способ кондиционирования воздуха и кондиционер для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ кондиционирования воздуха, включающий ввод воздуха, его очистку, предварительную температурную обработку, орошение, доводку параметров воздуха и вывод его из кондиционера, отличающийся тем, что орошающую жидкость используют в качестве промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре предварительной обработки воздуха, а очистку воздуха, его предварительную обработку и орошение производят одновременно, причем процессы тепломассообмена и пылеулавливания осуществляются в режиме газожидкостной эмульсии при скорости набегающего потока воздуха в свободном сечении аппарата 4 20 м/с.

2. Кондиционер, содержащий корпус с патрубками входа и выхода воздуха, в полости которого установлены теплообменник предварительной температурной обработки воздуха, устройство подачи орошающей жидкости, теплообменник доводки параметров воздуха, отличающийся тем, что теплообменник предварительной температурной обработки воздуха выполнен с орошаемой теплообменной поверхностью и расположен перед теплообменником доводки параметров воздуха, а между ними размещен сепаратор, отделяющий воздух от орошающей жидкости, причем устройство подачи орошающей жидкости расположено перед теплообменником предварительной температурной обработки воздуха так, что орошающая жидкость подается спутно в восходящий поток воздуха, а между ними установлена газораспределительная решетка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и средствам кондиционирования воздуха и может быть использовано при кондиционировании воздуха в помещениях и на предприятиях промышленности.

Известен способ кондиционирования, включающий ввод воздуха, обработку воздуха абсорбентом, предварительную температурную обработку, орошение и доводку параметров воздуха, и устройство для его осуществления, включающее вентилятор, камеру для обработки воздуха абсорбентом, поверхностный воздухоохладитель с теплообменными элементами, увлажнительную камеру и воздухонагреватель [1]

Недостатками этого способа и устройства для его осуществления являются достаточно большие габариты и металлоемкость установки, вызванные необходимостью последовательного выполнения операций обработки воздуха абсорбентом, предварительной температурной обработки, орошения и доводки параметров воздуха, а также сравнительно невысоким значением коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха к поверхности теплообмена (20 200 Вт/(м^2oK)).

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту является способ кондиционирования воздуха, включающий ввод воздуха, его очистку, предварительную температурную обработку, орошение, доводку параметров воздуха и вывод его из кондиционера, и устройство для его осуществления, выполненное в виде кондиционера типа КТЦЗ, содержащее корпус с патрубками входа и выхода воздуха, в полости которого установлены фильтр, теплообменник предварительной температурной обработки воздуха, устройство подачи орошающей жидкости и теплообменник доводки параметров воздуха [2] прототип.

Недостатками этого способа и устройства для его осуществления являются большие габариты и металлоемкость, связанные с одной стороны необходимостью последовательности операций очистки воздуха, его предварительной температурной обработки и орошения, с другой стороны сравнительно невысоким значением коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха и поверхности теплообмена (20 200 Вт/(м^2oK)).

Задачей изобретения является уменьшение габаритов и металлоемкости кондиционера.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе кондиционирования воздуха, включающем ввод воздуха, его очистку, предварительную температурную обработку, орошение, доводку параметров воздуха и вывод его из кондиционера, орошающую жидкость используют в качестве промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре предварительной температурной обработки, а очистку воздуха, его предварительную температурную обработку и орошение производят одновременно, причем процессы тепломассообмена и пылеулавливания осуществляются в режиме газожидкостной эмульсии при скорости набегающего потока воздуха в свободном сечении аппарата 4 20 м/с, а в известном кондиционере для его осуществления, содержащем корпус с патрубками входа и выхода воздуха, в полости которого установлены теплообменник предварительной температурной обработки воздуха, устройство подачи орошающей жидкости, теплообменник доводки параметров воздуха, теплообменник предварительной обработки воздуха выполнен с орошаемой теплообменной поверхностью и расположен перед теплообменником доводки параметров воздуха, а между ними размещен сепаратор, отделяющий воздух от орошающей жидкости, причем устройство подачи орошающей жидкости расположено перед теплообменником предварительной температурной обработки воздуха так, что орошающая жидкость подается спутно в восходящий поток воздуха, а между ними установлена газораспределительная решетка.

Предложенное решение отличается тем, что в способе кондиционирования воздуха орошающую жидкость используют в качестве промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре предварительной температурной обработки, а очистку воздуха, его предварительную температурную обработку и орошение производят одновременно, причем процессы тепломассообмена и пылеулавливания осуществляются в режиме газожидкостной эмульсии при скорости набегающего потока воздуха в свободном сечении аппарата 4 20 м/с, а в кондиционере для его осуществления теплообменник предварительной температурной обработки воздуха выполнен с орошаемой теплообменной поверхностью и расположен перед теплообменником доводки параметров воздуха, а между ними размещен сепаратор, отделяющий воздух от орошающей жидкости, причем устройство подачи орошающей жидкости расположено перед теплообменником предварительной температурной обработки воздуха так, что орошающая жидкость подается спутно в восходящий поток воздуха, а между ними установлена газораспределительная решетка.

Сущность предложенного решения состоит в увеличении коэффициента теплоотдачи в контуре предварительной температурной обработки воздуха с 20 - 200 Вт/м^2oK) в известном решении до 9 12 кВт/(м^2oK) которое достигается путем обтекания трубной поверхности теплообменника предварительной температурной обработки воздуха высокотурбулизованным газожидкостным эмульгированным потоком, образующимся при подаче орошающей жидкости, циркулирующей в контуре предварительной температурной обработки и являющейся промежуточным теплоносителем между воздухом и поверхностью теплообмена, в восходящий поток воздуха при его скорости в свободном сечении аппарата 4 20 м/с, а также за счет того, что очистку воздуха, его предварительную температурную обмотку и орошение производят одновременно в режиме газожидкостной эмульсии, в котором процессы мокрого пылеулавливания и тепломассообмена между газом и орошающей жидкостью протекают наиболее эффективно в результате значительного развития межфазовой поверхности при ее быстром обновлении и особенно сильном перемешивании. При скорости набегающего потока воздуха в свободном сечении аппарата ниже 4 м/с и выше 20 м/с происходит потеря режима высокотурбулизованной газожидкостной эмульсии.

Кондиционер для осуществления предложенного способа кондиционирования воздуха показан на чертеже.

Он включает корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 воздуха, в полости которого установлены устройство подачи орошающей жидкости 4 (выполненное, например, в виде форсунок), теплообменник предварительной температурной обработки воздуха 5, теплообменник доводки параметров воздуха 6, причем теплообменник предварительной температурной обработки воздуха 5 выполнен с орошаемой теплообменной поверхностью и расположен перед теплообменником доводки параметров воздуха 6, а между ними размещен сепаратор 8, отделяющий воздух от орошающей жидкости, причем устройство подачи орошающей жидкости 4 расположено перед теплообменником предварительной температурной обработки воздуха 5 так, что орошающая жидкость подается спутно в восходящий поток воздуха, а между ними установлена газораспределительная решетка 7. Нижняя часть корпуса 1 выполнена в виде бака 10 для сбора орошающей жидкости, циркуляция которой в контуре предварительной температурной обработки воздуха осуществляется при помощи насоса 9.

Кондиционер работает следующим образом.

Запыленный воздушный поток подается снизу на вход в кондиционер через входной патрубок 2. Проходя устройство подачи орошающей жидкости 4 (выполненное, например, в виде форсунок), через которое спутно восходящему потоку воздуха вводится орошающая жидкость, воздух смешивается с ней, и этот двухкомпонентный газожидкостный поток, проникая сквозь газораспределительную решетку 7, направляется на теплообменную поверхность теплообменника предварительной температурной обработки воздуха 5. Над газораспределительной решеткой 7, в результате взаимодействия силы тяжести действующей на жидкость, и повышенного динамического давления воздуха в отверстиях решетки, препятствующего провалу жидкости, образуется высокотурбулизованная газожидкостная эмульсия, в которой, благодаря хорошему развитию межфазовой поверхности при ее быстром обновлении и особенно сильном перемешивании, процессы тепломассообмена и пылеулавливания происходят с наибольшей эффективностью. Кроме того, газораспределительная решетка 7 служит для обеспечения равномерного распределения двухкомпонентного газожидкостного потока на входе в теплообменник предварительной температурной обработки воздуха 5. Образовавшись над газораспределительной решеткой 7, газожидкостная эмульсия, состоящая из воздуха и орошающей жидкости, поступает в теплообменник предварительной температурной обработки воздуха 5. Здесь происходит процесс теплопередачи от теплообменной поверхности к воздуху, причем орошающая жидкость, которая вместе с воздухом образует газожидкостную эмульсию, выполняет роль промежуточного теплоносителя между воздухом и теплопередающей стенкой, коэффициент теплопередачи от которой увеличивается до 9 12 кВт/(м^2oK) по сравнению с 20 200 Вт/(м^2oK), если бы она омывалась чистым воздухом.

Кроме того, в результате интенсивного тепломассообмена между орошающей жидкостью и воздухом, последний увлажняется, причем относительная влажность воздуха становится равной 95 100% и очищается от пыли с эффективностью пылеулавливания 98 99,5% После теплообменника предварительной температурной обработки воздуха 5 газожидкостная эмульсия поступает в сепаратор 8, где происходит разделение воздуха и орошающей жидкости. Подогретый (или охлажденный в зависимости от необходимости), очищенный от пыли воздух с относительной влажностью v 95 100% направляется в теплообменник доводки параметров воздуха 6, где он приобретает требуемые температуру и влагосодержание, и покидает кондиционер через патрубок выхода 3. Орошающая жидкость, отделенная в сепараторе 8, подается в нижнюю часть корпуса 1, выполненную в виде бака 10, и оттуда при помощи насоса 9 направляется в устройство подачи орошающей жидкости 4. Таким образом, циркуляция орошающей жидкости в контуре предварительной температурной обработки воздуха завершается. По трубам теплообменника предварительной температурной обработки воздуха 5 и теплообменника доводки параметров воздуха 6 подается, в зависимости от того нагревается или охлаждается воздух, горячий или холодный теплоноситель соответственно.

Предложенное решение обеспечивает уменьшение габаритов и металлоемкости кондиционера за счет увеличения коэффициента теплоотдачи от поверхности теплообмена к воздуху в теплообменнике предварительной температурной обработки воздуха, а также за счет того, что очистку воздуха, его предварительную температурную обработку и орошение производят одновременно в режиме газожидкостной эмульсии, в котором процессы мокрого пылеулавливания и тепломассообмена между газом и орошающей жидкостью протекают наиболее эффективно в результате хорошего развития межфазовой поверхности при ее быстром обновлении и особенно сильном перемешивании. Кроме того, благодаря высоким коэффициентам тепломассообмена, предложенное решение позволяет использовать для нагрева воздуха низкотемпературный теплоноситель, подаваемый в теплообменники предварительной температурной обработки воздуха и доводки параметров воздуха с температурой 40 70^oC в отличие от применяемого в известных кондиционерах, температура которого составляет 70 150^oC.