Випарний охолоджувач повітря і (або) води прямого типу на основі пористої кераміки

Реферат: Випарний охолоджувач повітря і (або) води прямого типу на основі пористої кераміки містить корпус, ємність для рідини, вентилятор та насадку, трубки якої виконані з пористої кераміки. При цьому пориста кераміка має такі характеристики: матеріал - муліт, пористість - 26 %, хімічний склад: SiO2, Аl2О3, ТіО2, Fe2O3, СаО, MgO, K2О, Na2O, а як рідина використовується вода. UA 88540 U (12) UA 88540 U UA 88540 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі кондиціонування і системи життєзабезпечення та може бути використана в системах для охолодження повітря або води. Відомий випарний охолоджувач прямого типу (ПВО) у роботі авторів Е. Velasco Gomez, F.J. Rey Martinez, F. Varela Diez, MJ. Molina Leyva, R. Herrero Martin: "Description and experimental results of a semi-indirect ceramic evaporative cooler". ПВО складається із корпусу, в якому розміщена насадка із пористої кераміки, піддон для збору циркулюючої води, водяний насос та вентилятор. Апарат влаштований таким чином, що рециркуляційне повітря має наступні параметри: температуру 22 °C і відносну вологість 50 %. Коли припливне повітря надходить в охолоджувач з відносною вологістю меншою, ніж 50 %, то в ньому відбувається процес тепломасообміну, зменшується температура і збільшується вологовміст припливного повітря. З іншого боку, якщо відносна вологість припливного повітря більша, ніж 50 %, то відбувається тільки процес теплообміну (процес без зміни вмісту вологи), знижується тільки температура припливного повітря. Теплообмінник виконаний на основі керамічних трубок, які розташовані в шаховому порядку. В одному ряду встановлено сім трубок із зовнішнім діаметром 25×5 мм і 2 довжиною 600 мм. Площа теплопередаючої поверхні 2,3 м . Як найближчий аналог використовують випарний охолоджувач повітря з насадками на основі пористої кераміки (робота авторів F.J. Rey Martinez, E. Velasco Gomez, С. Martin Garcia, J.F. Sanz Requena: "Life cycle assessment of a semi-indirect ceramic evaporative cooler vs. a heat pump in two climate areas of Spain"). Зовнішня температура повітря знаходилася в межах 2040 °C і відносна вологість φ=4060 %. Як пористий матеріал використовувався Rasillon, який має пористість 22-24 % та наступний хімічний склад: SiO2-57,90 %, Аl2О3-25,45 %, Fe2O3-7,42 %, СаО - 2,33 %, MgO-2,08 %, К2О - 3,6 %, Na2O-1,16 %. Керамічний охолоджувач складається з дванадцяти порожнистих цеглин розмірами 4×19, 5×41 см вагою 27,6 кг, каркаса і системи водорозподілу. Теплообмінник типу теплова трубка розмірами 35,7×4,5 см, товщиною 0,08 мм і довжиною 68,5 см. Як робоча рідина використовується ацетон. Усередині труб є нержавіюча сталь, наповнена пористим покриттям. Водяний бак складається з 25 трубок. Вода проходить через фільтр, який наповнений 450 грамами високоякісного поліетилену. Повітря зустрічається у верхній частині насадки з каплеуловлювачем (37×36 см) з оцинкованої сталі і внизу випарного охолоджувача розташовано піддон з аустенітної нержавіючої сталі. Також є відцентровий насос Sodeca (model CMP-922-2T-3 ®) для циркуляції рідини. Для роздачі повітряного потоку використовувався вентилятор марки S & Р (model CBM/4-240/240-N-370W ®) і система повітрозподілення, що складається з гнучких повітроводів. Недоліками даного випарного охолоджувача в порівнянні із запропонованим варіантом є: • використання ацетону як робочої рідини; • велика питома вага і габарити насадки. В основу корисної моделі поставлено задачу створення випарного охолоджувача повітря і (або) води прямого типу на основі пористої кераміки, який підвищує ефективність випарного охолодження повітря. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що випарний охолоджувач повітря і (або) води прямого типу на основі пористої кераміки містить корпус, ємності для рідини, вентилятор, повітророзподільні пристрої, насадку, трубки якої виконані із керамічного матеріалу, та, згідно з корисною моделлю, як керамічний матеріал використовується муліт, який має пористість 26 % та наступний хімічний склад: SiO2-19 %, Аl2О3-79 %, ТіО2-0,3 %, Fe2O3-0,5 %, СаО - 0,2 %, MgO0,1 %, К2О - 0,5 %, Na2O-0,2 %, а як рідина використовується вода. На фігурі 1 зображено випарний охолоджувач повітря прямого типу (керамічні трубки заповнені рідиною). На фігурі 2 - Випарний охолоджувач повітря прямого типу (керамічні трубки заповнені рідиною) у розрізі. На фігурі 3 - Випарний охолоджувач повітря прямого типу (міжтрубний простір заповнений рідиною). На фігурі 4 - Випарний охолоджувач повітря прямого типу (міжтрубний простір заповнений рідиною) у розрізі. Пропонується варіант випарного охолоджувача повітря прямого типу (ПВО) на основі пористої кераміки. ПВО містить корпус (6), насадку, труби якої виконані із керамічного матеріалу ("мокрі" канали насадки) (1); ємність для рідини (води) (2); вентилятор (5), повітророзподільні пристрої (4). Конструкція апарату представляє собою трубки діаметром Ø1030 мм з товщиною стінки δ=13 мм. Пориста кераміка має такі характеристики: • матеріал - муліт; хімічний склад: SiO2-19 %, Аl2О3-79 %, ТіО2-0,3 %, Fe2O3-0,5 %, СаО 0,2 %, MgO-0,1 %, К2О - 0,5 %, Na2O-0,2 %; 3 • щільність - 2,31 г/см ; 1 UA 88540 U 5 10 15 20 25 30 35 • відкрита пористість - 26 %; • середня питома теплоємність (у діапазоні температур 20…100 °C) -998 Дж/кг·К; • теплопровідність (у діапазоні температур 20…100 °C) - 2,42 Вт/м·К; Вони розташовані в трубних решітках, при цьому трубний пучок може бути як коридорним, так і шахматним з кроком, що дорівнює в діаметр трубки. Система може бути з автоматичним пристроєм підживлення або напірна з насосом. Випарний охолоджувач прямого типу працює наступним чином. На фігурі 1 за допомогою осьового вентилятора (5) основний повітряний потік (3) надходить в апарат, в міжтрубний простір, де відбувається адіабатичне зволоження повітря (без зміни ентальпії). Далі охолоджене і зволожене повітря потрапляє в приміщення через повітророзподільні пристрої (4). Вода (2) подається в трубки (1), просочуючись через пористі керамічні стінки, контактуючи з повітрям, і відбувається його випарне охолодження. На фігурі 2 основний повітряний потік подається у внутрішню порожнину трубок, а вода заповнює міжтрубний простір. Процеси протікають аналогічно. Особливістю апарату є застосування пористих керамічних труб, через стінки яких просочується вода. Завдяки контакту двох середовищ (води та повітря) відбувається охолодження. Розроблена насадка являє собою пористу багатоканальну структуру, стінки каналів якої виконані з пористої кераміки, це призведе до 100 % змочуваності насадки та інтенсифікації процесів тепломасообміну. Традиційно охолоджувачі прямого типу ПВО виконуються плівкового типу з насадками плоскої або гофрованої форми. При цьому, як правило, існують недоліки: • потрібний особливий тип розподільника рідини; зазвичай вони високонапірні і бояться забруднень; • поверхня металу або полімеру погано змочується і відсоток змочуваності становить 2040 %, що позначається на ефективності випарного охолодження повітря і (або) води; • виникає проблема крапельного виносу рідини з апарату, що призводить до втрати рідини і до необхідності підживлення його водою; • конструкція апарату ускладнюється за наявності крапельного відділювача. Новизна і корисність полягає в тому, що пропонована конструкція усуває ці недоліки. Нова конструкція забезпечує зростання ефективності випарного охолодження повітря і (або) води завдяки зростанню питомої поверхні тепломасопереносу. Очікуване зростання ефективності випарного охолодження повітря і (або) води знаходиться в межах 3040 %. Конструкція апарату дозволяє обходитися без повітряного фільтра, так як самі пористі трубки є поглинаючим матеріалом, що в свою чергу сприяє очищенню навколишнього середовища. Перевагою ПВО також є відсутність крапельного виносу - 0 %, тоді як в подібних відкритих системах втрати рідини становлять 4 %. ПВО таких типів можуть забезпечити одержання комфортних параметрів повітря, при хГ