RU2042100C1

RU2042100C1 - Heat exchanger for evaporative cooling of air

Info

Publication number: RU2042100C1
Application number: RU92001271A
Authority: RU
Inventors: В.А. Гришин; Т.А. Маркина; К.Б. Сарафасланян
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Наука"
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: heat-power engineering. SUBSTANCE: heat exchanger housing has upper compartment 2 and lower compartment 3; arranged in compartment 3 is liquid section 7 with charging pipe union 8 and device for feeding water to perforated sheet stack 5 located in compartment 2. Float 10 is mounted on pipe union 8 for vertical motion. Float 10 is located in center of section 7. This device consists of vertical walls 11, horizontal wall 12 and shell 13; vertical and horizontal walls are located over periphery of section 7 and shell 13 is located between compartments 2 and 3. Shell 13 embraces sheet stack 5. Shell and walls are made of water-absorbing material. Chamber 18 is brought in communication with section 7 by means of hole 15 and is provided with overflow and drain pipe unions. Walls and shell are made of polyvinylformal whose stiffness is lesser than that of sheets. EFFECT: enhanced reliability. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам воздушно-испарительного типа с непосредственным контактом охлаждаемого газа и хладагента. Теплообменные аппараты такого типа находят широкое применение в различных областях техники, где требуется охлаждение и увлажнение воздуха. The invention relates to heat exchangers of an air-evaporative type with direct contact of the cooled gas and refrigerant. Heat exchangers of this type are widely used in various fields of technology where air cooling and humidification are required.

Известны теплообменные аппараты для испарительного охлаждения воздуха, содержащие кожух с торцовыми решетками, пространство между которыми заполнено гидрофильным материалом, и выполненные в последнем каналы для прохода охлаждаемого воздуха. Гидрофильный материал разделен жесткими поперечными пластинами, снабженными по периферии опорными кольцами, на секции, каждая из которых выполнена в виде пакета из перфорированных листов, например картонных. Known heat exchangers for evaporative air cooling, containing a casing with end grids, the space between which is filled with hydrophilic material, and made in the latter channels for the passage of cooled air. The hydrophilic material is divided by rigid transverse plates provided with peripheral support rings into sections, each of which is made in the form of a package of perforated sheets, for example cardboard.

Известны также подобные теплообменные аппараты, имеющие в нижней части кожуха между торцовыми решетками герметичный жидкостный отсек, сообщающийся с гидрофильным материалом посредством вертикальных патрубков, имеющих срез на нижнем торце, примыкающем к кожуху, а сквозь решетку, расположенную со стороны входа охлаждаемого воздуха, проведена трубка, один конец которой размещен выше отсека и встречно потоку воздуха, а другой введен в отсек; кожух в нижней части перед торцовой решеткой, расположенной со стороны входа охлаждаемого воздуха, снабжен заправочным штуцером, а в верхней части после решетки, расположенный со стороны выхода воздуха, отверстием, сообщенным с окружающей средой, причем конец трубки, расположенной в жидкостном отсеке, имеет в верхней части горизонтального участка переточное отверстие. Similar heat exchangers are also known that have a sealed liquid compartment in the lower part of the casing between the end gratings, communicating with the hydrophilic material by means of vertical pipes having a cut at the lower end adjacent to the casing, and a tube is passed through the grate located on the inlet side of the cooled air one end of which is placed above the compartment and is opposed to the air flow, and the other is introduced into the compartment; the casing in the lower part in front of the end grill, located on the inlet side of the cooled air, is equipped with a filling nozzle, and in the upper part after the grill, located on the outlet side of the air, there is a hole in communication with the environment, and the end of the tube located in the liquid compartment has the top of the horizontal section is a transfer hole.

Недостатками перечисленных теплообменных аппаратов являются незначительный ресурс их работы, определяемый количеством заправленной жидкости, низкая эффективность теплообмена из-за неравномерного распределения жидкости по охлаждающей поверхности, так как работают в основном каналы, расположенные ближе к жидкостному отсеку, а также высокие эксплуатационные расходы, связанные с монтажом и демонтажом изделия с объекта при его заправке жидкостью. The disadvantages of the listed heat exchangers are their insignificant resource of work, determined by the amount of charged liquid, low heat transfer efficiency due to the uneven distribution of the liquid on the cooling surface, since the main channels are located closer to the liquid compartment, as well as high operating costs associated with installation and dismantling the product from the object when refueling it with liquid.

Достигаемый изобретением технический результат обеспечение наряду с теплообменом эффективного увлажнения воздуха с постоянно поддерживаемым влагосодержанием, снижение эксплуатационных расходов. The technical result achieved by the invention is providing, along with heat exchange, effective humidification of the air with a constantly maintained moisture content, reducing operating costs.

Этот результат достигается тем, что в теплообменнике для испарительного охлаждения воздуха, содержащем кожух с торцовыми решетками в верхней части, пространство между которыми заполнено пакетом перфорированных листов из жесткого гидрофильного материала со сквозными каналами для прохода воздуха, и расположенный в нижней части кожуха жидкостный отсек с заправочным штуцером и устройством для подачи воды к пакету перфорированных листов, на заправочном штуцере установлен с возможностью вертикального перемещения поплавок, расположенный в центральной части жидкостного отсека, а устройство для подачи воды к пакету перфорированных листов выполнено в виде размещенных по периферии отсека вертикальных и горизонтальной секций из гидрофильного материала, причем последняя контактирует с пакетом перфорированных листов, заключенных в обечайку из того же гидрофильного материала, при этом кожух дополнительно содержит переливную камеру, имеющую потолочную секцию из гидрофильного материала, контактирующую с пакетом перфорированных листов, при этом камера имеет общие стенку и днище с жидкостным отсеком и соединена с ним окном в нижней части общей стенки, а также снабжена в верхней части переливным штуцером, а в нижней сливным, при этом поплавок выполнен с внутренним отверстием, а заправочный штуцер расположен по оси поплавка с образованием кольцевого зазора между ним и внутренней поверхностью поплавка, при этом штуцер заглушен с верхнего торца и имеет в верхней части перфорацию, а по наружной поверхности в зоне перфорации снабжен накопительной камерой, имеющей сливные отверстия в днище, соединенные с упомянутым зазором, причем поплавок установлен с возможностью перекрытия днищем упомянутого зазора в нижнем положении поплавка, при этом потолочные секции жидкостного отсека и переливной камеры выполнены за одно целое из одного и того же материала, причем материал вертикальных и потолочной горизонтальной секций выполнен с меньшей жесткостью по сравнению с материалом перфорированных листов из поливинилформаля. This result is achieved by the fact that in the heat exchanger for evaporative air cooling, containing a casing with end grids in the upper part, the space between which is filled with a pack of perforated sheets of rigid hydrophilic material with through channels for air passage, and a liquid compartment with a filling located in the lower part of the casing a nozzle and a device for supplying water to a packet of perforated sheets, a float is installed on the filling nozzle with the possibility of vertical movement, located in the central part of the liquid compartment, and the device for supplying water to the packet of perforated sheets is made in the form of vertical and horizontal sections of hydrophilic material placed on the periphery of the compartment, the latter being in contact with a packet of perforated sheets enclosed in a shell of the same hydrophilic material, while the casing further comprises an overflow chamber having a ceiling section of hydrophilic material in contact with a packet of perforated sheets, wherein the chamber has a common wall and bottom It is connected to the liquid compartment and is connected to it by a window in the lower part of the common wall, and is also equipped with an overflow fitting in the upper part and a drain in the lower part, while the float is made with an internal hole and the filling nozzle is located along the axis of the float with the formation of an annular gap between it and the inner surface of the float, while the fitting is plugged from the upper end and has perforation in the upper part, and on the outer surface in the perforation zone is equipped with a storage chamber having drain holes in the bottom connected to the said azoor, and the float is installed with the possibility of overlapping the bottom of the gap in the lower position of the float, while the ceiling sections of the liquid compartment and the overflow chamber are made integrally from the same material, the material of the vertical and ceiling horizontal sections being made with less rigidity compared to material of perforated sheets of polyvinyl formal.

На чертеже изображен теплообменник для испарительного охлаждения воздуха. The drawing shows a heat exchanger for evaporative air cooling.

Теплообменник содержит кожух 1, состоящий из двух отсеков верхнего 2 и нижнего 3. В верхнем отсеке размещены торцовые крышки 4, между которыми установлен пакет жестких перфорированных листов 5 из гидрофильного материала со сквозными каналами 6 для прохода воздуха, а во втором отсеке выполнена жидкостная секция 7 с заправочным штуцером 8 и устройством 9 для подачи воды к пакету перфорированных листов. На заправочном штуцере 8, расположенном в центральной части жидкостной секции, установлен поплавок 10 с возможностью вертикального перемещения. The heat exchanger contains a casing 1, which consists of two compartments of the upper 2 and lower 3. In the upper compartment there are end caps 4, between which there is a package of rigid perforated sheets 5 of hydrophilic material with through channels 6 for air passage, and in the second compartment there is a liquid section 7 with a filling nozzle 8 and a device 9 for supplying water to a packet of perforated sheets. At the filling nozzle 8, located in the Central part of the liquid section, a float 10 is installed with the possibility of vertical movement.

Устройство для подачи воды выполнено в виде вертикальных 11 и горизонтальной 12 стенок и обечайки 13. Вертикальные, горизонтальная стенки и обечайка выполнены из одного и того же гидрофильного материала, обладающего меньшей жесткостью по сравнению с материалом перфорированных листов из поливинилформаля. The water supply device is made in the form of vertical 11 and horizontal 12 walls and a shell 13. Vertical, horizontal walls and a shell are made of the same hydrophilic material having less rigidity compared to the material of perforated sheets of polyvinyl formal.

Кожух 1 снабжен вертикальной перегородкой 14 с отверстием 15, переливным 16 и сливным 17 штуцерами, причем перегородка размещена в нижнем отсеке между кожухом и вертикальной стенкой с образованием камеры 18, последняя посредством отверстия 15 сообщена с жидкостной секцией 7, а переливной и сливной штуцера размещены соответственно в верхней и нижней частях камеры. The casing 1 is equipped with a vertical partition 14 with an opening 15, an overflow 16 and a drain 17 fittings, the partition being placed in the lower compartment between the casing and the vertical wall with the formation of the chamber 18, the latter through the opening 15 is in communication with the liquid section 7, and the overflow and drain fitting are respectively at the top and bottom of the camera.

Поплавок 10 выполнен со сквозным отверстием, установлен на штуцере 8 с образованием коаксиального зазора, а верхний торец штуцера заглушен и имеет в зоне упомянутого торца перфорацию 19, при этом стенка в зоне последней выполнена полой с образованием накопительной камеры 20, в нижней части которой выполнены отверстия 21, посредством которых камера сообщена с упомянутым зазором, причем поплавок 10 установлен с возможностью перекрытия днищем упомянутого зазора в нижнем положении поплавка. The float 10 is made with a through hole, mounted on the nozzle 8 with the formation of a coaxial gap, and the upper end of the nozzle is muffled and has a perforation 19 in the region of the said end face, while the wall in the zone of the latter is hollow with the formation of a storage chamber 20, in the lower part of which holes are made 21, by means of which the camera is in communication with said gap, wherein the float 10 is installed so that the bottom of said gap can overlap in the lower position of the float.

Теплообменник работает следующим образом. The heat exchanger operates as follows.

Вода под давлением через заправочный штуцер 8 и перфорацию 19 поступает в накопительную камеру 20, через сливные отверстия 21 попадает в жидкостный отсек 7 и одновременно через отверстия 15 в переливную камеру 18. По мере заполнения жидкостного отсека поплавок 10 поднимается. При достижении максимального уровня воды поплавок перекрывает отверстия 21 заправочного штуцера 8. При расходе воды в процессе тепломассообмена поплавок поднимается и открывает отверстия 21. В случае незакрытия отверстий 21 заправочного штуцера во время заполнения водой уровень воды поднимается в жидкостном отсеке 7 и одновременно в переливной камере 18. Излишек воды сбрасывается через штуцер 16. Water under pressure through the filling nozzle 8 and the perforation 19 enters the accumulation chamber 20, through the drain holes 21 it enters the liquid compartment 7 and at the same time through the openings 15 into the overflow chamber 18. As the liquid compartment fills, the float 10 rises. When the maximum water level is reached, the float closes the holes 21 of the filling nozzle 8. When the water flow during heat and mass transfer, the float rises and opens the holes 21. If the holes of the filling nozzle 21 are not closed during filling, the water level rises in the liquid compartment 7 and simultaneously in the overflow chamber 18 . Excess water is discharged through fitting 16.

При заполнении жидкостного отсека вертикальные стенки и горизонтальная стенка пропитываются водой, вода через обечайку 13 поступает в пакет и увлажняет перфорированные листы 5 по всей их поверхности; воздух, проходя через каналы 6 пакета, обменивается теплом и массой с жидкостью, насыщаясь до относительной влажности приблизительно 85%
Испарение жидкости в гидрофильных перфорированных листах восполняется путем поступления из жидкостного отсека через вертикальные и горизонтальную стенки и обечайку воды, причем восполнение будет происходить непрерывно, независимо от эволюций теплообменника, так как вертикальные стенки расположены по всей периферии жидкостного отсека, а пакет полностью заключен в обечайку из поливинилформаля, обеспечивающего плотное прилегание к перфорированным листам за счет своего расширения.When filling the liquid compartment, the vertical walls and the horizontal wall are impregnated with water, water through the shell 13 enters the bag and moistens the perforated sheets 5 over their entire surface; air passing through the channels 6 of the package, exchanges heat and mass with the liquid, saturated to a relative humidity of approximately 85%
Liquid evaporation in hydrophilic perforated sheets is replenished by entering from the liquid compartment through the vertical and horizontal walls and the shell of water, moreover, replenishment will occur continuously, regardless of the evolution of the heat exchanger, since the vertical walls are located along the entire periphery of the liquid compartment, and the package is completely enclosed in a shell of PVC, providing a snug fit to the perforated sheets due to its expansion.

Разработан и изготовлен опытный образец теплообменника для испарительного охлаждения воздуха. Проведены испытания. По результатам испытаний установлено:
относительная влажность на выходе из теплообменника составила 80-85% и автоматически поддерживалась на этом уровне;
ресурс составил 10000 ч, при этом теплообменник остался работоспособным.A prototype heat exchanger for evaporative air cooling has been designed and manufactured. Tested. According to the test results established:
relative humidity at the outlet of the heat exchanger was 80-85% and was automatically maintained at this level;
the resource was 10,000 hours, while the heat exchanger remained operational.

Claims

1. HEAT EXCHANGER FOR EVAPORATIVE COOLING OF AIR, comprising a casing including upper and lower compartments, in the first of which end caps are placed, between which a packet of rigid perforated sheets of hydrophilic material with through channels for air passage is installed, and in the second compartment a liquid section is made, equipped with a filling nozzle, and a device for supplying water to the package of sheets, characterized in that it is equipped with a float, the nozzle is placed in the Central part of the liquid section, the float is mounted on ucere with the possibility of vertical movement, and the device for supplying water is made in the form of vertical and horizontal walls and a shell, the first of which are located on the periphery of the liquid section, the second is located between the upper and lower compartments, the shell is installed with a packet of sheets, and vertical walls and sheets placed adjacent to the horizontal wall, while the shell and all of the mentioned walls are made of hydrophilic material.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a vertical partition with an opening, overflow and drain fittings, the partition being placed in the lower compartment between the casing and the horizontal wall to form a chamber, the latter being in communication with the liquid section, and overflow and drain fittings are located respectively in the upper and lower parts of the chamber.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the float is made with a through hole, mounted on the nozzle with the formation of a coaxial gap, the upper end of the nozzle being muffled and having perforation in the zone of the said end face, and the wall of the nozzle in the zone of the latter is hollow with the formation of storage chamber, in the lower part of which holes are made, through which the camera is in communication with said gap.

4. The heat exchanger according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the said walls and shell are made of material with less rigidity than the material of perforated sheets.

5. The heat exchanger according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the said walls and shell are made of polyvinyl formal.