Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА С УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛА

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 №2512892, 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 устройстве тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла, состоящем из воздухозаборных и воздухораздующих устройств, расположенных в верхней зоне помещения, и воздухонагнетающих устройств, 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, каждая из форсунок аппарата увлажнения и мокрой очистки содержит корпус с камерой завихрения и сопло, корпус выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой и расширительной камерой, соосной корпусу, при этом соосно корпусу в его нижней части подсоединено к гильзе посредством резьбы сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере, двумя наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, расположенных в торцевой поверхности сопла, где также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, а в диффузорной выходной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры, а само тело вращения расположено в нижней части за срезом диффузорной выходной камеры.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла, на фиг. 2 представлена схема аппарата увлажнения и мокрой очистки от тонкой пыли, на фиг. 3 - схема форсунки.

Устройство тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла (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 воздуха от пыли. В климатической установке 6 осуществляются очистка и нагрев наружного воздуха, например, от электрокалорифера. В камере смешения 7 происходит смешение потоков воздуха от аппарата 5 и установки 6. Воздух заданных параметров из камеры смешения 7 поступает через устройство для раздачи воздуха 8 в обслуживаемое помещение.

Аппарат 5 увлажнения и мокрой очистки воздуха (фиг. 2) включает в себя цилиндрический корпус 9, воздуховоды 10 и 11, центробежный вентилятор 13, установленный в выхлопном патрубке, форсунки 12 камеры увлажнения, вихревую камеру смешения 15, шламоотводящий патрубок 14.

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 G₁ - 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 происходят 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.

Вихревая форсунка (фиг. 3) включает в свой состав корпус 16, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 18 и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 17 с внутренней резьбой 20. В цилиндрической гильзе 17 расположена расширительная камера 19, соосная корпусу. При этом соосно корпусу в его нижней части подсоединено к гильзе 17 посредством резьбы 20 сопло 21, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 22 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере, двумя наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 24 и 25, расположенных в торцевой поверхности сопла 21, образованной его днищем 22. В торцевой поверхности сопла 21 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 23, соединенное со смесительной камерой 26 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 27. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 24 и 25, взятые в совокупности, и центрального отверстия 23 равны между собой.

В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц 28, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 27, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 29, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 27, а само тело вращения 29 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.

Вихревая форсунка работает следующим образом.

Распыляемая жидкость поступает в корпус 16 через центральное отверстие 18, затем в расширительную камеру 19, соосную корпусу 16. После камеры 19 жидкость направляется к соплу 21, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 23 в смесительную камеру 26, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 24 и 25, также соединенных со смесительной камерой 26 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 27, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости.

В выходной диффузорной камере 27 происходит столкновение выходного вихревого потока с рассекателем, его спицами 28, и поверхностью тела вращения 29, что приводит к дополнительному дроблению капель жидкости, образованию тонкораспыленных струй.

Устройство позволяет достичь заданных параметров приточного воздуха в более широком диапазоне влажности, Таким образом, незначительное понижение температуры приточного воздуха и повышение его влажности позволяют снизить требуемый объем подаваемого в помещение воздуха до 10%. Устройство тепловлажностной обработки воздуха совместно с использованием аппаратов со встречными закрученными потоками позволяет создать новую энергосберегающую технологию, применительно к задачам кондиционирования воздуха производственных помещений, предполагающим повторное использование тепла и влаги сильно запыленного 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.