HU217398B - Zárt térben alkalmazható hűtési eljárás és berendezés - Google Patents

Abstract

A különösen híradás-technikai berendezések hőtermelő alkatrészeinekhűtésére szőlgáló találmányi eljárásban egy hűtőegységet (1) helyeznekzárt térbe, a<%- 2>mellyel őlyan kiszőrításős hideglevegő-áramlásthőznak létre, amely által keltett hideg levegőt (9) alűlról hőzzákérintkezésbe a hőtermelő alkatrészekkel (7), amelyek révén afelmelegedett levegőt (10) a hőtermelő alkatrészek (7) felett vezetikki a hűtendő berendezésekből (2), és a zárt tér mennyezethez közelitartőmányában szívják be a hűtőegységgel (1). A találmány értelmében ahűtőegységgel (1) annyira kis sebességű áramlást keltenek, hőgy azezáltal tűrbűlenciától mentes, és ezt a zárt tér padlózatitartőmányában terítik szét. Ennek megfelelően a berendezésben egyhűtőegység (1) van a zárt térbe helyezve, amely egy kiszőrításőshideglevegő-áramlást (9) kelt, a hideg levegőt (9) a hőtermelőalkatrészekhez (7) alűlról jűttatja el, a felmelegedett levegőt (10) ahőtermelő alkatrészek (7) feletti tartőmányból vezeti el, és afelmelegedett levegőt (10) a zárt tér mennyezeti tartőmányában beszívóalkateleme van. A találmány szerint a hűtőegység (1) tűrbűlencia-mentességhez elegendően kis sebességű, és a zárt tér padlózatitartőmányában szétterülő áramlást kelt. ŕ

Description

A találmány tárgya olyan hűtési eljárás és berendezés, amely zárt térben alkalmazható, különösen például híradás-technikai berendezések hűtésére.

Ismeretes, hogy a természetes áramlás, konvekció elve felhasználható függőleges irányú felületek hűtésére azáltal, hogy a gáznemű közeg sűrűsége csökken a felmelegedés révén, és a nagyobb sűrűségű hidegebb közeg alulról kiszorítja a melegebbet. Szintén ismeretes az, hogy a levegőt hasonló elven meg lehet osztani. Ebben az esetben, a természetes áramláshoz hasonló elven, a hideg levegő a nehezebb, így a lehető legalacsonyabb szintet foglalja el. Ha a hideg levegőt közvetlenül a padlószint fölé engedjük, az kiszorítva a melegebb levegőt szétterül a padlón. így is mondhatjuk, hogy a hideg levegő „szétfolyik a földön”. Ennek az a feltétele, hogy kellően lassú legyen a légáramlás, különben turbulencia alakul ki, amely a hideg és meleg levegő keveredéséhez vezet, és a levegő kiszorításos megoszlása már nem fog fennállni. Az adott áramlási tér - a hideg levegőt kibocsátó nyílás és környezete - ismeretében a turbulens áramlás keletkezésének alsó határsebessége mindig jól meghatározott érték. A turbulencia hiányának előnye továbbá tehát az egyenletességben és a természetes konvekció érvényre jutásának elősegítésében rejlik.

Az US 4,535,386 számú iratban példát látunk a hideg és a meleg levegő fajsúlyának különbözőségén alapuló természetes konvekciós hűtési megoldásra. Szintén itt látjuk az úgynevezett kiszorításos hideg levegőáramlás keltését is. Ezen hűtés alkalmazásakor a hideglevegő-kibocsátó elemek körül rendszerint turbulencia alakul ki, ami lerontja a kiszorításos áramlás elvét.

Azzal a céllal, hogy zárt térben, szerelvényfiókokban elhelyezett híradás-technikai berendezések hűtését oldjuk meg olyan módon, hogy az energiatakarékos, megbízható működésű legyen, kevés mozgó alkatrésszel és kis karbantartási igénnyel, kifejlesztettünk egy eljárást és egy berendezést zárt térben, szekrényekben és szerelvényfiókokban telepített híradás-technikai berendezések hűtésére. A két imént említett elvet egyesítettük, és felhasználtuk a híradás-technikai berendezés számára fenntartott helyiségben szükséges hűtőberendezés megtervezésében. Amikor a levegő felmelegedése és lehűlése biztosítja a felesleges hő elszállítását, az időegységre vetített elszállítható hőenergia mennyiségét alapvetően két tényező határozza meg:

- az időegység alatt lehűtött (felmelegített) levegő mennyisége, és

- a levegőben mérhető hőmérsékletben különbség.

Amikor időegységre vetítve azonos elszállítandó hőenergia-mennyiségről van szó, akkor a két tényező fordított viszonyban van egymással: az időegység alatti nagy levegőmennyiség csekély hőmérsékletbeli különbségnek felel meg, míg a levegőben mérhető nagy hőmérsékletbeli különbség kisebb levegőmennyiség megmozgatását igényli. A levegő megoszlása (hőmérséklet szerinti megosztódása) következtében fellépő levegőkiszorítás és a levegő felmelegedésekor, például melegedő tárgyak hűtésekor fellépő természetes áramlás kombinációjával elért megoldást a továbbiakban kiszorításos hűtésnek fogjuk nevezni.

Célunknak megfelelően a hűtési eljárásban egy hűtőegységet helyezünk a zárt térbe, amellyel kiszorításos hideg levegőáramlást hozunk létre, amely által keltett hideg levegőt alulról hozzuk érintkezésbe a hőtermelő alkatrészekkel; a hőtermelő alkatrészek révén felmelegedett levegőt a hőtermelő alkatrészek felett vezetjük ki a hűtendő berendezésből, és a zárt tér mennyezethez közeli tartományában szívjuk be a hűtőegységgel. A hűtőegységgel annyira kis sebességű áramlást keltünk, hogy az ezáltal turbulenciától mentes, és ezt a zárt tér padlózati tartományában terítjük szét.

A berendezés esetében egy hűtőegység van a zárt térbe helyezve, amely egy kiszorításos hideglevegőáramlást keltő, a hideg levegőt a hőtermelő alkatrészekhez alulról eljuttató, és a felmelegedett levegőt a hőtermelő alkatrészek feletti tartományból elvezető hűtőegység, amelynek a hőtermelő alkatrészek révén felmelegedett levegőt a zárt tér mennyezeti tartományában beszívó alkateleme van. A hűtőegység turbulenciamentességhez elegendően kis sebességű, és a zárt tér padlózati tartományában szétterülő áramlást kelt.

A továbbiakban találmányunkat ábrák igénybevételével illusztráljuk, amelyek közül:

Az 1. ábra egy olyan zárt teret mutat be, amelyben a találmány szerinti hűtőegység és a hűtendő berendezések vannak telepítve;

a 2a. ábra az odavezetett levegőáramlását szemlélteti egy szerelvényfiók előterében;

a 2b. ábra az odavezetett levegő átáramlását szemlélteti egy szerelvényfiókon keresztül, annak egyik oldaláról nézve;

a 3. ábra a hideg és meleg levegő rétegződését szemlélteti egy szerelvényszekrény előterében.

Az 1. ábra szerint sematikusan tekinthetjük át az 1 hűtőegységet és a hűtendő 2 berendezést, amelyek a hűtendő 3 helyiségbe vannak telepítve. A 3 helyiséget hermetikusan zárt temek tekintjük. Az 1 hűtőegység a mennyezet magasságában szívja be a felmelegedett levegőt, lehűti, majd a padlózat magasságában kis áramlási sebességgel fújja vissza. Ezen kis levegőkiáramlási sebesség elérése céljából a 4 kifúvónyílást nagyra méretezzük. A felmelegedett levegő a mennyezethez a lehető legközelebb elhelyezkedő 5 beszívónyíláson át jut az 1 hűtőegységbe. A levegő itt lehűl, majd a padlózat szintjéhez a lehető legközelebb elhelyezkedő 4 kifúvónyíláson át jut vissza a zárt térbe. A hűtést szolgáló hideg levegő kis sebességgel áramlik, így zavartalanul oszlik el a hűtendő 2 berendezés alja körül. A hideg levegő tehát ekkor jelen van a hűtendő 2 berendezés aljától egészen annak legmagasabban levő pontja alatti szintig.

A levegő felmelegedése közben a hűtendő 2 berendezés burkolatának és belsejének szerkezetétől függően különféle utakon tud keresztüláramlani. A közös vonás minden esetben az, hogy a felmelegedett felszálló levegő helyére áramlik be a 2 berendezésbe a hűtést szolgáló hideg levegő, míg a felszálló levegő a 2 berendezés tetején távozik. A felmelegedett levegő lényegesen magasabb hőmérsékletű, ennélfogva lényegesen könnyebb,

HU 217 398 Β mint a frissen betáplált hűtőlevegő, így arra törekszik, hogy a friss levegő és a mennyezet közti teret töltse ki, a

3. ábra szerint. A felmelegedett levegő mozgása szintén elég lassú ahhoz, hogy turbulenciától mentes legyen. Ezt a meleg levegőt lassan szívja vissza az 1 hűtőegység.

A 2a. ábrán azt látjuk, hogyan áramlik a 2 berendezés szekrénye előtt és szekrényén keresztül a levegő. Általában a 2 berendezés szekrénye elöl perforált, amely lehetővé teszi a levegő beáramlását. A levegő egy része továbbjut a szomszédos szekrényekbe, ahogyan a 2b. ábrán látható, és a 2 berendezés szekrényének perforált 6 előlapján át a hőtermelő 7 alkatrészekhez jut, felmelegedve felemelkedik, és felül távozik a szekrényből. A 2b. ábra megmutatja a levegő útját abban az esetben, ha a hőtermelő 7 alkatrészek 8 polcokon helyezkednek el. Bár nem feltétlenül szükséges, azonban ezek a 8 polcok kialakíthatók olyan alakúra, hogy a felemelkedő levegőt egy, a szekrény hátsó oldalán kialakított kéménybe tereljék. Ez a működési elv mindaddig eredményre vezet, amíg a függőleges irányú felfelé áramlás és a szekrény tetején történő kilépés akadálytalan. A perforált 6 előlap sem feltétlenül szükséges. Az azonban fontos, hogy a hideg levegő a szekrény alsó részén tudjon belépni, és így érintkezésbe léphessen a hőtermelő 7 alkatrészekkel. Ventilátorok alkalmazása is szóba jöhet a levegő szekrényen keresztül való hajtására. Összegezve a szekrény konstrukciójának három követelménynek kell megfelelnie.

- A hideg levegőnek lehetőséget kell biztosítani a szekrénybe való elölről vagy alulról történő bejutásra.

- A levegőnek úgy kell áthaladnia, hogy érintkezzék a hőtermelő 7 alkatrészekkel, ezáltal felmelegedjék.

- A felmelegedett levegőnek lehetőséget kell biztosítani a szekrényből való felül történő távozásra.

Ha követjük a hideg levegő útját az 1 hűtőegység 4 kifüvónyílásától azon 8 polcok egyikéig, amelyen hőtermelő 7 alkatrész van, a 2a. és 2b. ábráknak megfelelően, akkor azt tapasztaljuk, hogy a hőmérséklet ezen pontig mindvégig változatlan marad. A felmelegedett levegő a szekrény tetejénél lép ki. A hideg és a felmelegedett levegő egymástól elkülönül. A hideg levegő alul szétterülve emelkedik, a felmelegedett levegő felül, a mennyezet alatt gyűlik. A 3. ábra mutatja meg, hogyan oszlik meg ez a két réteg a szekrény előtt és felett, a 9 hideg levegő és a 10 felmelegedett levegő vonatkozásában.

A két levegőréteg kiszorításos megoszlása igen kis turbulenciával jár, a rétegek hőmérséklete kölcsönösen különböző, és köztük csekély a keveredés. A 9 hideg levegő szétterül a helyiség teljes padlózatán, és a 10 felmelegedett levegő szintén a mennyezet alatt szétterülően gyűlik és jut vissza az 1 hűtőegységbe. Ez azt is jelenti, hogy a 9 hideg levegő eljut minden egyes szekrényhez a helyiségben, és ugyancsak visszaszívásra kerül azokból. Az egyes szekrények előtt a 9 hideg levegő hőmérséklete azonos, mindaddig, amíg a 4 kifuvónyíláson át időben állandó hőmérsékletű 9 hideg levegő lép ki. Ez biztosítja az egyöntetű hűtést a helyiségben.

A leírt elrendezés jó hűtési hatásfokot biztosít, mivel a 9 hideg levegő és a 10 felmelegedett levegő között nagy a hőmérséklet-különbség, de még a 9 hideg levegő is viszonylag meleg, és így a hűtőkompresszor is jobb hatásfokkal dolgozhat, valamint a lassú légáramlás energiamegtakarítást tesz lehetővé a szükséges ventilátorteljesítmény csökkenése révén is.

Claims (4)

1. Eljárás zárt térben való hűtésre, különösen híradás-technikai berendezések hőtermelő alkatrészeinek hűtésére, amelyben egy hűtőegységet (1) helyezünk a zárt térbe, amellyel kiszorításos hideg levegő (9) áramlást hozunk létre, amely által keltett hideg levegőt (9) alulról hozzuk érintkezésbe a hőtermelő alkatrészekkel (7); a hőtermelő alkatrészek (7) révén felmelegedett levegőt (10) a hőtermelő alkatrészek (7) felett vezetjük ki a hűtendő berendezésből (2), és a zárt tér mennyezethez közeli tartományában szívjuk be a hűtőegységgel (1), azzal jellemezve, hogy a hűtőegységgel (1) annyira kis sebességű áramlást keltünk, hogy az ezáltal turbulenciától mentes, és ezt a zárt tér padlózati tartományában terítjük szét.

2. Berendezés zárt térben való hűtésre, különösen híradás-technikai berendezések hőtermelő alkatrészeinek hűtésére, amelyben egy hűtőegység (1) van a zárt térbe helyezve, amely egy kiszorításos hideglevegőáramlást (9) keltő, a hideg levegőt (9) a hőtermelő alkatrészekhez (7) alulról eljuttató, és a felmelegedett levegőt (10) a hőtermelő alkatrészek (7) feletti tartományból elvezető hűtőegység (1), amely hűtőegységnek (1) a hőtermelő alkatrészek (7) révén felmelegedett levegőt (10) a zárt tér mennyezeti tartományában beszívó alkateleme van, azzal jellemezve, hogy a hűtőegység (1) turbulenciamentességhez elegendően kis sebességű, és a zárt tér padlózati tartományában szétterülő áramlást keltő egység.

3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy hideg levegőt (9) kibocsátó kifüvónyílás (4) van a hűtőegység (1) alján, és a felmelegedett levegőt (10) beszívó alkateleme egy, a hűtőegység (1) tetején levő beszívónyílás (5).

4. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőtermelő alkatrészek (7) légáramlást terelő polcokon (8) vannak elhelyezve.