Секция десублиматора Советский патент 1992 года по МПК F25B39/04 F26B5/06 

/

Изобретение относится к области холодильной техники и позволяет интенсифицировать процесс десублимации водяных паров. Это достигается тем, что заземляют теплообменную поверхность 8 и подают электрический потенциал на токонесущие элементы 5. Далее в теплообменник 8 подают хладагент и во входной патрубок 2 направляют влажный воздух, который проходит по воздушным каналам 6, при этом водяной пар, содержащийся в воздухе, конденсируется на поверхности теплообменника 8. Оставшиеся в воздухе пары влаги под действием электрического поля оседают на теплообменнике 8. По мере роста кристаллы инея отрываются от теплообменника 8 под действием электрических сил и оседают в поддоне. При этом соотношение расстояния от токонесущего элемента до плоскости торцевой поверхности заземленного теплообменного элемента и расстояния от токонесущего элемента до ближайшей точки поверхности заземленного теплообменного элемента составляет I/S sin а. где L гс 15-75° - угол между S и плоскостью торцевой поверхности теплообменного элемента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј

Д. Д А

VI

CJ 00

ю

фиг.1

Изобретение относится к холодильной технике и касается конденсаторов-вымо- раживателей влаги в сублимационных сушильных установках и системах кондиционирования воздуха.

Известен конденсэтор-выморажива- тель для сублимационной сушильной уста- новки, содержащей вертикальные испарительные трубы, подключенные к коллекторам, нижний из которых смещен относительно оси труб, а внутри каждой трубы соосно установлена глухая цилиндрическая вставка, образующая кольцевой зазор.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность процесса вымораживания вследствие осуществления процесса только под действием парциальных давлений водяного пара.

Известен сублимационный конденсатор, содержащий камеру с входными и выходными патрубками для водяных паров, охлаждающую поверхность, размещенную внутри пористой проницаемой плиты, перекрывающей проходные сечения входного патрубка.

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность вымораживания водяного пара, а также повышенное термическое сопротивление, создаваемое .пористой перегородкой, что приводит к возрастанию затрат на производство холода.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является десублиматор, содержащий кожух с размещенной в нем охлаждаемой поверхностью, ионизатор, вращающийся положительный электрод, выполненный в виде диска с профилированной верхней поверхностью, отрицательный электрод, двигатель и побудитель движения.

К недостаткам известного десублима- тора относятся повышенные энергозатраты на привод положительного электрода и питание ионизатора, а также механические напряжения, возникающие в элементах положительного электрода в процессе его работы и намораживания инея на охлаждающей поверхности, приводящие к снижению эффективности работы десуб- лиматора.

Цель изобретения - интенсификация процесса десублимации.

Указанная цель достигается тем, что секция десублиматора, содержащая кожух с входным и выходным патрубками для воздушного полтока, расположенные в нейтеп- лообменные элементы, образующие своими

ребрами или трубками воздушные каналы, дополнительно снабжена высоковольтным электродом с токонесущими элементами,- установленными в поперечном сечении выходного патрубка, при этом токонесущие элементы расположены по оси каждого воздушного канала теплообменного элемента, причем последний заземлен.

Достижению поставленной цели служит

также то, что соотношение I/S sin а, где I - расстояние от токонесущего элемента до плоскости торцовой поверхности теплообменного элемента; S - расстояние от токонесущего элемента до ближайшей точки

поверхности заземленного теплообменного элемента; а 15-75°-угол между S и плоскостью торцовой поверхности теплообменного элемента.

Расположение высоковольтного электрода в поперечном сечении выходного патрубка основано на том, что в этом случае между токонесущими элементами высоковольтного электрода и заземленной тепло- обменной поверхностью возникает

электрическое поле, напряженность которого, а следовательно, и электрические силы направлены от токонесущих элементов высоковольтного электрода к заземленной по- верхности. Эти силы заставляют

содержащийся в охлажденном воздухе водяной пар, оседать на поверхности теплообменника и на его элементах. Таким образом, в процессе десублимации участвуют электрические силы, которые интенсифицируют

этот процесс.

При этом часть образующегося инея по мере его роста за счет действия по- ндемоторной силы, направленной навстречу результирующей силе,

отрывается и уносится побудителем движения воздуха из десублиматора и оседает на дно аппарата. Следовательно, уменьшается толщина нарастаемого инея, что снижает термическое сопротмвление десублиматора и увеличивает время его работы без оттайки.

Часть инея отрывается также в результате роста напряженности электрического поля на вершине кристалла инея

(так как размер кристалла увеличивается, следовательно, сокращается межэлектродное расстояние, что приводит к росту напряженности).

Количество конденсирующей влаги на

десублиматоре зависит от величины поверхности теплообменника и с учетом параметров электрического поля оно равно

G (mKn-nij)EFs АЭп,

0)

где гпкп - масса комплексной частицы;

mi - масса поля инея (поверхности);

А Эп - энергетическая разница между энергией комплексной частицы и энергией поверхности инея;

Fs - поверхность теплообмена;

Е - напряженность электрического поля.

Из приведенных рассуждений следует, что на интенсификацию процесса десубли- мации оказывают влияние напряженность электрического поля и межэлектродное расстояние.

Исходя из этого расположение токонесущих элементов высоковольтного электрода по оси каждого воздушного канала, образованного частями теплообменного элемента, обеспечивает равномерную напряженность между всеми токонесущими элементами и теплообменным элементом, так как при этом межэлектродное расстояние (между токонесущим элементов и ближайшей точкой поверхности заземленного теплообменника) по всему межэлектродному промежутку одинаково.

В том случае, когда соотношение расстояния I от токонесущего элемента до плоскости торцовой поверхности заземленного теплообменника и расстояния от токонесущего элемента до ближайшей , точки поверхности заземленного теплообменника S составляет более sin75° действие электрических сил на процесс десублимации водяного пара на тех частях поверхности теплообменного элемента, которые не обращены к токонесущим элементам, т.е. которые расположены по ходу воздушного пото- ка, практически не будет сказываться и эффект осаждения инея на данной поверхности под действием электрических сил будет незначителен.

Кроме того, в этом случае направления движения воздушного потока и электроконвективного потока (действием которого электрические силы оказывают влияние на процесс десублимации) будут почти взаимоперпендикулярны, что приводит к подавлению электроконвективного потока основным воздушным потоком.

При соотношении указанных выше расстояний менее sin15° будет происходить быстрый рост напряженности поля за счет направленного роста инея на теплообменнике, при этом нитеобразные кристаллы инея, не успев оторваться под действием электрических сил от поверхности теплообменника, будут нарушать нормальный (надежный) режим работы аппарата, что может привести к возникновению предпробойного состояния в межэлектродном промежут- ке.

На фиг. 1 схематически показана секция десублиматорэ, вид сверху, разрез; на фиг. 5 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - секция, вид сбоку, разрез; на фиг. 4 - высоковольтный электрод и заземленный теплообменный элемент.

Секция десублиматора содержит кожух

0 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, установленный в поперечном сечении последнего высоковольтный электрод, выполненный из диэлектрической рамки 4 и токонесущих элементов 5 в виде тонких про5 волок лезвиеобразной, пилообразной или игольчатой формы и т.п., и которые расположены по оси каждого воздушного канала 6, образованного ребрами 7 заземленного теплообменного элемента 8. В нижней час0 ти кожуха 1 размещен поддон 9.

Для повышения надежности и безопас-, ности работы десублиматора выходной патрубок 3 целесообразно выполнить из диэлектрика или с внутренним диэлектриче5 ским покрытием. Крепление рамки 4 высоковольтного электрода к патрубку 3 может осуществляться, например, винтами.

Секция десублиматора работает следующим образом.

0 Заземляют теплообменную поверхность 8 и подают электрический потенциал на токонесущие элементы 5, при этом между элементами 5 и теплообменником 8 возни/

кает электрическое поле и межэлектродный

5 промежуток насыщается ионами. Далее в теплообменник 8 подают хладагент и во входной патрубок 2 направляют влажный воздух, который проходит по воздушным каналам 6, при этом водяной пар, содержащийся

0 в воздухе, конденсируется на поверхности теплообменника 8. Оставшиеся в воздухе пары влаги подвергаются действию электрического поля, где они приобретают электрический заряд за счет присоединения

5 ионов и под действием электроконвективного потока, направленного от токонесущих элементов 5 к ребрам 7. оседают на теплообменнике 8. По мере роста кристаллы инея отрываются от теплообменника 8 под дейст0 вием пондемоторной силы и оседают в поддоне 9.

В зависимости от объема камеры сублимации и расхода воздуха через десублима- тор предлагаемые секции десублиматора

5 можно включать последовательно или параллельно.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность работы десублиматора за счет интенсификации процесса десублимации на 17-32%.

Максимальный эффект достигается при установке рамки 4 с токонесущими элементами 5 высоковольтного электрода таким образом, что соблюдается следующее соотношение расстояний: расстояние от токонесущего элемента 5 до плоскости торцовой поверхности заземленного теплообменного элемента 8 (I) и расстояние от токонесущего элемента до ближайшей точки поверхности заземленного теплообменного элемента (S) связаны соотношением I/S sin a где Gf15-750 - угол между S и плоскостью торцовой поверхности теплообменного элемента.

Формула изобретения 1. Секция десублиматора, содержащая кожух с входным и выходным патрубками для воздушного потока, расположенные в нем теплообменные элементы, образующие своими ребрами или трубками воздушные

/ , 4 /

каналы, отличающаяся тем. что. с целью интенсификации процесса десубли- мации, она дополнительно снабжена высоковольтным электродом с токонесущими

элементами, установленным в поперечном сечении выходного патрубка, при этом токонесущие элементы расположены по оси каждого воздушного канала теплообменного элемента, причем последний заземлен.

теплообменного элемента.