Способ тепловлажностной обработки воздуха

 

Сущность изобретения: разделяют воздух на два обменивающихся воздушных потока. Проводят тепловую обработку в первом воздушном потоке, тепловлажностную обработку - во втором воздушном потоке и смешивают потоки. Тепловую обработку проводят при атмосферном давлении , тепловлажностную - при давлении, соответствующем заданным условиям хранения сельскохозяйственной продукции. Перед смешиванием потоков понижают давление потока до значения давления хранения , 3 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 24 F 3/153

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4914756/29 (22) 27.02.91 (46) 15.04.93; Бюл.N 14 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР (72) В.Е.Писарев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 641236, кл. F 24 F 3/14, 1977, (54) СПОСОБ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА (57) Сущность изобретения: разделяют воздух на два обменивающихся воздушных

Изобретение относится к технике кондиционирования,вчастности ккондиционированию воздуха в гипобарических хранилищах сельскохозяйственной продукции, Прототипом предлагаемого изобретения является способ тепловлажностной обработки воздуха, включающий разделение

его на два обменивающихся теплом воздушных потока, тепловую обработку в первом воздушном потоке, тепловлажностную обработку во втором воздушном потоке и смешение потоков.

Для анализа недостатков прототипа воспользуемся схематическим представлением процессов тепловлажностной обработки воздуха на !б-диаграмме (см.фиг.1) применительно к условиям гипобарического хранения сельскохозяйственной продукции, где Ỡ— влагосодержание воздуха в гипобарическом хранилище;

t< -- заданная температура хранения;

Ы2,» 1809255 А1 потока. Проводят тепловую обработку в первом воздушном потоке, тепловлажностную обработку — во втором воздушном потоке и смешивают потоки. Тепловую обработку проводят при атмосферном давлении, тепловлажностную — при давлении, соответствующем заданным условиям хранения сельскохозяйственной продукции.

Перед смешиванием потоков понижают давление потока до значения давления хранения, 3 ил, Px — заданное давление хранения в гипобарическом хранилище;

p — относительная влажность воздуха; с

l бв — впагосодержание атмосферного воздуха.

Т.О, характеризует состояние среды в гипобарическом хранилище, т.1 и т.2 — со- @ стояние атмосферного воздуха в зимний и летний период времени.

С

Первый вариант. Зимний период времени. Тепловлажностная подготовка воздуха Ю происходит при атмосферном давлении. Ql

Harpea воздуха в первом воздушном по- (Я токе описывается линией 1-3, тепловлажностнак обработка воздуха во втором потоке — ) в линией 1-4, процесс смешения потоков линия 3-4 и состояние воздуха после смешения — т.5. В результате влагосодержание воздуха соответствует влагосодержанию в условиях хранения, Чтобы получить задан-, ную температуру хранения необходимо воздух охладйть, Можно охладить при P = 1 атм (процесс 5-6), далее понизить давление в т.6

1809255 и снова охладить до температуры tx (процесс 6 — О).

Недостатки: повышенный расход энергии (сначала воздух нагрели, а затем охладили), сложность процесса охлаждения— требуется наличие дополнительных узлов в воздушном тракте, так как частично процесс охлаждения протекает при пониженном давлении при d — const, то требуются дополнительные развития поверхностей теплообмена по отношению к атмосферным условиям, где интенсивность однофазного теплообмена значительно выше.

Второй вариант. Зимний период времени. Тепловлажностная подготовка воздуха происходит при пониженном давлении среды . Нагрев воздуха в первом воздушном потоке можно провести в процессе. описанном линией 1 — 7, а тепловлажностную обработку второго воздушного потока — no линии 1 — 8. Процесс смешения потоков линия 7-8. Состояние воздуха после смешения — точка О, Недостатки: при проведении процесса

1-7 потребуются дополнительные развития поверхностей теплообмена по отношению к атмосферным условиям, что может привести к увеличению габаритов оборудования.

Кроме того усложнится само проведение процесса тепловой обработки воздуха, так как при низких температурах атмосферного воздуха (т.1) может произойти обмерзание поверхностей нагрева. В условиях пониженных давлений эксплуатация и контроль таких поверхностей затруднены,.

Третий вариант. Летний период. Тепловлажностная подготовка воздуха происходит при атмосферном давлении.

Аналогичен уже рассмотренному первому варианту. Недостатки те же, Четвертый вариант. Летний период, Тепловлажностная подготовка воздуха происходит при пониженном давлении, В основном аналогичен уже рассмотренному второму варианту, Недостатки те же, Таким образом, известный способ тепловлажностной обработки воздуха характеризуется повышенными энергетическими затратами, требуются значительные поверхности теплообмена, усложнена эксплуатация оборудования, с помощью которого реализуется известный способ.

Целью изобретения является снижение энергетических затрат и упрощение условий его реализации применительно к гипобарическому хранению сельскохозяйственной продукции.

Укаэанная цель достигается тем, что в заявляемом способе тепловлажностной обработки воздуха, включающем разделение

его на два обменивающихся теплом воздушных потока, тепловую обработку в первом воздушном потоке, тепловлажностную обработку во втором воздушном потоке и сме-. шения потоков, тепловую обработку первого воздушного потока проводят при

"О атмосферном давлении, тепловлажностную обработку второго воздушного потока — при давлении, соответствующем заданным условиям хранения сельскохозяйственной продукции, а перед смешиванием потоков

15 понижают давление первого воздушного потока до значения давления хранения, При таком проведении способа тепловлажностной обработки воздуха достижение положительного эффекта

20 обеспечивается исходя из следующего., Проведение тепловой обработки первого воздушного потока при атмосферном давлении позволяет оптимально спроектировать теплообменник, работающий в ат2 -г мосферных условиях, обычным путем обслуживать теплообменник без вхождения в область пониженных давлений воздуха. Проведение тепловлажностной обработки второго воздушного потока при пониЗО женном давлении среды, как и смешение двух воздушных потоков при пониженном давлении среды позволяет снизить энергетические затраты на кондиционирование воздуха, в частности, в гипобарических хра35 нилищах сельскохозяйственной продукции.

Имеет место возможность в процессе смешения получить параметры воздуха, непосредственного равные условиям в гипобарическом хранилище. В этом случае

40 энергетические затраты являются наиболее оптимальными.

В результате использования предлагаемого способа тепловлажностной обработки воздуха снижаются энергетические затраты

45 на проведение процесса кондиционирования воздуха, упрощается эксплуатация оборудования, в котором реализуется предлагаемый способ.

Сравнительный анализ предлагаемого

50 способа с прототипом показывает, что заявляемый способ характеризуется наличием новых элементов — тепловая обработка первого воздушного потока при атмосферном давлении, а тепловлажностная обработка

55 второго воздушного потока при давлении хранения; понижение давления первого воздуш- ного потока перед смешением до значения давления хранения.

1809255

Существенные отличительные призна- пример, устройства, представленного на ки предлагаемого способа тепловая абра- фиг.3. ботка первого воздушного потока при Устройство содержит два отсека 1 и 2, атмосферном давлении, тепловлажностная отделенные перегородкой 3, предназначенобработка второго воздушного потока при 5 ные соответственно для первого и второго атмосферномдавлении и перед смешением воздушных потоков, Отсек 2 частично запотоков пони>кения давления первого воз- полнен жидким теплоносителем 4 с возмождушного потока до значения давления хра- ностью его нагрева или охлаждения с нения — обеспечивают достижение помощью проточного теплообменника 5. В положительного эффекта, являющегося 10 жидкий теплоноситель 4 частично погружецелью изобретения. ны тепловые трубы 6, которые размещены в

На фиг.2 представлена схема Id-диаг- двух отсеках 1 и 2. Отсеки 1 и 2 снабжены с раммы влажного воздуха для пониженных противоположных торцов входными 7, 8 и давлений с нанесением процессов тепло- выходными 9, 10патрубками. На патрубке8 влажностной обработки воздуха в гипобари- 15 установлен вентиль понижения давления ческом хранилище сельскохозяйственной 11,а на патрубке9 вентиль перепададавлепродукции, ний 12. Смешение двух воздушных потоков

Предлагаемый способ тепловлажност- происходит в камере смешения 13, ной обработки воздуха осуществляется сле- Устройство в составе гипобарического дующим образом. При тепловлажностной 20 хранилища сельскохозяйственной продукобработке воздуха его разделяют на два воз- ции работает следующим образом. душных потока, обменивающихся теплом. Воздух под воздействием разряжения в

При этом в первом воздушном потоке про- гипобарическом хранилище, создаваемом водяттолько тепловую обработку воздуха, а вакуумным насосом (на фиг.3 не показан) во втором воздушном потоке тепловлажно- 25 поступает через входной патрубок 7 в отсек стную обработку. Тепловую обработку пер- 1 и через вентиль понижения давления 11 и вого воздушного потока проводят при патрубок8вотсек2.Проходя через вентиль атмосферном давлении. В холодный период понижения давления 11 воздух понижает года это процесс 1 — 3; в теплый период года давление от атмосферного до значения давэто процесс 2 — 5, Тепловла>кностную абра- 30 ления хранения Рх, В отсеке 2 воздух, соботку второго воздушного потока проводят прикасаясь с жидким теплоносителем 4 при давлении соотвествующем заданным (нагретым или охлажденным с помощью условиям хранения сельскохозяйственной проточного теплообменника 5), изменяет продукции. С этой целью после разделения свою температуру и насыщается влагой. В потоков понижают давление второго воз- 35 отсеке1 воздухомываетповерхноститеплодушного потока до величины давления хра- выхтруб 6 и изменяет свою температуру без нения Рх. изменения влагосодержания. Далее воздух

В зимний период года понижение дав- из отсека 1 через выходной патрубок 9 и. ления реализуется в т,1; в летний. период вентиль перепада давления 12 поступает в года — в точке 2. В зимний период года 40 камеру смешения 13. На вентиле перепада процесс тепловлажностной обработки вто- давления 12 воздух понижает свое давление роговоздушногопотокапротекаетполинии до зн чения Рх, Из отсека 2 воздух через

1 — 4; в летний период года — по линии 2 — 6, выходной патрубок 10 также поступает в

После тепловой обработки первого воздуш- камеру смешения 13. В камере 13 два воз,ного потока понижают его давление до 45 душных потока перемешиваются. В зависизначения давления хранения Р>. В зимний мости от соотношения количества воздуха, период года это осуществляется в точке 3, в прошедшего через отсеки 1 и 2, можно поллетний в точке 5. Затем оба потока смеши- учить воздух любой температуры и относиваются. Это осуществляется таким образом, тельной влажности, При данном способе что общий воздушный поток приобретает 50 тепловлажностной обработки воздуха с попараметры, характерные для т.0, то есть со- мощью вентилей 11 и 12 можно установить ответствующие условиям хранения в гипо- такое соотношение воздушных потоков, барическом хранилище, С этими чтобы в камере смешения 13 получить возпараметрами воздушный поток поступает в дух с заданными параметрами хранения гипобарическое хранилище. 55 (т.0, фиг,2).

В гипобарическом хранилище сельско- Рассмотрим с энергетической точки хозяйственной продукции предлагаемый зрения проведения процессов тепловлажспособтепловлажностнойобработкивоэду- ностной обработки воздуха в прототипе ха может быть реализован с помощью, на- (первый вариант) и предлагаемом изобретении. Согласно Id-диаграмме (фиг.1) избыточ1809255 ная теплота, сообщаемая воздуху, может быть равной Л = I>— - Io. В предлагаемом изобретении (фиг,2) состояние воздуха после смешения характеризуется т.О и, следовательно. воздуху не сообщена после процесса смешения избыточная теплота.

Раскроем значение Л I

Л I = I s!о = св1з+ б (p+ ctsp(cot)(+ dx (r+ ct>)). (1) После преобразований имеем

Л =(ts — Ясв+ бхС). (2) Таким образом, чем больше разность температур (ts — tõ), тем выше величина Л i.

То же самое имеет место при росте значения бх. Чем больше величина бх при прочих равных условиях (имеет место при умен ьшении абсолютного давления хранения Рх), тем выше значение Л !.

Таким образом при использовании про. тотипа в гипобарическом хранилище с понижением давления хранения Р» растет величина избыточной теплоты Л I; в результате чего производительно повышаются энергетические затраты.

Предлагаемый способ тепловлажностной обработки воздуха рекомендуется использовать в гипобарических хранилищах сельскохозяйственной продукции при поддержании в условиях хранения относительной влажности воздуха меньше 100% и влагосодержании среды в условиях хранения большем, чем в атмосферном воздухе, 5 Таким образом, предлагаемый способ тепловлажностной обработки воздуха, направляемого, в частности, в гипобарические хранилища сельскохозяйственной продукции, характеризуется оптимальными

10 затратами энергии нэ его подготовку, упрощением эксплуатации установки кондиционирования и простотой управления.

Формула изобретения

Способ тепловлажностной обработки

15 воздуха, включающий разделение его надва обменивающихся теплом воздушных потока, тепловую обработку в первом воздушном потоке, тепловлажностную обработку во втором воздушном потоке и смещение

20 потоков, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат и упрощения применительно к гипобарическому хранению сельскохозяйственной продукции, тепловую обработку первого

25" воздушного потока проводвт при атмосферном давлении, тепловлажностную обработку второго воздушного потока — при давлении, соответствующем заданным условием хранения сельскохозяйственной

30 продукции, и перед смешиванием потоков понижают давление первого воздушного потока до значения давления хранения, 1S09255

Редактор

Заказ 1277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 415

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 к тлабаричмкаму

А ®йИ ДУ

Составитель В.Писарев

Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь