METHOD OF THERMAL TREATMENT OF AIR WITH HEAT RECOVERY
СПОСОБ 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 №2346209, В04С 12/01, (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 воздухозаборник 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, при этом аппарат увлажнения и мокрой очистки выполняют с форсункой, содержащей цилиндрический корпус со штуцером, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и, имеющим цилиндрическое отверстие для подвода жидкости, соединенное с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, в нижней части цилиндрического отверстия закреплен полый конический завихритель, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности цилиндрического отверстия, при этом на внешней поверхности полого конического завихрителя выполнена сквозная винтовая нарезка, а к корпусу, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц подсоединен распылитель, расположенный перпендикулярно оси корпуса, и выполненный в виде сплошного диска, при этом диск распылителя образован двумя поверхностями, одна из которых, обращенная в сторону диффузора, криволинейная поверхность, причем в качестве линии, образующей эту поверхность является кривая линия n-го порядка, а вторая - плоскость, при этом в распылителе форсунки выполняют центральное отверстие с винтовой нарезкой, направление винтовой линии которой противоположно направлению винтовой линии винтовой нарезки конического завихрителя, а на спицах, посредством которых диск распылителя крепится к корпусу форсунки, устанавливают винтовые пропеллеры для получения мелкодисперсного распыла жидкости.
Устройство тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла, состоит из воздухозаборных и воздухораздующих устройств, расположенных в верхней зоне помещения, воздухонагнетающих устройств, а также аппарата сухой очистки воздуха, подаваемого из помещения воздухозаборным и воздухонагнетающим устройством, 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 - схема форсунки аппарата 5 увлажнения и мокрой очистки.
Устройство для реализации предложенного способа 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. Наружный воздух поступает по линии 9, а выброс воздуха в атмосферу осуществляется по линии 10.
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 малогабаритную климатическую установку, 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, предполагающая 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.
На фиг. 2 приведена схема форсунки аппарата 5 увлажнения и мокрой очистки.
Форсунка с распылительным диском содержит цилиндрический корпус 11 со штуцером 12, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и, имеющим цилиндрическое отверстие 13 для подвода жидкости, соединенное с диффузором 14, осесимметричным корпусу и штуцеру. В нижней части цилиндрического отверстия 13 для подвода жидкости закреплен полый конический завихритель 17, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 18, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке цилиндрического отверстия 13 (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности. На внешней поверхности полого конического завихрителя 27 выполнена сквозная винтовая нарезка 19.
К корпусу 11, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц 16 подсоединен распылитель 15, расположенный перпендикулярно оси корпуса, и выполненный в виде сплошного диска. Диск распылителя 15 образован двумя поверхностями, одна из которых, обращенная в сторону диффузора 14, криволинейная поверхность, причем в качестве линии, образующей эту поверхность является кривая линия n-го порядка, например эллиптическая, параболическая и др., а вторая - плоскость.
Спицы 16, посредством которых диск распылителя крепится к корпусу, расположены радиально по отношению к оси корпуса, и по форме могут быть выполнены прямыми и изогнутыми (на чертеже не показано), причем к корпусу они крепятся посредством винтов, а к диску - либо с помощью разъемного соединения, например резьбового, либо неразъемного, например контактной сваркой.
Диск распылителя может быть образован двумя конгруэнтными и эквидистантными поверхностями n-го порядка, при этом распылитель форсунки может быть выполнен из твердых материалов, например карбида вольфрама.
Форсунка с распылительным диском работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость цилиндрического отверстия 13 для подвода жидкости корпуса 11 форсунки, а затем в нижнюю часть отверстия 13, и через конический завихритель 17, выходит наружу, в распылитель 15, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный поток выходит из форсунки с широким факелом распыляющейся жидкости (раствора).
Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.
Возможен вариант выполнения форсунок, когда в распылителе, выполненным в виде сплошного диска 15, расположено центральное отверстие с винтовой нарезкой (на чертеже не показано), направление винтовой линии которой противоположно направлению винтовой линии винтовой нарезки 19 конического завихрителя 17. На спицах 16, посредством которых диск 15 распылителя крепится к корпусу 11 форсунки, установлены винтовые пропеллеры (на чертеже не показано) для получения мелкодисперсного распыла жидкости.