Способ и устройство для тепловлажностной обработки воздуха

Изобретение относится к технике кондиционирования, в частности тепловлажностной обработки воздуха для обеспечения требуемых параметров воздуха с целью улучшения комфортности жизнедеятельности человека в жилых и производственных помещениях. Способ согласно изобретению включает в себя следующие этапы, на которых: осуществляют диспергирование жидкости закрученным первым потоком воздуха; подают распыленную жидкость на вход смесительной камеры; тангенциально подают в смесительную камеру второй поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения совместно с распыленной жидкостью в корпусе упомянутой камеры; подают поток воздушно-жидкостной смеси в конфузор трубы Вентури; и тангенциально подают в трубу Вентури третий поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения, причем третий поток воздуха подают так, что направление его закручивания противоположно направлению закручивания потока воздушно-жидкостной смеси, а шаги винтового движения упомянутых потоков различны. Также представлено устройство, реализующее описанный способ. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень интенсификации процессов тепломассообмена и степени усвоения воды, что приводит к уменьшению габаритов кондиционеров и снижению их материало- и энергоемкости. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к технике кондиционирования, в частности тепловлажностной обработки воздуха для обеспечения требуемых параметров воздуха с целью улучшения комфортности жизнедеятельности человека в жилых и производственных помещениях.

Предшествующий уровень техники

Техника кондиционирования воздуха начала свое развитие с простейших устройств, в которых воздух охлаждался или нагревался, очищался или увлажнялся. Тепловлажностная обработка воздуха, как правило, осуществлялась в устройствах, в которых подаваемый воздух пропускался через струйно-капельный слой холодной или горячей воды. Подобные устройства имели низкий КПД, большие габариты и значительную энергоемкость.

В дальнейшем развитие техники кондиционирования пошло по линии использования закрученного потока воздуха, мелкодисперсного распыления орошающей воды, интенсификации тепломассообменных процессов при взаимодействии воздуха и орошающей жидкости.

Из документа SU 343120 известен способ увлажнения воздуха, согласно которому увлажнение осуществляют за счет закручивания потока воздуха и подачи в него мелкораспыленного факела воды, подаваемого соосно потоку воздуха. Устройство для осуществления этого способа снабжено лопаточным закручивателем потока воздуха и форсункой тонкого распыла орошаемой жидкости, установленной по оси потока воздуха. Недостатком известного способа является недостаточно высокая степень увлажнения воздуха из-за плохого перемешивания и недостаточной площади поверхности контакта воздуха и орошающей жидкости, при этом реализующее данный способ устройство имеет сложную конструкцию и большую металлоемкость из-за наличия многослойного пакета воронкообразных направляющих.

Из документа SU 514994 известен способ кондиционирования воздуха и установка для его осуществления, в которой диспергирование жидкости осуществляется механическим путем. С этой целью применены вращающиеся многослойные тарелки, разбрызгивающие орошающую жидкость в закрученный поток воздуха. Недостатком устройства является низкая степень усвоения воды, так как разбрызгиваемая вращающимися тарелками вода концентрируется в основном на стенках корпуса и не обеспечивается ее контакт с потоком воздуха по всей его толщине. Это приводит к низкой эффективности данного способа и реализующего его устройства.

Из документа SU 325464 известен способ обработки воздуха в установке для кондиционирования, который заключается в том, что в воздушный поток подают воду, на которую воздействуют ультразвуковыми колебаниями с частотой 6÷16 кГц, а воду подают с углом факела распыления 90÷270°. Создаваемый с помощью ультразвука водяной туман активно усваивается воздухом. Однако частицы тумана не являются активными и их взаимодействие со всем объемом воздуха затруднено, что снижает эффективность процесса кондиционирования.

Известен способ и устройство для тепловлажностной обработки воздуха по патенту RU 2294490, в котором диспергирование воды осуществляют путем взаимодействия воздуха с водой, подаваемой лопастями крестообразной турбины. Для увеличения времени контакта воздуха с водой осуществляют обратный возврат части увлажненного воздуха в воздушный тракт. Устройство представляет собой трубу Вентури, соединенную с оросительной камерой, в которой смонтирована лопастная турбина и байпасный воздуховод. Подачу воздуха осуществляют по оси конфузора трубы. Обратную подачу воздуха осуществляют в горловину трубы за счет инжекции.

Недостатками этого способа являются отсутствие условий для тонкого диспергирования жидкости и низкая степень ее усвоения, что снижает эффективность кондиционирования.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ и устройство по патенту RU 2261139. В этом способе диспергирование жидкости, смешивание диспергированной воды и газа осуществляют в винтовом вихревом потоке, организованном в корпусе трубы Вентури, состоящей из конфузора, горловины и диффузора. Жидкость подают в корпус тангенциально или по оси трубы. Устройство снабжено системой автоматики, регулирующей подачу жидкости при изменении расхода газа.

Недостатками этого способа являются:

- малая площадь контакта жидкости и воздуха. Это объясняется тем, что при тангенциальной подаче жидкости в конфузор она вращается по винтовой линии вдоль стенок корпуса в виде «шнура» или сплошного слоя, трудно поддающегося раздроблению потоком газа. В связи с этим диспергирование жидкости в устройстве затруднено;

- недостаточное время контакта жидкости и воздуха в связи с прямоточным характером движения фаз;

- низкая степень усвоения воды из-за плохих условий контактного взаимодействия воздуха и жидкости.

Изобретение направлено на интенсификацию процесса тепловлажностной обработки воздуха, повышение эффективности тепломассообменных процессов между воздухом и орошающей жидкостью, увеличение степени усвоения воды, достижение простоты конструкции устройства для тепловлажностной обработки воздуха.

Раскрытие изобретения

Поставленная задача решена в способе тепловлажностной обработки воздуха, включающем в себя этапы, на которых:

- осуществляют диспергирование жидкости закрученным первым потоком воздуха;

- подают распыленную жидкость на вход смесительной камеры;

- тангенциально подают в смесительную камеру второй поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения совместно с распыленной жидкостью в корпусе упомянутой камеры;

- подают поток воздушно-жидкостной смеси в конфузор трубы Вентури;

- тангенциально подают в трубу Вентури третий поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения, причем третий поток воздуха подают так, что направление его закручивания противоположно направлению закручивания потока воздушно-жидкостной смеси, а шаги винтового движения упомянутых потоков различны.

За счет организации встречно-винтового движения потоков по винтовым линиям с неодинаковыми шагами значительно повышается время пребывания жидкости и воздуха в корпусе устройства, при этом повышается степень турбулизации потоков за счет многократного их пересечения и встречного винтового движения, в результате чего существенно возрастает скорость увлажнения воздуха, массообмена и испарения частиц воды, а также степень усвоения жидкости за счет тонкого ее диспергирования.

Поставленная задача решена также в устройстве для осуществления описанного выше способа, содержащем трубу Вентури, патрубок подвода жидкости, патрубок подачи воздуха и патрубок выхода обработанного воздуха. Согласно изобретению устройство снабжено смесительной камерой с установленным на ее входе распылителем жидкости, в который входят патрубок подвода жидкости и патрубок подачи воздуха, причем смесительная камера снабжена вторым патрубком подачи воздуха и первым завихрителем для закручивания потока воздуха из второго патрубка, расположенным на входе смесительной камеры по потоку после распылителя, при этом, по меньшей мере, часть смесительной камеры расположена в конфузоре трубы Вентури, на входе в которую установлен третий патрубок подачи воздуха и второй завихритель для закручивания потока воздуха из третьего патрубка, причем первый и второй завихрители выполнены с возможностью закручивания потоков воздуха из второго и третьего патрубков подачи воздуха, соответственно, в противоположных направлениях и с разными шагами винтового движения упомянутых потоков.

Особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из дальнейшего подробного описания варианта его осуществления со ссылкой на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично изображено устройство для тепловлажностной обработки воздуха, вид в продольном разрезе;

на фиг. 2 - то же, вид по стрелке А на фиг. 1.

Вариант осуществления изобретения

Способ тепловлажностной обработки воздуха в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен в устройстве, схематично показанном на фиг. 1. Устройство содержит трубу Вентури, состоящую из конфузора 1, горловины 2 и диффузора 3. На входе в трубу Вентури, в частности, на торце ее конфузора 1 смонтирован улиткообразный завихритель 4. На выходном конце диффузора 3 смонтирован каплеуловитель 5 для вывода из устройства излишней воды по патрубку 6. В конфузоре 1 дополнительно смонтирована смесительная камера 7, установленная соосно с корпусом кондиционера и снабженная улиткообразным завихрителем 8 и распылителем 9. Смесительная камера 7 установлена соосно с трубой Вентури, выходной конец которой может иметь коническую или цилиндрическую форму. В дальнейшем в соответствии с общим направлением потока воздуха, проходящего через устройство, завихритель 8 будет называться первым, а завихритель 4 - вторым.

К смесительной камере 7 примыкает распылитель 9 для предварительного диспергирования жидкости. Подвод жидкости в распылитель осуществляется по патрубку 10. Вывод увлажненного и охлажденного воздуха производится по патрубку 11. Запорная арматура, контрольно-измерительный приборы и другие вспомогательные устройства не показаны.

Воздух в устройство подается тремя раздельными потоками. Первый поток по ходу технологической цепочки подается по патрубку 12 в корпус распылителя 9 для предварительного диспергирования жидкости. Второй поток воздуха подается по второму патрубку 13 в первый завихритель 8, расположенный в корпусе смесительной камеры 7 для закручивания жидкости и образования воздушно-жидкостной смеси. Третий поток воздуха поступает по третьему патрубку 14 во второй завихритель 4, расположенный в конфузоре 1 трубы Вентури, для закручивания воздушно-жидкостной смеси и ее перемешивания. Все три потока воздуха подаются тангенциально, обеспечивая закручивание потоков воздуха по винтовым линиям.

Шаг винтовой линии потока является характеристикой его интенсивности и зависит от мощности всасывающего или нагнетающего вентилятора и расхода (скорости) потока. Расположение второго и третьего патрубков 13 и 14 и расходы воздуха через них, а также выполнение первого и второго завихрителей 8 и 4 определяются из условия обеспечения закручивания потоков воздуха из второго и третьего патрубков 13 и 14 в противоположных направлениях и с разными шагами винтового движения упомянутых потоков.

Способ осуществляют следующим образом.

Первый поток воздуха по патрубку 12 подают в распылитель 9 вихревого типа, с помощью которого осуществляют предварительное диспергирование поступающей по патрубку 10 жидкости. Факел распыленной жидкости с небольшим кручением вдоль оси поступает в смесительную камеру 7, где он дополнительно закручивается вихревым винтовым потоком воздуха, поступающего по патрубку 13 через завихритель 8. По ходу смесительной камеры 7 образуется закрученный вихревой поток воздушно-жидкостной смеси, в котором жидкость более тонко диспергируется и увлажняет воздух.

На выходе из смесительной камеры 7 воздушно-жидкостная смесь поступает в конфузор 1 трубы Вентури, где попадает во встречный винтовой вихревой поток воздуха, поступающего из патрубка 14 через завихритель 4. Так как оба потока имеют противоположные направления вращения и неодинаковые шаги винтовых линий, то они, двигаясь во встречно-винтовом направлении, многократно пересекаются друг с другом. При таком сложном пространственном движении потоки турбулизируются по всему объему корпуса устройства, активно перемешиваются с получением однородной смеси, в которой жидкость присутствует в виде мелкодиспергированных частиц с максимально большой площадью контакта с воздухом. Время пребывания смеси в корпусе устройства увеличивается за счет организации противоточного движения потоков и их взаимной турбулизации. Тепломассообмен и процесс увлажнения воздуха при этом значительно интенсифицируются при минимальных энергетических затратах.

Таким образом, изобретение позволяет обеспечить высокую степень интенсификации процессов тепломассообмена и степени усвоения воды за счет турбулизации потоков по всему объему, существенного увеличения площади поверхности взаимодействия реагирующих фаз, повышения скорости обдува частиц жидкости воздухом и повышения скорости реагирования фаз в противотоке их движения. Интенсификация тепломассообменных процессов автоматически приводит к уменьшению габаритов кондиционеров и снижению их материало- и энергоемкости.

1. Способ тепловлажностной обработки воздуха, характеризующийся тем, что включает в себя этапы, на которых:
- осуществляют диспергирование жидкости закрученным первым потоком воздуха;
- подают распыленную жидкость на вход смесительной камеры;
- тангенциально подают в смесительную камеру второй поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения совместно с распыленной жидкостью в корпусе упомянутой камеры;
- подают поток воздушно-жидкостной смеси в конфузор трубы Вентури;
- тангенциально подают в трубу Вентури третий поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения, причем третий поток воздуха подают так, что направление его закручивания противоположно направлению закручивания потока воздушно-жидкостной смеси, а шаги винтового движения упомянутых потоков различны.

2. Устройство для тепловлажностной обработки воздуха, содержащее трубу Вентури, патрубки подвода жидкости, патрубок подачи воздуха и патрубок выхода обработанного воздуха, отличающееся тем, что снабжено смесительной камерой с установленным на ее входе распылителем жидкости, в который входят патрубок подвода жидкости и первый патрубок подачи воздуха, причем смесительная камера снабжена вторым патрубком подачи воздуха и первым завихрителем для закручивания потока воздуха из второго патрубка, расположенным на входе смесительной камеры по потоку после распылителя, при этом, по меньшей мере, часть смесительной камеры расположена в конфузоре трубы Вентури, на входе в которую установлен третий патрубок подачи воздуха и второй завихритель для закручивания потока воздуха из третьего патрубка, причем первый и второй завихрители выполнены с возможностью закручивания потоков воздуха из второго и третьего патрубков подачи воздуха, соответственно, в противоположных направлениях и с разными шагами винтового движения упомянутых потоков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для увлажнения воздуха. Увлажнитель содержит водяное отделение; увлажнительный контур, проходящий через и/или циркулирующий в водяном отделении; всасывающий орган, который имеет регулируемую переменную скорость и определяет вентиляционный контур с выпускным сегментом для ввода потока в помещение, причем всасывающий орган выполнен с возможностью забора воздуха и ввода его в увлажнительный контур выше по потоку относительно водяного отделения; орган для распыления воды и детектор влажности окружающей среды.

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано для увлажнения и охлаждения воздуха в адиабатических условиях. .

Изобретение относится к кондиционированию воздуха, а именно к способу его обработки и устройствам для кондиционирования. .

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха И вентиляции. .

Изобретение относится к кондиционированию воздуха и позволяет интенсифицировать тепломассообмен. .

Настоящее изобретение относится к увлажнительному устройству. Увлажнительное устройство содержит: основание, содержащее средства создания воздушного потока для создания первого воздушного потока; сопло, содержащее первое воздушное выпускное отверстие для выброса первого воздушного потока, причем сопло определяет отверстие, через которое воздух снаружи увлажнительного устройства затягивается воздухом, выбрасываемым из указанного первого воздушного выпускного отверстия; средства увлажнения для увлажнения второго воздушного потока; второе воздушное выпускное отверстие для выброса второго воздушного потока; и бак для воды, установленный на основании, при этом верхняя поверхность бака для воды загнута вверх, а сопло установлено на устройстве таким образом, что верхняя поверхность бака для воды по меньшей мере частично закрывает нижнюю часть внешней поверхности сопла. Это позволяет максимизировать объем бака для воды при сохранении формы сопла и габаритов устройства. 35 з.п. ф-лы, 14 ил.

Настоящее изобретение относится к увлажняющей установке. Она содержит: основание, включающее в себя средства для создания первого воздушного потока, сопло, содержащее одно первое воздушное выпускное отверстие для выброса первого воздушного потока, и формирующее отверстие, через которое воздух снаружи увлажнительной установки затягивается воздухом, выбрасываемым из указанного одного первого воздушного выпускного отверстия, средства для увлажнения второго воздушного потока, одно второе воздушное выпускное отверстие для выброса второго воздушного потока, и бак для воды, разъемно установленный на основании, при этом бак для воды окружает по меньшей мере верхнюю секцию средств создания воздушного потока. Это позволяет осуществлять контроль соединенного состояния сопла и бака, а также максимизировать объем бака без увеличения габаритов. 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Настоящее изобретение относится к увлажняющей установке и к способу создания воздушного потока. Способ создания влажного воздушного потока, включающий в себя этапы: облучение ультрафиолетовыми лучами воды, находящейся в емкости, подача воздушного потока над водой, находящейся в емкости, и аэрозольное распыление воды из емкости для увлажнения воздушного потока, при этом перед аэрозольным распылением воды, находящейся в емкости, эту воду взбалтывают в течение заданного периода времени во время ее облучения. Увлажняющая установка, включающая в себя кожух, содержащий емкость для воды, средства для создания воздушного потока над водой в емкости, воздушное выпускное отверстие для выброса, по меньшей мере, части воздушного потока, средства для аэрозольного распыления воды в емкости, средства для облучения ультрафиолетовыми лучами воды в емкости и средства управления включением средств создания воздушного потока, средств аэрозольного распыления и средств облучения, при этом средства управления выполнены с возможностью включения средств создания воздушного потока и средств облучения в течение заданного периода времени до включения средств аэрозольного распыления. Это позволяет уменьшить количество бактерий в хранящейся воде до начала аэрозольного распыления. 4 н. и 36 з.п. ф-лы, 14 ил.

Настоящее изобретение относится к увлажняющей установке. Она содержит: корпус и сопло, разъемно установленное на корпусе, который содержит средства для создания первого воздушного потока и второго воздушного потока и средства для увлажнения второго воздушного потока, при этом сопло содержит одно первое воздушное выпускное отверстие для выброса первого воздушного потока и образует отверстие, через которое воздух снаружи установки затягивается воздухом, выбрасываемым из указанного одного первого воздушного выпускного отверстия, установка содержит одно второе воздушное выпускное отверстие для выброса второго воздушного потока, при этом корпус содержит средства удерживания сопла, выполненные с возможностью перемещения относительно корпуса для разъемного удерживания сопла на корпусе. Это позволяет предотвратить самопроизвольное отсоединение и в то же время делает возможным осуществлять отсоединение сопла от корпуса. 20 з.п. ф-лы, 14 ил.

Настоящее изобретение относится к вентилятору в сборе, более конкретно к увлажнительному устройству для создания потока влажного воздуха и потока воздуха для рассеивания влажного воздуха внутри помещения. Увлажнительное устройство содержит корпус, содержащий камеру; бак для воды, предназначенный для подачи воды в камеру; средства создания воздушного потока для создания воздушного потока над водой, находящейся в камере; средства увлажнения для увлажнения воздушного потока водой из камеры; картридж, съемным образом устанавливаемый в корпусе, причем картридж содержит лампу, излучающую ультрафиолетовое излучение, для облучения воды в камере, при этом камера содержит прозрачную для ультрафиолетовых лучей трубку, предназначенную для помещения в нее лампы; и выход для воздуха для выброса воздушного потока; при этом корпус содержит множество опор для поддержания между ними картриджа, причем каждая из опор содержит изогнутую дорожку для направления перемещения картриджа в направлении трубки, при этом дорожки имеют такую форму, чтобы по мере перемещения картриджа в направлении трубки ориентировать картридж для установки лампы в трубку. Настоящее изобретение позволяет производить замену лампы таким образом, чтобы свести к минимуму вероятность повреждения новой лампы при ее помещении в корпус устройства. 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Настоящее изобретение относится к интегрированному вентиляционному аппарату для подвальных помещений. Он включает в себя: приточный вентилятор, установленный в отверстии для подачи воздуха каждого яруса подвального помещения; вытяжной вентилятор, установленный в выпускном воздушном отверстии на каждом ярусе, направленный в воздухоотводящий канал подвального помещения; множество промежуточных вентиляторов, установленных на потолке каждого яруса подвального помещения; и контроллер, получающий электрические сигналы от датчиков, равномерно распределенных по потолку каждого яруса, для общего контроля вентиляторов; приточный вентилятор и вытяжной вентилятор, включающие цилиндрический вентилятор, установленный в полигональной колоннообразной раме, при этом по меньшей мере один из приточного вентилятора и вытяжного вентилятора дополнительно снабжен противопожарной заслонкой, которая открывается или закрывается в зависимости от того, работает вентилятор или нет, и которая может быть принудительно закрыта с помощью предохранителя, срабатывающего при определенной температуре, при этом по меньшей мере один из приточного вентилятора и вытяжного вентилятора дополнительно снабжен распылительными соплами, которые всасывают воду под действием разрежения создаваемого воздушного потока для мелкодисперсного распыления воды. Таким образом, настоящее изобретение может осуществлять контроль за повышением температуры в подвальном помещении с низкими затратами и повышает пожарную безопасность путем предотвращения распространения огня на другие ярусы. В частности, настоящее изобретение может значительно улучшить состояние и условия содержания всего сооружения за счет значительного улучшения качества воздуха в подвальном помещении, а также благодаря возможности тушения пожара на ранней стадии. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Настоящее изобретение относится к увлажнительному устройству для создания потока влажного воздуха и потока воздуха для рассеивания влажного воздуха внутри бытового помещения, такого как комната, кабинет и т.п. Увлажнительное устройство содержит: кожух, содержащий емкость для воды; бак для воды, установленный на кожухе и предназначенный для подачи воды в емкость; средства создания воздушного потока для создания воздушного потока над водой в емкости; воздушное выпускное отверстие для выброса по меньшей мере части воздушного потока; средства аэрозольного распыления для аэрозольного распыления воды в емкости; средства облучения для облучения воды в емкости ультрафиолетовыми лучами; и направляющие средства для направления потока воды, поступающей в емкость, вдоль средств облучения перед ее аэрозольным распылением средствами аэрозольного распыления. Это позволяет обеспечить повышение компактности увлажнительного устройства без снижения эффективности антибактериальной обработки. 31 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к технике кондиционирования, в частности тепловлажностной обработки воздуха для обеспечения требуемых параметров воздуха с целью улучшения комфортности жизнедеятельности человека в жилых и производственных помещениях. Способ согласно изобретению включает в себя следующие этапы, на которых: осуществляют диспергирование жидкости закрученным первым потоком воздуха; подают распыленную жидкость на вход смесительной камеры; тангенциально подают в смесительную камеру второй поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения совместно с распыленной жидкостью в корпусе упомянутой камеры; подают поток воздушно-жидкостной смеси в конфузор трубы Вентури; и тангенциально подают в трубу Вентури третий поток воздуха, закручивая его с образованием винтового движения, причем третий поток воздуха подают так, что направление его закручивания противоположно направлению закручивания потока воздушно-жидкостной смеси, а шаги винтового движения упомянутых потоков различны. Также представлено устройство, реализующее описанный способ. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень интенсификации процессов тепломассообмена и степени усвоения воды, что приводит к уменьшению габаритов кондиционеров и снижению их материало- и энергоемкости. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх