Установка для косвенно-испарительного охлаждения

 

Сущность изобретения: в корпусе установлены теплообменные пластины, одна сторона которых выполнена из влагонепроницаемого, другая из капиллярно-пористого материала, образующие чередующиеся и соединенные между собой сухие и влажные каналы. Влажные каналы заглушены со стороны патрубка ввода общего потока воздуха. Дополнительные пластины соединены с основными и патрубком выхода вспомогательного потока. Сухие и влажные каналы соединены между через теплообменные пластины по линии соединения пластин щелью или набором сквозных отверстий. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха и может быть использовано в холодильной технике для создания микроклимата в разных объектах и помещениях, а также необходимого температурного режима в холодильниках. Кроме того, изобретение может найти применение при охлаждении различных веществ до температур, близких к температуре точки росы атмосферного воздуха.

Известны установки для испарительного охлаждения воздуха. В них наружный воздух проходит через смоченные поверхности, с которых испаряется вода в этот воздух. При этом воздух охлаждается в пределе до температуры мокрого термометра и в этом состоянии поступает в объект. В качестве смоченных поверхностей используются форсуночные камеры или орошаемые насадки из древесной стружки, стекловолокна, металлической проволоки, гофрированной бумаги или капиллярно-пористой пластмассы. В установках испарительного охлаждения воздуха не производится холод, так как теплосодержание воздуха не изменяется. В них отданное воде явное тепло возвращается обратно в воздух в скрытом виде (с водяными парами). Именно поэтому установки испарительного охлаждения воздуха (из-за увлажнения воздуха в процессе его охлаждения) имеют ограниченную область применения и могут быть использованы только там, где низкое влагосодержание атмосферного воздуха. Кроме того, установки испарительного охлаждения имеют небольшой предел охлаждения (температуру мокрого термометра атмосферного воздуха).

Известны установки для косвенно-испарительного охлаждения воздуха. В них осуществляется отвод тепла от потока воздуха, называемого основным, через разделяющую стенку теплообменника к воде, охлаждаемой испарением во втором потоке воздуха, называемом вспомогательным. Источником холода является вода, отдающая тепло от испарения во вспомогательном потоке воздуха. Таким образом, установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха содержит чередующиеся сухие и влажные каналы. Причем основной поток воздуха проходит через сухие каналы, в которых охлаждается без изменения своего влагосодержания, и затем направляется в объект, а вспомогательный поток воздуха направляется во влажные каналы, в которых насыщается водяными парами и, отобрав тепло от основного потока, выбрасывается в атмосферу.

Основным недостатком установок косвенно-испарительного охлаждения воздуха является малый предел охлаждения основного потока воздуха температуры мокрого термометра атмосферного воздуха. В действительности она намного выше, так как существуют потери на теплопередачу через стенку, разделяющую основной и вспомогательный потоки.

Известны установки косвенно-испарительного охлаждения воздуха, которые имеют более низкий предел охлаждения воздуха. В них воздух, направляемый потребителю, можно охладить без изменения влагосодержания в пределе до температуры точки росы атмосферного воздуха, которая существенно ниже температуры мокрого термометра атмосферного воздуха. Эти установки косвенно-испарительного охлаждения воздуха имеют чередующиеся сухие и влажные каналы. Наружный атмосферный воздух (общий поток) подается в сухие каналы. На выходе из них этот поток делится на два потока: основной и вспомогательный. Основной поток направляется потребителю, а вспомогательный во влажные каналы противотоком полному потоку. При этом вспомогательный поток увлажняется и нагревается, отбирая тепло от основного потока, а затем выбрасывается в атмосферу. Такие установки получили название установок регенеративного косвенно-испарительного охлаждения воздуха.

Основным недостатком этих установок являются значительные аэродинамические потери, связанные с необходимостью поворота на 180^о части потока наружного воздуха (вспомогательного потока). Одним из недостатков этой установки является тот факт, что в ней реализуется противоточный теплообмен воздуха, а это несколько снижает эффективность охлаждения воздуха. Кроме того, в этих установках возможно охлаждение воздуха помещения только за счет притока наружного воздуха. Это приводит к загрязнению воздуха помещения и повышению энергетических затрат.

Известна установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха в объекте, которая содержит корпус с поддоном и расположенные в этом корпусе теплообменные поверхности, выполненные в виде продольных пластин. Каждая из пластин с одной стороны наполовину покрыта капиллярно-пористым и на другой половине влагонепроницаемым материалами, а с другой стороны наоборот. Эти пластины образуют каналы, каждый из которых имеет сопряженные между собой сухой и влажный участки, размещенные в шахматном порядке с участками соседнего канала. Причем сухие участки с каждого торца корпуса имеют входные патрубки, связанные с нагнетателями, и выходные патрубки, связанные с объектом. Влажные участки с каждого торца корпуса заглушены и сообщены с атмосферой.

Данная установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха работает следующим образом. Наружный воздух (полный поток) из атмосферы при помощи нагнетателей поступает с противоположных торцов корпуса в сухие участки каналов. Здесь воздух охлаждается без изменения своего влагосодержания в пределе до температуры точки росы атмосферного воздуха. На выходе из сухих участков охлажденный поток воздуха разделяется на две части: одна часть, не меняя своего направления, постуает во влажные участки канала, а другая направляется через свой выходной патрубок к объект. Во влажных участках эта часть потока воздуха увлажняется, а за счет отбора тепла от полного потока воздуха (проходящего через соседний сухой участок) нагревается и в этом состоянии выбрасывается в атмосферу. В этой установке по сравнению с ранее описанной снижены аэродинамические потери, так как здесь нет необходимости поворачивать часть потока воздуха на 180^о. Его поворачивают лишь на 90^о.

Однако эти установки все же имеют существенные недостатки. Это прежде всего их конструктивная сложность, связанная с необходимостью разделения множества полостей сухих и влажных каналов и наличием значительного количества входных и выходных патрубков для различных потоков воздуха. Это приводит к росту энергетических затрат. Кроме того, в установках реализуется неэффективный противоточный теплообмен между общим и вспомогательным потоками воздуха. И наконец, в них используется естественное капиллярное смачивание влажных каналов. Это вызывает трудности эксплуатации этих установок из-за ограниченной высоты подъема жидкости на влажных участках каналов.

Известна установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха, содержащая корпус с поддоном и патрубками входа общего потока и выхода основного и вспомогательного потоков воздуха. В корпусе установки размещены теплообменные пластины, одна сторона которых выполнена из влагонепроницаемого, а другая из капиллярно-пористого материалов. Эти пластины образуют чередующиеся сухие и влажные каналы, последние из которых заглушены со стороны патрубка входа общего потока воздуха. Со стороны патрубка выхода основного потока воздуха сухие и влажные каналы связаны между собой.

Установка работает следующим образом. Общий поток воздуха нагнетается вентилятором в сухие каналы установки. На выходе из сухих каналов общий поток разделяется на два потока: основной и вспомогательный. Основной поток воздуха через свой патрубок направляется потребителю, а вспомогательный поток поступает во влажные каналы установки, пройдя которые через свой патрубок выбрасываетcя в атмосферу. Влажные каналы установки смачиваются путем распыления воды сверху этих каналов. В данной установке осуществляется перекрестно-точный теплообмен между общим и вспомогательным потоками воздуха, для чего весь вспомогательный поток воздуха, прежде чем его направляют во влажные каналы, поворачивают на 270^о.

Данная установка имеет существенные недостатки. Это прежде всего значительные энергетические затраты, связанные с необходимостью поворота всего вспомогательного потока на значительную величину, а именно на 270^о. Недостатком установки является также то, что в ней во время работы сохраняется постоянство расхода или скорости общего потока воздуха по всей длине сухого канала, что может способствовать образованию отдельных застойных зон. Это приводит к низким коэффициентам теплоотдачи, если еще учесть, что режим движения воздуха в этой установке в основном ламинарный. В конечном итоге это ухудшает условия теплообмена между общим (L_общ) и вспомогательным (L_всп) потоками воздуха, что приводит к увеличению габаритов установки. В известной установке выход вспомогательного потока воздуха осуществляется только лишь через один патрубок. Это приводит к возрастанию скорости движения при выходе в атмосферу вспомогательного потока через этот патрубок, что влечет за собой увеличение аэродинамических потерь, а значит, и рост энергетических затрат.

В основу изобретения положена задача создасть установку для косвенно-испарительного охлаждения воздуха, в которой взаимосвязь между общим и вспомогательным потоками воздуха была бы осуществлена таким образом, чтобы повысилась эффективность охлаждения воздуха за счет уменьшения энергетических затрат, снизилась температура охлаждаемого воздуха, а также была возможность уменьшить габариты установки за счет интенсификации процесса охлаждения.

Эта задача решена тем, что в установке для косвенно-испарительного охлаждения воздуха, содержащей корпус с поддоном и патрубками входа общего потока и выхода основного и вспомогательного потоков воздуха, а также установленные в корпусе теплообменные пластины, одна сторона которых выполнена из влагонепроницаемого, а другая из капиллярно-пористого материалов, образующие чередующиеся и соединенные между собой сухие и влажные каналы, последние из которых заглушены со стороны патрубка входа общего потока воздуха, согласно изобретению корпус снабжен дополнительным патрубком выхода вспомогательного потока, расположенным на стороне корпуса, противоположной стороне основного патрубка выхода вспомогательного потока, и эти патрубки соединены между собой посредством влажных каналов, которые с сухими каналами соединены через теплообменные пластины.

Целесообразно теплообменные пластины установки снабдить дополнительными теплообменными пластинами, соединенными с ними так, что линия соединения их расположена ниже торцовых сторон основных и вспомогательных пластин. При этом желательно, чтобы сухие и влажные каналы установки соединялись между собой через теплообменные пластины по линии соединения основных и дополнительных пластин посредством щели или набора сквозных отверстий. Причем целесообразно, чтобы соединяющие сухие и влажные каналы щель или набор сквозных отверстий были выполнены так, что площади их живого сечения увеличивались бы от патрубка входа общего потока воздуха к патрубку выхода основного потока. Возможен вариант, при котором предлагаемая установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха снабжена дополнительным теплообменником с сухими и влажными каналами и патрубками входа и выхода этих каналов, при этом патрубок входа влажных каналов дополнительного теплообменника соединен с патрубком выхода основного потока установки для косвенно-испарительного охлаждения воздуха, а патрубок входа либо выхода сухих каналов снабжен вентилятором либо насосом.

Ввиду того, что предлагаемая установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха выполнена именно так, как это описано выше, представляется возможным повысить эффективность ее работы. Сущность изобретения заключается в следующем. Так как предлагаемая установка снабжена дополнительным патрубком выхода вспомогательного потока воздуха, который связан с основным патрубком вспомогательного потока через влажные каналы, причем последние соединены с сухими каналами через теплообменные пластины, например, размещением в них щели или сквозных отверстий, то представляется возможным в установке осуществить следующее. В процессе движения в сухих каналах общего потока воздуха от него последовательного отбирают часть потоков воздуха, которые сначала направляют навстречу друг другу, а затем эти части (благодаря наличию щели или сквозных отверстий в пластинах) поступают во влажные каналы, где их используют в качестве вспомогательного потока. Во влажных каналах эти части потоков воздуха (желательно равные части) направляют во взаимно противоположные стороны перпендикулярно направлению движения общего потока воздуха (благодаря наличию с противоположных сторон корпуса основного и дополнительного патрубков выхода вспомогательного потока). Оставшуюся часть охлажденного общего потока воздуха после отбора от нее вспомогательного потока направляют в виде основного потока потребителю через патрубок выхода основного потока. При прохождении общего потока воздуха (L_общ) с начальными параметрами наружного воздуха в сухих каналах установки он понижает свою температуру без изменения своего влагосодержания в пределе до температуры точки росы. Это происходит за счет отвода теплоты от общего потока вспомогательным потоком воздуха, в который испаряется вода из влажных каналов, отбирая при этом скрытую теплоту парообразования. Так как температура вспомогательного потока, поступающего во влажные каналы, ниже температуры наружного воздуха, то при испарении воды во вспомогательный поток воздуха температура увлажненной поверхности понижается ниже температуры мокрого термометра наружного воздуха. В конечном итоге предельной температурой охлаждения в этом случае будет температура точки росы наружного воздуха.

Тот факт, что в предлагаемой установке вспомогательный поток воздуха отводится от общего потока постепенно на разных участках длины сухого канала, т. е. путем последовательного отбора вспомогательного потока во время прохождения общим потоком сухого канала (в отличие от отбора сразу всей величины вспомогательного потока от общего потока только лишь после прохождения последним всей длины сухого канала, как в прототипе), имеет существенное значение для повышения эффективности охлаждения. Это связано с тем, что в известной установке осуществляют поворот на 270^о сразу всего вспомогательного потока для направления последнего во влажные каналы. Это приводит к значительным аэродинамическим потерям. В предлагаемой установке этот поворот вспомогательного потока осуществляют не сразу, а постепенно по частям. При этом аэродинамические потери существенно уменьшаются, что приводит к снижению энергетических затрат в предлагаемой установке. Кроме того, здесь появляется второй положительный эффект, снижающий аэродинамические потери. Это связано с тем, что постепенный отбор вспомогательного потока от движущегося в сухих каналов общего потока воздуха приводит к уменьшению расхода, а значит, и скорости движения общего потока по длине сухого канала. Это снижает аэродинамические потери в сухих каналах установки, т.е. повышает ее эффективность охлаждения воздуха. В известной установке расход общего потока воздуха на любом участке длины сухого канала не уменьшается, он постоянен, а это приводит к большим скоростям движения общего потока по всей длине сухого канала и, значит, к росту аэродинамических потерь. И наконец, наличие в предлагаемой установке наряду с основным патрубком дополнительного патрубка выхода вспомогательного потока воздуха позволяет снизить скорость выхода вспомогательного потока в атмосферу при его прохождении через эти оба патрубка. Это также приводит к снижению аэродинамических потерь.

Отбор от общего потока воздуха в сухих каналах частей этого потока и направление последних через щель или сквозные отверстия во влажные каналы установки приводит к турбулизации процесса движения общего потока (L_общ) в сухих каналах установки. Это интенсифицирует процесс теплопередачи между общим и вспомогательным потоками воздуха, что в конечном итоге приводит к уменьшению габаритов установки.

Целесообразно, чтобы теплообменные пластины установки были снабжены дополнительными теплообменными пластинами, соединенными с ними так, что линия соединения их расположена ниже торцовых сторон основных и вспомогательных пластин. Конструктивно это может быть также выполнено в виде одной теплообменной пластины, т.е. каждая основная и дополнительная теплообменные пластины представляют собой одну цельную пластину, которая согнута (желательно посередине). Причем линия изгиба этой цельной теплообменной пластины расположена ниже ее торцовых сторон. При этом на линии соединения основных и дополнительных теплообменных пластин (если используются две пластины) или на линии изгиба (если используется одна цельная пластина) размещены щель или набор сквозных отверстий, которые связывают между собой сухие и влажные каналы установки. Вышеописанные конструктивные решения могут быть использованы для улучшения процесса смачивания влажных каналов и более эффективного стока избытка вода из влажных каналов в поддон установки. Для повышения эффективности работы установки соединяющие сухие и влажные каналы щель или набор сквозных отверстий выполнены так, что площади их живого сечения увеличиваются от патрубка входа общего потока воздуха к патрубку выхода основного потока. Это позволяет реализовать более равномерный отбор от общего потока воздуха частей воздуха, образующих вспомогательный поток, по всей длине сухого канала. Так как по мере движения общего потока в сухих каналах его давление, а следовательно, и скорость падает, то для обеспечения постоянства расхода частей вспомогательного потока необходимо, чтобы площади живого сечения щели или сквозных отверстий увеличивались по длине сухого канала. Следует отметить, что обеспечение одинакового расхода частей вспомогательного потока воздуха, выходящих в атмосферу через основной и дополнительный патрубки выхода вспомогательного потока, является наиболее предпочтительным. Конечно это имеет смысл при условии, что габариты пластин по обе стороны от их линии соединения или габариты частей цельной пластины по обе стороны от нее линии изгиба одинаковы.

Возможен вариант, когда предлагаемая установка снабжена дополнительным теплообменником с сухими и влажными каналами и патрубками входа и выхода этих каналов, при этом патрубок входа влажных каналов дополнительного теплообменника соединен с патрубком выхода основного потока установки, а патрубок входа либо выхода сухих каналов снабжен вентилятором либо насосом.

При реализации этого варианта возникает ряд новых положительных признаков в предлагаемой установке для косвенно-испарительного охлаждения воздуха. Прежде всего это возможность охлаждать воздух, например, в помещении не только в режиме притока наружного воздуха, но и в режиме рециркуляции воздуха помещения. В этом случае необходимо рециркулируемый воздух помещения (для чего предусмотрен в теплообменнике вентилятор) пропускать через сухие каналы дополнительного теплообменника, в которых он охлаждается без изменения своего влагосодержания в пределе до температуры точки росы. Во влажные каналы дополнительного теплообменника поступает основной поток воздуха из установки, в них он нагревается (за счет отбора тепла от рециркулируемого потока воздуха) и увлажняется (за счет испарения воды из поверхности влажных каналов) и в этом состоянии выбрасывается в атмосферу.

Реализация вышеописанного варианта предлагаемой установки позволяет охлаждать в случае необходимости не только воздух, но и любое текучее вещество. Для этого необходимо это вещество пропустить через сухие каналы дополнительного теплообменника, для чего в нем предусмотрен насос.

Вышеописанный вариант предлагаемой установки позволяет также улучшить ее конструкторско-эксплуатационные характеристики. Здесь представляется возможным разделить предлагаемую установку, состоящую из установки для косвенно-испарительного охлаждения воздуха и дополнительного теплообменника, на два блока, один из которых можно устанавливать вне помещения, а другой внутри него. Это приводит к снижению шума от вентиляторов воздуха (которые можно вынести наружу) и существенному уменьшению габаритов блока установки, размещаемого внутри помещения.

Таким образом, предлагаемая установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха обладает рядом достоинств по сравнению с существующими установками. Она позволяет с меньшими энергетическими затратами охлаждать воздух. При этом требуемая поверхность теплообмена предлагаемой установки за счет интенсификации процесса охлаждения меньше, чем в известных.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для косвенно-испарительного охлаждения воздуха, вид сверху (ороситель не показан); на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 показана насадка установки для косвенно-испарительного охлаждения воздуха в аксонометрии; на фиг.4 принципиальная схема установки для косвенно-испарительного охлаждения воздуха с дополнительным теплообменником.

Установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха имеет корпус 1 с поддоном 2 для воды. Корпус 1 снабжен патрубком 3 входа общего потока, патрубком 4 выхода основного потока и патрубком 5 выхода вспомогательного потока воздуха. В корпусе размещен набор (насадка) теплообменных пластин 6 и 7, каждая из которых имеет с одной стороны влагонепроницаемую 8, а с другой стороны капиллярно-пористую 9 поверхности. Теплообменные пластины 6 и 7 размещены в корпусе 1 таким образом, что своими влагонепроницаемыми поверхностями 8 они повернуты друг к другу, образуя при этом сухие каналы 10. Аналогично капиллярно-пористые поверхности 9 пластин 6 и 7 повернуты друг к другу и при этом образуют влажные каналы 11. Таким образом, в корпусе 1 размещены чередующиеся сухие 10 и влажные 11 щелевые каналы, которые образуют в целом насадку регулярной структуры. Корпус 1 снабжен также дополнительным патрубком 12 выхода вспомогательного потока. Теплообменные пластины 6 и 7 выполнены со сквозными отверстиями 13, которые связывают сухие 10 и влажные 11 каналы между собой. Сухие каналы 10 по боковым торцам, расположенным параллельно ходу движения общего потока воздуха (L_общ), имеют герметичные заглушки 14. Влажные каналы 11 также имеют герметичные заглушки 15, которые размещены по боковым торцам влажных каналов 11 параллельно ходу движения вспомогательного потока воздуха (L_всп). Над верхним рядом сквозных отверстий 13 размещен ороситель 16.

Предлагаемая установка может быть выполнена в виде теплообменных пластин 6 и 7, каждая из которых по середине согнута. Причем линия 17 изгиба каждой пластины 6 и 7 расположена ниже ее торцовых сторон. Один из вариантов выполнения предлагаемой установки предусматривает (фиг.5), что она снабжена дополнительным теплообменником 18 с сухими 19 и влажными 20 каналами. Сухие 19 каналы снабжены патрубками входа 21 и выхода 22, а влажные 20 каналы патрубками входа 23 и выхода 24. Патрубок входа 21 или выхода 22 сухих 19 каналов снабжен вентилятором или насосом 25. Патрубок 23 входа влажных каналов 20 дополнительного теплообменника 18 связан с патрубком 4 выхода основного потока воздуха установки.

Установка для косвенно-испарительного охлаждения воздуха работает следующим образом.

Общий поток воздуха (L_общ) с параметрами наружного воздуха вентилятором через патрубок 3 входа нагнетается в сухие каналы 10. Здесь общий поток воздуха (L_общ) во время своего движения соприкасается с влагонепроницаемыми поверхностями 8 теплообменных пластин 6 и 7. При этом общий поток воздуха (L_общ) понижает свою температуру без изменения начального влагосодержания в пределе до температуры точки росы. Это происходит за счет отвода явного тепла от общего потока воздуха (L_общ), который движется во влажных каналах 11. При этом полное давление общего потока воздуха (L_общ) в процессе движения понижается. По мере движения вдоль теплообменных пластин 6 и 7 в сухих каналах 10 от общего потока воздуха (L_общ) постепенно путем последовательного отбора отделяют часть этого потока воздуха в виде вспомогательного потока (L_всп), которую направляют в сквозные отверстия 13.

После отбора от общего потока воздуха (L_общ) вспомогательного потока (L_всп) охлажденная в пределе до температуры точки росы оставшаяся часть потока воздуха в виде основного потока воздуха (L_осн) выходит через патрубок 4 выхода основного потока и направляется потребителю.

Вспомогательный поток воздуха (L_всп), пройдя через сквозные отверстия 13, преодолевает незначительное аэродинамическое сопротивление, а затем входит во влажные каналы 11, где разделяется на две части. Каждая часть вспомогательного потока воздуха (L_всп) во влажных каналах 11 движется в противоположных друг от друга направленных от сквозных отверстий 13 до основного 5 и дополнительного 12 патрубков выхода вспомогательного потока, размещенных по обе стороны корпуса 1. Направление движения частей вспомогательного потока (L_всп) во влажных каналах 11 поперечно направлению движения общего потока (L_общ) в сухих каналах 10. При этом вспомогательный поток воздуха (L_всп) во влажных каналах контактирует с влажной капиллярно-пористой поверхностью 9 пластин 6 и 7, которая смачивается водой. Во время этого контакта происходит испарение влаги во вспомогательный поток воздуха (L_всп), при этом отбирается скрытая теплота парообразования. Это приводит к охлаждению поверхностей теплообменных пластин 6 и 7, а это, в свою очередь, приводит к отводу тепла от общего потока воздуха (L_общ), который омывает влагонепроницаемые поверхности 8 пластин 6 и 7, проходя по сухим каналам 10. В свою очередь вспомогательный поток воздуха (L_всп), проходя по влажным каналам 11, увлажняется (за счет испарения в него влаги) и нагревается (за счет отвода тепла от общего потока воздуха) (L_общ) и в этом состоянии выбрасывается в атмосферу через основной 5 и дополнительный 12 патрубки.

Следует отметить, что поворот части общего потока воздуха (L_общ) при его прохождении в сухих каналах 10 на угол 90^о по направлению к сквозным отверстиям 13 обуславливает возникновение турбулизации общего потока воздуха (L_общ) по всей длине сухих каналов 10, а следовательно, улучшает теплообмен между общим и вспомогательным потоками воздуха, проходящими соответственно в сухих 10 и во влажных 11 каналах установки.

Каждая часть вспомогательного потока воздуха (L_всп) во влажных каналах 11 выходит через свои патрубки 5 и 12 вспомогательного потока и направляется в атмосферу. При этом преодолевается минимальное аэродинамическое сопротивление, что приводит к существенному уменьшению энергетических затрат по сравнению с известными установками для косвенно-испарительного охлаждения воздуха.

Капиллярно-пористая поверхность 9 влажных каналов 11 может смачиваться различными методами, например, следующим образом. Вода из оросителя 16 через сквозные отверстия 13 поступает во влажные каналы 11. Причем за счет аэродинамического напора струи вспомогательного потока воздуха (L_всп) вода в виде капель распределяется как по верхним, так и по нижним капиллярно-пористым поверхностям 9 пластин 6 и 7, а затем за счет капиллярности поверхности 9 вода в виде тонкой пленки равномерно растекается по этим поверхностям 9. Для повышения эффективности смачивания капиллярно-пористых поверхнос- тей 9 пластин 6 и 7, т.е. обеспечения благоприятных условий для испарения влаги во вспомогательный поток воздуха (L_всп), проходящий через влажные каналы 11, целесообразно осуществить наклон пластин 6 и 7 от периферии к центру (к линии 17 изгиба). Это обеспечит естественный слив избытка воды через сквозные отверстия 13 с верхних влажных каналов 11 в нижние и затем в поддон 2. При таком конструктивном решении линия 17 изгиба расположена ниже параллельных ей боковых торцов пластин 6 и 7 и совпадает с направлением движения общего потока воздуха. Для конструктивной простоты и реализации эффективного охлаждения воздуха в предлагаемой установке целесообразно обеспечить во влажных каналах 11 одинаковый расход частей вспомогательного потока воздуха, одна из которых выходит в атмосферу через патрубок 5 выхода, а другая через дополнительный патрубок 12 выхода вспомогательного потока. При этом необходимо предусмотреть, чтобы габариты пластин 6 и 7 по обе стороны от их линии 17 изгиба были одинаковые. Для того, чтобы обеспечить одинаковый расход частей вспомогательного потока во влажных каналах 11 с минимальными аэродинамическими потерями, необходимо равномерно осуществлять постепенный отбор частей вспомогательного потока воздуха от общего потока при его прохождении по всей длине сухих каналов 10. Эту равномерность отбора можно обеспечить за счет выполнения сквозных отверстий 13 разной площади, а именно выполнения сквозных отверстий 13 таким образом, чтобы площади их живого сечения увеличивались от патрубка 3 входа общего потока к патрубку 4 выхода основного потока. В противном случае при равенстве площадей живых сечений сквозных отверстий 13 по всей длине сухих каналов 10 скорость прохода вспомогательного потока воздуха через сквозные отверстия 13 будет разная из-за постепенно уменьшающейся величины воздушного давления (потери напора при движении общего потока воздуха в сухих каналах 10).

Если имеется необходимость охлаждать воздух в помещении не путем притока наружного воздуха в помещение, а путем рециркуляционного охлаждения воздуха помещения (эта потребность может возникнуть для выполнения каких-либо специальных технологических условий или для экономии энергии), то предлагаемая установка снабжена дополнительным теплообменником 18 и работает следующим образом.

Охлажденный в пределе до температуры точки росы основной поток воздуха из патрубка 4 выхода основного потока установки направляется не потребителю (как это делалось в ранее рассмотренных вариантах), а поступает в патрубок 23 входа влажных каналов 20 дополнительного теплообменника 18. В сухие каналы 19 этого же дополнительного теплообменника 18 через патрубок 21 входа сухих каналов 19 вентилятором 25 нагнетается противоточно или перекрестноточно (в зависимости от конструкции дополнительного теплообменника 18) рециркулируемый воздух помещения. В дополнительном теплообменнике 18 происходит отбор тепла от рециркуляционного воздуха помещения, проходящего в сухих каналах 19, основным потоком, проходящим во влажных каналах 20. В результате теплообмена между этими потоками рециркулируемый поток воздуха охлаждается в пределе до температуры точки росы наружного воздуха без изменения своего влагосодержания и в этом состоянии через патрубок 22 выхода сухих каналов 19 дополнительного теплообменника 18 направляется в помещение. Причем вентилятор 25 может быть в этом случае размещен перед патрубком 21, когда он работает в режиме нагнетания рециркуляционного воздуха, либо после патрубка 22, когда он работает в режиме всасывания рециркуляционного воздуха. Основной поток воздуха после прохождения влажных каналов 20 дополнительного теплообменника 18 нагревается (за счет отвода тепла от рециркуляционного потока воздуха) и увлажняется (за счет испарения воды с поверхности влажных каналов 20) и в этом состоянии через патрубок 24 выбрасывается в атмосферу.

Таким образом, в предлагаемой установке возможно осуществить рециркуляционное охлаждение воздуха в помещении.

Если имеется необходимость охлаждать не воздух, а другое какое-нибудь текущее вещество, например воду, то в этом случае необходимо это вещество направлять в сухие каналы 19 дополнительного теплообменника 18. В этом случае вместо вентилятора 25 должен быть предусмотрен насос, необходимый для нагнетания охлаждаемого текучего вещества в сухие каналы 19 дополнительного теплообменника 18.

При реализации данного технического решения во многих случаях упрощаются конструктивное оформление и размещение предлагаемой установки в помещении, так как каждый ее блок (т.е. сама установка и ее дополнительный теплообменник) может быть размещен в помещении или вне его.

В заключение следует отметить, что предлагаемая установка косвенно-испарительного охлаждения воздуха позволяет эффективно охлаждать воздух. При ее эксплуатации снижаются энергетические затраты на 18-25% и примерно на эту же величину уменьшается требуемая поверхность теплообмена установки по сравнению с известными. Предлагаемая установка может быть изготовлена как в моно-, так и в полиблочном исполнении. Она может быть использована в области кондиционирования воздуха для охлаждения различных помещений и объектов, а также в холодильной технике для охлаждения различных веществ или поддержания необходимых температурных параметров воздуха в объектах.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ КОСВЕННО-ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащая корпус с поддоном и патрубками входа общего потока и выхода основного и вспомогательного потоков воздуха, а также установленные в корпусе теплообменные пластины, одна сторона которых выполнена из влагонепроницаемого, а другая из капиллярно-пористого материалов, образующие чередующиеся и соединенные между собой сухие и влажные каналы, последние из которых заглушены со стороны патрубка входа общего потока воздуха, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительными пластинами, соединенными с основными пластинами и патрубком выхода вспомогательного потока, при этом сухие и влажные каналы соединены между собой через теплообменные пластины по линии соединения основных и дополнительных пластин посредством щели или набора сквозных отверстий.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что линия соединения основных и вспомогательных пластин расположена ниже торцевых сторон каналов.

3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что соединяющие сухие и влажные каналы щель или набор сквозных отверстий выполнены так, что площади их живого сечения увеличиваются от патрубка входа общего потока воздуха к патрубку выхода основного потока.

4. Установка по п. 1 или пп. 1 3, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным теплообменником с сухими и влажными каналами и патрубками входа и выхода этих каналов, при этом патрубок входа влажных каналов дополнительного теплообменника соединен с патрубком выхода основного потока установки для косвенно-испарительного охлаждения воздуха, а патрубок входа либо выхода сухих каналов снабжен вентилятором либо насосом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4