УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА
DEVICE FOR HEAT AND MOISTURE TREATMENT OF AIR

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано для увлажнения и охлаждения воздуха в адиабатических условиях.
Известен контактный аппарат для тепловлажностной обработки воздуха, в частности блок-камера форсуночного орошения [1]. Конструктивно она выполняется в виде прямоугольного параллелепипеда (короба), внутри располагаются горизонтальные и вертикальные трубопроводы (стояки), на последних крепятся механические форсунки. Нижняя часть камеры выполнена в виде поддона и служит в качестве сборника для воды. Камера снабжена центробежным вентилятором для подачи воздуха и насосом для подачи воды.
При адиабатном увлажнении воздуха используется рециркуляционная вода. Вода из поддона забирается насосом под давлением ~150…300 кПа подается по трубопроводам к форсункам и в распыленном виде вводится в воздушный поток. При этом образуется развитая (большая) поверхность тепломассообмена между воздухом и водой, которая определяется суммарной поверхностью капель распыленной воды. Часть распыленной влаги испаряется в воздухе и увлажняет его, другая масса капель подает вниз обратно в поддон, откуда с помощью насоса снова направляется к механическим форсункам для распыления и т.д. Производительность механических форсунок и размер образующихся капель воды зависит от создаваемого насосом давления воды перед ними: чем выше давление, тем выше производительность, тем на большее количество мелких капель дробиться выходящая из них вода.
Недостатком данной конструкции является повышенный расход электроэнергии на привод насоса, связанный с распылением воды через механические форсунки. Водяная линия характеризуется высоким гидравлическим сопротивлением.
Также известна конструкция контактного аппарата - блок-камера сотового увлажнения, характеризующаяся пониженным расходом электроэнергии на образование поверхности контакта (тепломассообмена) между воздухом и водой [1].
Конструктивно она также выполняется в виде прямоугольного параллелепипеда, снабжена вентилятором для воздуха. По высоте блок-камеры установлены сотовые насадки, собираемые из гофрированных гигроскопичных листов. Сверху насадки смонтирован оросительный водораспределитель в виде перфорированной пластины со сквозными отверстиями для равномерного распределения воды по сечению камеры (насадки). Нижняя часть сотовой насадки располагается над поддоном камеры, который служит баком для воды. Камера оборудована насосом, который обеспечивает рециркуляцию воды: вода из поддона через шланг подается на оросительный водораспределитель, откуда поступает на гофрированные гигроскопичные листы сотовой насадки. Вода смачивает листы насадки и в виде водной пленки под действием силы тяжести стекает в поддон камеры. За счет работы вентилятора воздух проходит в зазорах между листами насадки, контактируя со стекающей водной пленкой, увлажняется и выходит из камеры наружу. Поверхность тепломассообмена между воздухом и влажной поверхностью определяется размерами увлажненного материала в слое насадки.
Достоинством адиабатного увлажнения воздуха водой в орошаемых слоях является значительное снижение электроэнергии на привод водяного насоса по сравнению с энергозатратами в форсуночных оросителях. В блок-камере сотового увлажнения требуемый напор насоса зависит от высоты расположения оросительного водораспределителя над блоком насадки и кратно ниже требуемого напора насоса при распылении воды через механические форсунки. Также снижение расхода электроэнергии на привод водяного насоса в блок-камере сотового увлажнения обусловлено уменьшением коэффициента орошения, т.е. расхода воды, приходящегося на единицу расхода обрабатываемого воздуха [1, с. 46].
К недостатку адиабатного увлажнения воздуха водой в блок-камере сотового увлажнения следует отнести снижение поверхности тепломассообмена между воздухом и водой в единице объема по сравнению с блок-камерами форсуночного орошения, в которых она определяется большой суммарной поверхностью спектра капель распыленной воды. Это значимо будет определять эффективность процесса увлажнения воздуха при его больших расходах.
Предлагаемым изобретением решается задача сохранения работоспособности устройства для тепловлажностной обработки воздуха при повышении эффективности процесса, в частности возможность увлажнения и охлаждения воздуха в адиабатических условиях при снижении удельного расхода воды на обработку воздуха (коэффициента орошения) и одновременно увеличения поверхности тепломассообмена между рабочими средами.
Для достижения указанного технического результата в оросительной блок-камере сотового орошения контактный узел - блок листовой насадки - закреплен на пружинном виброосновании в поддоне камеры и жестко соединен с корпусом центробежного вибровозбудителя с электроприводом.
3
Известно [2, с. 212], что при использовании вибрационного воздействия на рабочие узлы, в частности целенаправленного механического колебания с относительно малой амплитудой и частотой в интервале 10…10 Гц, позволяет в массообменных процессах резко увеличить поверхность контакта фаз и уменьшить диффузионные сопротивления. Для реализации вибрационного воздействия на контактный узел блок-камеры сотового увлажнения предлагается его соединить с корпусом центробежного вибровозбудителя (механическим вибратором с электродвигателем). Данные вибровозбудители характеризуются низким электропотреблением.
Наиболее близким к заявленному изобретению является блок-камера сотового увлажнения, описание которого приведено выше.
На фиг. 1 изображена схема контактного узла - блок-камера сотового увлажнения для адиабатного увлажнения воздуха водой, на фиг. 2 изображен корпус блок-камеры сотового увлажнения, на фиг. 3 изображен контактный узел с сотовой насадкой, на фиг. 4 изображен корпус центробежного вибровозбудителя с электродвигателем.
Позиции на фиг. 1 обозначают:
1 - корпус камеры; 2 - насос для воды; 3 - радиальный вентилятор.
Позиции на фиг. 2 обозначают:
1 - корпус камеры; 4 - поддон (бак для воды); 5 - водораспределитель.
Позиции на фиг. 3 обозначают:
6 - стойки; 7 - пружины; 8 - блок сотовой насадки; 9 - крепежные элементы; 10 - корпус центробежного вибровозбудителя с электроприводом.
Позиции на фиг. 4 обозначают:
10 - корпус центробежного вибровозбудителя с электродвигателем;
11 - вал электродвигателя;
12 - дебалансная масса.
Устройство для тепловлажностной обработки воздуха содержит корпус камеры 1, в котором смонтирована водяная линия с насосом 2. Камера через воздуховод соединена с радиальным вентилятором 3. Нижняя часть камеры (поддон) 4 служит баком для воды. Вверху камеры расположен водораспределитель 5, выполненный в виде перфорированной пластины со сквозными отверстиями для прохода воды. Внутри камеры на стойках 6 закреплен контактный узел, состоящий из блока сотовой насадки 8 - гофрированных листов гигроскопичного материала. Стойки 6 снизу опираются на пружины 7, которые закреплены на дне поддона камеры. Блок сотовой насадки при помощи крепежных элементов 9 жестко соединен с корпусом центробежного вибровозбудителя 10.
Устройство для тепловлажностной обработки воздуха работает следующим образом.
Воздух при помощи радиального вентилятора 3 поступает в воздушный канал камеры 1, где проходит через увлажненный блок сотовой насадки 8, находящейся в режиме механической вибрации за счет вращения дебалансной массы 12, закрепленной на валу электродвигателя в корпусе центробежного вибратора 10. Гофрированные листы сотовой насадки из гигроскопичного материала постоянно орошаются рециркуляционной водой, поступающей из поддона камеры 4 через водораспределитель 5, с помощью насоса 2. При этом воздух увлажняется за счет пленочного контакта воздушного потока с влажным гигроскопичным материалом сотовой насадки 8 и дополнительно - за счет испарения ореола водных капель, образующихся при механической вибрации влажных листов сотовой насадки.
Неиспарившиеся капельки воды падают обратно вниз в поддон, откуда вода с помощью насоса 2 поступает через водораспределитель 5 на гофрированные листы сотовой насадки, т.е. в камере осуществляется рециркуляция водной фазы. Ее температура стабилизируется на уровне температуры мокрого термометра воздуха. Тепловлажностная обработка воздуха в данных условиях соответствует режиму его адиабатического увлажнения и охлаждения.
Таким образом, к достоинству заявляемого изобретения - устройства для тепловлажностной обработки воздуха следует отнести: повышение эффективности тепловлажностной обработки воздуха в режиме адиабатического увлажнения и охлаждения при снижении удельного расхода воды на его обработку (коэффициента орошения) и одновременно увеличении поверхности тепломассообмена между рабочими средами.
Источники информации
1. Кокорин О.Я. Отечественное оборудование для создания систем вентиляции и кондиционирования воздуха / О.Я. Кокорин. - М.: ЗАО «Типография «Экстра Печать», 2005. - 97 с.
2. Варсанофьев В.Д. Вибрационная техника в химической промышленности / В.Д. Варсанофьев, Э.Э. Кольман-Иванов. - М.: Химия, 1985. - 240 с.