Способ увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК F24F3/14 

2. Устройство для увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, содержащее воздушный нагнетатель, емкость для воды и холодильную камеру с расположенными в ней распылителями жидкости, подсоединенными к воздушному нагнетателю и емкости для воды посредством трубопроводов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, распылители жидкости выполнены в виде последовательно соединенных сопла Лаваля, в выходном сечении которого установлен дозатор, соединенный

с емкостью для воды водяным трубопроводом, камеры смешения и направляющего диффузора,

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем. что емкость для воды выполнена гер,метичной и соединена с воздушным нагнетателем.

4.Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что водяной трубопровод, соединяющий дозаторы с емкостью для воды, снабжен дополнительным продувочным трубопроводом, подсоединенным к воздушному нагретателю.

1. Способ увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, заключающийся в том, что воздушным потоком распыляют вводимую влагу на капли, подают образовавшийся водовоздушный поток в камеру и перемешивают его с воздухом в камере, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности увлажнения воздуха и снижения усушки продуктов при хранении, воздушный поток охлаждают путем адиабатного расширения и разгоняют до сверхзвуковой скорости, и этим потоком охлаждают и распыляют вводимую в него влагу на капли G диаметром 10-20 мкм. сриеЛ 05 1 00 о со

1

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха, а именно к способам и устройствам увлажнения .воздуха, преимущественно в камерах хранения незатаренных пищевых продуктов на холодильниках с температурой воздуха в камерах ниже - 20°С.

Известен способ увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, заключающийся в том, что воздушным потоком распыляют вводимую влагу На капли, подают образовавшийся водовоздушный поток в камеру и перемешивают его с воздухом в камере 1.

Известно устройство для увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, содержащее воздушный нагнетатель, емкость для воды и холодильную камеру с расположенными в ней распылителями жидкости, подсоединенными к воздушному нагнетателю и емкости для воды посредством трубопроводов 1.

Недостатком известного способа является то, что воздушный поток не разгоняется до сверхзвуковой скорости, и это не позволяет получить тонкое распыление воды, которое предотвращает замерзание распыляемой влаги в воздухе холодильной камеры с отрицательными температурами.

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы при температурах ниже -20°С из-за замерзания капель в факеле форсунки и их выпадения в виде снега.

Цель изобретения - повышение эффективности увлажнения воздуха и снижение усущки продуктов при хранении, а также повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, заключающемуся в том,

что воздушным потоком распыляют вводимую влагу на капли, подают образовавшийся водовоздущный поток в камеру и перемещивают его с воздухом в камере, воздушный поток охлаждают путём адиабатного расширения и разгоняют до сверхзвуковой скорости, и этим потоком охлаждают и распыляют вводимую в него влагу на капли диаметром 10-20 мкм.

Поставленная цель достигается также тем в устройстве для увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, содержащем воздущный нагнетатель, емкость для воды и холодильную камеру с расположенными в ней распылителями жидкости, подсоединенными к воздушному Нагнетателю и емкости для воды посредством трубопроводов, распылители жидкости выполнены в виде последовательно соединенных сопла Лаваля, в выходном сечении которого установлен дозатор, соединенный с емкостью для воды водяным трубопроводом, камеры смешения и направляющего диффузора.

Кроме того, емкость для воды выполнена герметичной и соединена с воздушным

нагнетателем.

ВодяНой трубопровод, соединяющий дозаторы с емкостью для воды, снабжен дополнительным продувочным трубопроводом, подсоединенным к воздушному Нагнетателю.

На фиг. 1 схематично представлена последовательность операций, составляющих предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема устройства увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами порядка (-20)-(-25) °С; на фиг. 3 - холодильная камера; На фиг. 4 - графики зависимости диаметра капли dg, при дроблении жидкости потоком газа от скорости этого потока W. Способ состоит из следующих операций: 1- охлаждение воздушного потока путем адиабатного расширения и его ускорение до сверхзвуковой скорости; II - ввод в воздушный поток воды III и 1У - одновременно протекаюш,ие процессы охлаждения и распыления вводимой в поток влаги на капли диаметром 10 - 20мкм; У - подача образовавп егося водовоздушного потока в камеру; У1 - перемешивание водовоздушного потока с воздухом камеры. Перед опер ацией У может быть предусмотрена операция УII - создание направленного скоростного водовоздушного потока с равновесными скоростью и температурой, равной температуре воздуха в камере. Устройство содержит воздушный нагнетатель 1, емкость 2 для воды и холодильную камеру 3 с расположенными в ней распылителями 4 жидкости, подсоединенными к воздушному нагнетателю 1 и емкости 2 для воды посредством трубопроводов 5 и 6. Распылители 4 жидкости выполнены в виде последовательно соединенных сопла 7 Лаваля, в выходном сечении которого установлен дозатор 8, сообщенный с емкостью 2для воды, камеры 9 смешения и направляющего диффузора 10. Емкость 2 для воды выполнена герметичной и соединена с воздушным нагнетателем 1. Водяной трубопровод 6, соединяющий дозатор 8 с емкостью 2 для воды, снабжен дополнительным трубопроводом 11, подсоединенным к воздушному нагнетателю 1. В холодильной камере 3 могут быть .проложены воздушный 12 и водяной 13 коллекторы, связанные соответственно с соплами 7 Лаваля и дозаторами 8 распылителей 4, а также с воздушным нагнетателем 1 посредством трубопровода 5 и емкостью 2 для воды посредством трубопровода 6. Герметичная емкость 2 для воды может быть связана с воздушным нагнетателем 1трубопроводом 14 и может иметь трубопровод 15 подпитки водой и трубопровод 16для сообщения воздушного простран тва емкости 2 с атмосферой и сброса давления. Подача воздуха в воздушный 12 и водяной 13 коллекторы может регулироваться, соответственно, соленоидными вентилями 17и 18 (СВ 17 и СВ 18). Для заполнения емкости 2 водой на трубопроводе 15 подпитки может быть установлен соленоидный вентиль 19 (СВ 19), управляемый датчиком 20 уровня, размеденным на емкости 2. На трубопроводах 14 и 16 могут быть установлены соленоидные вентили 21 и 22 (СВ 21 и СВ 22) соответственно, для подачи сжатого воздуха из Нагнетателя 1 в емкость 2 и сброса давления из емкости 2в атмосферу. Вентили 21 и 22 могут быть электрически связаны с датчиком 20 уровня. Подача сжатого воздуха в продувочный трубопровод 11 может регулироваться соленоидным вентилем 23 (СВ 23). В холодильной камере 3 может быть установлен датчик 24, контролирующий влажность воздуха в камере и связанный электрической связью с блоком 25 управления соленоидными вентилями 17, 18 и 23. Количество подаваемой в дозатор 8 жидкости может регулироваться вентилем 26, степень открытия которого устанавливается зар ранее в зависимости от требуемой температуры водовоздушной аэрозоли, которая должна быть равна температуре воздуха в холодильной камере. В наружном ограждении камеры 3 могут быть образованы щели 27 для выхода избыточного воздуха из камеры 3. , Устройство работает следующим образом. При понижении влажности воздуха в холодильной камере 3 датчик 24 передает сигнал на блок 25 управления, откуда подаются сигналы на СВ 17 и СВ 18, которые открываются. Остальные соленоидные вентили закрыты, за исключением вентиля 21, который открыт, так как могут работать системы увлажнения в других камерах холодильника. Сжатый до давления 0,4 мПа в нагнетателе I воздух поступает через трубопроц д 5 и воздушный коллектор 2 к соплам 7 Лаваля распылителей 4, где адиабатно расширяется с получением низкой температуры и сверхзвуковой скорости. В поток холодного воздуха через дозатор 8 воду, поступающую под небольшим избыточным давлением (около 0.02 мПа) 1;з емкости 2 через трубопроводы 6 и коллектор 13. В камере 9 смешения происходит энергообмен между воздушным СКмзхскопогткым холодным потоком и водой, Б результате которого вода дробится на капли диаметром 10-20 мкм и охлаждается до требуемой температуры. Образовавшаяся водовоздушная аэрозоль, проходя направляющий диффузор 10, приобретает однородную по размерам капель, температуре, скорости и направлению структуру и под напором вводится в воздушное пространство .холодильной камеры 3. Здесь аэрозоль перемешивается с воздухом камеры 3 и транспортируется по ее объему, увлажняя воздух до состояния насыщения и создавая равномерную влажность по всему объему камеры 3. При достижении 100% влажности воздуха в камере 3 датчик 24 через блок 25 управления закрывает СВ 17 и СВ 18 и открывает СВ 23 на продувочном трубопроводе 11. Сжатый воздух продувает водяную магистраль, выбрасывая из нее воду через дозатор 8 в воздух камеры 3 и предотвращая замерзание воды в коллекторе 13

и дозаторе 8. При понижении уровня жидкрсти в емкости 2 датчик 20 уровня закрывает СВ 21 и открывает СВ 22 и СВ 19. После заполнения емкости 2 СВ 19 и СВ 22 закрываются и открывается СВ 21.

Адиабатное расширение сжатого воздуха позволяет получить холодный и высокоскоростной воздушный поток со скоростью 300-400 м/с (число Маха ,1), которым дробят вводи у1ую в него воду на капли диаметром 10-20 мкм.

Определить диаметр капли при дроблении жидкости сверхзвуковым газовым потоком можно по зависимости W-бк

LM

dn -,-fr игг

где О к- коэффициент поверхностного

натяжеНия жидкости,

Jr плотность газа,

Ш - скорость газового потока, м/с;

W - критерий Вебера. Зависимость (aj) при , которое является верхней границей устойчивости капли при ее дроблении на более мелкие, показана на фиг. 4 кривой А. На фиг. 4 приведены также зависимости d| f(iy), определенные на. Основе экспериментальных

|aнныx по вводу воды в воздушный поток, параметры которого характерны для пневматических форсунок (кривые В, С, Д).. Как видно из сопоставления кривой А кривыми В, С и D, суш,ествующие пневматические форсунки обеспечивают устойчивое распыление жидкости на капли диаметром 40-80 мкм. Сверхзвуковой поток воздуха дробит жидкость на капли диаметром менее 20 мкм при скоростях 200-400 м/с,

0 т. е. при числах Маха ,0, что позволяет увлажнять воздух в холодильных камерах с температурой -20°С и ниже.

Преимуществом предлагаемого способа увлажнения воздуха и устройства для его осуш,ествления является то, что они обес печивают надежное увлажнение воздуха и позволяют повысить его относительную влажность до 100% и снизить в 1,5 раза усушку продуктов при хранении. Кроме того, уменьшается тепловая нагрузка на ка0 мерное холодильное оборудование, так как распыляемая влага охлаждается в р,аспылителе На счет холодильного эффекта адиабатного расширения сжатого воздуха. Уменьшаются также энергозатр:аты на распыление жидкости.