КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ УСТРОЙСТВ КОСВЕННО-ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА
CAPILLARY POROUS PLATE FOR INDIRECT EVAPORATING AIR COOLING DEVICES

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано для изготовления устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха в объектах промышленного и бытового назначения.
Холодопроизводительность устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха зависит от эффективности испарения воды, которая связана с эффективным диаметром капилляров испарительных пластин и гидрофильностью поверхности этих капилляров. Эти параметры определяют высоту и скорость капиллярного подъема воды, а также количество воды, которое пластина способна впитывать и удерживать.
Известен микропористый сепаратор для химических источников тока по а.с. СССР №166393, МПК Н01M; 21b, 202, опубл. 19.11.1964 г. (Бюллетень изобретений, №22, 1964 г.), состоящий из специально обработанного поверхностно-активными веществами (ПАВ) ультратонкого волокнистого полимерного материала типа ФП.
Такой полимерный материал обладает очень маленьким диаметром капилляров, что препятствует проникновению через него активной массы электродов и исключает короткое замыкание и утечку тока в аккумуляторе.
Однако маленький диаметр капилляров и низкая гидрофильность их поверхности не обеспечивают капиллярно-пористые свойства на уровне, необходимом для использования пластин из этих материалов в устройствах косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Таким образом, задачей данного технического решения (аналога) не являлось получение пластин, обладающих капиллярно-пористыми свойствами, достаточными для использования в устройствах косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Общими признаками с предлагаемой авторами капиллярно-пористой пластиной для устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха является выполнение пластин из полимерного материала с последующей обработкой ПАВ.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является микропористый материал по а.с. СССР №439497, МПК С08F 47/08, опубл. 15.08.1974 г. (Бюллетень изобретений, №30, 1974 г.), принятый авторами за прототип, который изготавливается спеканием порошкообразного полимера с последующей гидрофилизацией ПАВ.
Используемый в данном изобретении материал обладает пористой структурой и гидрофильностью поверхности капилляров.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного технического решения, принятого за прототип, относится то, что из-за очень большого диапазона диаметров капилляров в материале подъем воды происходит не на всю высоту пластины или скорость этого подъема недостаточна для поддержания заданной холодопроизводительности устройства косвенно-испарительного охлаждения воздуха. Кроме того, гидрофилизация материала, выполненная на основе известных ПАВ, например, ОП-7, ОП-10, сульфонола и др., нестабильна при длительном контакте с водой, что ведет к снижению эффективности устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) не являлось получение пластин с капиллярно-пористыми свойствами, обеспечивающими достаточные скорость и высоту капиллярного подъема воды, которые необходимы для эффективной работы устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха, а также стабильную работу этих устройств.
Общим признаком прототипа с предлагаемой авторами капиллярно-пористой пластиной для устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха является материал пластины, включающий спеченный порошок полимера, гидрофилизированный ПАВ.
В отличие от прототипа, в предлагаемой авторами капиллярно-пористой пластине для устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха поверхностно-активное вещество содержит ионогенное и неионогенное фторсодержащие соединения типа «Флактонит».
В частном случае, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- ионогенное и неионогенное фторсодержащие соединения типа «Флактонит» применяются в весовом соотношении 3:1 соответственно;
- эффективный диаметр капилляров, высота, толщина и объем пластин выполнены в соответствии с соотношениями:
эф
-4
d=(1,5-5)×H×10;
эф
δ=(10-30)×d;
пл
уд
V=(1,15-1,5)×Q,
эф
пл
уд
3
3
где d - эффективный диаметр капилляров пластины, мм; Н - высота пластины, мм; δ - толщина пластины, мм; V - объем пластины, см; Q - удельный расход воды, испаряемой с поверхности одной пластины за 1 мин, см.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым технически результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является получение пластин с капиллярно-пористыми свойствами, обеспечивающими необходимые скорость и высоту капиллярного подъема воды, уменьшение габаритов, повышение эксплуатационной надежности и холодопроизводительности, а также увеличение ресурса и стабильности работы устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном микропористом материале, изготовленном из спеченного порошка полимера с последующей обработкой ПАВ, последнее содержит ионогенное и неионогенное фторсодержащие соединения типа «Флактонит».
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет гидрофилизации пластины поверхностно-активным веществом, содержащим ионогенное и неионогенное фторсодержащие соединения типа «Флактонит», повысить эксплуатационную надежность, холодопроизводительность устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха и уменьшить габариты этих устройств.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:
- применения ионогенного и неионогенного фторсодержащих соединений типа «Флактонит» в весовом соотношении 3:1 соответственно обеспечить увеличение ресурса и стабильности работы устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха. При весовом соотношении ионогенного и неионогенного фторсодержащего ПАВ типа «Флактонит» менее или более чем 3:1 происходит быстрое вымывание ПАВ водой;
эф
эф
-4
-4
-4
- выполнения эффективного диаметра капилляров в соответствии с соотношением d=(1,5-5)×H×10, где d - эффективный диаметр капилляров, мм; Н - высота пластины, мм, обеспечить необходимые скорость и высоту капиллярного подъема воды в пластине, и, следовательно, холодопроизводительность устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха в целом. При эффективном диаметре капилляров менее 1,5×H×10увеличивается максимальная высота подъема воды, но недостаточной становится скорость ее подъема. При эффективном диаметре капилляров более 5×Н×10, увеличение скорости капиллярного подъема воды сопровождается недопустимым снижением высоты подъема воды;
эф
эф
эф
выполнения капиллярно-пористой пластины толщиной δ=(10-30)×d, где δ - толщина пластины, мм, обеспечить повышение эксплуатационной надежности и уменьшение габаритов устройств. При толщине пластины δ<10×d недостаточна прочность пластин, при δ>30×d недопустимо увеличиваются габариты устройств;
пл
уд
пл
уд
пл
уд
пл
уд
3
3
- выполнения капиллярно-пористой пластины объемом V=(1,15-1,5)×Q, где V - объем пластины, см; Q - удельный расход воды, испаряемый с поверхности одной пластины за 1 мин, см, обеспечить повышение холодопроизводительности и эксплуатационной надежности устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха, а также уменьшение их габаритов. При выполнении пластины объемом V<1,15×Q недостаточна прочность пластины, при V>1,5×Qнедопустимо падает холодопроизводительность и растут габариты устройств.
Сущность изобретения заключается в том, что в известной капиллярно-пористой пластине для устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха, включающей спеченный порошок полимера, гидрофилизированный ПАВ, в отличие от прототипа, согласно изобретению, ПАВ содержит ионогенное и неионогенное фторсодержащие соединения типа «Флактонит».
Пример реализации предлагаемой капиллярно-пористой пластины для устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Пластина изготовлена из спеченного порошка полиэтилена сверхвысокомолекулярного «Тинолен» (ТУ 2211-001-98386801-2007), а поверхность ее капилляров гидрофилизирована ПАВ, содержащим фторсодержащие соединения «Флактонит К-7» (ТУ 301-02-48-89) и «Флактонит Н-76БА» (ТУ 301-02-108-89). В частном случае указанные соединения применяются в весовом соотношении 3:1 соответственно, а эффективный диаметр капилляров, высоту, толщину и объем пластин выполняют в соответствии с соотношениями, приведенными в формуле п.3.
В результате получают пластину, обладающую следующими характеристиками:
Эффективный диаметр пор, мм
- 0,03
Высота пластины, мм
- 200,00
Толщина пластины, мм
- 0,50
Объем пластины, см<sup>3</sup>
- 38,00
Количество воды, испаряемой с поверхности одной
пластины, см<sup>3</sup>/мин
- 30,00
Максимальная высота капиллярного подъема воды за 30 мин, мм
- 200,00
Выполнение капиллярно-пористой пластины в соответствии с изобретением позволяет получить пластину с капиллярно-пористыми свойствами, обеспечивающими необходимые скорость и высоту капиллярного подъема воды, уменьшение габаритов, повышение эксплуатационной надежности и холодопроизводительности, а также увеличение ресурса и стабильности работы устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Изобретение может быть использовано для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями устройств с пластинами, выполненными в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская и технологическая документация, проведены испытания, намечено серийное производство.