Способ кондиционирования влажного воздуха

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 491 9277/29 (22) 18.03.91 (46) 30.1293 Бюл. Йв 47-48 (71) Научно-производственное объединение "Наука" (72) Рыжик M.Ñ„Òàðàñîâ В.С. (73) Научно-производственное предприятие "Наука" (54) СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ (в) RU (и) 2005276 С1 (51) ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА (57) Сущность изобретения: воздух предварительно охлаждают, сепарируют капельную влагу. Затем воздух охлаждают в турбодетандере с получением на выходе трехфазного потока с т-рой не выше тры плавления льда Из трехфазного потока перед нагревом выводят твердую фазу, используя инерционные силы Затем твердую фазу превращают в жидкость и утилизируют. 1 ип.

2005276

Изобретение относится к области холодильной техники, а именно к способам кондиционирования влажного воздуха, включающим сепарацию влаги в,различных фазовых состояниях.

В настоящее время наиболее перспективными являются системы кондиционирования воздуха "петлевой" схемы, которые применяются на большинстве современных атечественных и зарубежных пассажирских самолетах. Данная схема кондиционирования воздуха позволяет обеспечивать наиболее комфортные условия в салоне эа счет наибольшего, по сравнению с ранее используемыми схемами, осушения воздуха и позволяет эа счет понижения температуры воздуха, поступающего в салон, уменьшить его расход в системе, что ведет к экономии энергозатрат, Основными проблемами систем кондиционирования "петлевой" схемы являются обеспечение их работоспособности в условиях наличия трехфазного потока влажного воздуха при температурах не выше температуры плавления льда и обеспеч ние максимально возможного коэфМ-.и-янта влагоотделекия, Известен способ кондиционирования влажного воздуха, по которому производится сбор влаги в твердой фазе на экране, установленном 3а турбодетандером, с последующим ее плавлением (1).

Недостатками этого способа являются следующие факторы: система кондиционирования работает в нестэционарном режиме вследствие необходимости периодического перепуска в рабочий тракт холодного потока за турбодетандером потока из горячего тракта для плавления льда, собирающегося на экране; влага не выводится из потока и не утилизируется, что снижает производительность и увеличивает энергозэтраты системы кондиционирования в целом.

Известен способ кондиционирования влажного воздуха, включающий сепарацию капельной влаги, последующее охлаждение воздуха в турбодетандере с получением на выходе трехфазного потока с температурой не выше температуры плавления льда и последующий нагрев потока, причем с целью предотвращения забивания рабочих каналов часть потока после турбодетандера байпасируется, минуя рабочий тракт (2).

Данный способ кондиционирования выбран в качестве прототипа.

Недостатками этого способа являются следующие факторы: для предотвращения забивания рабочих каналов снегом и льдом, содержащимся в потоке за турбодетандером, необходимо формировать перепускные каналы, что приводит к снижению производительности системы и увеличению энергозатрат;

5 значительная часть влаги не выводится из потока и не может использоваться в других циклах, что тоже ведет к снижению производительности системы и увеличению энергозатрат; .10 вследствие того, что влага в твердой фазе не выводится из потока и, следовательно, при высоком влагосодержании существует опасность забивания рабочих каналов снегом и льдом, возникает необходимость в

15 наличии системы байпасирования потока иэ горячего тракта на вход холодного тракта для размораживания рабочих каналов, что приводит к увеличению энергозатрат и веса системы в целом.

Цель изобретения — предотвращение забивания рабочих каналов и снижение энергозатрат.

Данная цель достигается тем, что по способу кондиционирования влажного

25 воздуха, включающему сепарацию капельной влаги, последующее охлаждение в турбодетандере с получением на выходе трехфазного потока с температурой не выше температуры плавления льда и последующий нагрев потока, из трехфазного потока до его нагрева выделяют твердую фазу посредством использования инерционных сил, затем эту фазу выводят иэ потока, превращают в жидкость и утилизируют.

35 На чертеже представлена схема узла системы кондиционирования воздуха для осуществления предлагаемого способа . кондиционирования влажного воздуха.

Узел системы кондиционирования

40 включает в себя первичный теплообменник 1 для предварительного охлаждения потока горячего влажного воздуха, теплообменник-перегреватель 2 для испарения остатков капельной влаги, теплообменник45 конденсатор 3 для охлаждения горячего потока и выделения из него конденсата, влагоотделитель 4 для отбора капельной влаги из потока, турбодетандер 5 для охлаждения потока влажного воздуха и снегоотде50 литель 6 для отбора твердой фазы влаги на выходе из турбодетандера и ее плавления.

Горячий поток влажного воздуха поступает в первичный теплообменник 1, где охлаждается потоком продувочного воздуха, 55 затем горячий поток поступает в теплообменник-перегреватель 2, где охлаждается потоком, выходящим из влагоотделителя 4, далее поступает в теплообменник-конденсатор 3, где охлаждается холодным потоком, выходящим иэ снегоотделителя 6, в

2005276 результате чего высаживается конденсат, который затем сепарируется во влагоотделителе 4, после чего поток поступает в теплообменник-перегреватель 2, где происходит его подогрев для испарения остатков капельной влаги, затем поток направляется в турбодетандер 5, где происходит его охлаждение, далее воздух проходит снегоотделитель 6; где сепарируется и превращается в жидкость твердая фаза влаги, содержащаяся в нем, после чего поток поступает в теплообменник-конденсатор 3, где нагревается, охлаждая влажный воздух перед влагоотделителем 4, и, наконец, поток осушенного и охлажденного воздуха направляется в салон. Сепарация влаги во влагоотделителе 4 и снегоотделителе 6 осуществляется посредством инерционных сил, причем отобранная влага утилизируется и направляется в тракт продувочного воздуха первично;о теплообменника 1, что позволяет значительно повысить эффективность его работы за счет использования воздушно-испарительного способа охлаждения. Твердая фаза влаги (снег, лед) после сепарации в снегоотделителе 6 может быть переработана в жидкость различными способами: плавлением посредством подвода горячего воздуха из рабочего потока или продувочного воздуха. плавлением посредством электронагрева, растворением снега и льда растворами, не имекицими ограничения по концентрации (например, водяной, водоспиртовой и другие растворы), а также другими известными способами, Технико-экономический эффект от использования предлагаемого способа кондиционирования можно оценить на примере системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета на 350 пассажиров, Максимальное влагосодержание воздуха на входе в систему 18 r/êã с.в.; температура продувочного воздуха в первичном теплообменнике 1 составит 35ОС на входе и

115 С на выходе (в случае, если воздух не будет дополнительно увлажнен сепарируемой влагой); при использовании способа кондиционирования; выбранного в качестве прототипа, с влагоотделителем 4 и утилизируемой им влаги (7 г/кг с.в.) влагосодержание на входе в продувочный тракт системы

Формула изобретения

СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, включающий его предварительное охлаждение, сепарацию, капельной влаги, последующее охлаждение в турбодетандере с получением на выходе трехфазного потока с температурой становится равным 25 г/кг с.в. и температура продувочного воздуха на входе и выходе первичного теплообменника 1 соответственно 26 и 95ОС; для предлагаемого способа

5 кондиционирования при включении в систему снегоотделителя 6 и утилизации влаги, отобранной им, влагосодержание на входе в продувочный тракт системы составит 32

r/êã с,в. и температура продувки на входе и

10 выходе первичного теплообменника 1 соответственно 26 и 77 С.

В итоге имеем следующие результаты (по сравнению с прототипом): íà 157ь уменьшается объем и на 10 вес теплообменни15 ка-конденсатора 3 вследствие отсутствия необходимости перепуска части потока воздуха из турбодетандера 5 мимо рабочих каналов; отпадает необходимость использования системы байпасирования

20 горячего потока на вход холодного тракта теплообменника-конденсатора 3 для обеспечения его размораживания; вследствие дополнительной утилизации влаги рабочего потока возрастает эффективность теплооб25 менника 1, что позволяет снизить его массу и габариты на 15 g,. Принимая во внимание то, что снижение массы и габаритов теплообменника-конденсатора 3 и исключение из системы узла байпасирования горячего по30 тока (термостатический регулятор, трубопроводы) полностью позволяют покрыть массовые, объемные и энергетические затраты на установку снегоотделителя 6, предлагаемый способ кондиционирования

35 воздуха наряду с обеспечением предотвращения забивания рабочих каналов дает существенное снижение энергозатрат вследствие уменьшения массы и габаритов первичного теплообменника 1 íà 15 . По

40 имеющимся данным (для приведенного типа пассажирского самолета), зкономия 450 кг массы позволяет снизить расход топлива на 0,5 . Применение данного соособа кондиционирования воздуха в пересчете на вы45 шеуказанное позволяет снизить расход топлива на 0,03 . (56) Патент США М 3355905, кл. 62-156, опублик. 1967.

50 Патент США М 4352273, кл. F 25 В 9/00, F 28 F 3/00, опублик, 1982. не выше температуры плавления льда, а также нагрев потока, отличающийся тем, .что из трехфазного потока до его нагрева ,выводят твердую фазу, используя инерци-! онные силы, а затем твердую фазу превращают в жидкость и утилизируют, 2005276

9тилиэц уамаа блаза

Составитель М. Рыжик

Техред M.Ìoðãåíòàë

Редактор M. Цалихина

Корректор Л.Филь

Заказ 3430

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101