Пристрій для перерозподілу повітряних потоків

Реферат: Пристрій перерозподілу повітряних потоків містить корпус, оснащений комплексом електрокерованих засувок, припливний вентилятор. Пристрій оснащений одним електроприводом, що розміщений всередині корпусу. Електропривод здійснює синхронне керування трьома поворотними засувками. Дві засувки розташовані на каналах припливної та витяжної вентиляції, третя засувка розташована між каналами припливної та витяжної вентиляції. Пристрій додатково оснащений витяжним вентилятором. UA 92724 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПЕРЕРОЗПОДІЛУ ПОВІТРЯНИХ ПОТОКІВ UA 92724 U UA 92724 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі приладобудування, а саме до пристроїв для спрямовування повітряних потоків, та може бути використана у системах автоматичного регулювання параметрів мікроклімату цивільних приміщень. Відомий повітророзподільник [Пат. 16828 Україна, МПК: F24F 13/06, "Повітророзподільник"; Возняк О.Т, Ковальчук А.О., Миронюк Х.В. Дата публікації. 15.08.2006, Бюл. № 8], що містить вертикальний підвідний повітропровід і два розподільні повітропроводи, горизонтальний з'єднувальний повітропровід між двома вертикальними розподільними повітропроводами, а з протилежного боку - з'єднувальну стінку між розподільними повітропроводами, рамку із захисною сіткою між розподільними повітропроводами із фронтальної сторони. Розподільні повітропроводи виконані у вигляді повітропроводів рівномірної витрати із неспіввісними опозитивними щілинами при співвідношенні відстані між осями щілин і їх ширини >1,5. Суттєві ознаки, які збігаються із корисною моделлю, що заявляється: - пристрій портативний, що може входити до складу вентиляційної системи; - наявність двох розподільних повітропроводів. Недоліками даного способу є те, що: - відсутня можливість регулювання об'єму повітряного потоку; - не враховується теплопровідність матеріалу, з якого виготовлено пристрій, що робить його малофункціональним та енергоємним. Відомий рециркуляційний пристрій [Пат. 58929 Україна, МПК: F02C 7/00, F24F 13/06, "Рециркуляційний пристрій"; Морозов В.І., Важенін Ю.А., Низова І.О., Кабокін В.О, Крючкова О.Р, Ярмошенко Д.В. Дата публікації. 26.04.2011, Бюл. № 8], який складається з розділеного на відсіки рознімного корпусу із вхідними і вихідними отворами, приводу, при цьому у одному з відсіків встановлені елементи шумоглушіння, а в іншому розміщений поворотний блок із закріпленою на ньому кришкою для відкривання і закривання вхідного отвору, виконаний з можливістю повороту навколо подовжньої осі. Суттєві ознаки, які збігаються із корисною моделлю, що заявляється: - пристрій містить корпус з вхідними та вихідними отворами; - наявність приводу, що змінює положення поворотного блока, який виконує функцію засувки. Недоліками даного пристрою є те, що: - пристрій має вузьку галузь застосування, зокрема використовується у газотурбінних установках; - пристрій має додаткові елементи, а саме: відсік шумоглушіння, відсік підготовки повітря та відсік для підготовленого повітря, що ускладнює конструкцію. Найбільш близький до корисної моделі, що заявляється, прийнятий за прототип, є пристрій для регулювання витрат повітря [Пат. 93596 Україна, МПК: F16K 1/226, F24F 13/08, "Пристрій, який регулює подачу повітря"; Гордін А.Б. Дата публікації. 25.02.2011, Бюл. № 4], що містить корпус, оснащений вентилятором і додатково оснащений приводами, закріпленими на валу і поворотною засувкою, що розташована усередині корпуса на одній осі з основною засувкою, при цьому засувки розташовані в різних повітроводах і розділені перегородкою, при чому кожен повітропровід має по вихідному вікну. Суттєві ознаки, які збігаються із корисною моделлю, що заявляється: - пристрій містить корпус оснащений вентилятором; - наявність двох розподільних повітропроводів, в кожному з яких є засувки; - наявність електроприводу, який змінює положення поворотних засувок. Недоліками даного способу є те, що: - використання лише одного припливного вентилятора, що не дає змогу використовувати теплову енергію відпрацьованого повітря; - використання двох електроприводів, що збільшує енерговитрати; - відсутня можливість засувками регулювати змішування повітряних потоків; - вузька галузь застосування, лише для вдосконалення топкових пристроїв. Задачею корисної моделі є створення пристрою перерозподілу повітряних потоків, який може інтегруватися в систему припливно-витяжної вентиляції, та використовує енергії витяжного повітря, який забезпечить заданий температурний режим, економію енергії в системах вентиляції за рахунок рециркуляції тепла, коли повітря з навколишнього середовища нагрівається або охолоджується за рахунок теплообміну з відпрацьованим повітрям. Поставлена задача вирішується за рахунок використання у пристрої комплексу механічних передач з одним електричним двигуном, що дозволяє виконувати відкриття і закриття припливного і витяжного каналу, зміною положення засувок. 1 UA 92724 U 5 10 15 Застосування корисної моделі для забезпечення заданого температурного режиму в цивільних приміщеннях, шляхом інтегрування в систему вентиляції та за рахунок рециркуляції повітря, а саме повного або часткового повернення відпрацьованого повітря в пристрій, де в камері змішування відбувається процес обміну тепловою енергією повітряних потоків, з можливістю електрокерованим комплексом засувок регулювання об'єму подачі повітря, забезпечує зменшення матеріаломісткості, зниження витрат на додаткове устаткування для обігріву, та економію електроенергії. Корисна модель може використовуватися в припливновитяжних системах вентиляції цивільних приміщень. Корисна модель пояснюється кресленнями: на фіг. 1 представлена функціональна схема пристрою, на якій прийняті позначення: 1 - корпус; 2 - кріплення; 3 - засувка на каналі припливної вентиляції; 4 - засувка між каналами припливної та витяжної вентиляції; 5 - засувка на каналі витяжної вентиляції; 6 - електропривод; 7 - камера змішування; 8 - припливний вентилятор; 9 - витяжний вентилятор; Q1 - вагова витрата повітря на вході витяжного каналу; Q2 - масова частка повітря, що проходить через витяжний повітропровід з засувкою; Q3 масова частка потоків, що проходить через припливний повітропровід з засувкою; Q i - вагова витрата повітря, що надходить до приміщення; Q 4 - вагова витрата повітря на вході припливного каналу; Q5 - вагова витрата відпрацьованого повітря; T1 - температура повітря на вході витяжного каналу; T2 - температура повітря, що надходить до приміщення; T3 20 25 30 35 температура навколишнього середовища; T4 - температура відпрацьованого повітря; на фіг. 2 представлено графік зміни витрати повітря від відкриття засувок, на якій прийнято позначення: Q i - вагова витрата повітря, що надходить до приміщення; Qmax - витрата повітря вентиляторів;  - кут відкриття засувок; на фіг. 3 представлено графік залежності температури, що надходить до приміщення, від відкриття засувок, на якій прийнято позначення: T2 температура повітря, що надходить до приміщення; T3 - температура навколишнього середовища;  - кут відкриття засувок. Пристрій складається з корпусу 1 (фіг. 1) прямокутної форми з кріпленнями 2 для підключення в гілку системи припливно-витяжної вентиляції. Кожух пристрою виготовлений з листової оцинкованої сталі. Пристрій має три засувки 3, 4, 5. Дві засувки знаходяться на каналах припливної 3 і витяжної вентиляції 5, а третя засувка 4 розташована в отворі між припливним та витяжним каналами. Припливний вентилятор 8 розташований на вході припливного каналу, витяжний вентилятор 9 знаходиться на вході витяжного каналу. Привод 6 з засувками 3, 4, 5 знаходиться в корпусі 1 пристрою. Пристрій працює наступним чином. У вхідний отвір надходить припливне повітря (фіг. 1) з ваговою витратою Q1 , проходячи через засувку 5 до камери змішування 7. Одночасно через отвір до пристрою надходить відпрацьоване витяжне повітря з приміщення з ваговою витратою Q 4 . В камері змішування 7 два повітряні потоки обмінюються тепловою енергією. Таким чином, до приміщення через вихідний отвір надходить свіже підігріте повітря Q i . Через другий вихідний отвір виходить відпрацьоване повітря з ваговою витратою Q5 . За допомогою електричного 40 45 приводу 6 всередині пристрою перерозподілу повітряних потоків можна змінювати кут нахилу засувок всередині, що дозволяє регулювати кількість припливного та витяжного повітря в системі вентиляції. Засувки відкриваються повністю при використанні пристрою в теплий період року і прикривають під певним кутом в прохолодний період. Можливість регулювати кількість припливного та витяжного повітря в системі вентиляції підтверджують дослідження пристрою перерозподілу повітряних потоків у складі системи 3 вентиляції приміщень, об'ємом 30 та 39 м . Використовуються два вентилятори ВКМ 500/250 з витратами 50 повітря Qmax  2110 м3 / год . кожний, які подають повітря в розподілені повітропроводи діаметром d  200 мм . При змішуванні потоків повітря з різними температурами, температура суміші може бути визначена по формулі: Q 2 с p T1  Q 3 с p T3 1 2 Q2  Q 2c p  Q3 c p 1 2 , 2 UA 92724 U де Q2 , Q3 - масові частки потоків, які змішуються. Вони представляють собою відношення витрати потоків, що змішуються до сумарної витрати суміші: Q  Q3 Q  Q2 Q2  1 Q3  1 Qmax , Qmax , 5 10 c c де p1 , p 2 - масові ізобарні теплоємності холодного та підігрітого повітря, визначаються по рівнянню ізобарних теплоємностей ідеальних газів як постійної величини (в роботі повітря розглядається як двоатомний ідеальний газ з   28,96 кг / моль ). В даному випадку повітря має c  c p  0,2402 кал / г  град 2 однакові масові теплоємності p1 . Так як ізобарні теплоємності всіх потоків однакові, отримаємо розрахунковий вираз для температури суміші в вигляді: T2  Q2 T1  Q3 T2 . Після проведення експериментальних досліджень було виявлено, що зміна витрати повітря  рівна Qi  K  Qmax , де K - пропорційний коефіцієнт (при   45 , K  0,35 ). На фіг. 2 представлено графік зміни витрати повітря Q i від відкриття засувок  , враховуючи коефіцієнт  K . Вхідними даними є зміна температури навколишнього середовища T3  0,5,10,15 C , 15 20  температура повітря на вході витяжного каналу T1  18 C враховуючи теплову енергію витяжного повітря отримали температуру, що надходить до приміщення T2 . Тобто встановлено залежність температури від регулювання подачі повітря, від зміни кута відкриття засувок пристрою: Qi  T2  T1  T2 Qi   Qmax . На фіг. 3 представлено графік залежності температури, що надходить до приміщення T2 від кута відкриття засувок  . З графіка залежності видно, що, для підтримання оптимальної  температури +20 °C, необхідно відкрити засувки на 20° при T3  15 C , або на 32° при T3  10 C . 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Пристрій для перерозподілу повітряних потоків, що містить корпус, оснащений комплексом електрокерованих засувок, припливний вентилятор, який відрізняється тим, що пристрій оснащений одним електроприводом, що розміщений всередині корпусу, електропривод здійснює синхронне керування трьома поворотними засувками, дві засувки розташовані на каналах припливної та витяжної вентиляції, третя засувка розташована між каналами припливної та витяжної вентиляції, пристрій додатково оснащений витяжним вентилятором. 3 UA 92724 U 4 UA 92724 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 5