СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ГАЗОВОГО (ВОЗДУШНОГО) ПОТОКА Российский патент 1999 года по МПК F24F12/00 

Изобретение относится к способу утилизации теплоты от газовых, в т.ч. воздушных, потоков и может быть использовано в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в других отраслях промышленности.

В настоящее время в системах вентиляции и кондиционирования воздуха для утилизации низкопотенциального тепла удаляемого воздуха из помещений применяются теплообменники теплоутилизаторы, которые устанавливают в воздуховодах. Наиболее универсальными устройствами являются рекуперативные теплообменники с промежуточным теплоносителем, в качестве которых применяются вода или водный раствор хлористого кальция. Обычно устанавливают два теплообменника: один в воздуховоде удаляемого воздуха, другой - на пути подачи наружного воздуха в помещение (в приточной камере или центральном кондиционере). Трубные пространства обоих теплообменников соединены между собой трубопроводами, образуя замкнутый контур для промежуточного теплоносителя. В этом же контуре находится насос для циркуляции промежуточного теплоносителя. (Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование. Справочник проектировщика. /Под ред. Павлова Н.Н. и Шиллера Ю.И. М.: Стройиздат, 1992, кн. 2, ч. 3, 319 с.).

Процесс теплоутилизации осуществляется следующим способом. Удаляемый воздух из помещения, содержащий вредности (теплоту, водяные пары, газо- и пылеобразные вещества), обдувает снаружи оребренные трубы теплообменника-теплоутилизатора, отдавая часть теплоты промежуточному теплоносителю. При этом температура промежуточного теплоносителя повышается, а температура, и соответственно, энтальпия удаляемого воздуха уменьшается. Охлажденный воздух после утилизатора обычно выбрасывается в атмосферу. В то же время промежуточный теплоноситель за счет напора, создаваемого насосом, поступает в трубное пространство другого теплообменника, имеющего наружное оребрение, для нагрева наружного воздуха, температура которого в зимний период года обычно ниже 0^oC. Затем охлажденный промежуточный теплоноситель поступает обратно в теплообменник-теплоутилизатор удаляемого воздуха для отнятия теплоты и т.д.

Недостатками данного способа утилизации теплоты удаляемого воздуха являются: возможность загрязнения наружной оребренной поверхности теплообменника-теплоутилизатора механическими частицами (пылью), содержащимися в удаляемом воздухе. Большие габариты теплообменника-теплоутилизатора (большой расход металла, большая масса, высокая стоимость) из-за низкой величины коэффициента теплопередачи от газового потока к промежуточному теплоносителю.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Техническим результатом является уменьшение поверхности теплопередачи теплообменника-теплоутилизатора за счет повышения коэффициента теплопередачи и совмещение процесса теплоутилизации удаляемого воздуха с его мокрой очисткой от пыли.

Технический результат достигается тем, что газовый (воздушный) поток пропускают через теплообменник-рекуператор с промежуточным теплоносителем, при этом предварительно поток направляют в контактный аппарат с рециркуляционной водой для адиабатического увлажнения до относительной влажности ~ 95%.

Предлагаемый способ утилизации теплоты воздушного потока может быть реализован при наличии блока тепломассообмена (БТМ), выпускаемого промышленностью для центральных кондиционеров марки КТЦЗ 1.

На фиг.1 приведена схема БТМ, на фиг.2 - схема реализации предложенного способа.

Блок тепломассообмена содержит бак 1 для воды, оросительную секцию 2, оребренный теплообменник 3, потолок 4, форсунки для воды 5, направляющие пластины 6, дверку 7.

Данный БТМ предлагается присоединить к воздуховоду удаляемого воздуха из помещения. Причем, входным участком будет являться область БТМ с оросительной секцией, а выходным - участок, состоящий из оребренного поверхностного теплообменника. Как видно, направление движения воздушного потока в БТМ будет противоположным стандартному, т.е. заводскому исполнению.

Принципиальная схема предлагаемого способа утилизации теплоты удаляемого воздуха приведена на фиг.2.

Схема содержит блок тепломассообмена (БТМ) 1 и оросительную секцию 2, теплообменник блока 3, насос 4 для промежуточного теплоносителя, теплообменник (воздухонагреватель) 5 центрального кондиционера.

1. Удаляемый воздух из помещения проходит форсуночную (оросительную) секцию 2, где контактирует с рециркуляционной водой, распыляемой через форсунки. Одновременно с увлажнением воздуха до относительной влажности ~95% происходит его очистка от пыли, которая увлекается рециркуляционной водой.

Из форсуночной секции удаляемый воздух проходит снаружи оребренные трубки теплообменника БТМЗ и удаляется в атмосферу. При этом теплота воздушного потока при помощи теплопередачи сообщается промежуточному теплоносителю, циркулирующему при помощи насоса 4 в замкнутом контуре между теплообменниками 3 и 5 в трубном пространстве. Как указывалось выше, перевод удаляемого воздуха в состояние насыщенного воздуха по отношению к водяным парам позволяет существенно повысить коэффициент теплоотдачи на границе воздух - поверхность теплообменника и, соответственно, увеличить общий коэффициент теплообмена - коэффициент теплопередачи. Нагретый промежуточный теплоноситель, проходя по трубкам теплообменника (воздухонагревателя) 5 центрального кондиционера, при помощи теплопередачи отдает теплоту наружному (приточному) воздуху, который проходит снаружи оребренных труб. Охладившись, промежуточный теплоноситель вновь возвращается в теплообменник 3 и т.д.

Достоинствами заявляемого изобретения являются уменьшение поверхности теплопередачи теплообменника-теплоутилизатора за счет повышения коэффициента теплопередачи. Его повышение обусловлено ростом коэффициента теплоотдачи от воздуха к стенке. В результате уменьшается количество теплообменников-теплоутилизаторов или их габариты, масса, стоимость. Возможность совмещения процесса теплоутилизации удаляемого воздуха с его мокрой очисткой от пыли.

Изобретение предназначено для использования низкопотенциальной теплоты удаляемого воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Удаляемый воздух направляют в контактный аппарат с рециркуляционной водой для адиабатического увлажнения до относительной влажности ~95%. При прямом контакте воздушного потока с распыляемой водой одновременно с увлажнением осуществляется его мокрая очистка от пыли. Затем воздух с параметрами, близкими к насыщенному состоянию, подают в поверхностный теплообменник - рекуператор с промежуточным теплоносителем для утилизации теплоты удаляемого воздуха (газа). Технический результат заключается в том, что способ утилизации теплоты позволяет уменьшить поверхность теплопередачи рекуперативных теплообменников с промежуточным теплоносителем, а также осуществить очистку удаляемого воздуха (газа) от пыли, в т.ч. и мелкодисперсных частиц. 2 ил.

Способ утилизации теплоты газового (воздушного) потока, при котором пропускают поток через теплообменник-рекуператор с промежуточным теплоносителем, отличающийся тем, что предварительно газовый (воздушный) поток направляют в контактный аппарат с рециркуляционной водой для адиабатического увлажнения до относительной влажности ~ 95%.