СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗА Российский патент 2002 года по МПК A47L9/28 

Изобретение предназначено для использования в установках очистки воздуха, пылесосах, нагревателях воздуха, в устройствах вентиляции и кондиционирования воздуха для обезвреживания воздуха, выбрасываемого в атмосферу, термическим способом.

Известен способ обезвреживания воздуха в пылесосах (KR 94-713, МКИ A 47 L 9/28), в котором истекающий в атмосферу воздух подвергается нагреву. Однако такой способ требует большой затраты электроэнергии, особенно при максимальных расходах воздуха через пылесос, когда нагрев газа, обусловленный работой вентилятора, незначителен (на 10-20^oС) и, следовательно, чтобы нагреть газ до 70-100^oС требуется нагреватель с мощностью в несколько раз превышающей мощность вентилятора.

Известен способ обезвреживания воздуха в пылесосах (DE 4203712 А1), в котором часть нагретого вентилятором воздуха возвращают в поток газа перед фильтром. Однако такой способ также требует больших затрат энергии и, кроме того, ограничивает пропускную способность пылесоса по расходу воздуха.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ обезвреживания воздуха, обеспечивающий за счет рекуперации тепла снижение мощности, затрачиваемой на обезвреживание воздуха.

Поставленная задача решается тем, что в способе обезвреживания газа в устройствах, содержащих вентилятор, основанном на нагреве газа, согласно изобретению поток газа после прохождения вентилятора охлаждают, пропуская газ по меньшей мере по одному каналу для охлаждаемого газа рекуперативного теплообменника, по меньшей мере по одному каналу для нагреваемого газа рекуперативного теплообменника газ подают на вход вентилятора.

Использованием теплообменника позволяет передавать тепло от нагретого в вентиляторе газа холодному газу, поступающему на вход вентилятора, за счет чего снижается мощность, затрачиваемая на обезвреживание газа.

Поток газа перед подачей его в канал для охлаждаемого газа можно дополнительно нагревать, поддерживая температуру t₂ газа на входе в канал для охлаждаемого газа в диапазоне T₁<t₂<T₂, где величина T₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, Т₂ - максимально допустимое значение температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа рекуперативного теплообменника. Для дополнительного нагрева газа целесообразно использовать электрический нагреватель.

В тех случаях, когда тепловой энергии, передаваемой газу в вентиляторе, оказывается недостаточно для существенного повышения температуры газа, использование дополнительного нагрева газа позволяет обеспечить уровень температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа, достаточный для уничтожения вредных микроорганизмов.

Кроме того, для простоты и экономии объема дополнительный нагрев потока газа можно проводить при его прохождении через канал для охлаждаемого газа и/или канал для нагреваемого газа.

Поток газа до подачи его в канал для нагреваемого газа и/или после его прохождения канала для нагреваемого газа до выброса газа в атмосферу подвергают очистке от механических и жидких примесей, для которой используют сепаратор или фильтр.

Поток газа перед очисткой от механических и жидких примесей можно дополнительно нагревать, поддерживая температуру газа на входе в фильтр или сепаратор выше температуры, достаточной для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, а температуру газа на входе в канал для охлаждаемого газа ниже максимально допустимого значения температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа рекуперативного теплообменника.

В поток газа до вентилятора подмешивают регулируемым образом холодный газ из атмосферы и поддерживают температуру газа t₂ газа на входе в канал для охлаждаемого газа в диапазоне T₁<t₂<T₂, где величина T₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, Т₂ - максимально допустимое значение температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа.

По меньшей мере часть потока газа после вентилятора удаляют регулируемым способом в атмосферу, минуя канал для охлаждаемого газа теплообменника, и поддерживают температуру t₆ газа после вентилятора в диапазоне T₁<t₆<Т₂, где величина T₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, Т₂ - максимально допустимое значение температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа.

Регулируемое подмешивание холодного газа или удаление горячего газа после вентилятора позволяет поддерживать температуру газа после вентилятора и перед входом в канал для охлаждаемого газа на уровне, достаточном для уничтожения микроорганизмов и безопасном для работы устройства.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемыми чертежами (фиг.1 и фиг.2), на которых представлены различные схемы обезвреживания газа в устройствах, содержащих вентилятор.

При мощности N₁ вентилятора 1, расходе G газа, прокачиваемого через него, теплоемкости С_р газа температура газа при прохождении вентилятора 1 поднимется на величину Δ₁, равную
Δ₁=N₁/(G•C_p). (1)
При прохождении газа через каналы 2 для нагреваемого газа рекуперативного теплообменника 3 температура газа повысится на величину

где N₂ - мощность теплообмена, обеспечиваемого теплообменником 3. Величину N₂ можно рассчитать из условия
N₂=GCp(t₂-t₁)=GCp(t₄-t₃), (3),
где t₂, t₁ - температуры газа на входе и на выходе каналов 4 для охлаждаемого газа теплообменника 3, t₄, t₃ - температуры газа на входе и выходе каналов 2 для нагреваемого газа теплообменника 3 соответственно.

Температура газа на входе в каналы 4 для охлаждаемого газа теплообменника будет
t₂ = t₃+Δ₁+Δ₂, (4)
а температура газа на выходе из каналов 4 для охлаждаемого газа будет
t₁ = t₄+Δ₁. (5)
Соотношения (4)-(5) следуют очевидным образом из закона сохранения энергии. Величина N₂ (а следовательно, Δ₂) определяется конструкцией теплообменника 3 (для идеального теплообменника она может быть сколь угодно большой).

Как следует из соотношения (4) даже без дополнительного нагрева газа (как это делается в прототипе), за счет выбора конструкции теплообменника 3 можно обеспечить большое значение t₂, достаточное для уничтожения бактерий в тракте устройства после вентилятора 1.

Количество каналов для охлаждаемого и нагреваемого газа теплообменника 3 зависит от типа выбранного теплообменника, мощности вентилятора, расхода прокачиваемого газа. В частности, теплообменник может содержать один канал для нагреваемого газа и один канал для охлаждаемого газа.

В случае, когда конструкция теплообменника 3 не может обеспечить значений t₂, достаточных для уничтожения бактерий (особенно в инфекционно опасных помещениях), применяется дополнительный нагрев газа перед его подачей в каналы 4 для охлаждаемого газа с помощью нагревателя 5. При этом мощность этого нагревателя 5 будет в несколько раз меньшей, чем в прототипе (в формуле (1) в этом случае под N₁ следует принимать суммарную мощность вентилятора 1 и нагревателя 5).

Дополнительный нагрев газа может быть проведен также в каналах 2 и 4 самого теплообменника 3 посредством установки в них нагревателей.

При необходимости очистки газа от механических и жидких примесей газ до прохождения каналов 2 для нагреваемого газа или после их прохождения до выброса его в атмосферу подается на вход устройства 6, например сепаратора или фильтра. В этом случае дополнительный нагрев газа может быть проведен также перед прохождением газа через устройство 6 с использованием нагревателя 7 (фиг.2).

Для предотвращения перегрева элементов конструкции устройства возможно применение регулирования нагрева газа для поддержания температуры газа t₂ на входе в каналы 4 для охлаждаемого газа теплообменника 3 в диапазоне T₁<t₂<T₂, где величина T₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, а величина T₂ - наибольшее значение температуры газа на входе в каналы 4 для охлаждаемого газа, допустимое для длительной работы конструкции устройства.

В случае, представленном на фиг.2, регулируют дополнительный нагрев и поддерживают температуру t₅ перед фильтром или сепаратором t₅>T₁, а температуру t₂ на входе в каналы 4 для охлаждаемого газа t₂<T₂.

Для предотвращения перегрева газа возможно регулируемым образом подмешивать до входа в вентилятор 1 холодный газ из атмосферы с использованием устройства 8 и поддерживать температуру t₂ на входе в каналы 4 для охлаждаемого газа в диапазоне T₁<t₂<T₂.

Возможно также регулируемое удаление части нагретого потока газа или всего потока в атмосферу, минуя каналы 4 для охлаждаемого газа теплообменника 3, через устройство 9 и поддержание температуры газа после вентилятора T₁<t₆<T₂.

При значениях температур t газового потока в интервалах T₁>t или t>Т₂, проводится отключение электропитания агрегатов устройства и нагревателя.

Изобретение предназначено для использования в установках очистки воздуха, пылесосах, нагревателях воздуха, в устройствах вентиляции и кондиционирования воздуха для обезвреживания воздуха, выбрасываемого в атмосферу, термическим способом. Способ обезвреживания газа в устройствах, содержащих вентилятор, основанный на нагреве газа, заключается в том, что поток газа после прохождения вентилятора охлаждают, пропуская газ по меньшей мере по одному каналу для охлаждаемого газа рекуперативного теплообменника, по меньшей мере по одному каналу для нагреваемого газа рекуперативного теплообменника газ подают на вход вентилятора. Данный способ обеспечивает за счет рекуперации тепла снижение мощности, затрачиваемой на обезвреживание воздуха. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обезвреживания потока газа в устройствах, содержащих вентилятор, основанный на нагреве газа, отличающийся тем, что поток газа после прохождения вентилятора охлаждают, пропуская газ по меньшей мере по одному каналу для охлаждаемого газа рекуперативного теплообменника, по меньшей мере по одному каналу для нагреваемого газа рекуперативного теплообменника газ подают на вход вентилятора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток газа до подачи его в каналы для охлаждаемого газа дополнительно нагревают. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительный нагрев регулируют, поддерживая температуру газа t₂ на входе в каналы для охлаждаемого газа в диапазоне Т₁<t₂<T₂, где величина Т₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, Т₂ - максимально допустимое значение температуры газа на входе в каналы для охлаждаемого газа. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для дополнительного нагрева газа используют электрический нагреватель. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что проводят дополнительный нагрев потока газа при его прохождении через каналы для охлаждаемого газа и/или каналы для нагреваемого газа. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что поток газа до подачи его в каналы для нагреваемого газа подвергают очистке от механических и жидких примесей. 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что поток газа после прохождения каналов для нагреваемого газа до выброса его в атмосферу подвергают очистке от механических и жидких примесей. 8. Способ по любому из пп. 6-7, отличающийся тем, что для очистки потока газа от механических и жидких примесей используют сепаратор или фильтр. 9. Способ по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что поток газа перед очисткой от механических и жидких примесей дополнительно нагревают. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что дополнительный нагрев регулируют, поддерживая температуру газа на входе в фильтр или сепаратор выше температуры, достаточной для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, а температуру газа на входе в канал для охлаждаемого газа ниже максимально допустимого значения температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа рекуперативного теплообменника. 11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что в поток газа до вентилятора подмешивают регулируемым образом холодный газ из атмосферы и поддерживают температуру газа t₂ газа на входе в канал для охлаждаемого газа в диапазоне Т₁<t₂<T₂, где Т₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, Т₂ - максимально допустимое значение температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа. 12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что по меньшей мере часть потока газа после вентилятора удаляют регулируемым способом в атмосферу, минуя канал для охлаждаемого газа теплообменника, и поддерживают температуру t₆ газа после вентилятора в диапазоне Т₁<t₆<T₂, где величина Т₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, Т₂ - максимально допустимое значение температуры газа на входе в канал для охлаждаемого газа.