способ тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла

Формула изобретения

Устройство тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла, состоящее из воздухозаборных и воздухораздающих устройств, расположенных в верхней зоне помещения, и воздухонагнетающих устройств, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит аппарат сухой очистки воздуха, подаваемого из помещения воздухозаборным и воздухонагнетающим устройством, связанный с аппаратом увлажнения и мокрой очистки, и климатическую установку для очистки и нагрева наружного воздуха, а также блок для смешения потоков воздуха от аппарата увлажнения и мокрой очистки и климатической установки, связанный с аппаратом раздачи, при этом каждая из форсунок аппарата увлажнения и мокрой очистки выполнена вихревой, содержащей полый цилиндрический корпус, соединенный с соплом, в котором выполнены отверстия, корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, и внутренней резьбой для соединения с коническим соплом, при этом корпус и сопло образуют две, соосные между собой внутренние камеры, причем цилиндрическая камера служит для подвода жидкости, а коническая камера, образованная поверхностью усеченного конуса сопла, является нагнетательной камерой для создания повышенного давления, а на сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен жиклер, который состоит из цилиндрического дроссельного отверстия и конического отверстия с расширением в сторону объекта, при этом на поверхности конического отверстия выполнена винтовая нарезка для создания веерообразного выхода жидкости из жиклера, а на конической боковой поверхности сопла выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий, оси которых перпендикулярны конической боковой поверхности сопла, и в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три цилиндрических дроссельных отверстия, причем в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий в этих рядах отстоят друг от друга на угол 7,5 60° для создания мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости, при этом в цилиндрической камере соосно ей установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры завихритель, выполненный в виде втулки с винтовой внешней нарезкой с крупным шагом трапецеидального профиля и закрепленный посредством внутренней резьбы на штоке с коническим обтекателем в верхней части, а завихритель закреплен в своей нижней части посредством жестко присоединенной к нему круглой пластины к корпусу, причем в круглой пластине выполнен паз по спирали Архимеда, имеющий направление крутки, совпадающее с направлением крутки потока жидкости завихрителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тепловлажностной обработке воздуха с системой энергосбережения и может применяться, в частности, в области кондиционирования.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла, реализуемый на приточно-вытяжной установке с регенеративным теплоутилизатором по патенту РФ № 2346209, F24F 5/00 (прототип), содержащей корпус, каналы для приточного и вытяжного воздуха, вентилятор, камеру с регенеративным теплоутилизатором.

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность утилизации тепла за счет перекрестной организации потоков воздуха.

Технический результат - повышение производительности систем тепловлажностной обработки воздуха путем утилизации тепла на базе аппаратов со встречными закрученными потоками.

Это достигается тем, что в способе тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла осуществляют тепловлажностную обработку воздуха в блоках для подогрева, тонкой и грубой очистки воздуха и его увлажнения путем забора воздуха из воздухозаборных устройств, расположенных в верхней зоне помещения, воздух подают воздухонагнетающим устройством, связанным с воздухозаборными устройствами, в аппарат сухой очистки воздуха, а затем посредством воздухонагнетающего устройства воздух подают в аппарат увлажнения и мокрой очистки, причем в климатической установке осуществляют очистку и нагрев наружного воздуха, после чего воздушные потоки аппарата и установки направляют в блок, где осуществляют смешение этих потоков, затем воздух заданных параметров из блока смешения подают через устройства для раздачи воздуха в обслуживаемое помещение.

Устройство тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла состоит из воздухозаборных и воздухораздающих устройств, расположенных в верхней зоне помещения, воздухонагнетающих устройств, а также аппарата сухой очистки воздуха, подаваемого из помещения воздухозаборным и воздухонагнетающим устройствами, связанного с аппаратом увлажнения и мокрой очистки, и климатической установки для очистки и нагрева наружного воздуха, а также блока для смешения потоков воздуха от аппарата увлажнения и мокрой очистки и климатической установки, связанного с аппаратом раздачи.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для реализации предложенного способа, на фиг.2 представлена схема аппарата увлажнения и мокрой очистки от тонкой пыли, на фиг. 3 - схема форсунки.

Устройство для реализации предложенного способа (фиг. 1) состоит из воздухозаборных устройств 1, расположенных в верхней зоне помещения, воздухонагнетающих устройств 2 и аппарата 3 сухой очистки воздуха. Воздухонагнетающее устройство 4 подает воздух в аппарат 5 увлажнения и мокрой очистки. В климатической установке 6 осуществляется очистка и нагрев наружного воздуха. В блоке 7 происходит смешение потоков от аппарата 5 и установки 6. Воздух заданных параметров из блока 7 поступает через устройство для раздачи воздуха 8 в обслуживаемое помещение.

Аппарат 5 увлажнения и мокрой очистки (фиг. 2) включает воздухозаборное устройство 1, устройство для раздачи воздуха 2, воздуховод 3, аппарат со встречными закрученными потоками 4, верхний тангенциальный закручиватель 5, нижний тангенциальный закручиватель 6, пылеотводящий патрубок 7, центробежный вентилятор 8, многофункциональный аппарат со встречными закрученными потоками 9, нижний тангенциальный закручиватель 10, верхний тангенциальный закручиватель 11, центробежные форсунки 12, выхлопной патрубок камеры увлажнения 13, входной патрубок камеры смешения 14, вихревая камера смешения 15, раскручиватель 16, шлакоотводящий патрубок 17, отработанная жидкость 18, малогабаритный кондиционер 19. Кондиционер представляет собой компактный агрегат, в металлическом корпусе которого располагаются низконапорный вентилятор 23, фильтр 25 для очистки воздуха от механических примесей, поверхностный воздухонагреватель 24, раскручиватель 22, шумоглушитель 21, выходная секция 20.

В комбинированном многофункциональном аппарате со встречными закрученными потоками в рабочем пространстве первой ступени образуются, как и в классическом аппарате со встречными закрученными потоками, два закрученных в одну сторону, но встречно направленных потока: восходящий G ₁ - в центральной части камеры и нисходящий G₂ - в периферийной части. Для тепловлажностной обработки воздуха в камеру подается вода, распыляемая центробежными тангенциальными форсунками. Под действием центробежных сил капли воды отбрасываются на вертикальные стенки аппарата и по ним стекают в нижнюю часть камеры. Затем увлажненный воздух выводится из камеры через выхлопной патрубок, расположенный в верхней части первой ступени аппарата, и поступает в камеру смешения (вторая ступень аппарата). Часть наружного воздуха G₃, заранее подготовленная в системе кондиционирования воздуха, через тангенциальный закручиватель подается в камеру смешения, где поток увлажненного воздуха смешивается с наружным. Увеличение диаметра камеры смешения относительно первой ступени аппарата, где происходит увлажнение и мокрое обеспыливание, обеспечивает падение скорости воздуха в поперечном сечении аппарата и, как следствие, не создавая существенного дополнительного аэродинамического сопротивления, способствует предотвращению каплеуноса. На выходе из аппарата установлен раскручиватель. Процесс водоподготовки осуществляется с помощью системы запорно-регулирующей арматуры, отстойника и фильтра, а также циркуляционного и подпиточного насосов.

Форсунка (фиг. 3) содержит полый корпус, состоящий из цилиндрической части 1 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости и внутренней резьбой для соединения с коническим соплом 5.

Корпус 1 и сопло 5 образуют две, соосные между собой внутренние камеры 4 и 13. Цилиндрическая камера 4 служит для подвода жидкости, а коническая камера 13, образованная поверхностью усеченного конуса сопла, является нагнетательной камерой для создания повышенного давления.

На сопле 5, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен жиклер, который состоит из цилиндрического дроссельного отверстия 8 и конического отверстия 9 с расширением в сторону объекта. При этом на поверхности конического отверстия 9 выполнена винтовая (на чертеже не показано) нарезка (например, коническая резьба с крупным шагом) для создания веерообразного выхода жидкости из жиклера.

На конической боковой поверхности 5 сопла выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 6 и 7, оси которых перпендикулярны конической боковой поверхности сопла 5, и в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три цилиндрических дроссельных отверстия, причем в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий 6 и 7 в этих рядах отстоят друг от друга на угол 7,5 60° для создания мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости.

Для создания наибольшего эффекта образования мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости в цилиндрической камере 4 соосно ей установлен с зазором 12 относительно внутренней боковой поверхности камеры 4 завихритель 3, выполненный в виде втулки с винтовой внешней нарезкой с крупным шагом трапецеидального профиля и закрепленный посредством внутренней резьбы 11 на штоке 2 с коническим обтекателем в верхней части.

Завихритель 3 закреплен в своей нижней части посредством жестко присоединенной к нему круглой пластины 14 к корпусу 1. В круглой пластине 14 выполнен паз по спирали Архимеда, имеющий направление крутки, совпадающее с направлением крутки потока жидкости завихрителя 3.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Из воздухозаборных устройств 1, расположенных в верхней зоне помещения, воздух подают воздухонагнетающим устройством 2, связанным с устройствами 1, в аппарат 3 сухой очистки воздуха, например ВЗП. Далее, посредством воздухонагнетающего устройства 4, например центробежного вентилятора, воздух подают в аппарат 5 увлажнения и мокрой очистки от мелкодисперсной пыли, а в то же время в климатической установке 6 осуществляют очистку и нагрев наружного воздуха. После чего воздушные потоки аппарата 5 и установки 6 направляют в блок 7, где осуществляют смешение этих потоков. Воздух заданных параметров из блока 7 подают через устройства для раздачи воздуха 8 в обслуживаемое помещение.

Разработанный способ предполагается использовать для подготовки наружного воздуха малогабаритной климатической установкой, а основную массу используемого повторно воздуха (до 90% от общего объема воздуха) обрабатывать в аппаратах со встречными закрученными потоками. При этом технологическая компоновка климатической установки существенно упрощается.

Данный способ позволяет достичь заданных параметров приточного воздуха в более широком диапазоне влажности. Таким образом, незначительное понижение температуры приточного воздуха и повышение его влажности позволяет снизить требуемый объем подаваемого в помещение воздуха до 10%.

Разработанный принципиально новый способ тепловлажностной обработки воздуха совместно с использованием аппаратов со встречными закрученными потоками позволяет создать новую энергосберегающую технологию, применительно к задачам кондиционирования воздуха производственных помещений, предполагающую повторное использование тепла и влаги сильнозапыленного воздуха, не пригодного для утилизации энергоресурсов традиционными методами. Повышение технико-экономических показателей разработанного метода достигается за счет применения для очистки воздуха аппаратов со встречными закрученными потоками, что позволяет снизить стоимость центрального кондиционера, заменив его малогабаритной климатической установкой упрощенной конструкции.