Установка для регулювання температурного режиму повітря, яке подається до кабіни транспортного засобу

1. Установка для регулирования температурного режима воздуха, подаваемого в кабину транспортного средства, со держащая теплообменник типа воздух-воздух, каждый контур которого выполнен с отдельным источником воздуха в виде компрессора, и вихревую трубу, которая подсоединена к выходу одного из контуров теплообменника, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что контур теплообменника, не связанный с вихревой трубой, выполнен замкнутым через двухпозиционный пневмопереключатель, установленный на выходе из компрессора, вход которого соединен с выходом указанного контура. 2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она содержит емкость с водой, соединенную фитилями со входом в теплообменник контура, не связанного с вихревой трубой, и с засопловым участком вихревой трубы, при этом емкость связана магистралью наддува со входом в вихревую трубу. U1 Изобретение относится к оборудованию для обеспечения и поддержания заданных температурных параметров воздуха и может использоваться для поддержания комфортных условий в кабинах различных транспортных средств, преимущественно в кабинах тракторов. Наибе лее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка для охлаждения воздуха, содержащая источник сжатого воздуха, к которому подсоединен теплообменник типа воздух-воздух, расположен t-Л ный в воздуховоде, вихревую трубу, подсоединенную к контуру теплообменника, и турбину, выход которого через короб соединен с охлаждаемым объемом [1]. В воздуховоде горячий воздух охлаждается наружным воздухом, подаваемым в теплообменник вентилятором. Далее охлажденный воздух подается в сопловой вход вихревой трубы. Холодный воздух из рабочей (горячей) камеры трубы подается в турбину, где адиабатически расширяется, охлаждаясь, и затем поступает в охлаждаемый объем. Общими существенными ~ 26541 признаками известной установки и заявляемого технического решения является теплообменник типа воздух-воздух, каждый контур которого снабжен отдельным источником воздуха, и воздушная расширительная машина в виде вихревой трубы, которая подсоединена к выходу одного из контуров теплообменника. В теплообменнике установки-прототипа охлаждающий контур выполнен в виде открытого воздуховода, по которому продувается атмосферный воздух, температура которого всегда ниже температуры сжатого и нагретого воздуха, который подается по другому контуру теплообменника. В связи с этим, теплообменник в установке-прототипе работает только в режиме охлаждения сжатого (нагретого) воздуха, подаваемого на вихревую трубу и, следовательно, известная установка может обеспечивать только охлаждение подаваемого в кабину транспортного средства воздуха. Однако, транспортные средства эксплуатируются как при повышенных температурах окружающей среды (например, летом), когда требуется охлаждение воздуха, подаваемого в кабину, так и в условиях пониженных температур окружающей среды (например, зимой), когда требуется подогрев воздуха, подаваемого в кабину. Последнее известная установка обеспечить не может. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования установки для регулирования температурного режима воздуха» подаваемого в кабину транспортного средства, в которой путем введения новых конструктивных элементов и связей между узлами установки обеспечить возможность как охлаждения, так и подогрева воздуха, подаваемого в кабину, что расширит функциональные возможности установки и позволит использовать ее на транспортных средствах, эксплуатируемых как в условиях повышенных температур, так и в условиях пониженных температур окружающей среды. Поставленная задача решается тем, что в установке для регулирования температурного режима воздуха, подаваемого в кабину транспортного средства, содержащей теплообменник типа воздух-воздух, каждый контур которого снабжен отдельным источником воздуха, и вихревую трубу, которая подсоединена к выходу одного из контуров теплообменника, согласно изобретению, контур теплообменника, не связанный с вихревой трубой, выполнен замкнутым через двухпозиционный пневмопереключатель, установленный на вы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ходе из компрессора, вход которого соединен с выходом указанного контура. Кроме того, установка содержит емкость с водой, соединенную фитилями со входом в теплообменник по контуру, не связанным с вихревой трубой, и с засопловым участком вихревой трубы, при этом емкость связана магистралью наддува со входом в вихревую трубу. Сопоставительный анализ с прототипом, показывает, что заявляемая установка отличается тем, что контур теплообменника, не связанный с вихревой трубой, снабжен двухпозиционным пневмопереключателем; пневмопереключатель установлен в контуре теплообменника со стороны выхода компрессора, подающего воздух в контур; выход контура теплообменника соединен со входом компрессора; имеется фитильный подвод воды ко входу контура теплообменника; имеется фитильный подвод воды в засопловую часть вихревой трубы. Первые три из указанных признаков являются достаточными во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, а остальные - характеризуют изобретение в отдельных случаях его выполнения. Наличие в контуре теплообменника, не связанном с вихревой трубой, двухпозиционного пневмопереключателя, установленного со стороны выхода компрессора, позволяет либо размыкать контур, либо замыкать его. При размыкании контура сжатый воздух, который подается через теплообменник в вихревую трубу охлаждается наружным воздухом, поступающим в разомкнутый охлаждающий контур, так как он своим выходом подсоединен ко входу в компрессор. В этом случае установка работает в режиме охлаждения подаваемого в кабину воздуха. При замыкании с помощью пневмопереключателя контура теплообменника, воздух циркулирует по замкнутому тракту "компрессор теплообменник - пневмопереключатель" и все гидравлические потери преобразуются в тепло, что приводит к значительному повышению температуры воздуха, циркулирующего по этому тракту [Шадек Е.К. Загадка вентилятора // Энергия. № 7. - 1988 - С. 14- 15]. При этом КПД процесса близок к 1,0. Это тепло передается воздуху, проходящему по старому контуру теплообменника, связанному с вихревой трубой, т.е. теплообменник работает в режиме подогрева воздуха, подаваемого в кабину транспортного средства. Таким образом, предлагаемая уста 26541 новка позволяет как охлаждать воздух, подаваемый в кабину транспортного средства, так и подогревать его. Фитильный подвод воды (за счет капиллярных сил) на вход в теплообменник, которая имеет высокую теплоту испарения, обеспечивает повышение коэффициента теплоотдачи от охлаждаемой поверхности теплообменника к охлаждающему воздуху на 2 5 - 5 0 % [Михайлов В.А. Современные водоиспарительные воздухоохладители для кабин сельскохозяйственных тракторов // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1994. - № 3. - С. 8 - 11]. Это повышает эффективность охлаждения при уменьшении габаритов и материалоемкости теплообменника. Подача воды аналогичным путем в засопловую часть вихревой трубы, где обеспечивается ее интенсивный распыл за счет высокой скорости вихря и использование в качестве охладителя. При этом обеспечивается значительное повышение температурной эффективности вихревой трубы и, соответственно, понижение ее напорности и шумности при расходах воды не превышающих (2-3)х кг воды хЮ" 3 и практическое отсутсткг возд. ' вие влияния ее на влажность воздуха, подаваемого от вихревой трубы в кабину [Суслов А.Д. и др. Исследование процесса тепловлажностной обработки воздуха в вихревой трубе // Изв. ВУЗов. Сер.: Машиностроение, 1990. - № 6. - С. 3 7 39]. На чертеже приведена принципиальная схема установки. Установка содержит компрессорный блок 1 с компрессором 2, к которому подсоединен контур 3 теплообменника 4 типа воздух-воздух и компрессор 5, ко входу которого подсоединен выход второго контура 6 теплообменника 4. Компрессоры 2 и 5 связаны с приводом 7 транспортного средства. К выходу контура 3 теплообменника 4 подсоединена вихревая труба 8. Контур 6 замкнут через двухпозиционный пневмопереключатель 9, который установлен на выходе компрессора 5. Установка содержит емкость 10 с водой, которая фитилем 11 соединена со входом в теплообменник 4 по контуру 6 и фитилем 12 - с засопловым участком 13 вихревой трубы 8. Емкость 10 соединена магистралью наддува 14 со входом 15 в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вихревую трубу 8. Вихревая труба 8 имеет регулятор 16 соотношения расходов холодного и горячего потоков воздуха 17, 18 и 19 вентили. Установка работает следующим образом. При режиме охлаждения воздуха пневмопереключатель 9 разомкнут, а вентили 17 и 18 открыты. В этом случае воздух, сжатый в компрессоре 2, поступает в контур 3 теплообменника 4, где охлаждается атмосферным воздухом, прокачиваемом компрессором 5 через контур 6. Так как выход контура 6 подсоединен ко входу компрессора 5, то атмосферный воздух в контур 6 подсасывается (но не нагнетается) и, по этому, его температура всегда ниже температуры воздуха в контуре 3, в который воздухнагнетается (т.е. поступает сжатым) компрессором 2. После теплообменника 4 предварительно охлажденный воздух поступает в вихревую трубу 8, откуда часть (холодная) воздуха поступает в кабину машины, а часть (горячая) отводится наружу. Часть воздуха от входа 15 в вихревую трубу 8 поступает по магистрали 14 в воздушную полость емкости 10 с водой. Вода из емкости 10 по фитилям 11 и 12 поступает соответственно на вход теплообменника 4 и в засопловую часть 13 вихревой трубы 8. Регулирование температуры воздуха, подаваемого в кабину осуществляется регулятором 16 соотношения расходов хо йодного и горячего потоков в вихревой трубе 8, а также изменением расходов воды, подаваемой на вход в теплообменник 4 и в засопловую часть вихревой трубы 8 соответственно вентилями 17 и 18, изменяющими проходное сечение фитилей. При работе установки в режиме подогрева воздуха пневмопереключатель 9 замкнут, а вентили 17 и 18 закрыты. В этом случае воздух в контуре 6 движется по замкнутому тракту "компрессор 5 теплообменник 4 пневмопереключая тель 9 . При этом все гидравлические потери преобразуются в тепло с к.п.д. близким к 1,0, что приводит к повышению температуры воздуха в контуре 6. Это тепло в теплообменнике 4 передается воздуху, проходящему по контуру 3 и его температура повышается. Подогретый воздух поступает далее в вихревую трубу 8 откуда горячая его часть поступает в кабину, а холодная - отводится наружу. 26541 _hn! "Л/7 ^« її /Л? Am имі •«•• Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М. Куль Замовлення 515 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101