УСТРОЙСТВО КОСВЕННО-ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 2010 года по МПК F24F3/14 F24F3/16 F24F6/02 

Изобретение относится к технике кондиционирования, вентиляции и охлаждения воздуха в помещениях жилого и производственного назначения, метрополитене.

Конструкция устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха, в которых для охлаждения потока воздуха используется эффект испарения воды с поверхности капиллярно-пористых пластин, для обеспечения стабильности холодопроизводительности устройства в процессе эксплуатации и увеличения ресурса его работы должна исключать возможность отложения солей жесткости воды в капиллярах и порах пластин, приводящей к их облитерации, а также на рабочих поверхностях узлов и элементов.

Известно устройство для косвенно-испарительного охлаждения воздуха (см. патент РФ №2258871, МПК F24F 3/14, опубл. 20.08.2005, бюл. №23), содержащее корпус с поддоном, размещенные в корпусе пластины из капиллярно-пористого и водонепроницаемого материалов, образующие открытые с обоих торцов сухие и закрытые с входного торца мокрые каналы. Капиллярно-пористые пластины выполнены из проницаемого магнитного материала, состоящего из связующей клеевой основы и пространственно ориентированных частиц ферромагнитного наполнителя, имеющих высокие теплопроводность, коррозионную устойчивость и намагничиваемость.

Такая конструкция устройства за счет умягчения воды, проходящей по капиллярам, воздействием на нее магнитного поля, создаваемого ферромагнитными частицами, введенными в качестве наполнителя в капиллярно-пористые пластины, при котором диполи воды и ионы солей переходят в возбужденное энергетическое состояние, препятствующее отложению солей жесткости, позволяет уменьшить интенсивность засоления пор и капилляров, но не обеспечивает этого процесса по всей высоте пластин из-за малого времени воздействия магнитного поля на воду в верхней части пластин и его малой напряженности, а также не исключает отложения солей жесткости на поверхности поддона и устройств, подводящих к нему воду.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является устройство для косвенно-испарительного охлаждения воздуха (см. патент РФ №2079057, МПК F24F 3/14, опубл. 10.05.1997, бюл. №13), принятое авторами за прототип.

Известное устройство для косвенно-испарительного охлаждения воздуха содержит корпус с поддоном и патрубками для подвода и отвода основного и вспомогательного потоков воздуха, пластины из капиллярно-пористого и водонепроницаемого материалов, размещенные в корпусе, подпитывающий узел с магнитным умягчителем воды, выполненный в виде емкости с размещенным на ее поверхности умягчителем воды, и блок управления. Емкость посредством капиллярного отверстия и трубки сообщается с поддоном.

К недостаткам этого устройства следует отнести то, что не удается полностью исключить процесс отложения солей жесткости воды в капиллярах, в поддоне и подпитывающей емкости из-за низкой эффективности магнитной обработки воды, обусловленной низкой скоростью прохождения воды в магнитном поле умягчителя воды, расположенного на поверхности емкости подпитывающего узла, недостаточной напряженности магнитного поля во всем объеме воды, находящейся в емкости, и отсутствием в ней достаточного количества растворенного кислорода, что является необходимым условием эффективной обработки воды в магнитном поле, влияющим на процесс отложения солей жесткости.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение холодопроизводительности, надежности и ресурса работы узлов и агрегатов, снижение времени и материальных затрат на их техническое обслуживание.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство содержит корпус с поддоном и патрубками для подвода и отвода основного и вспомогательного потоков воздуха, пакет теплообменных пластин из влагонепроницаемого и капиллярно-пористого материала, размещенный в корпусе, блок управления, подпитывающий узел с магнитным умягчителем воды, выполненный в виде открытого резервуара с датчиками минимального и максимального уровня воды, установленного под поддоном и сообщающегося через соленоидный клапан с линией подачи воды, а через отсасывающий насос - с поддоном, в боковой стенке которого образован горизонтальный паз на уровне смачивания пластин из капиллярно-пористого материала, магнитный умягчитель воды выполнен в виде двух независимых функционально узлов магнитной обработки воды, один из которых размещен перед соленоидным клапаном, а второй - после отсасывающего насоса, причем датчики минимального и максимального уровня воды и соленоидный клапан соединены с блоком управления.

За счет выполнения емкости подпитывающего узла в виде резервуара открытого типа, обеспечивающего постоянный контакт водной поверхности с воздухом, размещения ее под поддоном, выполнения в поддоне горизонтального паза на уровне смачивания капиллярно-пористых пластин и подачи воды из нее в поддон, достигается постоянный уровень воды в поддоне, исключается необходимость применения автоматической системы поддержания уровня воды в поддоне, а ее постоянный слив по воздуху в открытый резервуар обеспечивает повышение концентрации в ней кислорода, улучшающего эффективность магнитной обработки в узле магнитной обработки, размещенном после отсасывающего насоса, улучшается процесс капиллярного подъема воды в капиллярно-пористых пластинах, что увеличивает холодопроизводительность установки.

За счет размещения узла магнитной обработки воды перед соленоидным клапаном исключается отложение солей жесткости в соленоидном клапане, в резервуаре и отсасывающем насосе, что повышает ресурс работы установки и снижает затраты на техническое обслуживание.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки косвенно-испарительного охлаждения воздуха, на фиг.2 приведена зависимость высоты h_в капиллярного подъема воды из капиллярно-пористого материала 5 от времени для воды без магнитной обработки (график 1) и для воды после магнитной обработки (график 2), на фиг.3 показана зависимость максимальной высоты h_в ^max подъема воды в пластинах из капиллярно-пористого материала 5 от эффективности магнитной обработки воды Э=R_уд ^м/R_уд, где R_уд и R_уд ^м - удельное электрическое сопротивление воды до и после магнитной обработки соответственно.

Устройство косвенно-испарительного охлаждения воздуха содержит корпус 1 с поддоном 2, пакет 3 теплообменных пластин из влагонепроницаемого материала 4 и капиллярно-пористого материала 5. Поддон 2 заполнен водой 6. Подпитывающий узел выполнен в виде открытого резервуара 7, заполненнного водой 8, с узлом магнитной обработки 9 воды и с соленоидным клапаном 10. Блок управления 11 соединен с датчиком минимального уровня воды 12, с датчиком максимального уровня воды 13 и с соленоидным клапаном 10. В поддоне 2 образован горизонтальный паз 14. Через насос 15 и узел магнитной обработки 16 воды подпитывающий узел сообщается с поддоном 2. Корпус 1 снабжен патрубками 17, 18 и 19 для подвода общего L_общ и отвода основного L_осн и вспомогательного L_всп. потоков воздуха соответственно, расстояние от дна поддона 2 до уровня смачивания капиллярно-пористых пластин - h, минимальный уровень воды в резервуаре 7 - h₁ максимальный уровень воды в резервуаре 7 - h_2; поверхность воды в резервуаре, соприкасающаяся с воздухом - П, подаваемый поток воздуха - L_общ, поток охлажденного воздуха - L_осн., вспомогательный поток воздуха - L_всп..

Устройство работает следующим образом.

По сигналу датчика минимального уровня воды 12, поступающему на вход блока управления 11, открывается соленоидный клапан 10, и вода через узел магнитной обработки воды 9, например, типа «МПВ MWS» ТУ 3697-001-47091406-2000 и через соленоидный клапан 10 поступает в резервуар 7. При достижении водой 8 максимального уровня h₂ соленоидный клапан 10 по сигналу датчика максимального уровня 13 закрывается, прекращая поступление воды в резервуар 7. Вода 8, подвергнутая магнитной обработке в узле 9, контактирует поверхностью П с окружающим воздухом и насыщается кислородом. Вода 8 отсасывающим насосом 15 через второй узел магнитной обработки воды 16 подается в поддон 2, где, достигнув уровня h смачивания капиллярно-пористых пластин 5, через горизонтальный паз 14 в стенке поддона 2 переливается в резервуар 7, дополнительно насыщаясь кислородом вследствие контакта с окружающим воздухом. Вода 6, поднимаясь по капиллярам капиллярно-пористых пластин 5, смачивает их и испаряется с поверхности. В корпус 1 подают поток охлаждаемого воздуха L_общ., где, проходя через влажные каналы, вспомогательный поток воздуха L_всп. охлаждается испаряемой водой и, соприкасаясь со стенками сухих каналов из влагонепроницаемого материала 4, охлаждает основной поток воздуха и выталкивается в атмосферу. Основной поток охлажденного воздуха L_осн. поступает потребителю.

Выполнение устройства косвенно-испарительного охлаждения воздуха в соответствии с изобретением позволило за счет повышения скорости капиллярного подъема воды в пластинах капиллярно-пористого материала и ее испаряемости (что обеспечено магнитной обработкой воды и насыщением ее кислородом) повысить холодопроизводительность устройства, за счет исключения отложения солей жесткости в капиллярно-пористом материале и на поверхности элементов устройства, увеличить надежность системы, сократить эксплуатационные затраты.

Устройство предназначено для охлаждения воздуха в помещениях жилого и производственного назначения, в метрополитене. Установка содержит корпус с поддоном и патрубками для подвода общего и отвода основного и вспомогательного потоков воздуха, подпитывающий узел с магнитным умягчителем воды, выполненным в виде двух узлов магнитной обработки воды, и пакет теплообменных пластин из влагонепроницаемого и капиллярно-пористого материала. Каждый из узлов магнитной обработки воды содержит цилиндрический ферромагнитный корпус с магнитным стержнем и турбулизатор, выполненный в виде усеченного конуса. По сигналу датчика минимального уровня воды, подключенного к блоку управления, через узел магнитной обработки воды, расположенный на линии подачи воды, в резервуар подпитывающего узла поступает вода. Насыщенную кислородом воду из резервуара через насос и второй узел магнитной обработки воды направляют в поддон для смачивания капиллярно-пористых пластин. Поток воздуха проходит через эти пластины и охлаждается испаряемой водой. Устройство обеспечивает повышение скорости испаряемости воды, тем самым повышается его холодопроизводительность, надежность и сокращаются эксплуатационные затраты. 3 ил.

Устройство косвенно-испарительного охлаждения воздуха, содержащее корпус с поддоном и патрубками для подвода и отвода основного и вспомогательного потоков воздуха, пакет теплообменных пластин из влагонепроницаемого и капиллярно-пористого материала, размещенный в корпусе, подпитывающий узел с магнитным умягчителем воды, сообщающийся с поддоном корпуса, и блок управления, отличающееся тем, что подпитывающий узел выполнен в виде открытого резервуара с датчиками минимального и максимального уровня воды, установленного под поддоном и сообщающегося через соленоидный клапан с линией подачи воды, а через отсасывающий насос - с поддоном, в боковой стенке которого образован горизонтальный паз на уровне смачивания пластин из капиллярно-пористого материала, магнитный умягчитель воды выполнен в виде двух независимых функционально узлов магнитной обработки воды, один из которых размещен перед соленоидным клапаном, а второй - после отсасывающего насоса, причем датчики минимального и максимального уровня воды, соленоидный клапан соединены с блоком управления.