Кондиционер

 

Сущность изобретения: одна часть вихревой трубы расположена снизу камеры и содержит ввод сжатого воздуха и вывод холодного воздуха, другая размещена в камере, имеет вывод горячего воздуха и выполнена в виде пакета кольцевых параллельных горизонтальных диафрагм. Диафрагмы установлены соосно одна над другой и разделены между собой кольцевыми шайбами. Внутренний диаметр шайб больше, наружный меньше соответственно внутреннего и наружного диаметра диафрагм. Высота камеры превышает высоту пакета диафрагм, в нижней части камера снабжена патрубком подвода атмосферного воздуха. Участки диафрагм между стенкой камеры и шайбами имеют перфорацию. В верхней части камеры за пакетом диафрагм и соосно ему размещен эжектор, через который выполнен выход горячего атмосферного воздуха и хладагента. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к компрессионным холодильным машинам, в частности к кондиционерам, использующим вихревой эффект.

Известен кондиционер [1], содержащий герметичную камеру для хладагента и вихревой трубы, часть которой, предназначенная для вывода горячего воздуха, установлена в камере. К паровому пространству камеры подключен всасывающий патрубок вихревого эжектора, который питается от холодного или горячего воздуха вихревой трубы.

При работе эжектора в паровом пространстве камеры создается разрежение, происходит испарение и охлаждение воды в камере, при этом охлаждается вихревая труба.

Кроме того, если процесс охлаждения происходит без кипения, то температура воды будет определяться процессом испарительного охлаждения только с поверхности воды. При этом образуется значительная неравномерность температурного поля по высоте камеры. При любом расположении вихревой трубы в камере охлаждение происходит за счет свободноконвективного переноса тепла от более нагретых слоев воды к менее нагретым, что не обеспечивает достаточно эффективного процесса переноса тепла и выравнивание температуры по длине вихревой трубы.

Известен кондиционер [2], содержащий камеру для хладагента и вихревую трубу, одна часть которой предназначена для ввода в нее сжатого воздуха и вывода холодного воздуха, а другая - для вывода горячего воздуха и выполнена в виде пакета кольцевых параллельных горизонтальных диафрагм, соосно установленных в камере одна над другой. Диафрагмы разделены между собой кольцевыми шайбами, внутренний диаметр которых больше, а наружный - меньше соответственно внутреннего и наружного диаметров диафрагм.

Существенным недостатком такой конструкции является необходимость применения насоса для прокачки хладагента.

Кроме того, охлаждение вихревой трубы не обеспечивает равномерного отвода тепла по длине неравномерно нагреваемой части трубы с разностью температур в несколько десятков градусов.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения вихревой трубы.

Это достигается тем, что в известной конструкции кондиционера, содержащей камеру с патрубками подвода и отвода хладагента и вихревую трубу, одна часть которой расположена снизу камеры и включает ввод сжатого воздуха и вывод холодного воздуха, а другая размещена в камере, имеет вывод горячего воздуха и выполнена в виде пакета кольцевых параллельных горизонтальных диафрагм, соосно установленных одна над другой и разделенных между собой кольцевыми шайбами, причем внутренний диаметр последних больше, а наружный - меньше соответственно внутреннего и наружного диаметров диафрагм, согласно изобретению наружный диаметр диафрагм по существу равен внутреннему диаметру камеры, высота последней повышает высоту пакета диафрагм, при этом в нижней части камера снабжена патрубком подвода в нее атмосферного воздуха, участки диафрагм между боковой стенкой камеры и шайбами содержат перфорацию, в верхней части камеры за пакетом диафрагм и соосно ему имеется эжектор, через который выполнен выход горячего атмосферного воздуха и хладагента.

Кондиционер дополнительно снабжен патрубками подвода атмосферного воздуха, расположенными по высоте камеры между диафрагмами. Площадь перфораций диафрагм возрастает от периферии к центру. Эжектор выполнен в виде сопла, установленного на верхнем конце вихревой трубы в пространстве между пакетом диафрагм и верхней стенкой камеры, и диффузора, расположенного в верхней стенке камеры над соплом.

На фиг.1 показан кондиционер, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Кондиционер содержит камеру 1 для хладагента - воды и вихревую трубу 2, имеющую вихревую камеру 3 с сопловым вводом 4, установленным в патрубке 5, предназначенным для ввода сжатого воздуха. С камерой 3 соединены части 6, 7 трубы 2, предназначенные для вывода из нее холодного и горячего воздуха. Часть 7 трубы 3 выполнена в виде пакета кольцевых параллельных горизонтальных диафрагм 8, соосно установленных в камере 1 одна над другой.

Диафрагмы 8 разделены между собой кольцевыми шайбами 9, например из резины, внутренний диаметр которых больше, а наружный - меньше соответственно внутреннего и наружного диаметров диафрагм. Наружный диаметр диафрагм соответствует внутреннему диаметру камеры, высота которой меньше высоты пакета диафрагм. Между боковой стенкой камеры 1 и шайбами 9 диафрагмы имеют перфорации 10, площадь которых увеличивается от периферии к центру. Камера снабжена патрубками 11, расположенными по ее высоте для подвода атмосферного воздуха между диафрагмами, а также патрубками 12 для подачи в нее хладагента-воды.

В верхней части камеры 1 установлен эжектор 13, выполненный в виде сопла 14, расположенного на верхнем конце трубы 2 в пространстве между верхней стенкой 15 камеры и пакетом диафрагм 8 соосно последнему, а также диффузора 16, вмонтированного в стенку 15, выполненную под углом, расширяющимся в сторону днища камеры. Диффузор 16 расположен над соплом 14.

Кондиционер работает следующим образом.

После заполнения камеры 1 водой, которую подают через патрубки 12, через патрубок 5 и сопловой ввод 4 подают сжатый воздух. Поток расширяющегося воздуха устремляется в вихревую камеру 3, где приобретает вихревой характер течения. Здесь воздух разделяется на два потока: околоосевые слои вихря выводятся через часть 6 трубы 2 к охлаждаемому объекту, а нагревшиеся периферийные слои воздуха подаются в полость 17 части 7 трубы 2. Нагретый поток воздуха отводится через эжектор 13 наружу. Через всасывающий патрубок эжектора 13 воздух через патрубки 11 засасывается в полость камеры 1. Воздух, проходя через перфорации 10 диафрагм 8, взаимодействует с водой, образуя пенный слой. Горячий поток воздуха, омывая внутреннее оребрение диафрагм 8, отдает тепло пенному слою, омывающему наружное оребрение, увеличение площади перфораций 10, диафрагм 8 в направлении от периферии к центру способствует увеличению межфазной поверхности пенных слоев вблизи шайб 9, что приводит к интенсификации воздушно-испарительного охлаждения.

Диаметры перфораций 10, расход воздуха через эжектор 13, коэффициент эжекции и величина давления разрежения рассчитываются таким образом, чтобы с одной стороны не допускать уноса пены в эжектор 13, а, с другой - провала воды через перфорации диафрагм.

Процесс характеризуется высоким эффектом испарительного охлаждения. При течении воздуха в пенном слое от нижней диафрагмы 8 к верхней происходит ступенчатое увеличение его разрежения, что приводит к увеличению эффекта охлаждения каждой последующей диафрагмы по отношению к предыдущей.

При этом температура пенного слоя может быть значительно ниже температуры всасываемого окружающего воздуха. Так, например, при засасывании окружающего воздуха с температурой 25^оС и относительной влажностью 60% в нижнюю диафрагму 8 с давлением Р 0,1 МПа пенный слой может охладиться до 17,4^оС. При дальнейшем протекании воздуха в пенном слое через диафрагмы увеличивается разрежение воздуха и при Р ≈ 0,04 МПа температура пенного слоя понизится до 6^оС, а при понижении давления до Р ≈ 0,027 МПа температура составит 2^оС.

Формула изобретения

1. КОНДИЦИОНЕР, содержащий камеру с патрубками подвода и отвода хладагента, вихревую трубу, одна часть которой расположена снизу камеру и включает ввод сжатого воздуха и вывод холодного воздуха, а другая размещена в камере, имеет вывод горячего воздуха и выполнена в виде пакета кольцевых параллельных горизонтальных диафрагм, соосно установленных одна над другой и разделенных между собой кольцевыми шайбами, причем внутренний диаметр последних больше, а наружный меньше соответственно внутреннего и наружного диаметров диафрагм, отличающийся тем, что наружный диаметр по существу равен внутреннему диаметру камеры, высота последней превышает высоту пакета диафрагм, при этом в нижней части камера снабжена патрубком подвода в нее атмосферного воздуха, участки диафрагм между стенкой камеры и шайбами содержит перфорацию, в верхней части камеры за пакетом диафрагм и соосно с ним размещен эжектор, через который выполнен выход горячего атмосферного воздуха и хладагента.

2. Кондиционер по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен патрубками подвода атмосферного воздуха, расположенными по высоте камеры между диафрагмами.

3. Кондиционер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что площадь перфорации диафрагм увеличивается от периферии к центру.

4. Кондиционер по п.1, отличающийся тем, что эжектор выполнен в виде сопла, установленного на верхнем конце вихревой трубы в пространстве между пакетом диафрагм и верхней стенкой камеры, и диффузора, размещенного в верхней части камеры над соплом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2