способ кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением и кондиционер для его осуществления

Формула изобретения

Кондиционер для осуществления способа кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением, содержащий смесительную камеру, воздушный фильтр, теплообменник, форсуночную камеру орошения с форсунками и приточный вентилятор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит установленные в кондиционируемом помещении, по крайней мере, два датчика: датчик, регистрирующий влажность в помещении, и датчик для регистрации температуры, при этом датчик температуры воздействует на исполнительный механизм клапана, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя в теплообменник, а датчик, регистрирующий влажность, воздействует на исполнительный механизм воздушного клапана, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в камере и прошедшего через байпасный канал, причем каждая из форсунок форсуночной камеры орошения состоит из корпуса, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки, которые образованы токарной обработкой по копиру или получены литьевым способом, при этом диапазон давлений находится в оптимальном интервале величин от 1,2 до 7,0 м вод. ст., при этом расход воды через форсунку (м³/ч) определяется по следующей формуле:

G_W=2,245· H,

где H - напор воды перед форсункой (м вод. ст.).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в производственных помещениях с избыточным выделением тепла.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ кондиционирования воздуха, заключающийся в том, что в кондиционере осуществляют тепло-влажностную обработку воздуха и подают его в помещение, известный по патенту РФ № 2349841, кл. F24F 3/06, при этом кондиционер содержит корпус, секции приемных клапанов, и подогрева, оросительную камеру, в которой установлены форсунки и каплеуловители с поддоном - фильтром, секцию фильтров, соединенную с вентиляционным агрегатом.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса автоматического регулирования косвенного охлаждения.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса кондиционирования.

Это достигается тем, что в способе кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением, заключающимся в том, что в кондиционере осуществляют тепловлажностную обработку воздуха и подают его в помещение, в камере смешения кондиционера осуществляют подготовку воздуха для его тепловлажностной обработки в теплообменнике и форсуночной камере орошения путем смешивания следующих потоков воздуха: наружный поток воздуха подают через воздухозаборное устройство и клапан, а рециркуляционный воздух из помещения подают по отводящему воздуховоду, затем его очищают от пыли в воздушном фильтре, и пропускают через теплообменник, форсуночную камеру орошения с форсунками, интенсифицирующими процесс тепломассообмена, и посредством приточного вентилятора подают в помещение через воздухораспределительное устройство, при этом в кондиционируемом помещении устанавливают, по меньшей мере, два датчика: датчик, регистрирующий влажность в помещении, и датчик для регистрации температуры, а регулирование температуры в помещении осуществляют посредством датчика, который воздействует на исполнительный механизм клапана, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя в теплообменник, а регулирование влажности осуществляют по импульсу датчика, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в форсуночной камере орошения и прошедшего через байпасный канал, причем один конец байпасного канала соединяют с полостью кондиционера до камеры орошения, а другой - после, после чего воздух из помещения удаляют через воздухораспределительные устройства, и выходной воздуховод с выхлопным зонтом, возвращая при этом часть рециркуляционного воздуха в камеру смешения.

На фиг.1 представлена схема для реализации способа кондиционирования с использованием системы двухступенчатого испарительного охлаждения, на фиг.2 - i-d - диаграмма для режима холодного периода, на фиг.3 - общий вид форсунки для распыливания жидкостей.

Кондиционер (фиг.1) для осуществления способа кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением состоит из смесительной камеры 2, воздушного фильтра 3, теплообменника 4, форсуночной камеры орошения 5 с форсунками 18 (фиг.3), интенсифицирующими процесс тепломассообмена. Приточный вентилятор 6 с электродвигателем 21 подает воздух в помещение 19 через воздухораспределительное устройство 14. В кондиционируемом помещении 19 установлены, по крайней мере, два датчика: датчик 7, регистрирующий влажность в помещении, и датчик температуры 8 для регистрации температуры. Для регулирования температуры в помещении 19 датчик 8 воздействует на исполнительный механизм клапана 11, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя в теплообменник 4. Влажность регулируется по импульсу датчика 7, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана 10, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в камере и прошедшего через байпасный (обводной) канал 9. Воздух из помещения 19 удаляется через воздухораспределительные устройства 13, при этом часть воздуха, при соответствующем положении клапанов 17 и 20 на выходном воздуховоде 12 с выхлопным зонтом 16, возвращается как рециркуляционный воздух в камеру смешения 2, где смешивается с наружным воздухом, поступающим через воздухозаборное устройство 15 и клапан 1.

Каждый из коллекторов в камере орошения 5 кондиционера снабжен форсунками 18, имеющими проточное отверстие 22 (фиг.3). Каждая из форсунок выполнена в виде полого, осесимметричного корпуса 23, ось которого перпендикулярна оси отверстия коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения и др. Со стороны проточного отверстия 22 трубы коллектора 5 в форсунке установлен спрямляющий элемент 27, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора 5 к форсунке. Спрямляющий элемент выполнен в виде кольца, имеющего центральную втулку 27, с которой жестко соединены, радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти 28, соединенные с корпусом 23 форсунки. Корпус 23 выполнен с двумя, противоположно расположенными, перпендикулярно оси форсунки, уступами 26, посредством которых через хомуты 24 с замками 25 форсунка закрепляется на коллекторе 5. В нижней части корпуса 23 форсунки выполнено коническое калиброванное дроссельное отверстие 30, соединенное с камерой смешения 29, которая расположена между отверстием 30 и спрямляющим элементом 27. Камера смешения 29 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 30 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), которые могут быть образованы токарной обработкой по копиру, или получены литьевым способом. В результате этого на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Рекомендуемый диапазон давлений для цельнофакельной форсунки от 1,2 до 7,0 метров водяного столба. При данном диапазоне давлений обеспечивается полное раскрытие и заполнение факела форсунки капельной влагой.

Способ кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением осуществляют следующим образом.

В камере смешения 2 кондиционера осуществляют подготовку воздуха для его тепло-влажностной обработки в теплообменнике 4 и форсуночной камере орошения 5 путем смешивания следующих потоков воздуха: наружного потока воздуха путем подачи его через воздухозаборное устройство 15 и клапан 1 и подачи рециркуляционного воздуха из помещения 19, где отсутствуют примеси вредных веществ - по отводящему воздуховоду 12, который смешивается с наружным воздухом, приобретая новые параметры тепловлажностного состояния. Затем этот воздух очищают от пыли в воздушном фильтре 3, и пропускают через теплообменник 4, форсуночную камеру орошения 5 с форсунками 18, интенсифицирующими процесс тепломассообмена, и посредством приточного вентилятора 6 подают в помещение 19 через воздухораспределительное устройство 14. В кондиционируемом помещении 19 устанавливают, по меньшей мере, два датчика: датчик 7, регистрирующий влажность в помещении, и датчик 8 для регистрации температуры. Регулирование температуры в помещении 19 осуществляют посредством датчика 8, который воздействует на исполнительный механизм клапана 11, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя в теплообменник 4. Регулирование влажности осуществляют по импульсу датчика 7, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана 10, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в форсуночной камере орошения 5 и прошедшего через байпасный (обводной) канал 9, причем один конец байпасного (обводного) канала 9 соединяют с полостью кондиционера до камеры орошения 5, а другой - после. Воздух из помещения 19 удаляют через воздухораспределительные устройства 13, и выходной воздуховод 12 с выхлопным зонтом 16, возвращая при этом часть рециркуляционного воздуха в камеру смешения 2.

Особенностью этой системы является то, что поверхностный теплообменник, выполняющий в теплый период функцию воздухоохладителя I ступени, имеет весьма развитую поверхность. Это связано с тем, что разность температур между обрабатываемым воздухом и холодоносителем сравнительно небольшая. В холодный период разность температур достигает больших значений, что позволяет обеспечить его высокую теплопроизводительность. При этом оказывается целесообразным возложить на этот теплообменник не только функции I и II ступеней подогрева, но и функцию воздушного отопления.

В соответствии со схемой, представленной на фиг.1 наружный воздух через приемный клапан 1 поступает в камеру 2, где смешивается с рециркуляционным воздухом, подводимым по каналу 12. Воздух нагревается в теплообменнике 4, и на выходе из него разделяется на два потока: один поток проходит через оросительную камеру 5, а другой направляется в обход ее по байпасному каналу 9. В оросительной камере производится изоэнтальпийное увлажнение воздуха, после чего увлажненный воздух вступает в смесь с воздухом, прошедшим по байпасному каналу. В обслуживаемое помещение воздух направляется по каналам с помощью вентилятора. Для регулирования температуры в помещении используется датчик 8, воздействующий на исполнительный механизм клапана 11, установленного на трубопроводе подачи теплоносителя. Влажность регулируется по импульсу датчика 7, воздействующего на исполнительный механизм воздушного клапана 10, который позволяет изменять соотношение расходов воздуха, обработанного в камере и прошедшего через байпас.

Построение процесса на i-d-диаграмме (фиг.2) начинают, как обычно, с нанесения точек Н и В и вычисляют значение энтальпии приточного воздуха, затем через точку В проводят линию процесса изменения состояния воздуха до пересечения с линией i_п =const, в результате чего находят положение точки П. Точки И и В соединяют прямой линией, на которой находят точку смеси С, лежащую на пересечении этой линии с линией i_с=const, затем через точку С проводят линию d_c=const, а через точку П - линию i_п=const до их взаимного пересечения в точке К (параметры воздуха после воздухоподогревателя). На пересечении линии i_п=const с кривой _о=90÷95% находят положение точки О, характеризующей состояние части воздуха, прошедшей изоэнтальпийное увлажнение в оросительной камере.

Форсунка работает следующим образом. Жидкость под давлением поступает со стороны проточного отверстия 22 коллекторов 4 и 9 в форсунку и встречает на своем пути спрямляющий элемент 27, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора 5 к форсунке. Камера смешения 29 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 30 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), в результате чего на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Расход воды через форсунку (м³/ч) определяется по следующей формуле:

G_w=2,245· Н,

где Н - напор воды перед форсункой (м вод. ст.).

Превышение давления перед форсунками обычно свидетельствует о их засорении и необходимости их очистки.