Система для кондиціонування вологого повітря

Реферат: Система кондиціонування вологого повітря, що містить нагрівач, сполучений з тепломасообмінником, всередині якого суміжно розташовані канали гарячого повітря, виходи яких сполучені з конденсатором вологи і канали вологого повітря, входи яких з'єднані з колектором подачі вологого атмосферного повітря, а виходи - з колектором відведення осушеного повітря, при цьому, суміжно розташовані канали розділені пористими перегородками з вологопроникними мембранами. UA 89808 U (12) UA 89808 U UA 89808 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем кондиціонування повітря, а саме до систем кондиціонування повітря з високим вмістом вологи та високою температурою, тобто переважно тропічного або вологого субтропічного клімату. Відома система для кондиціонування повітря, в якій реалізується гібридний цикл Майсоценка, що містить сполучені між собою технологічними трубопроводами теплообмінник, в якому виконані суміжні канали, а також холодильну машину. По одних каналах проходить робоче повітря, яке примусово зволожується водою з стороннього джерела, за рахунок чого відбувається його охолодження. В інших суміжних каналах, проходить повітря, яке просто охолоджується крізь стінку потоком робочого повітря послідовно, до граничної температури, якою є точка роси. Після цього, в разі необхідності, це повітря доохолоджується в повітроохолоджувачі звичайної холодильної машини (див. Maisotsenkocyclefor cooling processes, Leland Gillan, Clean Air, Vol. 9, pp. 1-18, 2008). Але гібридна система Майсоценка не забезпечує рішення поставленої задачі. За допомогою даної системи неможливо кондиціонувати вологе повітря з доведенням до необхідних параметрів повітря, яке подається в приміщення з мінімальними витратами енергії. У зв'язку з наведеним, заявники вважають, що гібридна система Майсоценка, а також будьяка інша аналогічна система, відома заявникам, не може бути обрана прототипом, через те, що по-перше, деякі з них не вирішують поставлену задачу, а деякі вирішують за допомогою інших вузлів та елементів, іншим шляхом з великими енерговитратами. В основу корисної моделі поставлено задачу створити систему для кондиціонування вологого повітря, в якому шляхом оригінального виконання тепломасообмінника, забезпечити суттєве скорочення витрат енергії (як мінімум в 2-3 рази) на одержання необхідних параметрів повітря, яке кондиціонують. Поставлена задача вирішена в системі кондиціонування вологого повітря, що містить нагрівач, сполучений з тепломасообмінником, всередині якого суміжно розташовані канали гарячого повітря, виходи яких сполучені з конденсатором вологи і канали вологого повітря, входи яких з'єднані з колектором подачі вологого атмосферного повітря, а виходи - з колектором відведення осушеного повітря, при цьому, суміжно розташовані канали розділені пористими перегородками з вологопроникними мембранами. Принципова відмінність корисної моделі, що заявляється, полягає в тому, що в запропонованій системі послідовно здійснюють процеси осушення повітря через пористі перегородки з вологопроникними мембранами, а потім охолодження при постійному вологовмісту до необхідних температури та відносної вологості. При цьому, витрати холоду мінімальні, а основну кількість тепла вилучають за рахунок низькопотенційного тепла, наприклад, сонячного випромінювання, або інших джерел. Такі системи можна успішно застосовувати для кондиціонування повітря в усіх країнах з високою вологістю та зовнішньою температурою, як на стаціонарних, так і на транспортних, в різного роду сушарках тощо. На фіг. 1 зображено принципову схему системи кондиціонування вологого повітря. На фіг. 2 зображено канали тепломасообмінника. На фіг. 3 зображені процеси циклу в діаграмі 1-х. Система кондиціонування вологого повітря включає нагрівач 10, сполучений з тепломасообмінником 9. Всередині тепломасообмінника 9 виконані канали для подачі гарячого повітря 4 і канали для подачі вологого атмосферного повітря 3. Канали 3 і 4 розташовані суміжно. Виходи каналів для подачі гарячого повітря 4 сполучені з конденсатором вологи 11. Входи каналів для подачі вологого атмосферного повітря 3 з'єднані з колектором подачі вологого атмосферного повітря 6, а виходи - з колектором відведення осушеного повітря 7. Суміжні канали 3 і 4 в тепломасообміннику 9 розділені пористою перегородкою 1 з вологопроникними мембранами 2 (див. фіг. 2). На фіг. 2 позицією 5 показано потік водяної пари, який проходить крізь вологопроникні мембрани 2 і пористу перегородку 1. На вході і виході нагрівача 10, а також на виході тепломасообмінника 9 установлені вентилятори 8. На фіг. 1 схематично показано вхід 12 і вихід 13 теплоносія нагрівача 10, вхід 14 і вихід 15 охолоджувача конденсатора вологи 11, а також зливний патрубок води 16, і вихідний патрубок 17 конденсатора вологи 11 і вхідний патрубок 18 нагрівача 10. Працює система кондиціонування в наступному порядку. Робоче повітря з атмосфери подають вентилятором 8 через вхідний патрубок 18 в нагрівач 10, який гріється теплоносієм 12-13, де при підвищенні температури падає відносна вологість до 5 % та нижче. Нагріте робоче повітря проходить по каналах 4, які обмежені перегородками 1 з вологопроникними мембранами 2, а повітря, яке кондиціонується, всмоктується через колектор 1 UA 89808 U 5 10 15 20 подачі вологого атмосферного повітря 6, проходить протитечією з гарячим повітрям суміжними каналами 3, віддає водяну пару гарячому повітрю та виходить через колектор відведення осушеного повітря 7 до приміщення або додаткового охолоджувача. Температура цього осушеного повітря може бути нижчою за температуру зовнішнього повітря, рівною або вищою, що залежить від інтенсивності процесу масообміну між потоками повітря. Робоче повітря, насичене вологою, охолоджується в конденсаторі вологи 11 охолоджувачем 14-15, з нього випадає сконденсована вода, яка виходить через зливний патрубок 16, а повітря випускається через вихідний патрубок 17 конденсатора вологи 11. Якщо температура кондиціонованого повітря вища за потрібну, його додатково охолоджують стороннім холодоносієм. Якщо кінцеві параметри повітря влаштовують споживача, воно спрямовується безпосередньо до приміщення, яке кондиціонується. На фіг. 3 зображені процеси циклу в діаграмі 1-х: 19-20 нагрівання робочого повітря в нагрівачі при постійному вологовмісті; 20-21 - насичення робочого повітря вологою з одночасним зниженням температури при постійній ентальпії; 19-23 осушення вологого повітря по ізотермі (проміжний варіант); 23-24 - додаткове охолодження повітря при постійному вологовмісті до потрібної відносної вологості (50-60 %); 23-25 - додаткове охолодження повітря до стану насичення; 25-26 - додаткове охолодження з осушенням на холодній поверхні по лінії насичення; 21-22 - конденсація вологи з робочого повітря. Як видно з діаграми, для проведення кондиціонування повітря за циклом потрібно в 4-5 разів менше штучного холоду, аніж при звичайному кондиціонуванні за допомогою холодильної системи. При цьому електроенергія витрачається лише на привід вентиляторів та приладів автоматики, тобто в 7-10 разів менше, ніж в парокомпресійній системі. Якщо додаткове охолодження проводити за допомогою тепловикористовуючої холодильної системи, наприклад, ежекторної, то вона потребує таке ж низько потенційне тепло, як і нагрівач повітря. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Система кондиціонування вологого повітря, що містить нагрівач, сполучений з тепломасообмінником, всередині якого суміжно розташовані канали гарячого повітря, виходи яких сполучені з конденсатором вологи і канали вологого повітря, входи яких з'єднані з колектором подачі вологого атмосферного повітря, а виходи - з колектором відведення осушеного повітря, при цьому, суміжно розташовані канали розділені пористими перегородками з вологопроникними мембранами. 2 UA 89808 U 3 UA 89808 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4