Устройство для обработки воздуха Советский патент 1992 года по МПК F24F3/14 F26B3/06 

Изобретение относится к кондиционированию воздуха, к устройствам, обеспечивающим подачу воздуха с заданной температурой и влажностью.

Целью изобретения является интенсификация тепломассообмена, снижение гидравлического сопротивления и уменьшение габаритов.

На чертеже изображено устройство для обработки-воздуха.

Устройство для обработки воздуха содержит цилиндрическую камеру 1 с тангенциальными патрубками 2 подвода воздуха и центральным патрубком 3 подвода жидкости, установленным в ее верхнем торце, емкость 4 для сбора жидкости с насосом 5 для ее откачки, охладитель 6 жидкости и отводящий патрубок 7 с влагоотделителем 8.

Цилиндрическая камера 1 опущена в емкость 4, последняя выполнена с двойной стенкой 9, образующей лабиринтовый канал 10, при этом внутри емкости 4 установлен охладитель 6 жидкости, выполненный в виде полого пластинчатого теплообменника.

о

го о

состоящего из отдельных модулей 11, соединенных друг с другом трубопроводом 12, каждый модуль 11 снабжен снаружи сквозными цилиндрическими патрубками 13, причем выход охлаждающей жидкости из последнего модуля 11 соединен с входом в лабиринтовый канал 10, на каждом модуле 11 в его верхней части установлены соосно или сопло 14, или цилиндрическая трубка 15, имеющая с обоих концов острую кромку, а насос 5 соединен с патрубком 3 подвода жидкости и через вентиль 16с соплами 14. Цилиндрическая камера 1 помещена внутри прямоугольного корпуса 17, в боковую поверхность которого подведен патру- бок 18 для подвода воздуха вентилятором 19.

Центральный патрубок 3 снабжен активным соплом 20. Корпус 17 отделен от емкости 4 перегородкой 21. Выход охлажда- ющей жидкости из последнего модуля 11 соединен с входом в лабиринтовый канал 10 при помощи трубопровода 22.

Сепаратор 8 снабжен отводной трубкой, опущенной в нижнюю часть емкости 4. На боковой стенке емкости 4 установлен переливной патрубок 23. Каждый модуль 11 теплообменника опирается на глухие перегородки 24. В качестве рабочей жидкости может быть раствор хлористого лития, а ох- лаждающей - этилен гликоль.j

Устройство для обработки воздуха работает следующим образом.

Жидкая среда подается из емкости 4 насосом 5 в активное сопло 20 патрубка 3. Истекая из сопла 20 в виде факела жидкости, она смешивается с воздушной средой, подаваемой вентилятором 18 во внутреннюю область прямоугольного корпуса 17 и далее через тангенциальные патрубки 2 во внут- реннюю часть цилиндрической камеры 1. Образовавшаяся вращающаяся жидкостно- газовая смесь интенсивно закручивается. За счет центробежных сил жидкость прижимается к внутренней поверхности цилинд- рической камеры 1, образуя при этом плотный, непроницаемый для газа слой жидкости. При движении вдоль камеры 1 к пленке жидкости за счет разности парциальных давлении пара в воздухе и на повер- хности пленки происходит перенос влаги из воздуха и жидкости и вследствие этого происходит осушка воздуха. Теплота конденсации, получаемая за счет осушки воздуха, приводит к нагреву вытекающей из цилинд- рической камеры 1 жидкости на 3-5°С по сравнению с температурой, которую жидкость имеет на входе в активное сопло 20.

Разделение жидкостно-газового потока на газ и жидкость происходит в емкости 4,

при этом воздух с каплями жидкости проходит через сепаратор 8, отделяется от капель и выходит в технологическую линию. Первичная сепарация воздуха от капель жидкости происходит при его выходе из цилиндрической камеры 1. Падая на поверхность жидкости в емкости 4, воздух вспенивает нагретую жидкость и интенсивно взаимодействует с ней. Кинетическая энергия закрученного потока воздуха преобразуется в потенциальную энергию давления, под действием которого жидкость в емкости 4 приходит в состояние движения.

Часть потока жидкости вытекает в зазор между боковой поверхностью стенки 9 емкости 4 и турбулизирует пограничный слой жидкости на стенке 9. При этом интенсифицируется обмен и нагретая жидкость передает тепло охлаждающей жидкости, движущейся в лабиринтовом канале 10 со скоростью 1 м/с. Другая часть нагретой жидкости проходит через сквозные цилиндрические патрубки 13 и в виде струй навстречу друг другу вытекает в полузамкнутое пространство, образованное боковыми поверхностями модулей 11 плоского теплообменника.

Часть потока жидкости, подаваемой под давлением насоса 5, направляется по трубопроводу в сопло 14. Истекающая из сопла

14струя взаимодействует с открытой с двух концов цилиндрической трубкой 15, имеющей острую переднюю кромку. Ось цилиндрической трубки 15 совпадает с осью струи жидкости, диаметр цилиндрической трубки

15равен выходному диаметру сопла 14. Скорость истечения струи меняется в диапазоне 7-26 м/с, расстояние между соплом и передней кромкой цилиндрической трубки 15 составляет 8-54 мм, длина трубки 140- 1130 мм. Взаимодействие струи с передней кромкой цилиндрической трубки 15 приводит к автоколебаниям и образованию в струе вихревых колец. Частота автоколебаний определяется расстоянием между соплом 14 и цилиндрической трубкой 15 и скоростью истечения струи. Скорость истечения струи регулируется открытием вентиля 16, установленного на подающем трубопроводе жидкости. При приближении частоты автоколебаний к частотам собственных колебаний в цилиндрической трубке 15 возникает резонанс. Энергия акустического излучения при резонансе приблизительно пропорциональна шестой степени скорости истечения струи. Сопло 14 и цилиндрическая трубка 15 присоединены неподвижно к поверхности модуля 11 плоского теплообменника. Колебания цилиндрической трубки 15 передаются на поверхность плоского теплообменника и усиливают интенсивность теплообмена от нагретой жидкости к холодной стенке. Параметры сопла 14 и цилиндрической трубки 15 выбраны таким образом, чтобы достичь критической частоты колебаний, равной 50-80 Гц. При значении критической частоты колебаний увеличение коэффициентов теплоотдачи составляет 2,5-2,7 раза по сравнению с теплоотдачей без наложе- ния колебаний. Так как модули 11 плоского теплообменника соединены жестко между собой трубопроводом 12, то колебания поверхности одного модуля 11 передаются на поверхность другого. Таким образом, в пло- ском теплообменнике интенсивность теплоотдачи при наложении колебаний достигает значений 3,5-4,5 кВт/м к и в целом приближается к уровню, принятому для лабиринто- вого канала 10. При этом существенно уменьшается поверхность плоского теплообменника, необходимая для передачи требуемого количества тепла.

Колебания цилиндрической трубки 15 приводят к дополнительному распылива- нию жидкости на мелкие капли и поддержанию верхнего уровня жидкости в активном пенном состоянии.

Таким образом, вспенивание жидкости происходит за счет передачи энергии слою жидкости от подаваемого перпендикулярно к слою закрученного потока воздуха, а также за счет передачи энергии от вибрирующей в резонансном режиме цилиндрической трубки 15. Увеличение количества жидкости, подаваемой открытием вентиля 16 в сопло 14, приводит к увеличению пенного слоя. С увеличением высоты пенного слоя увеличивается эффективность массо- обмена между воздухом и жидкостью, т.е. процесс осушки воздуха улучшается.

Так как подача жидкости от насоса 5 в активное сопло 3 производится с более низкой температурой, то при равном коэффициенте орошения интенсивность осушки воздуха увеличивается с понижением температуры жидкости. Это происходит за счет увеличения разности парциальных давлений паров влаги в воздухе и на поверхности капли жидкости, что является движущей силой, которая переносит влагу из воздуха в жидкость. Область применения вибрационных колебаний, создаваемых соплом 14 и цилиндрической трубкой 15, расширяется для жидкостей с малой вязкостью типа воды. Взаимодействие потока воздуха с пенным слоем жидкости, работающем в активном режиме, увеличивает интенсивность массообмена в 1,5-2,0 раза при равном коэффициенте орошения.

Устройство для обработки воздуха обеспечивает интенсификацию тепломассообмена.

Формула изобретения Устройство для обработки воздуха, содержащее цилиндрическую камеру, с тангенциальными патрубками подвода воздуха и центральным патрубком подвода жидкости, установленным в ее верхнем торце, емкость для сбора жидкости с насосом для ее откачки, охладитель жидкости и отводящий патрубок с влагоотделителем, отличающееся тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена, снижения гидравлического сопротивления и уменьшения габаритов, цилиндрическая камера выполнена с двойной антенной, образующей лабиринтный канал, и опущена в емкость, при этом внутри последней установлен охладитель жидкости, выполненный в виде полого пластинчатого теплообменника, состоящего из отдельных модулей, соединенных друг с другом трубопроводом, каждый модуль снабжен снаружи сквозными цилиндрическими патрубками, причем выход охлаждающей жидкости из последнего модуля соединен с входом в лабиринтный канал, на каждом модуле в его верхней части установлены соосно или сопло, или цилиндрическая трубка, имеющая с обоих концов острую кромку, а насос соединен с патрубком подвода жидкости и через вентиль с соплами.

MX

Изобретение относится к кондиционированию воздуха и позволяет интенсифицировать тепломассообмен, снизить гидравлическое сопротивление и уменьшить габариты. В корпусе 17 установлена цилиндрическая камера 1 с активным соплом 20 и тангенциальными патрубками 3 подвода воздуха, камера 1 опущена в емкость 4 с охладителем.жидкости 6. вы полненным в виде плоского теплообменника, состоящего из секций 11, на верхней части которых расположено или сопло 14, или трубка 15, секции 11 соединены трубопроводом 12, а последняя - с лабиринтовым каналом 10. образованным стенкой 5 и корпусом, на емкости 4 установлен насос 5 для откачки жидкости, подающий ее к соплу 20. Емкость 4 отделена перегородкой 21 от корпуса 17, а выходной воздушный патрубок имеет сепаратор 8. Жидкость, подаваемая к соплу 20, закручивается воздухом, подаваемым через патрубки 3, и попадает на поверхность жидкости в емкости 4, турбулизуя ее, а обработанный воздух через выходной патрубок 8 уходит к потребителю. При этом жидкость через вентиль 16, подаваемая к соплам 14, вызывает в трубках 15 автоколебания жидкости с возникновением резонанса, что приводит к дополнительному ее разбрызгиванию, образованию пены, что резко увеличивает тепломассообмен между воздухом и жидкостью и улучшает процесс осушки. 1 ил. (Л