КОНДИЦИОНЕР С ОПТИМАЛЬНЫМ ОРОШЕНИЕМ
AIR CONDITIONER WITH OPTIMUM SPRAYING

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является кондиционер по патенту РФ №2303750, кл. F24F 3/06, содержащий корпус, секции приемных клапанов, и подогрева, оросительную камеру, в которой установлены форсунки и каплеуловители с поддоном - фильтром, секцию фильтров, соединенную с вентиляционным агрегатом (прототип).
Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса орошения.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса орошения.
Это достигается тем, что в кондиционере, содержащим секцию приемных утепленных клапанов, соединительные секции, секцию первого подогрева, состоящую из калориферов, клапанов и обводного канала, секцию первой рециркуляции, оросительную камеру, в которой установлены форсунки и каплеуловители, причем под оросительной камерой расположен поддон - фильтр, а после оросительной камеры расположена секция второй рециркуляции и секция фильтров, соединенная с секцией второго подогрева, состоящей из калориферов и соединенной с вентиляционным агрегатом, дополнительно установлена система централизованного снабжения холодной водой, включающая в себя камеру орошения с насосом и трехходовым клапаном, а также регулятор давления, сборный бак, циркуляционный насос и испаритель, причем каждый регулятор давления имеет импульсную трубку, соединяющую его мембранную головку с расположенным за ним участком трубопровода холодного водоснабжения, а корпус установлен на упругие элементы, а всасывающий патрубок вентилятора соединен с корпусом посредством упругого звена.
На фиг.1 изображен общий вид кондиционера, на фиг.2 представлена система централизованного снабжения кондиционеров холодной водой, на фиг.3 - схема форсунки.
Кондиционер состоит из ряда последовательно соединенных секций (фиг.1).
Секция приемных утепленных клапанов 1 регулирует поступление наружного воздуха в кондиционер. Клапаны делают утепленными, чтобы предохранить их от промерзания и обледенения в зимнее время. Соединительные секции 2 представляют собой камеры, которыми соединяются рабочие секции; через эти камеры возможен доступ в рабочие секции для их осмотра и ремонта.
Далее следует секция первого подогрева, служащая для нагрева наружного воздуха в объеме санитарной нормы; она состоит из калориферов 3, клапанов 4 и обводного канала 5. Клапанами 4 можно направлять наружный воздух в калориферы 3 или, минуя их (в летнее время), в обводный канал 5. В секции 6 первой рециркуляции установлены клапаны 7, регулирующие поступление внутреннего воздуха из цеха. Секция 8 представляет собой оросительную (форсуночную) камеру, в которой установлены два ряда форсунок 9, распыляющих воду встречными факелами.
Широкофакельная центробежная форсунка состоит из корпуса 34 длиной L со впускным отверстием 37, выполненным в виде конфузора длиной L1, соосного с ним дроссельного отверстия 36 диаметром d1, камеры завихрения 35, выполненной в виде цилиндрического стакана, ось которого в плоскости чертежа перпендикулярна оси впускного 37 и дроссельного 36 отверстий. При этом ось впускного 37 и дроссельного 36 отверстий в профильной плоскости расположена касательно по отношению к камере завихрения 35, т.е. имеет место тангенциальный ввод.
Соосно камере завихрения 35 расположен сопловый вкладыш 38 с внешним диаметром D1, выполненный из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. Внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения 35 три калиброванных отверстия: коническое отверстие 39 с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, цилиндрическое отверстие 40 и фасонное отверстие 41 в виде цилиндрической части с фаской скругления на выходе. При этом диаметр d цилиндрического отверстия 40 соплового вкладыша 38 равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 39 и диаметру цилиндрической части фасонного отверстия 41.
Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:
отношение диаметра d цилиндрического отверстия 40 соплового вкладыша 38 к диаметру d1 дроссельного отверстия 36 корпуса 34 форсунки лежит в оптимальном интервале величин: d/d1=1,4÷2,2;
отношение внешнего диаметра D1 соплового вкладыша 38 к диаметру D нижнего основания усеченного конуса конического отверстия 39 вкладыша 38 лежит в оптимальном интервале величин: D1/D=1,2÷1,8;
отношение длины L корпуса 34 форсунки к длине L1 конфузора впускного отверстия 37, лежит в оптимальном интервале величин: L/L1=2,0÷2,5.
В оросительной камере воздух по потребности увлажняется или подсушивается, охлаждается или нагревается, а также очищается от пыли. Кроме того, воздух в оросительной камере заряжается ионами, преимущественно отрицательного знака. На входе и выходе из оросительной камеры устанавливаются каплеуловители 10 и 11. Каплеуловители препятствуют выбросу капель из оросительной камеры в смежные секции.
Под оросительной камерой расположен поддон - фильтр 12 для стекания и очистки воды. После оросительной камеры находится секция 13 второй рециркуляции с клапанами 14, которыми регулируется поступление воздуха из цеха. Для очистки воздуха от пыли устанавливается секция 15 фильтров. Далее следуют соединительная секция и секция второго подогрева, состоящая из калориферов 16, клапанов 17 и обводного канала 18, назначение которых то же, что и в секции первого подогрева. Эту секцию используют в рабочее время при недостатке тепла в зале, а в выходные дни - для отопления производственного помещения; в этом случае открывают клапаны 14 второй рециркуляции, и кондиционер работает как отопительный агрегат. В конце кондиционера установлена вентиляторная секция, состоящая из вентилятора 19, переходного патрубка 20 и электродвигателя 21. Для регулирования подачи воздуха в цех в приточном канале 22 установлены дозировочные клапаны 23. Регулирование подачи воздуха можно осуществлять также направляющим аппаратом 24. Для удобства обслуживания кондиционеры обычно ставят на упругие подставки 25.
На фиг.2 представлена система централизованного снабжения кондиционеров холодной водой. Система включает в себя камеру орошения 26; насос 27; трехходовой клапан 28; регулятор давления 29; сборный бак 30; циркуляционный насос 31; испаритель 32; вентиль 33.
Каждый регулятор давления 29 имеет импульсную трубку, соединяющую его мембранную головку с расположенным за ним участком трубопровода холодного водоснабжения.
Кондиционер работает следующим образом.
Рассмотренные типовые секции компонуют в зависимости от требуемых процессов обработки воздуха. Например, если по расчету не нужен первый или второй подогрев воздуха, то надобность в этих секциях отпадает. Если установка должна работать без рециркуляции, то кондиционер компонуют без этих секций.
Широкофакельная центробежная форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость подается по впускному отверстию 37 (фиг.3), выполненному в виде конфузора длиной L1, затем проходит через соосное с ним дроссельное отверстие 36 диаметром d1, и поступает по тангенциальному вводу в камеру завихрения 35, выполненную в виде цилиндрического стакана. Вращающийся поток жидкости из камеры завихрения 35 проходит через калиброванное коническое отверстие 39 соплового вкладыша 38, цилиндрическое отверстие 40 и фасонное отверстие 41 вкладыша 38, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной радиуса фаски скругления на выходе фасонного отверстия 41.
Предложенная конструкция широкофакельной форсунки с диаметром выходного отверстия 9 мм, при рабочих давлениях жидкости 150…250 кПа обеспечивает угол раскрытия водяного факела до 140° и сохраняет устойчивость факела при давлении жидкости перед форсунками от 40 кПа и выше, при этом производительность форсунки зависит от давления жидкости на входе впускного отверстия 37.
Кондиционеры производительностью до 120 тыс.м3/ч изготовляют из металла, а кондиционеры большей производительности - из железобетона.
Отепленная вода собирается в общий сборный бак 30, из которого забирается циркуляционным насосом 31 и поступает по трубопроводам на охлаждение в испаритель 32 холодильной станции. После испарителя она подается непосредственно к трехходовым клапанам 28, устанавливаемым на линии всасывания индивидуальных насосов 27, обслуживающих отдельные камеры орошения.
К клапанам подводится и отепленная вода из поддонов кондиционеров. Для удовлетворительного смешения поступающей воды и нормальной работы трехходовых клапанов 28 необходимо примерное равенство давлений холодной и отепленной воды перед ними. Оно достигается путем установки на линиях холодной воды автоматических регуляторов давления 29 («после себя»).
При отклонении давления от заданной величины происходит соответствующее перемещение клапана: при повышении давления он закрывается, а при понижении - открывается.
Для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: на поверхности деталей нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).