Пристрій для непрямого випарювального охолодження повітря

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для непрямого испарительного охлаждения газов, преимущественно в системах бескомпрессорного кондиционирования воздуха. Наиболее близким к заявляемому техническому решению, принятым в качестве прототипа является устройство для непрямого испарительного охлаждения воздуха, содержащее корпус с водяной ванной и патрубками для ввода общего и вывода вспомогательного и основного потоков воздуха и размещенную в корпусе теплообменную го фрированную поверхность, образующую чередующиеся между собой сухие каналы для основного потока и увлажняемые для вспомогательного потока, снабженные теплообменной насадкой [1]. Недостатком известного устройства является использование насоса для ввода воды в полость вспомогательного потока воздуха, что снижает надежность устройства, а также изменение температурного напора по сечению основного потока при поперечноточной схеме основного и вспомогательного потоков, что ограничивает эффективность охлаждения воздуха. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для непрямого испарительного охлаждения воздуха, в котором достигается интенсификация тепломассообмена без использования насоса для подачи воды в полость вспомогательного потока воздуха при реализации противоточного движения основного и вспомогательных потоков, что обеспечивает надежность устройства при высокой эффективности охлаждения воздуха. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для непрямого испарительного охлаждения воздуха, содержащем корпус с водяной ванной и патрубки для ввода и вывода вспомогательного и основного потоков воздуха и размещенную в корпусе теплообменную гофрированную поверхность, образующую чередующиеся между собой сухие каналы для основного потока и увлажняемые для вспомогательного потока, снабженные теплообменной насадкой, согласно изобретению, водяная ванна выполнена из двух секций, разнесенных по высоте устройства и сообщающи хся через насадку, набранную из гигроскопического материала, причем верхняя секция соединена с источником питательной воды через регулятор уровня, датчик которого установлен в нижней секции. При этом в качестве гигроскопического материала используется сорбент, упакованный во влагопроницаемые пакеты, фиксируемые в увлажняемых каналах вершинами гофр и заведенные нижними и верхними кромками в соответствующие секции водяной ванны. Кроме этого, под теплообменной гофрированной поверхностью и над нижней секцией водяной ванны размещена камера предварительного увлажнения вспомогательного потока, снабженная участком поворота для реализации противоточного движения вспомогательного и основного потоков. Выполнение водяной ванны из двух секций, разнесенных по высоте устройства и сообщающихся через насадку, набранную из гигроскопического материала, с соединением верхней секции с источником питательной воды через регулятор уровня позволяет насыщать насадку водой практически равномерно по всей площади, что стабилизирует процесс тепломассоотдачи на высоком уровне по всему объему устройства без использования насоса. Применение сорбента, упакованного в качестве гигроскопического материала во влагопроницаемые пакеты, фиксируемые в увлажняемых каналах вершинами гофр и заведенные нижними и верхними кромками в соответствующие секции водяной ванны допускает работу устройства с минимальным расходом воды без уноса ее воздушным потоком. Размещение камеры предварительного увлажнения вспомогательного потока под теплообменной гофрированной поверхностью и над нижней секцией водяной ванны с использованием участка поворота вспомогательного потока благодаря предварительному увлажнению вспомогательного потока без теплового воздействия со стороны основного потока позволяет максимально снизить его температуру и затем использовать участок поворота для ввода охлажденного вспомогательного потока противотоком основному, что позволяет максимально охладить основной поток на выходе из устройства за счет выравнивания температурного напора вдоль основного потока и повысить таким образом эффективность теплообмена. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства для непрямого испарительного охлаждения воздуха; на фиг. 2 - поперечные сечения А-А и Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 -поперечные сечения В-В и Г-Г на фиг. 1 (с указанием направления движения полного (П), основного (О) и вспомогательного (Вс) потоков воздуха); на фиг. 4 - элементы сопряжения верхней секции ванны с насадкой, узел С на фиг. 2. Устройство содержит корпус 1 с водяной ванной, выполненной из двух секций: верхней - 2 и нижней - 3, сообщающихся через насадку, набранную из гигроскопического материала - сорбента, упакованного во влагопроницаемые пакеты. В качестве сорбента может быть использован гранулированный цеолит, а влагопроницаемые пакеты выполняются из перфорированных тр убок 4, зачехленных латунной сеткой 5. Теплообменная поверхность набирается из гофрированных тонкостенных листов 6, например из алюминиевой фольги или пластмассы, с образованием чередующи хся между собой сухих каналов 7 для основного и увлажняемых 8 для вспомогательного потоков воздуха. Для повышения жесткости пакета теплообменной поверхности, набираемого из гофрированных листов, направления гофр смежных листов, образующи х общий сухой канал, могут быть смещены относительно продольной оси устройства в разные стороны на некоторый угол так, чтобы направления этих гофр пересекались по длине теплообменника по крайней мере 3-4 раза, как показано на фиг. 1, что позволит зафиксировать гофры относительно друг друга в точках их взаимного пересечения с помощью проставки, устанавливаемой в последнюю очередь (не показано). Верхняя секция водяной ванны 2 соединена с источником питательной воды через регулятор 9, датчик 10 которого установлен в нижней секции 3. Под теплообменной поверхностью, набранной из гофрированных листов 6, и под нижней секцией водяной ванны 3 размещена камера 11 для предварительного увлажнения вспомогательного потока, снабженная участком поворота 12 для реализации противоточного движения вспомогательного и основного потоков воздуха. Элементы сопряжения верхней секции ванны 2 с насадкой, выполненной из перфорированных трубок 4 (фиг. 4) могут быть выполнены пробивкой днища ванны 2 с образованием отверстий 12, расположение которых соответствует расположению перфорированных трубок 4 в увлажняемых каналах теплообменной поверхности. При этом трубки 4 устанавливаются на выдавленные ободки, вокруг отверстий 12 с последующим размещением между двумя рядами трубок пары гофрированных листов тепло-обменной поверхности, образующих общий сухой канал. Для регулирования расхода основного потока воздуха, поступающего в помещение, используется шибер 13. Устройство для непрямого испарительного охлаждения воздуха работает следующим образом. Полный (П) поток воздуха попадает через входной патрубок (не показан) в корпус 1 и на входе в полость теплообменника 6 делится на два потока: основной (О) и вспомогательный (Вс). При этом основной поток входит в сухие каналы 7 (фиг. 1, 2), проходя по которым охлаждается через поверхность теплообмена, набранную из гофрированных листов 6, и выводится через выходной патрубок, снабженный шибером 13, в помещение. Одновременно вспомогательный поток воздуха входит в камеру 11 для предварительного увлажнения, где охлаждается в процессе насыщения влагой, далее проходит участок поворота 12 и поступает в увлажняемые каналы 8 (фиг. 1,3), где дополнительно насыщается влагой в процессе тепломассообмена с увлажняемой структурой 4 и поверхностью теплообмена 6, через которую охлаждает основной поток воздуха. Вывод вспомогательного потока осуществляется противотоком к основному потоку через отверстия в торцевой части теплообменника 6 и далее через выходной патрубок (не показан) в окружающую среду. Регулятор уровня настроен на расход питательной воды, соответствующий количеству испаряемой воды в устройстве для данного уровня в нижней секции водяной ванны. Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить надежную работу устройства без использования насоса при высокой эффективности испарительного охлаждения воздуха.