Система кондиционирования с теплообменными аппаратами
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях. Система кондиционирования с теплообменными аппаратами содержит последовательно установленные на притоке теплообменники, камеру смешения наружного рециркуляционного воздуха, камеру орошения, вентилятор, датчик контроля энтальпии приточного воздуха, воздушный клапан регулирования поступления рециркуляционного воздуха, вентили сезонного переключения, насос нагретой воды, насос охлажденной испарением воды, градирню, соединительные трубопроводы, водяной теплообменник для использования сбросной теплоты технологической воды и автоматический вентиль регулирования расхода охлажденной воды, причем камера орошения выполнена в виде роторного тепломассообменника и содержит входной и выходной патрубки, расположенные в корпусе, закрепленные на валу вращающиеся диски, нижняя часть которых находится в поддоне с водой, причем диски скреплены между собой шпильками через шайбы и выполнены из хорошо смачиваемого материала толщиной 0,5...1 мм, а вал с дисками вращается по ходу воздуха с частотой 4...24 мин-1 от двигателя; причем диски по форме могут быть выполнены гофрированными или плоскими, а в корпусе расположены защитные козырьки для уменьшения каплеуноса, а поддон с жидкостью связан с трубопроводом с шаровым клапаном и переливным трубопроводом, при этом каждая из форсунок состоит из корпуса со впускным отверстием, крышки, герметизирующей прокладки между корпусом и крышкой, пружины, расположенной между крышкой и завихрителем, выполненным в виде перевернутого днищем вверх цилиндрического стакана, установленного относительно корпуса с кольцевым зазором, причем в завихрителе выполнено, по меньшей мере, два ряда дроссельных отверстий, а в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, два равномерно расположенных по кольцевой стенке завихрителя тангенциальных дроссельных отверстия, а в нижней части корпуса установлен в виде конической шайбы сопловый вкладыш с калиброванным коническим отверстием, соосным с цилиндрической поверхностью завихрителя, и конусностью, обратной конусности конической шайбы вкладыша. Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система кондиционирования по патенту РФ №2031319, кл. F24F 5/00 от 27.04.92 (прототип), содержащая кондиционер с последовательно расположенными теплообменниками, вентилятор, аппарат испарительного охлаждения и вентиляторную градирню.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.
Это достигается тем, что в системе кондиционирования с теплообменными аппаратами, содержащей последовательно установленные на притоке теплообменники, камеру смешения наружного рециркуляционного воздуха, камеру орошения, вентилятор, датчик контроля энтальпии приточного воздуха, воздушный клапан регулирования поступления рециркуляционного воздуха, вентили сезонного переключения, насос нагретой воды, насос охлажденной испарением воды, градирню, соединительные трубопроводы, водяной теплообменник для использования сбросной теплоты технологической воды и автоматический вентиль регулирования расхода охлажденной воды, причем камера орошения выполнена в виде роторного тепломассообменника и содержит входной и выходной патрубки, расположенные в корпусе, закрепленные на валу вращающиеся диски, нижняя часть которых находится в поддоне с водой, причем диски скреплены между собой шпильками через шайбы и выполнены из хорошо смачиваемого материала толщиной 0,5...1 мм, а вал с дисками вращается по ходу воздуха с частотой 4...24 мин-1 от двигателя; причем диски по форме могут быть выполнены гофрированными или плоскими, а в корпусе расположены защитные козырьки для уменьшения каплеуноса, а поддон с жидкостью связан с трубопроводом с шаровым клапаном и переливным трубопроводом, каждая из форсунок состоит из корпуса со впускным отверстием, крышки, герметизирующей прокладки между корпусом и крышкой, пружины, расположенной между крышкой и завихрителем, выполненным в виде перевернутого днищем вверх цилиндрического стакана, установленного относительно корпуса с кольцевым зазором, причем в завихрителе выполнено, по меньшей мере, два ряда дроссельных отверстий, а в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, два равномерно расположенных по кольцевой стенке завихрителя тангенциальных дроссельных отверстия, а в нижней части корпуса установлен в виде конической шайбы сопловый вкладыш с калиброванным коническим отверстием, соосным с цилиндрической поверхностью завихрителя, и конусностью, обратной конусности конической шайбы вкладыша.
На фиг.1 изображена принципиальная схема системы кондиционирования с теплообменными аппаратами, на фиг.2 - общий вид форсунки для распыливания жидкостей, на фиг.3 - разрез А-А фиг.2.
Система кондиционирования с теплообменными аппаратами (фиг.1) содержит последовательно установленные на притоке теплообменники 1, камеру смешения 2 наружного рециркуляционного воздуха, камеру орошения 3 в виде роторного тепломассообменника, вентилятор 4, датчик 5 контроля энтальпии приточного воздуха, воздушный клапан 6 регулирования поступления рециркуляционного воздуха, вентили 7 сезонного переключения, насос нагретой воды 8, насос 9 охлажденной испарением воды, градирню 10 с центробежными форсунками, соединительные трубопроводы 11, водяной теплообменник 12 для использования сбросной теплоты технологической воды, автоматический вентиль 13 регулирования расхода охлажденной воды, регулируемый приточный клапан 14.
Роторный тепломассообменник, представляющий собой камеру орошения, содержит входной патрубок в корпусе и закрепленные на валу вращающиеся диски 15, а также выходной патрубок. Нижняя часть дисков 15 находится в поддоне 16 с водой. Диски 15 выполняются из хорошо смачиваемого материала (дюралюминия, пластмассы с шершавой обезжиренной поверхностью или др.) толщиной 0,5...1 мм. Вал с дисками 15 вращается от двигателя 19; при меньшей частоте наблюдается неполное смачивание дисков 15, а при большей - срыв капель с поверхности дисков. По форме диски 15 могут быть выполнены гофрированными для увеличения поверхности контакта тепломассообмена, причем гофры по форме могут быть выполнены в форме многоугольника, синусоиды, полуокружности (на чертеже не показано). Между собой диски 15 скрепляются шпильками с разделительными шайбами. В корпусе тепломассообменника расположены защитные козырьки 18 для уменьшения каплеуноса. В поддоне 16 закреплены горизонтальные пластины, а также с поддоном 16 связаны трубопровод с шаровым клапаном и переливной трубопровод.
Центробежная форсунка (фиг.2 и 3) градирни 10 состоит из корпуса 20 с впускным отверстием 21 крышки 22 герметизирующей прокладки 23 между корпусом и крышкой, пружины 24, расположенной между крышкой и завихрителем 25, выполненным в виде перевернутого днищем вверх цилиндрического стакана, установленного относительно корпуса 20 с кольцевым зазором 26. В завихрителе 25 выполнено, по меньшей мере, два ряда дроссельных отверстий 27, в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, два равномерно расположенных по кольцевой стенке завихрителя 25 дроссельных отверстия 27. В нижней части корпуса 20 установлен в виде конической шайбы сопловый вкладыш 28, выполненный из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира с калиброванным коническим отверстием 29, соосным с цилиндрической поверхностью завихрителя 25, причем отверстие 29 имеет обратную конусность с конической шайбой вкладыша 28.
Система кондиционирования с теплообменными аппаратами работает следующим образом.
В приточном тракте устанавливаются теплообменники 1, в трубки которых подается вода после ее испарительного охлаждения в вентиляторной градирне 10. Теплообменники 1 связаны трубопроводами с вентиляторной градирней 10, смонтированной на кровле здания. В градирню осевым вентилятором засасывается наружный воздух с температурой по мокрому термометру, которая является пределом испарительного охлаждения воды. Температура охлажденной испарением воды всегда меньше температуры по мокрому термометру.
Охлажденная испарением вода забирается насосом 9 и по соединительным трубопроводам 11 подается в трубки теплообменника 1 в приточном аппарате кондиционера. При работе вентилятора 4 через теплообменники перемещается приточный наружный воздух.
Роторный тепломассообменник камеры орошения 3 работает так. Обрабатываемый воздух поступает в тепломассообменник через входной патрубок в радиальном направлении к вращающимся дискам 15, проходит в щелевых каналах между ними и направляется к выходному патрубку. Нижняя часть дисков ротора находится в поддоне 16 с водой, поэтому при вращении ротора на поверхности дисков образуется тонкая пленка воды, с которой взаимодействует поток воздуха. Ротор вращается по ходу воздуха с частотой 4...24 мин-1, так как при меньшей частоте наблюдается неполное смачивание дисков, а при большей - срыв капель с поверхности дисков 15. При вращении ротора по ходу воздуха пленка воды растекается по поверхности дисков под действием потока воздуха и удерживается без срыва капель при скорости в живом сечении 11-17 м/с (в зависимости от размера зазора между дисками), причем с уменьшением зазора предельная скорость возрастает. При хорошем качестве изготовления и сборки ротор вращается с частотой 6...9 мин-1 под действием набегающего потока воздуха. Постоянный уровень воды в поддоне поддерживается за счет подпитки водопроводной водой из трубопровода. Насос для этого режима обработки вообще не требуется.
Центробежная форсунка градирни 10 для распыливания жидкости работает следующим образом.
Жидкость подается по впускному отверстию 21 в кольцевой зазор 26, откуда в завихритель 25 через тангенциально расположенные к внутренней поверхности завихрителя 25 дроссельные отверстия 27. Вращающийся поток жидкости из завихрителя 25 выходит через калиброванное коническое отверстие 29 соплового вкладыша 28, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности отверстия 29.
При среднем диаметре отверстия 29, находящемся в диапазоне 2,5...3,5 мм, и давлении подаваемой через впускное отверстие 21 жидкости под давлением 6...9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.
При политропических процессах нагрева или охлаждения необходимо обеспечить подачу и удаление теплой или холодной воды из поддона с помощью насоса, однако требуемый напор насоса будет очень небольшим. Эффективность тепло- и массообмена в режиме изоэнтальпийного достаточно велика, причем с увеличением зазора между дисками коэффициент эффективности уменьшается, а с увеличением диаметра возрастает. Это объясняется следующим: так, при увеличении зазора коэффициент эффективности действительно уменьшается, однако удельное количество явной теплоты, передаваемой от воздуха к воде с единицы площади поверхности дисков, возрастает, т.е. возрастает и коэффициент теплоотдачи, что объясняется увеличением турбулентности потока воздуха. При изменении диаметра дисков изменяются удельная площадь поверхности переноса, пропускная способность аппарата и его аэродинамическое сопротивление. Поэтому при выборе диаметра ротора и величины зазора между дисками необходимо выполнять технико-экономические расчеты. Для изменения режима тепловой обработки приточного воздуха в схеме предусмотрены переключающие вентили 7 на трубопроводах 11 и водяном теплообменнике 12 для нагрева сбросной теплотой рециркулирующей воды. Предложенная система кондиционирования с теплообменными аппаратами является по существу приточной системой, в которой теплообменники используются летом для косвенного испарительного охлаждения, а зимой для нагрева приточного воздуха, что позволяет эффективно использовать для нагрева приточного воздуха сбросные и дешевые низкотемпературные источники теплоты в виде технологической воды или обратной теплофикационной воды.
1. Система кондиционирования с теплообменными аппаратами, содержащая последовательно установленные на притоке теплообменники, камеру смешения наружного рециркуляционного воздуха, камеру орошения, вентилятор, датчик контроля энтальпии приточного воздуха, воздушный клапан регулирования поступления рециркуляционного воздуха, вентили сезонного переключения, насос нагретой воды, насос охлажденной испарением воды, градирню, соединительные трубопроводы, водяной теплообменник для использования сбросной теплоты технологической воды и автоматический вентиль регулирования расхода охлажденной воды, причем камера орошения выполнена в виде роторного тепломассообменника и содержит входной и выходной патрубки, расположенные в корпусе, закрепленные на валу вращающиеся диски, нижняя часть которых находится в поддоне с водой, причем диски скреплены между собой шпильками через шайбы и выполнены из хорошо смачиваемого материала толщиной 0,5...1 мм, а вал с дисками вращается по ходу воздуха с частотой 4...24 мин-1 от двигателя; причем диски по форме могут быть выполнены гофрированными или плоскими, а в корпусе расположены защитные козырьки для уменьшения каплеуноса, а поддон с жидкостью связан с трубопроводом с шаровым клапаном и переливным трубопроводом, отличающаяся тем, что каждая из форсунок состоит из корпуса со впускным отверстием, крышки, герметизирующей прокладки между корпусом и крышкой, пружины, расположенной между крышкой и завихрителем, выполненным в виде перевернутого днищем вверх цилиндрического стакана, установленного относительно корпуса с кольцевым зазором, причем в завихрителе выполнено, по меньшей мере, два ряда дроссельных отверстий, а в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, два равномерно расположенных по кольцевой стенке завихрителя тангенциальных дроссельных отверстия, а в нижней части корпуса установлен в виде конической шайбы сопловый вкладыш с калиброванным коническим отверстием, соосным с цилиндрической поверхностью завихрителя, и конусностью, обратной конусности конической шайбы вкладыша.
2. Система кондиционирования с теплообменными аппаратами по п.1, отличающаяся тем, что сопловый вкладыш форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
