Способ работы устройства для тепловлажной обработки воздуха
Способ работы устройства для тепловлажной обработки воздуха может быть использован в системах кондиционирования и водообеспечения, а именно для получения пресной воды из атмосферного воздуха. Способ включает организацию осушаемого и регенерирующего воздушных потоков, проходящих через сорбент с подводом тепла к регенерирующему воздушному потоку, при этом регенерирующий воздушный поток после выхода его из адсорбера возвращают на вход в адсорбер с отводом от него теплоты конденсации водяного пара в охладителе и теплообменом между воздухом, входящим в охладитель и воздухом, выходящим из охладителя. Технический результат - повышение эффективности процессов осушки и увлажнения воздуха и процесса получения воды из атмосферного воздуха. 1 ил.
Изобретение относится к технике воздухообработки и может быть использовано в системах кондиционирования и водообеспечения.
Известно устройство для тепловлажной обработки воздуха (US 4926618 A, (RATLIFF), 22.05.1990), в котором реализуется способ, включающий организацию осушаемого и регенерирующего воздушных потоков, проходящих через адсорбер в виде вращающегося ротора, заполненного сорбентом с подводом тепла к регенерирующему потоку.
Недостатком данного способа является то, что его функциональные возможности ограничиваются осушкой воздуха, так как при использовании удаляемой из воздуха влаги для водообеспечения требуются значительные дополнительные энергозатраты вследствие того, что при использовании в качестве холодильника атмосферы, количество конденсируемого водяного пара всегда меньше, чем количество пара, удаляемого из сорбента. Объясняется это тем, что часть водяного пара, удаленного из сорбента, всегда остается в регенерирующем воздушном потоке, так как его относительная влажность в конце процесса конденсации составляет 100%, а температура выше температуры атмосферного воздуха на величину, необходимую для теплообмена между регенерирующим воздушным потоком и атмосферным воздухом. То есть влагосодержание выбрасываемого регенерирующего потока всегда выше влагосодержания атмосферного воздуха, даже если его относительная влажность равна 100%. Следовательно, часть водяного пара, удаляемого из сорбента, выбрасывается в атмосферу. Это делает экономически неэффективным использование влаги, удаляемой из осушенного воздуха, для водообеспечения без охлаждения регенерирующего потока до температуры ниже температуры атмосферного воздуха, то есть без применения источников холода, которые усложняют процесс получения воды и повышают ее себестоимость.
Проблемами, решаемыми данным изобретением, являются повышение эффективности установки путем расширения ее функциональных возможностей, добавляя к существующей возможности осушки воздуха, возможность водообеспечения без дополнительных энергозатрат.
Указанные технические проблемы решаются способом работы устройства для тепловлажной обработки воздуха, включающим организацию осушаемого и регенеририрующего воздушных потоков, проходящих через сорбент с подводом тепла к регенерирующему воздушному потоку, отличающимся тем, что регенерирующий воздушный поток после выхода его из адсорбера возвращают на вход в адсорбер с отводом от него теплоты конденсации водяного пара в охладителе и теплообменом между воздухом, входящим в охладитель, и воздухом, выходящим из охладителя.
Способ работы устройства для тепловлажной обработки воздуха поясняется чертежом, где изображена схема устройства с адсорбером в виде вращающегося ротора, заполненного сорбентом.
Способ работы устройства для тепловлажной обработки воздуха осуществляется следующим образом.
Осушаемый воздушный поток подается в зону А адсорбера 1 вентилятором 2, где осушается при контакте с сорбентом. Одновременно в зону Б адсорбера 1 вентилятором 3 подается регенерирующий воздушный поток, который перед входом в адсорбер 1 проходит через нагреватель 4, где нагревается до температуры, необходимой для регенерации сорбента. Благодаря высокой температуре воздуха, сорбент в зоне Б нагревается, и из него десорбируется влага, поглощенная сорбентом в зоне А, увеличивая влагосодержание регенерирующего воздушного потока.
Регенерирующий воздушный поток возвращают на вход в адсорбер 1, то есть осуществляют его циркуляцию по замкнутому контуру с отводом теплоты конденсации водяного пара в охладителе 5 и с теплообменом между воздухом, входящим в охладитель и выходящим из охладителя в теплообменнике 6.
В процессе конденсации водяного пара из-за уменьшения влагосодержания температура точки росы уменьшается и достигает минимального значения в конце процесса конденсации (см. В.В.Нащекин. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1980, стр.216). Относительная влажность воздуха на выходе из охладителя равна 100%, но с повышением температуры в теплообменнике 6 и нагревателе 4 относительная влажность воздуха в регенерирующем потоке уменьшается, что позволяет увеличивать его влагосодержание (см. В.В.Нащекин. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1980, стр.216). Благодаря высокой температуре воздуха, сорбент в зоне Б нагревается, и из него десорбируется влага, поглощенная сорбентом в зоне А, увеличивая влагосодержание регенерирующего воздушного потока.
Так как влагосодержание регенерирующего воздушного потока на входе в адсорбер 1 всегда равно его влагосодержанию в конце процесса конденсации, то количество сконденсированного водяного пара всегда равно количеству водяного пара, удаленного из сорбента, то есть нет потерь энергии, которая пошла на удаление водяного пара из сорбента. Это справедливо и при других системах охлаждения.
При использовании в качестве холодильника атмосферы температура точки росы на выходе из охладителя 5 всегда выше температуры атмосферного воздуха на величину перепада температур, необходимую для отвода теплоты конденсации. Таким образом осуществляется обратная связь между температурами точки росы и атмосферного воздуха, то есть с повышением температуры атмосферного воздуха повышается и температура точки росы и наоборот. Это означает, что теплоту конденсации можно отводить непосредственно в атмосферу независимо от климатических условий, то есть атмосфера может всегда выполнять роль холодильника.
Теплообмен между воздухом, входящим в охладитель 5, и воздухом, выходящим из охладителя 5, производимый в теплообменнике 6, позволяет производить предварительное охлаждение регенерирующего потока при входе его в охладитель 5, что повышает эффективность процесса конденсации водяного пара и последующий возврат теплоты регенерирующему потоку с повышением его температуры до температуры выхода его из адсорбера 1. Это позволяет осуществлять водообеспечение без дополнительных энергозатрат.
Способ работы устройства для тепловлажной обработки воздуха, включающий организацию осушаемого и регенерирующего воздушных потоков, проходящих через сорбент с подводом тепла к регенерирующему воздушному потоку, отличающийся тем, что регенерирующий воздушный поток после выхода его из адсорбера возвращают на вход в адсорбер с отводом от него теплоты конденсации водяного пара в охладителе и теплообменом между воздухом, входящим в охладитель, и воздухом, выходящим из охладителя.
