射程、扩散范围和Coanda效应

空气在房间中如何流动

一旦调理后的空气离开风管，它通过出风口或散流器进入房间。空气流动的几何形状决定了房间是否舒适或有冷热点。

射程是空气离开出风口后的距离，直到其速度降至50 FPM(每分钟英尺)以下。一个20英尺房间的天花板出风口需要足够的射程来到达远墙。

扩散范围是空气流型的宽度。线性狭缝出风口产生平坦、宽的流型。圆形天花板出风口产生径向流型。

送风口产生锥形或扇形空气流型:空气以定义的几何形状向外推送。

回风口产生球形吸力区:空气从各个方向均匀地被吸入。这就是为什么回风口可以放在房间的几乎任何地方。

Coanda效应:流动的空气往往会跟随附近的表面。吹过天花板的空气会粘附在上面，比吹入开放空间的空气传播得更远。这就是为什么天花板安装的散流器效果这么好:空气沿着天花板流动，穿过房间，然后下降到远墙。天花板的几何形状成为空气分布系统的一部分。

理解空气分布

一个会议室长30英尺，天花板上装有一个散流器。送风空气以700 FPM的速度离开散流器。

翅片、管和表面积

热传递是表面积问题

空调或热泵中的蒸发器盘管是空气和制冷剂之间发生热传递的地方。热传递速率取决于三个因素:温度差、材料的热导率和表面积。

你不能容易地改变温度差(这是由制冷循环设置的)或导热性(铜和铝已经是优异的导体)。所以HVAC工程师最大化表面积。

蒸发器盘管由压在其上的铜管和薄铝翅片组成。翅片是薄片:通常0.006英寸厚:每英寸间距为8到20个翅片。

更多的每英寸翅片 = 更多的表面积 = 更多的热传递。但有一个几何权衡:更多的翅片也意味着翅片之间的气流通道更窄，这增加了空气阻力并减少了气流。

在每英寸8个翅片处，气流容易但表面积受限。在每英寸20个翅片处，表面积巨大但盘管阻碍气流。大多数住宅系统使用每英寸12-14个翅片作为最佳选择。

这是一个纯粹的几何问题:你如何在给定的体积中堆积最大的表面积，同时保持足够的开放截面以让空气通过?

表面积权衡

一个住宅蒸发器盘管的翅片间距为每英寸14个翅片。每个翅片0.006英寸厚。盘管面为20英寸宽x 18英寸高。

空气特性作为几何

焓湿图:空气的几何地图

焓湿图是HVAC中最重要的工具之一。看起来很复杂，但它实际上只是空气特性的几何表示。

X轴:干球温度:普通温度计读数。

Y轴(右侧):含湿量:每干空气质量的实际水蒸气质量(每磅干空气的水分粒数)。

曲线:相对湿度。100% RH曲线是饱和线:空气在这条曲线之外不能保持更多湿度。较低的RH曲线在其下方弧形。

图表上的每个点代表一个独特的空气状态。如果你知道任何两个特性(干球温度、湿球温度、相对湿度、露点、焓)，你可以定位精确点并读取所有其他特性。

HVAC过程是这个图表上的几何路径:

- 显热加热(炉):沿着水平线向右移动:温度升高，含湿量保持不变。

- 显热冷却(露点上方):沿着水平线向左移动。

- 冷却和除湿(典型空调):向左和向下移动:温度下降，水分冷凝出来。

- 加湿:向上移动:在恒定温度下添加湿度。

- 蒸发冷却(沼泽冷却器):沿着恒定湿球线向左和向上移动:温度下降但湿度增加。

追踪HVAC过程

考虑一个夏日:室外空气为95华氏度干球温度，相对湿度50%。你想将这空气调理到75华氏度、50%相对湿度的室内舒适度。