Устройство косвенно-испарительного охлаждения
Изобретение относится к области кондиционирования воздуха и может быть использовано для охлаждения воздуха. Устройство косвенно-испарительного охлаждения содержит корпус с входным каналом и выходными каналами для основного и вспомогательного потоков воздуха, размещенные в корпусе пластины из капиллярно-пористого материала, одна сторона которых имеет водонепроницаемое покрытие, установленные с образованием сухих и влажных каналов. Технический результат - повышение интенсивности теплообмена и жесткости пакета пластин. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области кондиционирования воздуха и может быть использовано для охлаждения воздуха.
Известен теплообменный аппарат для косвенно-испарительного охлаждения газа (авт. свид. SU 609050, МПК2 F28D 5/00, опубл. 1978 г.), содержащий размещенный в корпусе пакет из попарно соединенных пластин, одна из которых выполнена цельнометаллической, а другая - из капиллярно-пористого материала. Смежные пары пластин обращены одна к другой одноименными пластинами и имеют оребрение, контактирующее со стороны пластин из капиллярно-пористого материала своими вершинами с образованием каналов.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции, что объясняется необходимостью сборки большого количества пластин, а также низкая интенсивность теплообмена, что объясняется наличием зазора между цельнометаллической пластиной и пластиной из капиллярно-пористого материала.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является устройство косвенно-испарительного охлаждения (патент RU №2221969, МПК7 F24F 3/14, опубл. 2004 г.), содержащее корпус с входным каналом и выходными каналами для основного и вспомогательного потоков воздуха, размещенные в корпусе пластины из капиллярно-пористого материала, одна сторона которых имеет водонепроницаемое покрытие, установленные с образованием сухих и влажных каналов.
Такое устройство имеет более простую конструкцию, так как для образования заданного количества сухих и влажных каналов необходимо в два раза меньше пластин. Такая конструкция позволяет несколько повысить интенсивность теплообмена, так как охлаждаемый воздух контактирует с водонепроницаемым покрытием, нанесенным без зазоров на капиллярно-пористый материал.
Однако интенсивность теплообмена недостаточно высока. Это объясняется небольшой площадью контакта охлаждаемого воздуха с поверхностью пластин. Кроме того, пластины могут прогибаться, что снижает жесткость пакета пластин и приводит к неравномерному охлаждению и быстрому износу пластин.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение интенсивности теплообмена и жесткости пакета пластин.
Поставленная задача решается усовершенствованием устройства косвенно-испарительного охлаждения, содержащего корпус с входным каналом и выходными каналами для основного и вспомогательного потоков воздуха, размещенные в корпусе пластины из капиллярно-пористого материала, одна сторона которых имеет водонепроницаемое покрытие, установленные с образованием сухих и влажных каналов.
Это усовершенствование заключается в том, что сухие и влажные каналы образованы чередующимися пластинами двух видов, на первых из которых выполнены выступы выштамповкой со стороны капиллярно-пористого материала, а на вторых - со стороны водонепроницаемого покрытия.
Такое выполнение устройства позволяет увеличить интенсивность теплообмена за счет увеличения площади контакта охлаждаемого воздуха с поверхностями пластин и обеспечения турбулентности потока.
Кроме того, смежные пластины могут быть установлены с расположением выступов одних соответственно впадинам других, что позволяет обеспечить стабильную ширину каналов.
Кроме того, выступы на пластинах могут быть выполнены рядами, при этом один ряд выступов смещен в продольном направлении по отношению к другому ряду, что позволяет получить организованный поток воздуха, обеспечить линейный контакт смежных пластин для повышения равномерности теплоотдачи и повышения жесткости пакета пластин.
Кроме того, влажные каналы могут быть разделены выступами на группы, а каждая группа каналов соединена отдельно с выходным каналом вспомогательного потока, что позволяет организовать выход вспомогательного потока, исключив препятствие выходу вспомогательного потока из более удаленных от выхода каналов, что необходимо для интенсивного отвода вспомогательного потока.
Кроме того, пластина первого вида может быть снабжена сплошным выступом, выполненным вдоль торца, обращенного к входному каналу, что позволяет заглушить влажные каналы со стороны входного потока и организовать раструб для входа потока в сухие каналы. При этом выступы, образующие каналы и выступ, заглушающий вход во влажные каналы, выполнены по одной технологии - выштамповкой, что упрощает изготовление устройства.
Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображен общий вид предлагаемого устройства, на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1, на фиг.3 - выносной элемент Г на фиг.2 в увеличенном масштабе, на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1 (по сухому каналу), на фиг.5 - сечение В-В на фиг.1 (по влажному каналу), на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.5, на фиг.7 - сечение Е-Е на фиг.4
Устройство косвенно-испарительного охлаждения содержит корпус 1 с входным каналом 2 и выходными каналами 3 для основного и 4 для вспомогательного потоков воздуха. В корпусе 1 размещены пластины 5 и 6 из капиллярно-пористого материала, одна сторона которых имеет водонепроницаемое покрытие 7, установленные с образованием сухих 8 и влажных 9 каналов. Сухие 8 и влажные 9 каналы образованы чередующимися пластинами 5 и 6 двух видов. На пластинах 5 выполнены продольные выступы 10 выштамповкой со стороны капиллярно-пористого материала с образованием впадин 11 со стороны водонепроницаемого покрытия 7, а на пластинах 6 выполнены продольные выступы 12 выштамповкой со стороны водонепроницаемого покрытия 7 с образованием впадин 13 со стороны капиллярно-пористого материала. В приведенном варианте смежные пластины 5 и 6 установлены с расположением выступов 10 одних соответственно впадинам 13 других для обеспечения стабильной ширины каналов. Выступы на пластинах 5 и 6 выполнены рядами 14 и 15, при этом один ряд 14 выступов смещен в продольном направлении по отношению к другому ряду 15. В варианте на фиг.5 влажные каналы 9 разделены выступами 16 на группы, а каждая группа каналов соединена отдельно с выходным каналом 4 вспомогательного потока. Пластина 5 первого вида снабжена сплошным выступом 17, выполненным вдоль торца 18, обращенного к входному каналу 2, образуя со смежной пластиной 6 раструб 19 для входа потока в сухие каналы 8.
В средней части пакета пластин расположен ряд размещенных во влажных каналах 9, сообщенных друг с другом емкостей 20, соединенных с каналом подвода и отвода воды (не показан). Со стороны, противоположной входному торцу 18, установлена перегородка 21 для отражения потока воздуха.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Общий поток воздуха, подаваемый вентилятором (на чертеже не показан) через входной канал 2, через раструб 19, проходит по сухим каналам 8 и, отражаясь от перегородки 21, делится на два потока - основной и вспомогательный, который попадает во влажные каналы 9. Вспомогательный поток воздуха, проходя противотоком общему потоку по влажным каналам 9 вдоль стенок из капиллярно-пористого материала, смоченного водой за счет капиллярного смачивания из емкостей 20, доохлаждается (адиабатический процесс) и, испаряя воду с поверхности капиллярно-пористого материала, охлаждает основной поток воздуха, проходящий по сухим каналам 8. При этом выполненные выштамповкой продольные выступы 10 на пластинах 5 и впадины 13 на смежных пластинах 6 образуют каналы 9, имеющие большую поверхность контакта, и создают условия для турбулизации вспомогательного потока, что повышает интенсивность охлаждения. Выполненные выштамповкой продольные выступы 12 на пластинах 6 и впадины 11 на смежных пластинах 5 образуют сухие каналы 8, имеющие большую поверхность контакта, и создают условия для турбулизации потока, что повышает интенсивность охлаждения. Охлажденный без изменения своего влагосодержания основной поток воздуха по сухим каналам 8 через выходной канал 3 поступает потребителю. Вспомогательный поток воздуха, увлажнившись и отобрав тепло от общего потока воздуха, поступает по влажным каналам 9 в выходной канал 4, а из него в атмосферу. При этом за счет разделения влажных каналов 9 выступами 16 на группы и соединения каждой группы каналов отдельно с выходным каналом 4 вспомогательного потока позволяет организовать выход вспомогательного потока, исключив препятствие выходу вспомогательного потока из более удаленных (нижних на фиг.5) от выхода каналов.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить интенсивность теплообмена и жесткость пакета пластин за счет увеличения площади контакта охлаждаемого воздуха с поверхностями пластин, обеспечения турбулентности потока, а также повышения равномерности теплоотдачи и интенсивного отвода вспомогательного потока.
1. Устройство косвенно-испарительного охлаждения, содержащее корпус с входным каналом и выходными каналами для основного и вспомогательного потоков воздуха, размещенные в корпусе пластины из капиллярно-пористого материала, одна сторона которых имеет водонепроницаемое покрытие, установленные с образованием сухих и влажных каналов, отличающееся тем, что сухие и влажные каналы образованы чередующимися пластинами двух видов, на первых из которых выполнены выступы выштамповкой со стороны капиллярно-пористого материала, а на вторых - со стороны водонепроницаемого покрытия.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смежные пластины установлены с расположением выступов одних соответственно впадинам других.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выступы на пластинах выполнены рядами, при этом один ряд выступов одной пластины смещен в продольном направлении по отношению к соответствующему ряду выступов другой пластины.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что влажные каналы разделены выступами на группы, а каждая группа каналов соединена отдельно с выходным каналом вспомогательного потока.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина первого вида снабжена сплошным выступом, выполненным вдоль торца, обращенного к входному каналу.
