Система вентиляции с утилизатором тепла
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях. Технический результат - повышение эффективности и надежности тепловлажностной обработки воздуха. Это достигается тем, что в системе вентиляции с утилизатором тепла, содержащей вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция воды осуществляется насосом посредством форсуночной системы орошения, а аппараты выполнены тепломассообменными аппаратами с виброкипящим слоем, в поддоне с насадкой которых расположены вибраторы, форсунка системы орошения теплообменника содержит корпус, штуцер и соосно расположенную вставку-завихритель с внешней винтообразной нарезкой и расширяющимся коническим отверстием внутри, причем в штуцере выполнено входное цилиндрическое отверстие, соединенное с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, а в нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу сопло, которое выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю диффузором, первая ступень диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия, выполненного внутри вставки-завихрителя, которая выполнена из износостойкого материала, а вторая ступень диффузора является продолжением его первой ступени, при этом на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка, причем коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени диффузора выполнена перфорированной, а в нижней части корпуса, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка, на которой установлен рассекатель потока, выполненный в виде по крайней мере двух расположенных наклонно к оси форсунки стержней, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень и опирающегося в нижней части на упор, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система кондиционирования по патенту РФ №2291358, кл. F24F 5/00 (прототип), содержащая вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой.
Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса тепловлажностной обработки воздуха в зимний период времени.
Технический результат - повышение эффективности и надежности тепловлажностной обработки воздуха.
Это достигается тем, что в системе вентиляции с утилизатором тепла, содержащей вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция воды осуществляется насосом, а аппараты выполнены тепломассообменными аппаратами с виброкипящим слоем, в поддоне с насадкой которых расположены вибраторы, форсунка системы орошения теплообменника содержит корпус со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, шнек запрессован в корпус с образованием конической камеры, расположенной над шнеком, соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен сплошным, а внешняя поверхность шнека представляет собой две последовательно соединенных поверхности, одна их которых представляет собой по крайней мере однозаходную винтовую канавку с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса, а вторая поверхность выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность, может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, а поверхность распылительного диска, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы, чередующиеся со сплошной частью поверхности распылительного диска.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы вентиляции с утилизатором тепла, на фиг. 2 - форсунка системы орошения теплообменника, на фиг. 3-6 - варианты насадки 9.
Система вентиляции с утилизатором тепла состоит из вентилятора 5, теплообменника 1, теплообменника первого подогрева 2 и аппарата 3, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция которой осуществляется насосом 4 через форсуночную систему орошения 10. Удаленный из помещения воздух вентилятором 6 подается в аппарат 7 с насадкой 9, служащий теплоутилизатором. Насос 8 предназначен для циркуляции воды, играющей роль промежуточного теплоносителя. Аппараты 3 и 7 являются тепломассообменными аппаратами с виброкипящим слоем, так как в поддоне, где расположена насадка, установлены вибраторы (не показаны).
Форсуночная система орошения двухступенчатого контактного теплообменника 1 включает в себя форсунку (фиг. 2), которая состоит из корпуса 11 и соосно расположенного и жестко связанного с ним в верхней части штуцера 12 с входным цилиндрическим отверстием 13, соединенным с диффузором 14, выполненным осесимметрично в корпусе 11. В нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу 11 сопло 15. Сопло 15 выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю 16 диффузором, при этом первая ступень 20 диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия 17, выполненного внутри вставки-завихрителя 16, а вторая ступень 21 диффузора является продолжением его первой ступени 20, причем на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка (на чертеже на показано).
Вставка-завихритель 16 расположена в центральном цилиндрическом отверстии 18 корпуса 11 и имеет внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 19, а внутри вставки-завихрителя 16 соосно выполнено расширяющееся коническое отверстие 17 для подвода жидкости из цилиндрического отверстия 13, выполненного в штуцере 12. Вставка-завихритель 16 фиксируется в нижней части корпуса 11 посредством сопла 15. Вставка-завихритель 16 выполнена из износостойкого материала. Коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени 21 диффузора выполнена перфорированной.
Форсунка для распыления жидкости работает следующим образом.
Жидкость в корпус 11 поступает через канал 13 подвода жидкости в штуцере 12, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 18. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах 19 вставки-завихрителя 16 и одновременно движется в осевом направлении по расширяющемуся коническому отверстию 17. В камере смешения сопла 15, образованной первой ступенью 20 двухступенчатого диффузора, происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы, а вторая ступень 21 диффузора с винтообразной нарезкой внутри ее усиливает эффект распыливания жидкости.
Такой поток жидкости на выходе из сопла 15 хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 15.
В нижней части корпуса 11, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка 22, на которой установлен рассекатель потока 23, выполненный в виде по крайней мере двух расположенных наклонно к оси форсунки стержней 24 и 25, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень 26, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса 28 с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень 26 и опирающегося в нижней части на упор 27, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню 26.
Система вентиляции с утилизатором тепла работает следующим образом.
Подаваемый вентилятором 5 наружный воздух сначала нагревается в теплообменнике 1, а затем догревается в теплообменнике первого подогрева 2 и поступает в аппарат 3, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция которой осуществляется насосом 4. Удаленный из помещения воздух вентилятором 6 подается в аппарат 7, служащий теплоутилизатором. Насос 8 предназначен для циркуляции воды, играющей роль промежуточного теплоносителя.
Аппараты с виброкипящим слоем широко применяют в системах оборотного водоснабжения (для охлаждения рециркулирующей воды) в хлебопекарной промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако наиболее эффективно их использование в вентиляционных системах тех предприятий, где по технологическим требованиям необходимо поддержание в течение всего года повышенной относительной влажности воздуха.
При использовании аппарата с виброкипящим слоем сокращается до 50% расхода теплоты на нагрев приточного воздуха и достигается охлаждение его в летний период, что обеспечивает достаточно малый срок окупаемости необходимых капитальных вложений.
Возможно выполнение насадки 9 (фиг. 3) в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца.
Возможно выполнение насадки 9 (фиг. 4) в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований. Возможно выполнение насадки 9 (фиг. 5) в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей. Возможно выполнение насадки 9 (фиг. 6) в виде по крайней мере двенадцати соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.
1. Система вентиляции с утилизатором тепла, содержащая вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция воды осуществляется насосом посредством форсуночной системы орошения, а аппараты выполнены тепломассообменными аппаратами с виброкипящим слоем, в поддоне с насадкой которых расположены вибраторы, отличающаяся тем, что форсунка системы орошения теплообменника содержит корпус, штуцер и соосно расположенную вставку-завихритель с внешней винтообразной нарезкой и расширяющимся коническим отверстием внутри, причем в штуцере выполнено входное цилиндрическое отверстие, соединенное с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, а в нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу сопло, которое выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю диффузором, первая ступень диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия, выполненного внутри вставки-завихрителя, которая выполнена из износостойкого материала, а вторая ступень диффузора является продолжением его первой ступени, при этом на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка, причем коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени диффузора выполнена перфорированной, а в нижней части корпуса, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка, на которой установлен рассекатель потока, выполненный в виде по крайней мере двух расположенных наклонно к оси форсунки стержней, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень и опирающегося в нижней части на упор, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню.
2. Система вентиляции с утилизатором тепла по п. 1, отличающаяся тем, что насадка выполнена в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или насадка выполнена в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований, или насадка выполнена в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей, или насадка выполнена в виде по крайней мере двенадцати соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.
