RU1779883C

RU1779883C - Способ осушки и охлаждени воздуха

Info

Publication number: RU1779883C
Application number: SU914901307A
Authority: RU
Inventors: Леонид Ефимович Спектор; Геннадий Евгеньевич Сидельников; Павел Самуилович Фейгин
Original assignee: Экспериментальное Научно-Производственное Предприятие "Технология"
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1992-12-07

Abstract

Использование: дл вентил ции и кондиционировани воздуха, его осушки и охлаждени в совмещенных аппаратах косвенно-испарительного типа. Сущность изобретени : раствор нелетучей соли пропускают по сухим каналам несколькими последовательно расположенными по ходу полного потока воздуха промежуточными звень ми циркул ции, каждое последующее из которых подключают к предыдущему вне сухих каналов через рекуперативный теплообменник, где в качестве охлаждающей жидкости используют раствор нелетучей соли, прошедшей последнее промежуточное звено. 2 ил.,1 табл.

Description

Изобретение относитс к области кондиционировани воздуха, конкретно к способам его осушки и охлаждени с помощью аппаратов косвенно-испарительного типа и растворов нелетучих солей.

Известны способы осушки и охлаждени воздуха, включающие цикл снижени температуры раствора нелетучей соли в аппарате косвенно-испарительного охлаждени и последующую тепловлажностную обработку кондиционируемого воздуха охлажденным раствором нелетучей соли в контактном теплообменнике. К их недостаткам следует отнести быстрый рост температуры и падение абсорбирующей способности раствора нелетучей соли, вызванные аккумул цией в нем вного тепла, отводимого от кондиционируемого воздуха. Отмеченное приводит к необходимости обеспечени высокой кратности циркул ции раствора в процессе кондиционировани воздуха, следствием чего вл етс повышенный уровень затрат на его перекачивание .

Наиболее близким по технической сущности за вл емому объекту вл етс способ осушки охлаждени воздуха, включающий пропускание и вовлечение в контакт раствора нелетучей соли и полного потока воздуха в сухих каналах совмещенного аппарата косвенно-испарительного охлаждени воздуха, последующее разделение полного потока воздуха на основной и вспомогательный, первый из которых подают к потребителю, а второй - отвод т через увлажн емые каналы этого аппарата в атмосферу.

В данном способе контакт раствора нелетучей соли с полным потоком воздуха осу- ществл ют с одновременным отводом вного тепла от этих сред в увлажн емые каналы совмещенного аппарата косвенно- испарительного охлаждени воздуха. В результате достигаетс стабилизаци температурного режима и абсорбирующей способности раствора в период тепловлаж- ностной обработки воздуха. К недостаткам способа относитс совместно-пр моточна

(Л

С

х| х| ю

00 00

со

схема движени раствора и полного потока воздуха в сухих каналах, при которой неизбежен перенос вного тепл с массой раствора нелетучей соли к выходному сечению сухих каналов. Следствием этого будут вл тьс повышенный уровень температуры раствора нелетучей соли в области выходного -окна сухих каналов; снижение степени осушки и охлаждени воздуха; потребность в использовании высоких концентраций раствора нелетучей соли в сухих каналах.

Цель изобретени - повышение степени осушки и охлаждени воздуха, снижение предела рабочих концентраций раствора нелетучей соли и повышение коэффициента использовани его абсорбирующей способности .

Указанна цель достигаетс тем, что в способе осушки и охлаждени воздуха, включающим пропускание и вовлечение в контакт раствора нелетучей соли и полного потока воздуха в сухих каналах совмещен- ногоаппарата косвенно-испарительного охлаждени воздуха. последующее разделение полного потока воздуха на основной и вспомогательный, первый из которых подают к потребителю, а второй - отвод т через увлажн емые каналы этого аппарата в атмосферу, раствор нелетучей соли пропускают по сухим каналам в виде нескольких, разнесенных по ходу воздуха, промежуточных звеньев, каждое последующее из них подключают к предыдущему через рекуперативный теплообменник, где в качестве охлаждающей жидкости используют раствор нелетучей соли, прошедший последнее промежуточное звено.

В за вл емом способе раствор нелетучей соли ввод т в сухие каналы неоднократно и образуют в них р д последовательно расположенных по ходу полного потока воздуха гидравлически св занных промежуточных звеньев циркул ции этого раствора, каждое последующее из которых подключают вне сухих каналов к его предыдущему через рекуперативный теплообменник, где в качестве охлаждающей жидкости используют раствор нелетучей соли, прошедшей последнее (по ходу полного потока воздуха) промежуточное звено.

Известны технические решени , в которых кондиционируемый воздух последовательно вовлекаетс в контакт с несколькими контурами циркул ции раствора нелетучей соли. Однако, в них отсутствует гидравлическа св зь между указанными контурами циркул ции, контакт раствора с кондиционируемым воздухом ведут в адиабатных услови х.

На фиг.1 представлена принципиальна схема совмещенного аппарата косвенно-испарительного охлаждени дл реализации предлагаемого способа осушки

и охлаждени воздуха, вид сверху; на фиг.2 - принципиальна схема контура циркул ции раствора нелетучей соли.

Устройство дл реализации за вл емого способа осушки и охлаждени воздуха

0 содержит сухие и увлажн емые каналы 1 и 2, первые из которых выполнены из влагонепроницаемого материала и включены в контур циркул ции 3 раствора нелетучей соли , а вторые - имеют пористое покрытие 4,

5 подключенное через регул торы 5 расхода влаги и коллектор 6 к источнику 7 жидкости. Контур циркул ции 3 в сухих каналах 1 выполнен из двух последовательно размещенных промежуточных звеньев циркул 0 ции 8, 9, а вне сухих каналов 1 в него включены противоточный рекуперативный теплообменник 10 и сборный поддон 11 раствора нелетучей соли.

Сухие каналы 1 сообщены входом 12с

5 атмосферой, а выходом 13 - с увлажн емыми каналами 2 и с потребителем (не показан ).

Осуществление за вл емого способа осушки и охлаждени воздуха заключаетс

0 в следующем.

Атмосферный воздух в виде полного потока воздуха поступает в сухие каналы 1, который затем на выходе 13 раздел етс на вспомогательный и основной пртоки, пер5 вый из которых через увлажн емые каналы 2 отвод т в атмосферу, а второй - подают к потребителю.

Одновременно от источника 7 жидкость через коллектор 6 и регул торы 5 расхода

0 влаги поступает к пористому покрытию 4 с поддержанием минимально необходимого дл его полного увлажнени расхода этой жидкости.

Увлажнение каналов 2, в которых пере5 мещаётс вспомогательный поток воздуха, обеспечивает косвенно-испарительное охлаждение полного потока воздуха перемещаемого в сухих каналах 1.

Далее по контуру циркул ции 3 из сбор0 ного поддона 11 осуществл ют ввод раствора нелетучей соли в сухие каналы 1, который сливают в виде пленки по их стенам в зоне размещени первого (по ходу полного потока воздуха) промежуточного звена циркул 5 ции 8. Стекающий вниз раствор нелетучей соли отвод т из сухих каналов 1, пропускают через противоточный рекуперативный теплообменник 10 и вновь подают в сухие каналы 1, где аналогично сливают по их стенам в зоне размещени промежуточного

звена циркул ции 9 (последнего по ходу полного потока воздуха). Вышедший из зоны сухих каналов 1 раствор нелетучей соли пропускают в качестве охлаждающей жидкости через противоточный рекуперативный теплообменник 10, после чего по контуру циркул ции 3 возвращают раствор в сборный поддон 11 и цикл повтор етс .

При контакте раствора нелетучей соли в сухих каналах 1 с полным потоком воздуха обеспечиваетс дополнительно охлаждение и осушение воздуха. Развитию этих про- цессов способствует реализации гидравлической св зи раствора нелетучей соли между промежуточными звень ми циркул ции 8, 9 через противоточный рекуперативный теплообменник 10. Последний, выполн функцию теплового сопротивлени , преп тствует перегону вного тепла с массой раствора нелетучей соли по ходу полного потока воздуха, что обеспечивает возможность резкого снижени температуры раствора нелетучей соли в промежуточном звене циркул ции 9. Вызванный этим рост температуры раствора нелетучей соли в промежуточном звене циркул ции 8 оказываетс менее существенным, что объ сн етс нелинейной зависимостью испарительного охлаждени жидкости во вспомогательных каналах 2 от температуры (доказательства см. в приложении).

В результате, реализаци за вл емого способа осушки и охлаждени воздуха позвол ет снизить средний температурный уровень раствора нелетучей соли в сухих каналах 1, следствием чего вл ютс повышение степени осушки и охлаждени воздуха; снижение предела рабочих концентраций раствора нелетучей соли.

Повышение коэффициента использовани абсорбирующей способности раствора нелетучей соли (относительного изменени концентрации раствора за период абсорбции влаги) - следствие интенсификации процесса осушки воздуха в сухих каналах 1. При перекрестном ходе раствора нелетучей соли и полного потока воздуха увеличение этого коэффициента может быть также обеспечено путем увеличени времени пребывани раствора нелетучей соли в сухих каналах 1. Дл этого достаточно прин ть общее число промежуточных звеньев циркул ции раствора в сухих каналах 1 большим

3 п о (где S - длина и Н - высота стенок

сухих каналов соответственно, м).

Дл восстановлени уровн концентрации раствора нелетучей соли в сборном поддоне 11 некоторое его количество отвод т из этой емкости в регенератор (не показан ) и после обеспечени требуемой концентрации возвращают оп ть в сборный поддон 11.

Ниже привод тс конкретные примеры

осуществлени за вл емого способа в совмещенном аппарате косвенно-испарительного охлаждени воздуха с двум промежуточными звень ми циркул ции 8, 9 раствора нелетучей соли в сухих каналах 1.

Параметры полного потока воздуха и раствора нелетучей соли в сухих каналах 1 найдены путем численного решени уравнений тепломассообмена, актуальных дл данного случа в процессе реализации вычислительных экспериментов на ЭВМ. При этом было использовано допущение о бесконечном тепловом сопротивлении противоточ- ного рекуперативного теплообменника 10 (полное исключение переноса вного тепла

с массой раствора нелетучей соли между промежуточными звень ми циркул ции).

В процессе проведени вычислительных экспериментов прин ты к сведению следующие исходные данные.

1. Расчетные параметры атмосферного

воздуха дл климатической зоны г. Ташкента (параметры Б, СНиП 11-Г 7-62): температура - 37,7°С; теплосодержание - 14,7 ккал/кг; барометрическое давление - 715

мм рт.ст,

2.Теплофизические параметры воздуха (теплопроводность, в зкость) согласно справочным данным 5.

3.Используемый раствор нелетучей со- ли - хлористый литий (LiCI) с концентрацией Кр 40% (вариант I), Кр 28,3% (вариант II).

4.Конструктивные параметры совмещенного апп-арата косвенно-испарительного охлаждени воздуха:

-эквивалентный диаметр сухих 1 и увлажн емых 2 каналов D 0,01 м;

-длина сухих 1 и увлажн емых 2 каналов S 1,0 м;

- высота сухих 1 и увлажн емых 2 каналов Н 0,5 м,

5.Массова скорость полного потока воздуха Wn 2,5 кг/(м2-с);

6.Массова скорость вспомогательного потока воздуха Л/ь 1,25 кг/(см2- с);

Результаты вычислительных экспериментов представлены в таблице.

Наименовани используемых в таблице обозначений:

Si, 82 - длины участков сухих каналов 1 по ходу полного потока воздуха, омываемые раствором нелетучей соли в промежуточных звень х циркул ции 8 и 9 соответственно, М;

tip, chp - температура (°С) раствора нелетучей соли и влагосодержание насыщенных паров над его поверхностью в промежуточном звене циркул ции 8 г/кг;

t2p, d2p тоже в промежуточном звене циркул ции 9;

ti°, di°, li°- температура (°С). влагосодержание (г/кг) и энтальпи (кДж/кг) полного потока воздуха после контакта с раствором нелетучей соли в промежуточном звене циркул ции 8;

t2°, da0, l2° тоже в промежуточном звене циркул ции 9;

Kip, K2P - концентраци раствора нелетучей соли на входе в промежуточное звено циркул ции 8 и 9 соответственно, %;

Квр - концентраци раствора нелетучей соли на выходе из совмещенного аппарата косвенно-испарительного охлаждени воздуха , %;

уд - коэффициент использовани абсорбирующей способности раствора нелетучей соли в совмещенном аппарате косвенно-испарительного охлаждени воздуха .

Данные, представленные в таблице, подтверждают возможность достижени положительного эффекта при реализации за вл емого способа осушки и охлаждени воздуха, Так, при концентрации раствора нелетучей соли Кр 28,3% (вариант II) в прототипе осушка полного-потока воздуха не обеспечиваетс , а его энтальпи на выходе из совмещенного аппарата составл ет 11° 48,583 кДж/кг. В за вл емом способе при той же концентрации раствора осушка воздуха составл ет М 9,210 - 8,207 1,003 г/кг сухого воздуха, а его энтальпи на выходе из совмещенного аппарата (2° 44,087 кДж/кг, что на ДI 4,496 кДж/кг ниже, чем в прототипе.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом .

1. Обеспечивает возможность снижени рабочих концентраций раствора нелетучей corfn при кондиционировании воздуха, что, в свою очередь, позвол ет интенсифицировать процесс регенерации раствора, при одинаковых с прототипом температурных услови х в регенераторе; уменьшить затраты на приобретение нелетучей соли дл

производства заданного объема абсорбента; использовать дл кондиционировани воздуха более дешевые, но обладающие пониженными абсорбционными характеристиками растворы нелетучей соли

(например, вместо раствора хлористого лити LiCI, раствор хлористого кальци CaCte). 2. Обеспечивает возможность сниже ни затрат мощности на единицу полезной холодопроизводительности кондиционера.

3. Имеет существенно более низкий предел охлаждени и осушки воздуха. Тео ретически путем увеличени числа промежуточных звеньев циркул ции и длины сухих каналов достигаетс возможность

получени точки росы осушенного полного потока воздуха, что дл прототипа принципиально не реализуемо.

Claims

Формула изобретени Способ осушки и охлаждени воздуха,

включающий пропускание и вовлечение в контакт раствора нелетучей соли и полного потока воздуха в сухих каналах совмещенного аппарата косвенно-испарительного охлаждени воздуха, последующее

разделение полного потока воздуха на основной и вспомогательный, первый из которых подают к потребителю, а второй отвод т через увлажн емые каналы этого аппарата в атмосферу, отличающийс

тем, что, с целью повышени степени осушки и охлаждени воздуха, снижени предела рабочих концентраций раствора нелетучей соли и повышени коэффициента использовани его абсорбирующей способности,

раствор нелетучей соли пропускают по сухим каналам в виде нескольких разнесенных по ходу воздуха промежуточных звеньев, каждое последующее из них подключают к предыдущему через рекуперативный теплообменник, где в качестве охлаждающей жидкости используют раствор нелетучей соли, прошедший последнее промежуточное звено.