Система вентиляции с утилизатором тепла
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в помещениях. Система вентиляции с утилизатором тепла содержит вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция воды осуществляется насосом посредством форсуночной системы орошения, а аппараты выполнены с виброкипящим слоем, форсунка системы орошения теплообменника содержит полый цилиндрический корпус, соединенный с соплом, в котором выполнены жиклеры во взаимно перпендикулярных плоскостях, корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру, подводящему жидкость, конической переходной части и цилиндрической части с внутренней резьбовой поверхностью, а соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью с внешней резьбой, взаимодействующей с корпусом, при этом цилиндрическая поверхность сопла переходит в коническую и замыкается глухой перегородкой с жиклером в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке сопла, при этом корпус и сопло образуют три соосные между собой внутренние цилиндрические камеры, а на сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы тремя парами каналов для прохода жидкости, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла и образуют выходные отверстия, а жиклер, выполненный в перегородке, имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях цилиндрического и конического дроссельных отверстий, при этом на внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно направленным, причем образованные корпусом и соплом три соосные между собой внутренние цилиндрические камеры заполнены упругим сетчатым элементом или стружкой, а к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса прикреплен диффузор, охватывающий коническую поверхность сопла с глухой перегородкой и жиклером, при этом в выходном сечении диффузора форсунки установлена перфорированная перегородка, к которой одним концом закреплены две спицы, второй конец которых закреплен на внутренней поверхности диффузора таким образом, что спицы перпендикулярны внутренней поверхности диффузора, а на спицах, в их центральной части, свободно установлены дополнительные распылители, выполненные в виде винтовых барабанов, причем в выходном сечении диффузора форсунки посредством спиц установлена перфорированная коническая обечайка, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке, полость форсунки между перфорированной конической обечайкой и поверхностью перфорированной перегородки заполнена упругим сетчатым элементом или стружкой. Технический результат - повышение эффективности и надежности тепловлажностной обработки воздуха. 2 ил.
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система кондиционирования по патенту РФ №2291358, (прототип), содержащая вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой.
Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса тепловлажностной обработки воздуха в зимний период времени.
Технический результат - повышение эффективности и надежности тепловлажностной обработки воздуха.
Это достигается тем, что в системе вентиляции с утилизатором тепла, содержащей вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция воды осуществляется насосом, а аппараты выполнены тепло- массообменными аппаратами с виброкипящим слоем, в поддоне с насадкой которых расположены вибраторы, форсунка системы орошения теплообменника содержит полый цилиндрический корпус, соединенный с соплом, в котором выполнены жиклеры во взаимно-перпендикулярных плоскостях, полый корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода, подводящего жидкость, конической переходной части и цилиндрической части с большим размером диаметрального сечения, и с внутренней резьбовой поверхностью, а соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью с внешней резьбой, взаимодействующей с цилиндрической частью корпуса, при этом цилиндрическая поверхность сопла переходит в коническую поверхность и замыкается торцевой, перпендикулярной оси корпуса, глухой перегородкой, с жиклером в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, соединенных последовательно, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке сопла, при этом корпус и сопло образуют три, соосных между собой внутренних цилиндрических камеры, а на сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов для прохода жидкости и горизонтальных каналов, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклера, при этом парные каналы расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса, а коническая боковая поверхность сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°, а жиклер, выполненный в центре глухой перегородки, и состоящий из цилиндрического и конического дроссельных отверстий имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях как цилиндрического, так и конического дроссельных отверстий, при этом на внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла, которые пересекаются на его конической боковой поверхности, и которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных и горизонтальных каналов для прохода жидкости, выполнены винтовые поверхности, а направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно-направленным, причем образованные корпусом и соплом три, соосных между собой, внутренних цилиндрических камеры, одна из которых служит для подвода жидкости, другая является расширительной камерой, а третья выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления, заполнены упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы, а к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса прикреплен диффузор, охватывающий коническую поверхность сопла с глухой перегородкой и жиклером.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы вентиляции с утилизатором тепла, на фиг. 2 - форсунка системы орошения теплообменника.
Система вентиляции с утилизатором тепла состоит из вентилятора 5, теплообменника 1, теплообменника первого подогрева 2 и аппарата 3, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция которой осуществляется насосом 4 через форсуночную систему орошения 10. Удаленный из помещения воздух вентилятором 6 подается в аппарат 7 с насадкой 9, служащий теплоутилизатором. Насос 8 предназначен для циркуляции воды, играющей роль промежуточного теплоносителя. Аппараты 3 и 7 являются тепло- массо-обменными аппаратами с виброкипящим слоем, так как в поддоне, где расположена насадка установлены вибраторы (на чертеже не показаны).
Форсуночная система орошения двухступенчатого контактного теплообменника 1 включает в себя форсунку (фиг. 2), которая содержит корпус, состоящий из цилиндрической части 11 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, конической переходной части 12 и цилиндрической части 13 с большим размером диаметрального сечения, с внутренней резьбовой поверхностью.
Соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью 16 с внешней резьбой, взаимодействующей с цилиндрической частью 13 корпуса. Цилиндрическая поверхность 16 сопла переходит в коническую поверхность 14 и замыкается торцевой, перпендикулярной оси корпуса, глухой перегородкой 15, с жиклером 20 в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, соединенных последовательно, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке 15 сопла. При этом жиклер 20, выполненный в центре глухой перегородки 15, и состоящий из цилиндрического и конического дроссельных отверстий имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях как цилиндрического, так и конического дроссельных отверстий (на чертеже не показано).
Корпус и сопло образуют три, соосных между собой внутренних цилиндрических камеры. Камера 17 служит для подвода жидкости, камера 18 является расширительной камерой, камера 19 выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления.
На сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 22 для прохода жидкости и горизонтальных каналов 21, которые пересекаются на конической боковой поверхности 14 сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклера. При этом вертикальные каналы 22 соединены с полостью расширительной камеры 18, а горизонтальные каналы 21 - с полостью нагнетательной камеры 19.
Парные каналы 21 и 22 расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса. Коническая боковая поверхность 14 сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°.
На внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла 14, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла, и которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 22 для прохода жидкости и горизонтальных каналов 21, выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно-направленным. Это позволяет повысить мелкодисперсность распыляемой жидкости за счет взаимодействия вихревых потоков на выходе из жиклеров.
Возможен вариант, когда образованные корпусом и соплом три, соосных между собой, внутренних цилиндрических камеры, одна из которых (камера 17) служит для подвода жидкости, другая (камера 18) является расширительной камерой, а третья (камера 19) выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления, заполнены упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы (на чертеже не показано). К торцевой поверхности цилиндрической части 13 корпуса прикреплен диффузор 23, охватывающий коническую поверхность 14 сопла с глухой перегородкой 15 и жиклером 20.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
При подаче жидкости в корпус под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в каналах 21 и 22 образуются встречные потоки жидкости, устремляющиеся к выходным отверстиям жиклеров, образованных этими каналами.
После столкновения потоков жидкости в каналах 21 и 22, и истечения через выходные отверстия жиклеров происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, т.е. реализуется механизм дробления капель жидкости, но генерируемый пеленообраз-ный поток отклоняется от горизонтальной плоскости на больший угол, в диапазоне от 45 до 60°, в направлении к центральной области орошаемой поверхности, расположенной непосредственно под жиклером 20 в глухой перегородке 15 распылителя. Такое распределение распыляемой жидкости позволяет повысить равномерность распыления жидкости над центральной частью орошаемой поверхности.
Система вентиляции с утилизатором тепла работает следующим образом.
Подаваемый вентилятором 5 наружный воздух сначала нагревается в теплообменнике 1, а затем догревается в теплообменнике первого подогрева 2 и поступает в аппарат 3, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция которой осуществляется насосом 4. Удаленный из помещения воздух вентилятором 6 подается в аппарат 7, служащий теплоутилизатором. Насос 8 предназначен для циркуляции воды, играющей роль промежуточного теплоносителя.
Аппараты с виброкипящим слоем широко применяют в системах оборотного водоснабжения (для охлаждения рециркулирующей воды) в хлебопекарной промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако наиболее эффективно их использование в вентиляционных системах тех предприятий, где по технологическим требованиям необходимо поддержание в течение всего года повышенной относительной влажности воздуха.
При использовании аппарата с виброкипящим слоем сокращается до 50% расхода теплоты на нагрев приточного воздуха и достигается охлаждение его в летний период, что обеспечивает достаточно малый срок окупаемости необходимых капитальных вложений.
Система вентиляции с утилизатором тепла, содержащая вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция воды осуществляется насосом посредством форсуночной системы орошения, а аппараты выполнены тепломассообменными аппаратами с виброкипящим слоем, в поддоне с насадкой которых расположены вибраторы, форсунка системы орошения теплообменника содержит полый цилиндрический корпус, соединенный с соплом, в котором выполнены жиклеры во взаимно перпендикулярных плоскостях, полый корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода, подводящего жидкость, конической переходной части и цилиндрической части с большим размером диаметрального сечения и с внутренней резьбовой поверхностью, а соосно корпусу, в его нижней части, закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью с внешней резьбой, взаимодействующей с цилиндрической частью корпуса, при этом цилиндрическая поверхность сопла переходит в коническую поверхность и замыкается перпендикулярной оси корпуса глухой торцевой перегородкой с жиклером в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, соединенных последовательно, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке сопла, при этом корпус и сопло образуют три соосные между собой внутренние цилиндрические камеры, а на сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы по крайней мере тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов для прохода жидкости и горизонтальных каналов, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклеров, при этом парные каналы расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса, а коническая боковая поверхность сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°, а жиклер, выполненный в центре глухой перегородки и состоящий из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях как цилиндрического, так и конического дроссельных отверстий, при этом на внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла, которые пересекаются на его конической боковой поверхности и которые образованы по крайней мере тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных и горизонтальных каналов для прохода жидкости, выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно направленным, причем образованные корпусом и соплом три соосные между собой внутренние цилиндрические камеры, одна из которых служит для подвода жидкости, другая является расширительной камерой, а третья выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления, заполнены упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы, а к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса прикреплен диффузор, охватывающий коническую поверхность сопла с глухой перегородкой и жиклером, при этом в выходном сечении диффузора форсунки, прикрепленного к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса, установлена перфорированная перегородка, к которой одним концом в точке ее пересечения с осью распылителя закреплены по крайней мере две спицы, второй конец которых закреплен на внутренней поверхности диффузора таким образом, что спицы перпендикулярны внутренней поверхности диффузора, а на спицах, в их центральной части, свободно установлены дополнительные распылители, выполненные в виде винтовых барабанов, которые зафиксированы на спицах с помощью упоров, причем в выходном сечении диффузора форсунки между перфорированной перегородкой и закрепленными на ней посредством спиц дополнительными распылителями, выполненными в виде винтовых барабанов, зафиксированных на спицах с помощью упоров, установлена перфорированная коническая обечайка, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке, в точке ее пересечения с осью распылителя, отличающаяся тем, что полость форсунки между перфорированной конической обечайкой, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке, в точке ее пересечения с осью распылителя, и поверхностью перфорированной перегородки заполнена упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы, повышающей мелкодисперсность фазы распыливаемой жидкости.
