空气源热水器顾名思意,是与空气紧密相关的,在这里我们进步探讨空气源热水器运行过程中,空气是如何影响机组工作(比如为什么会结霜)的问题,从根本上了解空气能热泵这个产品。我先看一下空气的相关特性是怎样的,只有从其根本去了解,才能对整个工作流程有所掌控。
 
空气的特性
 
1.空气的来源、组成及特性

我们生活的地球是被一层厚厚的大气层包裹着的,它的厚度可以达到几百公里。构成地球周围大气的气体无色、无味,主要成分是氮气和氧气,其中氮古78.084%,氧占20.946%,另外,还有极少量的氧、氯、氖、氩、氪、氙等稀有气体和水蒸气、二氧化碳和尘埃等。这些气体中还常因为所处的环境而悬浮有尘埃、烟粒、盐粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、细菌等固体和液体的气溶胶粒子。包含以上成分的气体,就成为我们所处环境的“空气”。
 
(1)空气的质量 空气是有质量的,这种质量构成了对地球表面的一种压强。根据科学定义,在海平面上,1个平方厘米上的这种压强为一个大气压;而在一个标准大气压下的条件下,空气的密度为1.293kg/m3。
 
空气的能量 空气是有质量的,不同温度的空气,它所包含的能量。不同。用空气的比热容这个词来定义它,通常用字母“c”来表示。
 
比热容(c):1kg(公斤)物体温度升高1℃所需要的热量空气的比热容:由于空气的密度是和压力和温度有关的,所以人们还定义了定压比热容cp和定容比热容cv.

①定压比热容c。指在压力不变的条件下气体的比热容。

②定容比热容cv一指气体容积不变时的比热容。

这两种定义在空气能原理解说时被大量应用。
空气源热水器,结霜
       空气的比热容还与温度有关,例如,当温度为250K(-23.15℃)时,空气的定压
比热容cp=1.003kJ/(kg・K),而当空气温度上升到300K(26.85℃)时,空气的定压比热容则为cp=1.005kJ/(kg・K)。
 
       在20℃环境下,以1匹的家用空气源热泵热水器为例,蒸发器的“制冷”能力约为2400W,即每小时要从空气中吸收约2064kcal(8640kJ)的热量。以空气的定压比热容和蒸发器两侧5℃的温度降计算,每小时就需要空气量至少1719kg,约1332m3。由于空气的质量和浮力是相等的,所以这些空气的里量是称不出来的,但空气的体积和它的流动是可以感觉到的。
 
(3)空气的湿度和温度在一般情况下,人们接触到的空气多少会含有一定量的水蒸气,即使0℃以下的空气也可能含有水蒸气,这样的空气称为湿空气。描述空气潮温状态的参数有3个,分别是含湿量、绝对湿度和相对湿度。

①含温量含温量是指每干克干空气中所含有的水蒸气的质量,称为含湿量,用符号a表示,单位是g/(kg干空气)

②绝对湿度绝对湿度表示每立方米空气中所含的水蒸气的质量,单位是kg/m3。

③相对湿度另一种表示空气含湿度的参数是“相对温度”。由于相对湿度能够更加形象地反映空气潮湿的程度,因此使用更为广泛。将干空气的相对湿度定义为零,把饱和湿度的相对温度定义为100%,那么此时空气的绝对湿度和最大湿度的比值,即是相对温度。它表示了空气含湿度的高低。相同含水量的空气,在不同的温度下,它的相对湿度是不同的。在任何温度下,不论相对湿度过高或过低,人都会感到不适。相对温度太高,人们会感到“潮温、闷”,太低则会感到“干燥”。人体感到舒适的相对湿度范围为55%~75%。在我国南方,由于地处热带和亚热带,多雨多水,空气的平均湿度比较高,相对湿度也比较高;在北方地处温带和寒带,空气的平均湿度比较低,相对湿度也比较低。

 
(4)描述空气温度的参数
 
①干球温度和湿球温度用普通的水银温度计测量到的空气温度,是“干球温度”。

        如果没有特别说明的所调的空气温度,就是指干球温度。假如我们给温度计的感温部位包扎上湿布,由于水的挥发必然带走一部分热量,那么经过一段时间后就会发现这个温度计测得的温度会低于干球温度,这个略低一些的温度就称为“湿球温度”。球温度和湿球温度的差,称为“干湿球温度差”。它反映了空气的潮湿程度,也就是说,空气越干燥,水的挥发就越强烈,温球温度就越低,干湿球温差就越大;反之,空气越潮湿,水的挥发就越缓慢,湿球温度就越接近干球温度,干湿球温差就越小。在极端的情况下,干湿球温度完全相等,说明空气中的潮湿程度已经达到极限,处于相对湿度100%的状态,此时的空气达到饱和状态。
 
②露点温度空气容纳水蒸气的能力,是随着温度的提高而提高的,而空气的相对湿度也不能超过100%。那么对于某一状态的湿空气,如果对它进行冷却,它的相对湿度就会提高。当其湿度达到100%时,极端微小的降温都会使空气中的水蒸气凝结,形成露珠。这个温度就称为露点温度。
 
       寒冷季节,玻璃窗的玻璃内表面会有结露的现象,俗称水汽或者雾气,就是因为玻璃的温度已经低于室内空气的露点温度所致;而在南方突然升温的季节,湿热的空气进入建筑内,会在地面和大理石墙壁上形成水珠,也是因为地面和墙面的温度低于湿热空气的
露点温度。不同状态的空气,随着温度和湿度的不同,露点温度也不同。
 
       在热泵工作时,如果蒸发器换热翅片的温度低于环空气的露点温度,就会在翅片上凝结水珠,简称“结露”;而当翅片温度低于0℃时,就可以在翅片上凝结细小的冰粒称为结霜。空无论结露、结霜,都是空气释放热量的过程,也称水的相变过程,也是蒸发器从空气中捕获更多的热量的过程。

       通过查空气的湿度表,可以查到某一状态空气的露点温度。例如,在空气干球温度20℃、相对湿度60%时,露点温度为9.2℃。即在这种状态的空气环境中,低于9.2℃的物体表面会结露;随着空气相对湿度的增加,露点温度将会提高。如空气的干球温度依然是20℃,但是相对湿度增加到90%,那么此时的露点温度就是18,3℃。也就是说,温度相同,湿度越高,露点的温度也相应增高。
 
       再看看空气能的情况,在相对湿度60%、室温10℃的情况下,为了得到空气的热量,必须将蒸发器的温度降低。一般空调机的蒸发器的设计温差是10℃。这时蒸发器表面的温度要降到0℃,空气能才能从空气中吸热。从空气温度关系图查到,此时空气的结露温度是4℃,也就是温度低过4℃时,在蒸发器表面的空气已经变成水了。这些依附在蒸发器上的水碰到0℃的蒸发器表面就可能结成霜,霜多了就变成冰了。此时蒸发器翅片就无法从空气中吸热了。这种现象就是俗称的“结霜”现象。
 


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