УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ ВОЗДУХА Российский патент 2001 года по МПК F24F3/14 

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано для получения влаги из воздуха с помощью парокомпрессионной холодильной машины.

Известен механический осушитель воздуха, представляющий собой небольшой передвижной парокомпрессионный холодильный агрегат, в котором влажный воздух из помещения с помощью вентилятора прокачивается последовательно сначала через испаритель холодильной машины с температурой поверхности ниже точки росы воздуха, осушаясь при этом, а потом - через конденсатор, где осушенный воздух нагревается, и затем снова поступает в то же самое помещение. Сконденсировавшаяся из воздуха влага стекает и накапливается в специальной емкости, из которой периодически сливается (Гоголин А.А., Барулин Н.Я. Кондиционирование воздуха. Москва, Госторгиздат, 1963, с.66,67).

Недостатком известного осушителя воздуха является нестабильный режим работы холодильной машины при отличии ночной и дневной температуры наружного воздуха. Это уменьшает надежность установки и увеличивает ее энергопотребление.

Известна также установка с холодильной машиной, принятая в качестве ближайшего аналога и предназначенная для осушения сжатого воздуха охлаждением, содержащая последовательно установленные в замкнутом холодильном контуре компрессор, конденсатор, дроссельное устройство и испаритель, а также воздушную магистраль, проходящую через испаритель и включающую двухпоточный теплообменник, прямой поток которого подсоединен к входу в испаритель, и отделитель и сборник влаги (Холодильные машины и аппараты. Каталог ВНИИХОЛОДМАШ, ч. 1, Москва, Цинтихимнефтемаш, 1991, с. 57,58).

Известный механический осушитель неэффективен с точки зрения производительности по воде, поскольку основная часть его холодопроизводительности расходуется на охлаждение воздуха до точки росы. Кроме того, для нормальной работы конденсатора недостаточно расхода воздуха, проходящего через испаритель. Регулирование производительности установки осуществляется ступенчатым или плавным изменением холодопроизводительности холодильной машины, что также снижает надежность ее работы.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемой установки, заключается в высокой влагопроизводительности при работе холодильной машины при любой температуре наружного воздуха и в снижении удельных энергозатрат.

Предлагаемая установка позволяет получить влагу из воздуха в таких местах, где отсутствуют другие источники пресной воды: в пустыне, на море и т.п.

Обычно установка работает при высокой дневной температуре наружного воздуха (40^o и выше). При снижении температуры наружного воздуха (например, ночью до 25^oC) необходимость в теплообменнике исчезает, так как при постоянной абсолютной влажности воздуха относительная влажность повышается.

Технический результат достигается за счет того, что в установке для получения влаги из воздуха, содержащей холодильную машину с последовательно установленными в замкнутом контуре компрессором, конденсатором, дроссельным устройством и испарителем, а также воздушную магистраль, проходящую через испаритель и включающую двухпоточный теплообменник, прямой поток которого подсоединен к входу в испаритель, и отделитель и сборник влаги, магистраль снабжена распределительным устройством (например, заслонкой) с двумя выходами, первый из которых подключен к входу прямого потока в теплообменник, а второй - между теплообменником и испарителем, причем отделитель и сборник влаги установлен после испарителя и его выход соединен с входом в теплообменник по обратному потоку.

На чертеже представлена установка для получения влаги из воздуха.

Установка содержит холодильную машину, состоящую из последовательно установленных в замкнутом контуре компрессора 1, конденсатора 2, дроссельного устройства 3 и испарителя 4, и воздушную магистраль, проходящую через испаритель 4 и включающую распределительное устройство, например, заслонку 5, двухпоточный теплообменник 6 и отделитель и сборник 7 влаги. Заслонка 5 выполнена с двумя выходами. Один выход соединен с прямым потоком теплообменника 6 на входе, а другой врезан в трубопровод между теплообменником 6 и испарителем 4. Отделитель и сборник 7 влаги размещен на воздушной магистрали после испарителя 4, а его выход подключен к обратному потоку теплообменника 6.

Устройство работает следующим образом.

При высокой температуре окружающей среды (например, 40^oC и относительной влажности 40%) заслонка 5 стоит в положении, когда весь поток воздуха поступает в теплообменник 6, где он охлаждается за счет обратного потока осушенного воздуха, выходящего из испарителя 4 и отделителя и сборника 7 влаги. Охлажденный в теплообменнике 6 (например, до 25^oC и относительной влажности 95%) воздух далее поступает в испаритель 4, где происходит дальнейшее понижение его температуры (например, до 15^oC) и конденсация влаги, которая стекает в отделитель и сборник 7 влаги. Затем воздух проходит обратным потоком через теплообменник 6, подогревается (например, до температуры 30^oC) и поступает в конденсатор 2. Основной поток воздуха в конденсатор 2 поступает из окружающей среды (до 80% расхода).

При этом увеличивается производительность установки по выделяемой из воздуха влаге при той же мощности компрессора (холодопроизводительности установки), т. е. уменьшается энергопотребление при той же влагопроизводительности.

При снижении температуры окружающей среды (например, ночью до 25^oC и относительной влажности 95%) заслонка 5 перемещается в положение, когда весь поток воздуха поступает сразу в испаритель 4, минуя теплообменник 6. Воздух после отделителя и сборника 7 влаги проходит через теплообменник 6 (температура его в этом случае остается постоянной) и поступает в конденсатор 2.

При промежуточной температуре (например, между 40 и 25^oC) заслонка 5 устанавливается в положение, когда часть потока воздуха проходит через теплообменник 6, а другая часть - минуя теплообменник 6. Оба потока смешиваются перед испарителем 4, при этом должна устанавливаться температура воздуха, близкая к точке росы, что достигается регулированием соотношения потоков (соответствующим положением заслонки 5).

Заслонка может иметь ручной или автоматический (с сигналом от датчика температуры и влажности поступающего в установку воздуха из окружающей среды) привод.

Установка содержит холодильную машину с последовательно установленными в замкнутом контуре компрессором, конденсатором, дроссельным устройством и испарителем, а также воздушную магистраль, проходящую через испаритель и включающую распределительное устройство, например заслонку, двухпоточный теплообменник и отделитель и сборник влаги. Один из двух выходов распределительного устройства подключен к входу прямого потока в теплообменник, а другой - между теплообменником и испарителем. Отделитель и сборник влаги размещен после испарителя и его выход соединен с входом в теплообменник по обратному потоку. Использование изобретения позволит повысить влагопроизводительность при работе холодильной машины при любой температуре наружного воздуха и снизить удельные энергозатраты. Также с помощью установки можно получить влагу из воздуха в местах, где отсутствуют другие источники пресной воды: в пустыне, на море и т.д. 1 ил.

Установка для получения влаги из воздуха, содержащая холодильную машину с последовательно установленными в замкнутом контуре компрессором, конденсатором, дроссельным устройством и испарителем, воздушную магистраль, проходящую через испаритель и включающую двухпоточный теплообменник, прямой поток которого подсоединен к входу в испаритель, и отделитель и сборник влаги, отличающаяся тем, что магистраль снабжена распределительным устройством (например, заслонкой) с двумя выходами, первый из которых подключен к входу прямого потока в теплообменник, а второй - между теплообменником и испарителем, причем отделитель и сборник влаги установлен после испарителя и его выход соединен с входом в теплообменник по обратном потоку.