Устройство для двухступенчатого испарительного охлаждения воздуха

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам Р Ж 605 В/9фЩ 04,0 Ы 2фйф 1,1033 Бка(7 Иаюазовамвощука Сущностьеацен в канапевой ступени охп Ив 37-38предприятие "Сопид"Молчанов ММ; Косенко АВдский Ф.НШустов ВП цедприятие "Сопид"ДЮЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ЙОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХАе: в техаве кондиционированиизобретения: вентилятор развспомогатепьного потока. В пераждения воздуха подводящий(51) 5 Р 34 ГЗ 14 отводящий формирующие отсеки вспомогательного потока размещены соответственно сверху и снизу тепломассообменного блока. Ороситепь выполнен в виде щепевого водораспредепитепя, тепло- обменные элементы - в виде вертикальных ппосех труб с горизонтальным направлением потока воздуха и с пористым споем с внешней стороны каждой трубы Заслонка укреплена внутри камеры смешения с возможностью регулирования потоков наружного и рециркупяционного воздуха. Завихрители установлены внутри плоских труб. 9 зпф-пы 6 илИзобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции; а именно для обработки воздуха и жидкости при их непосредственном контакте,Известно устройство для испарительного охлаждения воды, содержащее корпус с пордоном и подводящими и отводящими воздух патрубками, а также размещенные в корпусе теплообиууый блок с водораспределительной грабе%кой, вентилятор и насос, под теплообмьнным блоком и над ним расположены, соответственно, подводящий и отводящий фОРмиРующие Отсеки. В них происходит поворот воздушного потока, разделение его по анелем блока, в после него - обьединение и общий поток. Тепломассообменный блок выполнен в виде параллельных сухих и орошаемых каналов, образованных пластинами. Каналы через один со стороны гребвни заглушены, а последняя имеет вид перфорированных трубок с колпаками, между кромками которых и стенками каналов остаются зазоры - водо- распределительные щели.Причиной неэффективной работы устройства в режиме Ондйционера является то, что свободное стеканив воды по стенкам колпака и орошаемых каналов наршается встречным движением вспомогательного потока воздуха.Прототипом иэобретенин является устройство для охлаждения воздуха, состоящее иэ корпуса с поддоном и раздельными пвтрубками входа и выхода основного и вспомогательного потоков воздуха, вентиляторов, насоса и тепломассобменного блока, выполненного в виде плоских труб - сухих каналов, наружные поверхности которых образуют между собой орошаемые каналы, и размещенной над ними водораспределительной гребенки. Водо- непроницаемые стенки труб изнутри снабжены ребрами для увеличения теплоотдачи, а снаружи - гигроскопическим покрытием, например льняной тканью, Под тепломассообменным блоком расположен подводящий формирующий отсек, в котором вспомогательный поток воздуха поворачивается на 90 О и дробится на элементарные восходящие потоки, проходящие по орошаемым каналам блока. Отводя щий форми рующий отсек над тапломассообменным блоком служит для обьединения выходящих из него элементарных потоков в общий,Для дополнительного снижения температуры основного потока воздуха используется увлажняющая насадка, выполненная иэ пакета открытых пластин и системы водораспределения с насосом. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Недостатком прототипа является низкая эффективность работы устройстве, обусловленная встречным движением вспомогательного потока воздуха и воды, ограничивающим ее расход (и холодопроиэводительность) и способствующим образованию неустойчивостей вплоть до нарушения пленочного течения, образования струй и уноса капель.Аналогичный эффект наблюдается на пластинах увлажняющей насадки, гдв в результате боовогО воздействия потока воздуха на водянуе планку иронстдит ве "сворачивание" в серуйки и, аследствие. резое сорацение поверхности контакта воды и воздуха.Цель изобретения - повышение зффе- тивности рЯоты устройства.ООставленная цель достигается тем, что в уст 1 войстве для освенно-испаритвльиого охланщвния воздуха, ааечаващем корпус с поддоном и раздельными рвтруЭами входа И ВЫХОДВ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГЭТЕЛЫЕГО ПО- токов воздуха; ВвиФФлятофы, вфдводиция и ОТВОДЯЦИЯ ФОРМИРУЮЩИЕ Отсаи ВСаОМОгатваьиого потоааоздухв, теппомассвобменный блок, содержащий тепаюбменные ЭЛЕМЕНТЫ, ВЫДОЛИЕННЫВ В аНДЕ ПЛОСИХ труб и снабженные вверху ароДельныйи аналами щелевого водорасщаделителя. а также уелажняющуе иасадку с водораспределительной гребенкой едва насела, пвдвоДЯЩИй И ОтВОДЯЩИй ФОРМИРУЮЩИЕ ОТСЕКИ вспомогагельного потока воздуха размещены, соответственно, вверху и внизу тепломассаобменного блока, канала щвлеаого водораспределителя Образованы продольными горизонтальными первгородвми внутри плоских труб или между наружными поверхностями их стенок, соединенных Отбортовкой встык с Отгибом свободных кремок в противоположные стороны и вниз, корпус снабжен дополнительным ватрубком забора основного потока воздуха иэ ввмещения и камерой смешения этого воздуха с основным потоком, поступающим снаружи. при этом дополнительный аатрубок соединен с камерой смешения транспортными каналами, а в самой камере установлена заслонка с возможностью перекрытия смешиваемых основных потоков.Кроме того, наружные поверхности стенок плоских труб имеют микропористый слой, изготовленный путем механической или гальванической (оксидированием) обработки непосредственно самих труб, внутри последних установлены решетки-турбулизаторы, каналы щелевого водораспределителя образованы продольными колпаками, закрепленными на трубах с помощью своих10 20 30 35 40 45 50 55 выступов, фиксирующих размер щелей, а увлажняющая насадка снабжена набивкой из газонаполненного материала, напримерполимера, с открытыми порами.Отличительные признаки устройства являются следствием устранения технического противоречия, которое становится явным препятствием на пути повышения эффективности известных устройств без сущеетвенного изменения их конструкций. Техническое противоречие состоит в том, что для повышения эффективности необходимо увеличение расхода воды и вспомогательного пОтока воздуха и, одновременно их рэсход необходимо уменьшить, так как Образование неустойчивостей в пленке води изменяет ее течение на струйное и приеодит к срыву капель, а также неполному смачивэнию стенок орошаемых каналов тепломассообменных блоков.Благодаря новому взаимному располо- жЕНИЮ ПОДВОДЯЩИХ И ОГВОДЯЩИХ фОРМИРУ- ющих отсеков относительно тепломассообменного блока вспомогательный поток воздуха "выглаживает" воздух по стенкам его каналов. а возникающая при этом эаекция воды способствует авторегуляции Фе расхода,ДОполнительную устойчивость пленочному течению Воды придает микропористый слой нэ стенках орошаемых каналов, Использование непосредственно материала плоских труб (стенок каналов) для формирования этого слоя улучшает теплопередачу от стенок трубя пленке воды, В аналогах микропористые слои выполнены из пластмасс, ткани и др, материалов, отличных от непроницэемыхстенок каналов, Между разнороднымй материалами неминуемо образуются звзоры, понижающие теплопроводность этой слоистой структуры. Ситуация еще более ухудвается при склеивании слоев.Использование решеток-турбулизаторое вместо выступов и ребер позволяет также устранить второе техническое противоречие в известных устройствах. залючающееся в том, что выступающие элементы в сухих каналах должны являться чвстью их стенок (увеличивают поверхность) и, одновременно, стенки орошаемых каналов должны быть гладкими (исключают Образование неустойчивостей в пленочном течении и углублений - микрооодоемов с застоявшейся водой). Предлагаемые варианты конструкций каналов щелевого водораспределителя Обеспечивают устранение первого технического противоречия благодаря совмещению полостей каналов со щелями. 8 прототипе же выполнение каналов в виде отдельных перфорированных трубок иск .гочает работу щелеоого водораспределитсля как эжектора,Применение в увлажняющей насадке набивки из газонаполненного материала с открытыми порами также позволяет устранить первое техническое противооечие, т.к, случайным образом меняющиеся в трек измерениях наклоны и формы микроповерхности в набивке исключают образование таких регулярных структур, как водяные струи.Вышеизложенное показывает, что цель изобретения достигается путем устранения технических противоречий при наличии причинно-следственной связи между отличительными признаками предлагаемого техническог-, решения.На чертежах схематично изображены два вариан.а предлагаемого устройства, от. личающе" а тем, что о первом иэ них(фи,1) вентилятор оспомогательного потока работает о режиме всасыванию, а оо втором (фиг,4) - о режиме наги тания, На фиг.2 и 5 показаны сечения соответствующих вариантоо устройства, а на фиг.3. ба и бб - различные исполнения теплообл 1 енных элеРГ 1 тоь.устройство для к,ов но испарительного охлаждения воздуха (фиг,1 и 2) сос гоит иэ корпус 1 с доукекционными поддоном 2 и натрубками 3 охода наружного основного потока воздуха, 4 - забора основного потока иэ помещения, 5 - охода вспомогательного потока, 6 - выхода основного потока, 7 - выхода вспомогательного потока, В средней части устройства над основной секцией 8 поддона 2 расположен тепломассообменный блок, состоящий иэ теплообменных элементов, выполненных о виде плоских труб 9, закрепленных между трубнил 1 и решетками 10(фиг.2). Между тепломассообменным блоком, верхней поверхностью корпуса 1 и зеркалом воды о основной секции 8 поддона 2 размещены, соо 1 ветс твенно, подводящий и отводя щий формирующие отсеки 11 и 12, соединенные с патрубком 5 и переходным каналом 13, Последний находится о камере 14 смещения частей основного потока воздуха, где также установлен вентилятор 15 с раструбом 1 б и заслонка 17, регулирующая соотношение между частями основного потока воздуха. поступающими через патрубки 3 и 4, Вентилятор вспомогательного потока располагается о патрубке 7 и на фиг.1 не показан. Передняя частьустройства содержит, кроме патруб: ов б и 4, уолажняющую насадку, состоящую иэ водораспределительной гребенки 18, набивки 19 из гаэонаполненного5 10 15 20 25 30 35 40 50 ма 1 сргзлз, например полимера, с открыты;и г ;гами и дополнительной секции 20 под а 2. При этом площадь сечения насадки на выходе потока воздуха меньше, чем на входе за счет использования направляющего экрана 21, з зеркало воды в секции 20 .гкрь го распределительной перегородкой 2. камера 14 соединена с патрубком 4 двумя боковыми и нижними транспортными каапами 23 и 24.Устройство снзбжено двумя насосами ,25 и 26 подключенными своими входами к акциям 8 и 20 поддона 2, а выходами - к каналам 27 щелевого водораспределителя 1 еплообменных элементов 9 и к гребенке 18, оогветственно. Каналы 27 образованы сомощью продольных перегородок 28, Над ними в с 1 енках 29 труб 9 выполнены тонкие щели 30, верхние кромки 31 которых отогнугы наружу. Ширина 32 щелей 30 составляет, римерно 0,5 мм. Пространство под планкали 28 занимают сухие каналы 33 с решеткали-турбулизаторами, состоящими из гер 1 икальных стержней 34 и лент 35, Наружные поверхности труб 9 имеют микропор истое покрытие, изготовленное, ,ап ример, путем анодного оксидирования иазую между обой орошаемые каналы ",о дл л лпомогательного по гока воздуха.,1;. Фиг,4 изображен второй вариант усгроигва, работающего по тому же принцип цля упрощения на чептеже не показана , г ь схемы устройства, отвечающая за ре;.акцию воздуха помещения и образоаннов на фиг,1 патрубком 4,. споргными каналами 23. и 24, камерой :.1 заслонкой 17. Вентиляторы основноговмогагельного потоков входят, соот:; гь.,ино, в состав патрубков 3 и 5. В сухих,залах ЗЗ труб 9 отсутствуют решетки тур изгторы, что возможно при раздельных вснгиляторах основного и вспомогательнопо 1 оков, благодаря чему турбулизациян.,оного потока осуществляется полученем числа Рейнольдса выше критического.ачния путем соответствующего подбора ,.колсти потока и ширины каналов ЗЗ, На ,.и б изображены два варианта теплооблннык элементов, реализующих тот же, индии образования каналов 27 щелевого. ораспределителя, что и на фиг,З, На ,. бб показан пример использования лис:ого материала труб 9 для указанной цели1 стадии их изготовления. Замыкание трубпроизводят путем нераэьемного соединен их с 1 енок (точечной сваркой или пайкой) , бортовкой встык с последующим отгибом . ободных кромок 37 в противоположные стопоны и вниз. Кромки 37 образуют с на,; жными поверхностями труб 9 щели, ширина 32 которых составляет примерно 0,5 мм.Другой пример образования каналов 33 изображен на фиг.ба и заключается в закреплении на трубах Я продольных колпаков 38 с помощью своих выступов 39, фиксирующих размеры 32 щелей.Устройство (фиг.1) работает следующим образом;Включены электроприводы вентилятора 15 основного потока воздуха, вентилятора вспомогательного потока (в патрубке 7) и насосы 26 и 26, Основной поток воздуха снаружи (широкая белая стрелка) проходит через патрубок 3 и проникает, если не закрыта заслонка 17, в камеру 14. Туда же попадает воздух иэ помещения (широкая черная стрелка), проходя через патрубок 4 и транспортные каналы 23 и 24 (поток изображен жирными точками в кружках). В камере 14 эти потоки смешиваются, засасываются вентилятором 15 и нагнетаются через раструб 16 в сухие каналы 33 плоских труб 9 тепломассобменного блока (черно-белые широкие стрелки), откуда попадают в помещение через. набивку 19 увлажняющей насадки и патрубок 6. В каналах 33 смешанный поток турбулизируется, взаимодействуя со стержнями 34 и лентами 35 решетки-турбулизатора, благодаря чему все частички воздуха входят в контакт со стенками трубы 9, отдавая им свое тепло. В набивке 19 смешанный поток многократно соприкасается с водяной пленкой, стекающей по порам от гребенки 18 в дополнительную секцию 20 поддона 2, Оттуда вода насосом 26 подается снова к водораспределительной гребенке 18,Вспомог ательный поток воздуха (длинные тонкие стрелки) засасывается с двух сторон устройства через патрубки Ь, подводящий формирующий отсек 11. орошаемые каналы 36 тепломассообменного блока, отводящий формирующий отсек 12, переходной канал 13 и выбрасывается наружу через патрубок 7. Во втором варианте устройства (фиг,4, 5) вспомогательный поток (нз фиг,5 изображен крестиками в кружках) нагнетается в подводящий формирующий отсек 11 и выбрасывается через боковые патрубки (нз чертеже не доказаны), При этом юдз иэ каналов 27 щелевого водорзспределителя дополнительно эжектируетсви "выгазживается" вспомогательным потоком по стенкам труб 9 в виде пленки 40. Таким образом, осуществляется саморегуляция расхода воды - увеличение или уменьшение его синхронно с изменением расхода вспомогательного потока воздуха. что исключает необходимость калибровки шириныг, 10 20 32 щелей, В формировании пленки 40 принимает участие также микропористый слой наружных стенок труб 9, выравнивая ее за счет капиллярных касательных сил. Контактируя с водяной пленкой 40. вспомогательный поток воздуха интенсифицирует испарение воды. отнимая у нее скрытую теплоту парообраэования, В результате этого происходит охлаждение водяной пленки 40 и, соответственно, отбор тепла через стенки труб 9 от основного потока воздуха в каналах 33. Неиспарившаяся часть воды стекает в основную секцию 8 поддона 2, откуда она подается насосом 25 в каналы 27 щелевого водораспределителяПредлагаемая конструкция устройства для косвенно-испаритель) гого гхлаждения воздуха позволяет повыси) ь эффективность кондиционирования за счет ула оного расппФормула изоб ре те н и я . устройство для двухступенчд того испл гительного ОхлАждения воздухА, содеожащее корпус, патрубок входа потока наруж наго воздуха и патрубки выхода основного и вспомогательного потоков воздуха, вентилятор. подводящий и отводягций формирующие отсеки вспомогательног, потока воздуха в первой ступени охла)кд,ия, заслонку, а также оазмещеннь о ка. дой ступени испарительного охлаждения поддон, насос с трубопроводами кги)гура циркуляции воды, оросители, гепломяссообменный блок с теплообменными элемента ми, отличающееся тем, что уст рпйстоо дополнительно содержит каналы рециркуляционного воздуха. камеру смешения наружного и рециркуляционного воздуха, эавихрители, вентилятор, размещеннь й о канале вспомогательного потока, г)ри этом. в первой ступени охлаждения воздуха поЛ- водящий и отводящий формирующие отсеки вспомогательного потока воздуха размещены соответственно сверху и снизу тепломассообменного блока, ороситель выполнен в виде щелевого оодораспреде лителя, а теплообменные элементы - в виде вертикальных плоских труб г горизонтальным направление: потока воздуха и с пористым слоем с внешней стороны квждой трубы, причем заслонка укреплена внутри камеры смешения с воэможностью регулирования потоков наружного и рециркуляционного воздуха, а эавихрители установлены внутри плоских труб,2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный вентилятор размещен в канале вспомогательного потока:ожения подводящих и отводящих форми- .",ющих отсеков вспомогатель)Ого потока воздуха, что, о свою очередь, позволяет осуществить подачу вспомогательного потока ооздуха сверху, Кроме того. образование ка.- п элоо щелеоого оодораспределителя из стенок самой трубы приводит к снижению ма гериалоемкости, исключению лишних деталей, что, в конечном итоге, приводит к упрощению конструкции. Одновременно использование микропористого слоя стенки трубы приводит к улучшению ее смачиваемости, а в конечном итоге - к повышению хладопроизоодительности устройства.(5 б Авторское свидетельство СССР й 1 61120:, Г 28 С 3/08, 1979,Аоторг ое сьидетельство СССР Г 1 319816,л Е 24 Е 3/14. 1971. на оыходс юследнего из устройства,3 Устройство по и,1, отличающееся ; чо дополнительный вентилятор вспо- ) оглгельного потока ьоэдуха размещен на о),ле последнего в устройство.1. Устроистоо по любому из пп.1 . 3, о лича:)щееся тем. что пористый слой вып., - н пут:,м обрабо; к) внешнеи поверх,)дриала плоских тпуб,срг,йст.и го любому из пп,1 - 4, Г, )аоц, ) с) Ге что эаоихрптели выпол. ,г ь ,)иг;с. Геяеток - турбупиэаторов, ;л ж;,.;ц.с )пр,зональны ленты и оер- )1 ныг- " Окни Угр),йг.то по л)обому из пп.1 - 5, о:,-и ающес гем, что щелевой оодорасп)элг. и)ель образован внутри верхней части ло ких труб горизонтальными ре ородками,7 Устроистоо по любому из пп,1 . 5, отличзющееся тем, что щелевой водорасп,елг;,игель образован иэ плоской трубы пу:м отгиба свободных кромок ее верхи,.л асти,д Устройстоо по любому из пп.1 . 5,:дои плоской трубы, при этом колпак за., л лынступа)ощими элементами на, ецнеи,л г тройстоо по любому из пп.1 - 8,ото., ы, еся тем, что часть каналов реци, иционного воздуха размещена вгод,онгх, а друга ) часть примыкает к корг:, нижнсй его части с двух сторон1 2003 вдоль направления движения основного потока, при этом каналы в поддонах выполнены оребренными.О. Устройство по любому из пп,1 - 9,55 12отличающееся тем, что теплообменный, элемент тепломассообменного блока второй ступени выполнен, например, иэ полимера с открытыми порами.Я 0013554 агб ставительхред М,Моргент Корректор М. Куль сенов едакто Зак Я 2 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента3035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1