RU2452900C2

RU2452900C2 - Прямоточная многозональная система кондиционирования

Info

Publication number: RU2452900C2
Application number: RU2010134692/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева (RU); Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-06-10
Also published as: RU2010134692A

Abstract

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в производственных помещениях. Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками. Это достигается тем, что в прямоточной многозональной системе кондиционирования воздуха, включающей в себя обслуживаемые зоны в помещении, в каждой из которых имеется вытяжная регулируемая заслонка, соединенная магистралью через глушитель шума с рециркуляционно-вытяжным вентилятором, в состав многозональных систем помимо основного кондиционера входят местные подогреватели, снабженные регулирующими клапанами с серводвигателями, установленными на магистралях подвода теплоносителя, и регулирующими клапанами, установленными на магистралях подвода подогретого воздуха в обслуживаемые зоны соответственно через регулируемые заслонки, причем местные подогреватели устанавливаются по числу обслуживаемых зон помещений, как правило, в непосредственной близости к основному кондиционеру, который состоит из приточной камеры с клапанами, воздушного фильтра, секций первого и второго подогревов и резервной секции подогрева с регулирующими клапанами, которая необходима для предупреждения замерзания первой секции подогрева, а камера орошения состоит из коллектора с форсунками, поддона с фильтром и насосной установки, подключенной к коллектору через регулирующий клапан с возможностью подачи холодной воды от холодильной машины, при этом камера орошения через направляющий аппарат соединена с приточным вентилятором, который через регулирующую заслонку и глушитель шума соединен с подающей магистралью, связывающей между собой местные подогреватели, а каждая из форсунок состоит из корпуса, каждая из форсунок форсуночной камеры орошения состоит из корпуса, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными, перпендикулярно оси форсунки, уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки, которые образованы токарной обработкой по копиру, или получены литьевым способом, при этом диапазон давлений находится в оптимальном интервале величин: от 1,2 до 7,0 метров водяного столба, при этом расход воды через форсунку (м³/ч) определяется по следующей формуле: G_W=2,245·√H, где Н - напор воды перед форсункой (м вод. ст.). 3 ил.

Description

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в производственных помещениях.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является прямоточная система кондиционирования воздуха по патенту РФ №2363891, кл. F24F 3/06, содержащая обслуживаемые зоны в помещении, в каждой из которых имеется вытяжная регулируемая заслонка, соединенная магистралью через глушитель шума с рециркуляционно-вытяжным вентилятором.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.

Это достигается тем, что в прямоточной многозональной системе кондиционирования воздуха, включающей в себя обслуживаемые зоны в помещении, в каждой из которых имеется вытяжная регулируемая заслонка, соединенная магистралью через глушитель шума с рециркуляционно-вытяжным вентилятором, в состав многозональных систем помимо основного кондиционера входят местные подогреватели, снабженные регулирующими клапанами с серводвигателями, установленными на магистралях подвода теплоносителя, и регулирующими клапанами, установленными на магистралях подвода подогретого воздуха в обслуживаемые зоны соответственно через регулируемые заслонки, причем местные подогреватели устанавливаются по числу обслуживаемых зон помещений, как правило, в непосредственной близости к основному кондиционеру, который состоит из приточной камеры с клапанами, воздушного фильтра, секций первого и второго подогревов и резервной секции подогрева с регулирующими клапанами, которая необходима для предупреждения замерзания первой секций подогрева, а камера орошения состоит из коллектора с форсунками, поддона с фильтром и насосной установки, подключенной к коллектору через регулирующий клапан с возможностью подачи холодной воды от холодильной машины, при этом камера орошения через направляющий аппарат 24 соединена с приточным вентилятором, который через регулирующую заслонку и глушитель шума соединен с подающей магистралью, связывающей между собой местные подогреватели, а каждая из форсунок состоит из корпуса, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными, перпендикулярно оси форсунки, уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки.

На фиг.1 изображена прямоточная многозональная система кондиционирования воздуха, на фиг.2 - i-d-диаграмма процесса, на фиг.3 - общий вид форсунки для распыливания жидкостей.

Прямоточная многозональная система кондиционирования воздуха включает в себя обслуживаемые зоны а, p, m в помещении 1 (фиг.1), в каждой из которых имеется вытяжная регулируемая заслонка 2, соединенная магистралью 3 через глушитель шума 4 с рециркуляционно-вытяжным вентилятором 5. В состав многозональных систем помимо основного кондиционера 6 входят местные подогреватели 7, 8, 9, снабженные регулирующими клапанами K1a, K1p, K1m с серводвигателями (пневматическим или электрическим), установленными на магистралях подвода теплоносителя, и регулирующими клапанами K2а, K2p, K2m, установленными на магистралях подвода подогретого воздуха в обслуживаемые зоны соответственно а, p, m через регулируемые заслонки 10, 11, 12. Местные подогреватели (калориферы) 7, 8, 9 устанавливаются по числу обслуживаемых зон помещений, как правило, в непосредственной близости к кондиционеру 6.

Кондиционер 6 состоит из приточной камеры 13 с клапанами, воздушного фильтра 14, секций первого и второго подогревов 15 и 16 и резервной секции подогрева 17 с регулирующими клапанами K8 и K9 с серводвигателями для районов Крайнего Севера, которая необходима для предупреждения замерзания первой секций подогрева 15. Камера орошения 18 состоит из коллектора 19 с форсунками 20, поддона 21 с фильтром 22 и насосной установки 23, подключенной к коллектору 19 через регулирующий клапан K3 с возможностью подачи холодной воды от холодильной машины (на чертеже не показана). Камера орошения 18 через направляющий аппарат 24 соединена с приточным вентилятором 25, который через регулирующую заслонку и глушитель шума 26 соединен с подающей магистралью 27, связывающей между собой местные подогреватели 7, 8, 9. За счет регулирующих клапанов K2а, K2p, K2m воздух в обслуживаемые зоны а, p m подается требуемой температуры t_2a, t_2p, t_2m (фиг.2).

Каждая из форсунок имеет проточное отверстие 28 (фиг.3) и выполнена в виде полого, осесимметричного корпуса 29, ось которого перпендикулярна оси отверстия коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения и др. Со стороны проточного отверстия 28 трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент 33, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора к форсунке. Спрямляющий элемент выполнен в виде кольца, имеющего центральную втулку 33, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти 34, соединенные с корпусом 29 форсунки. Корпус 29 выполнен с двумя противоположно расположенными, перпендикулярно оси форсунки, уступами 32, посредством которых через хомуты 30 с замками 31 форсунка закрепляется на коллекторе. В нижней части корпуса 29 форсунки выполнено коническое калиброванное дроссельное отверстие 36, соединенное с камерой смешения 35, которая расположена между отверстием 36 и спрямляющим элементом 33. Камера смешения 35 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 36 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), которые могут быть образованы токарной обработкой по копиру, или получены литьевым способом. В результате этого на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Рекомендуемый диапазон давлений для цельнофакельной форсунки от 1,2 до 7,0 метров водяного столба. При данном диапазоне давлений обеспечивается полное раскрытие и заполнение факела форсунки капельной влагой.

Прямоточная многозональная система кондиционирования работает следующим образом.

На схеме процессов кондиционирования воздуха, построенных на i-d-диаграмме (фиг.2), точки, характеризующие состояние воздуха, обозначены индексами, которыми в тексте сопровождаются значения каждого из соответствующих параметров воздуха. Например, показано, что в теплый период года в местах установки датчиков в помещениях номинальная температура воздуха может колебаться в пределах от t_1a до t_1m при колебаниях относительной влажности, а в зимнее и переходное время года температура колеблется в пределах от t_11a до t_11m при колебаниях влажности.

В теплый период года системы, работающие без рециркуляции, забирают наружный воздух (точка 5 на фиг.2), фильтруют и охлаждают его в камере орошения 18 или в поверхностном орошаемом воздухоохладителе до состояния, соответствующего параметрам точки 3. Затем воздух, проходя через вентилятор 25 и воздуховоды 27, нагревается (точка 4) и, если нужно, дополнительно подогревается в местных подогревателях 7, 8, 9 до температур, соответствующих точкам 2a, 2p или 2m, а затем нагнетается в помещения и приобретает там заданные параметры в обслуживаемой (О) или рабочей (РЗ) зоне.

В холодный период года наружный воздух (точка 15 на фиг.2) подогревается в калориферах первого подогрева 15 до состояний, соответствующих параметрам точек 14, 17 или 18, затем увлажняется (точка 13), нагревается в местных подогревателях до параметров, соответствующих точкам 12a, 12p или 12m, при которых выпускается в помещения и приобретает заданные параметры в зонах О или РЗ.

Если в каком-либо из помещений a, p или m отсутствуют влаговыделения, то параметры воздуха в нем изменяются. Например, в помещении p они могут летом стать равными параметрам в точке 1′p, а зимой в точке 11′p вместо параметров в точках 1p и 11p, соответствующих заданным влаговыделениям.

При наличии в здании двух или большего числа кондиционеров прежде всего определяют возможность обеспечения заданного режима при уменьшенном числе работающих кондиционеров, а затем рассматривают необходимые пределы сокращения производительности отдельных установок. Расчет сокращения производительности СКВ начинают с определения отношений избытков явного тепла в переходный период года к избыткам явного тепла в теплый период (в обоих случаях при расчетных параметрах наружного воздуха). Затем выбирают наибольшее из найденных отношений теплоизбытков в комплексе помещений, обслуживаемых данным кондиционером, и делают предположение, что подача воздуха во все зоны или помещения может быть уменьшена пропорционально этому отношению К. Затем определяют количество воздуха, которое поступит в каждую зону или помещение при выбранном отношении, и проверяют равномерность параметров воздуха в их обслуживаемых или рабочих зонах путем перерасчета воздухораспределителей.

Форсунка работает следующим образом. Жидкость под давлением поступает со стороны проточного отверстия 28 коллектора в форсунку и встречает на своем пути спрямляющий элемент 33, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора к форсунке. Камера смешения 35 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 36 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), в результате чего на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Расходная характеристика форсунки представлена на фиг.3. Расход воды через форсунку (м³/ч) определяется по следующей формуле:

G_W=2,245·√H,

где Н - напор воды перед форсункой (м вод. ст.).

Превышение давления перед форсунками обычно свидетельствует о их засорении и необходимости их очистки.

Claims

Прямоточная многозональная система кондиционирования воздуха включает в себя обслуживаемые зоны в помещении, в каждой из которых имеется вытяжная регулируемая заслонка, соединенная магистралью через глушитель шума с рециркуляционно-вытяжным вентилятором, отличающаяся тем, что в состав многозональных систем помимо основного кондиционера входят местные подогреватели, снабженные регулирующими клапанами с серводвигателями, установленными на магистралях подвода теплоносителя, и регулирующими клапанами, установленными на магистралях подвода подогретого воздуха в обслуживаемые зоны соответственно через регулируемые заслонки, причем местные подогреватели устанавливаются по числу обслуживаемых зон помещений, как правило, в непосредственной близости к основному кондиционеру, который состоит из приточной камеры с клапанами, воздушного фильтра, секций первого и второго подогревов и резервной секции подогрева с регулирующими клапанами, которая необходима для предупреждения замерзания первой секций подогрева, а камера орошения состоит из коллектора с форсунками, поддона с фильтром и насосной установки, подключенной к коллектору через регулирующий клапан с возможностью подачи холодной воды от холодильной машины, при этом камера орошения через направляющий аппарат соединена с приточным вентилятором, который через регулирующую заслонку и глушитель шума соединен с подающей магистралью, связывающей между собой местные подогреватели, а каждая из форсунок состоит из корпуса, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные, по крайней мере, три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки, которые образованы токарной обработкой по копиру или получены литьевым способом, при этом диапазон давлений находится в оптимальном интервале величин: от 1,2 до 7,0 м водяного столба, при этом расход воды через форсунку (м³/ч) определяется по следующей формуле: G_W=2,245·√H, где H - напор воды перед форсункой (м вод. ст.).