Теплообменный аппарат и способ его работы Советский патент 1980 года по МПК F28C3/08 F28D5/00 

1

Изобретение относится к теплообменным аппаратам воздушно-испарительного типа с непосредственным коН .тактом теплообменивающихся сред.

Известны теплообменные аппараты, содержащие кожух с торцовыми решетками, пространство между котоЕИМи заполнено гидрофильным материалом с каналами для прохода охлаждаемого воздуха 1.

Перед работой о обменный аппарат запитывается жидкостью и охлаждение в нем воздуха происходит с помощью адиабатического увлажнения жидкостью, испаряемой из гидрофильного материала. Однако у этих теплообменников наблюдается повышенный расход жидкости и наличие капельной влаги на выходе из теплообменника при работе с большими скоростями охлаждаемого воздуха. Наиболее характерны эти,процессы для начального периода работы тетшообменного аппарата, когда жидкость эжектируется к поверхности гидрофильного материала под действием скоростного напора охлаждаемого воздуха и уносится последним в виде капельной влаги, нгшичие которой в системах кондиционирования

воздуха недопустимо. Это ограничивает диапазон изменения расходов охлаждаемого воздуха в описываемых теплообменниках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является теплообменный аппарат для испарительного охлаокдения воздуха, содержащий кожух с вы10ходными и входными коллекторами и размещенные внутри кожуха торцовые решетки, соединенные, посредством стяжек, причем пространство между решетками заполнено гидрофильным мате15риалом, в котором выполнены каналы для прюхода охлаждаемого воздуха 12J.

В указанном теплообменном аппара.- те количество влаги, впитываемой единицей веса гидрофильного материала регулируется при помощи его сжатия стержневыми стяжками, что дает возможность уменьшить унос жидкости в 25 виде капельной влаги при работе теплообменника. Кроме того, капельная влага, находящаяся в потоке охлаждаемого воздуха, сепарируется на стенках выходного коллектора теплообменнсго аппарата.

В таком теплообменном аппарате осуществляется извес.тный способ работы путем охлаждения воздуха, адиабатического увлажнения его жидкостью испаряемой из гидрофильного материала, и сепарации неиспарившейся капельной влаги.

Однако известный теплообменный аппарат отличается ограниченным ресурсом работы, определяеьим количеством жидк-ости, напитываемым гидрофильным материалом. Кроме того, в этом аппарате длина каналов для прохода охлаждаемого воздуха в гидрофильном материале должна быть достаточной для обеспечения требуемой термовлажностной обработки воздуха в течение всей продолжительности работы теплообменного аппарата, что приводит к увеличению его габаритов и веса за счет объема гидрофильного материала, запитанного жидкостью и непольностью ис;пользуемого в процессе работы. Величина этого дополнительного объема гидрофильного материала ввиду невысо/кой интенсивности процесса тепломассообмена в прямых ;Гладких каналах достигает значительных размеров, что ограничивает применение указанных теплообменников.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена.

Это достигается тем, что аппарат дополнительно содержит распылительную форсунку, расположенную во вход ном коллекторе, и теплообменную поверхность, укрепленную с возможностью вращения на центральной стяжке и выполненную в виде концентрически расположенных между форсункой и соответствующей рашеткой секций из жалюзийных гофр; йпособ работы теплообменного аппарата усовершенствованной конструкции характеризуется тем, что в воздухПеред подачей на охлаждение вводят диспергированную жидкость, а увлажнение его ведут в режиме пленочного течения газожидкостной смеси теплообменной поверхности.

На фиг,1 схематично изображен описываемый теплообменный аппарат на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 - часть фиг,2 в увеличенном масштабе; на фиг, 4 -.разрез Б-Б на фиг,3,

Теплообменный аппарат содержит кожух 1, имеющий входной 2 и выходной 3 коллекторы с размещенными в них торцовыми решетками 4 и 5, соединенными при помощи стержневых стяжек б, и расположенный междурешетками 4 и 5 гидрофильный матери. ал 7 с каналами 8 для прохода охлаждаемого воздуха. Во входном коллекторе 2 теплообмвнного аппарата дополнительно установлена распылительная форсунка 9, а между входной торцовой решеткой 4 и распылительной

форсункой 9 размещена с возможностью вращения теплообменная поверхность 10, выполненная в виде концентрически расположенных секций 11 из желюзийных гофр 12, Теплообменная поверхность 10 установлена на подглипнике, 5 укрепленном на центральной стяжке 13, Перед работой гид-рофильный материал 7 теплообменного аппарата запитывается жидкостью в количестве, исключающем ее выброс во время работы,

0 При работе теплообменного аппарата, жидкость, необходимую для адиабатического увлажнения воздуха, подают в распылительную форсунку 9, обеспеч-ивающую ее мелкодисперсный распыл,

5 что приводит к интенсификации процесса тепломассообмена за счет развития межфазной поверхности. Неиспарившаяся жидкость осаждается на теплооб-менной поверхности 10, где происхоQ дит дальнейшее увлажнение и охлаждение воздуха в пленочном режиме течения газожидкостной смеси, обеспечивающем более полное смачивание теплообменной поверхности, что интенсифицирует процесс тепломассообмена. Для

более равномерного распределения жидкости на теплообменной поверхности 10 последняя размещена с возможностью 1 вращения, возникающего под действием скоростного напора газожидкостного

0 потока, изменяющего направление своего движения в концентрически расположенных секциях 11 из жалюзийных г.офр 12, Окончательная термовлажностная обработка воздуха происходит в

5 каналах 8 в гидрофильном материале 7, в которых также сепарируется .неиспарившаяся капельная влага. Небольшие .колебания тепловой нагрузки на теплообменный аппарат практи0 чески-не влияют на его выходную

температуру. При постоянной подаче жидкости через распылительную форсунку 9,рассчитанную на номинальный режим, уменьшение тепловой нагрузки приводит к накоплению жидко.сти в

теплообменном аппарате за счет ее сепарации в гидрофильном матертале, а увеличение - к уменьшению жидкости в теплообменнике. При этом не имеет значения за счет какого фак0 тора происходит изменение тепловой нагрузки в теплообменном аппарате - за счет изменения расхода охлаждаемого воздуха или за счет изменения его входной температуры,

5Таким образом, данный теплообменный аппарат и способ его работы значительно интенсифицируют процесс тепломассообмена,что при прочих равных условиях приводит к уменьшению

Q габаритов и веса теплообменника.

Формула изобретения

1, Тегшообменный аппарат для испарительного охлаждения воздуха, содержащий кожух с входными и выходными коллекторами и размещенные внутри кожуха торцовые решетки, соединенные посредством стяжек, причем пространство между решетками заполнено гидрофильным материалом, в котором выполнены каналы для прохода охлаждаемого воз,цуха, отличающий С я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, аппарат дополнительно содержит распылительную форсунку, расположенную во входном коллекторе, и теплообменную поверхность, укрепленную с возможностью вращения на центральной стяжке и выполненную в виде концентрически расположенных между форсункой и соответствующей решеткой секций из жалюзийных гофр.

2. Способ работы теплообменного аппарата по п.1 путем охлаждения адиабатическим увлажнением его жидкостью, испаряемой из гидрофильного етериала, и сепарации неиспарившейся капельной влаг, отличающийся тем, что в воздух перед подачей на охлаждение вводят диспергированную жидкость, а увлажнение его ведут в режиме пленочного течё ния газожидкостной смеси по теплообменной поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Патент США № 2085390, кл. 261-104 опублик, 1953.

5

2.Авторское свидетельство СССР № 552493, кл. F 28 С 3/08, 1975.

12