Устройство для охлаждения и/или для рекуперации тепла - RU2671766C2
Код документа: RU2671766C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к устройству для охлаждения и/или для рекуперации тепла согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Данное изобретение относится к устройству для охлаждения и/или для рекуперации тепла посредством по меньшей мере одного теплообменника для газообразных сред. Теплообменник содержит первичный проточный канал и вторичный проточный канал, которые разделены физически, но находятся в тепловом взаимодействии. Через эти каналы, предпочтительно перекрестным потоком или встречным потоком, направляют две среды. При этом между обеими средами происходит обмен энергией в виде тепла.
Один из указанных каналов теплообменника, вторичный канал, имеет на стенках гидрофильный слой и, следовательно, способность поглощать жидкую среду, например, воду, благодаря капиллярному действию и снова выделять ее в результате испарения. При этом теплота испарения, требующаяся для испарения жидкости из гидрофильного слоя, отбирается у среды из соседнего первичного канала. Таким образом, благодаря отбору тепла среда в первичном канале охлаждается. Данный процесс называется косвенным испарительным охлаждением и используется во многих теплообменниках.
Критическое рассмотрение данной конструкции показывает, что противоточный теплообменник состоит из одной части, в которой среды фактически движутся встречным потоком к друг другу, и другой части, в которой среды движутся в перекрестным потоке. Поэтому отношение перекрестный поток / встречный поток у противоточных теплообменников очень важно с точки зрения коэффициента полезного действия. Высокий коэффициент полезного действия при рекуперации тепла и охлаждении оказывает существенное влияние эффективность теплообменника, если он используется в качестве охладителя.
Известны теплообменники с объемный потоком воздуха 1500 м3/час, у которых потеря давления через каналы не превышает приблизительно 150 Па. Если геометрические характеристики таких теплообменников увеличить настолько, что они теоретически были бы рассчитаны на объемные потоки воздуха порядка, например, 10000 м3/час, то отношение между частями перекрестного потока и встречного потока получилось бы очень неблагоприятным. Часть перекрестного потока была бы значительно больше части встречного потока, что ухудшает коэффициент полезного действия. Другим недостатком является то, что пришлось бы сильно увеличить промежуток между пластинами, чтобы ограничить потери давления, что также отрицательно сказалось бы на коэффициенте полезного действия теплообменника. Кроме того, большой недостаток состоит в том, что вторичные каналы едва ли могли бы полностью смачиваться испаряемой жидкостью. Это еще больше снижает эффективность испарительного охладителя.
Указанный тип противоточных теплообменников, рассчитанных на объемный поток воздуха порядка 1500 м3/час можно располагать друг около друга, так, чтобы общая ширина пакетов пластин становилась больше, однако это возможно только в ограниченных пределах, так как в противном случае корпус, в который устанавливают противоточные теплообменники, становится слишком широким.
Расчеты согласно действующим аэродинамическим принципам показывают, что процентная доля части противотока по отношению к общей поверхности небольшого теплообменника при малых размерах значительно больше и, соответственно, выгодней, чем у теплообменников больших размеров. Кроме того, расчеты показывают, что промежуток между пластинами у большого теплообменника должен быть значительно больше, чем у малых теплообменников, так как в противном случае потеря давления между пластинами стала бы слишком высокой, и теплообменник работал бы неэффективно.
В основе изобретения лежит задача создания устройства для охлаждения и/или для рекуперации тепла, обеспечивающего большую производительность при сравнительно высоком коэффициенте полезного действия и, помимо этого, имеющего простую конструкцию.
Для решения этой задачи предложено устройство для охлаждения и/или для рекуперации тепла, содержащее несколько выполненных с возможностью соединения модулей теплообменника, содержащих по одному теплообменнику и соединяемых с обеспечением работы их теплообменников по параллельной схеме подключения. В предлагаемом в изобретении устройстве каждый модуль теплообменника имеет окружающий теплообменник корпус, который на торцевых сторонах имеет по одному входному и одному выходному отверстию для воздуха, в результате чего каждый из следующих друг за другом модулей теплообменника имеет два входных и два выходных отверстия для воздуха, при этом устройство содержит общий воздуховод приточного воздуха и общий воздуховод отработавшего воздуха, присоединенные к модулям теплообменника с обеспечением возможности равномерного и параллельного снабжения входных отверстий для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника отработавшим воздухом из общего воздуховода отработавшего воздуха, а также равномерного и параллельного выхода приточного воздуха из выходных отверстий для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника в общий воздуховод приточного воздуха.
В предлагаемом устройстве входные отверстия для воздуха и выходные отверстия для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника могут быть расположены друг над другом.
Кроме того, модули теплообменника могут иметь средства для их соединения с взаимным зацеплением. Благодаря тому, что модули теплообменника содержат средства для их соединения с взаимным зацеплением, из отдельных модулей теплообменника по принципу "взаимосоединяемых кубиков" (конструктора Lego) можно собрать теплообменник с производительностью, соответствующей количеству модулей теплообменника. Количество соединенных модулей теплообменника может быть любым.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении простоты сборки отдельных модулей теплообменника, содержащих окружающий теплообменник корпус, в устройство для охлаждения и/или для рекуперации тепла с возможностью практически произвольного масштабирования такого устройства по его производительности. Благодаря простоте установки отдельных модулей или корпусов друг на друга, а также благодаря параллельному включению этих теплообменников и равномерности их снабжения воздухом, что обеспечивается примыкающими к модулям общими воздуховодами, можно без проблем наращивать или уменьшать производительность устройства, соответственно изменяя число модулей.
Таким образом, предлагаемое устройство для охлаждения и/или для рекуперации тепла образовано из нескольких выполненных с возможностью соединения модулей теплообменника, содержащих по одному теплообменнику. Посредством соединения нескольких модулей теплообменника, каждый из которых содержит собственный теплообменник, создается более крупный теплообменник с большей холодопроизводительностью или большей производительностью по рекуперации тепла. При этом повышение производительности линейно относится к количеству соединенных отдельных модулей теплообменника. Благодаря модульной сборке большого теплообменника из нескольких малых теплообменников не оказывается влияние на геометрические характеристики теплообменников, прежде всего на аэродинамические характеристики теплообменников. Благодаря такой неизменности аэрогидродинамических характеристик теплообменников модулей теплообменников можно изготавливать сколь угодно большие теплообменники, имеющие такую же производительность или коэффициент полезного действия, что и малые теплообменники.
Благодаря модульной сборке модулей теплообменников в устройство для охлаждения или для рекуперации тепла размер теплообменника можно подобрать в соответствии с действительно необходимой холодопроизводительностью или производительностью по рекуперации тепла. Таким образом устройство с требуемой холодопроизводительностью или производительностью по рекуперации тепла может быть собрано из соответствующего количества модулей теплообменника, причем количество модулей теплообменника не ограничено.
Кроме того предусмотрено, что модули теплообменника могут быть собраны таким образом, что их теплообменники являются работающими по параллельной схеме подключения. Работа модулей теплообменников по параллельной схеме подключения особо предпочтительна для линий подачи воздуха и линий отвода отработавшего воздуха отдельных теплообменников, так как при этом для линии подачи воздуха и линии отвода отработавшего воздуха всех модулей теплообменника требуется только по одной трубе. Прежде всего, при неисправности одного модуля теплообменника не прерывается работа устройства, как это может быть в случае последовательно подключенных теплообменников. Отказ может быть просто компенсирован другими модулями теплообменника.
Как указано выше, каждый модуль теплообменника имеет два входных и два выходных отверстия для воздуха. Когда теплообменник работает в режиме встречного потока, вторичный поток посредством холодоносителя охлаждает поменьшей мере одну пластину теплообменника. Проводящий свежий воздух первичный поток проводится мимо по меньшей мере одной пластины теплообменника, после чего свежий воздух охлаждается.
Для предупреждения самопроизвольного увлажнения свежего воздуха и вихреобразования как первичный, так и вторичный потоки проходят по своему собственному каналу. Поэтому каждый из обоих каналов требуется отверстие и выход. Также возможно, что каждый теплообменник содержит более двух каналов.
Кроме того, входные отверстия для воздуха и выходные отверстия для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника расположены друг над другом, а модули теплообменника имеют общий воздуховод приточного воздуха и общий воздуховод отработавшего воздуха. Благодаря расположению друг над другом входных отверстий для воздуха и выходных отверстий для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника отверстия в каждом случае могут быть объединены в один узел. Благодаря этому становится возможным, что общий воздуховод приточного воздуха и общий воздуховод отработавшего воздуха соответственно состоят из одной детали.
Усовершенствованный вариант устройства предусматривает, что несколько модулей теплообменника выполнены с возможностью вертикального друг над другом соединения или установки в стопку. Изобретение предусматривает, что отдельные модули теплообменника выполнены с возможностью соединения друг с другом. Данное соединение друг с другом, в зависимости от условий пространственного размещения, может происходить вертикально, друг над другом, или горизонтально, друг около друга. Кроме того возможно, что соединение друг с другом происходит как вертикально, так и горизонтально. Благодаря этому соединению друг с другом все без исключения термодинамические характеристики отдельных модулей теплообменника с количеством использованных модулей теплообменника пропорционально увеличиваются или умножаются.
Особо предпочтительный усовершенствованный вариант устройства предусматривает, что входное отверстие для воздуха и выходное отверстие для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника равным образом являются снабжаемыми от общего воздуховода отработавшего воздуха и общего воздуховода приточного воздуха, предпочтительно они являются параллельно снабжаемыми. Для этого воздуховод отработавшего воздуха или воздуховод приточного воздуха равным образом непосредственно соединены со всеми входными отверстиями для воздуха или выходными отверстиями для воздуха.
Кроме того предусмотрено, что каждый модуль теплообменника имеет средство для подвода воды для смачивания и средство для отвода воды для смачивания, причем средства, предпочтительно, выполнены с возможностью соединения посредством соединения или стыковки модулей теплообменника. Средство для подвода воды для смачивания может быть, прежде всего, трубой, образуемой из отдельных сегментов трубы. Средство для отвода воды для смачивания может быть, прежде всего, каналом, выполненным с возможностью составления из сегментов канала. Каждый из сегментов канала связан с модулями теплообменника через сливное отверстие.
Кроме того, особо предпочтительный вариант выполнения устройства отличается тем, что с модулями теплообменника соотнесен общий резервуар воды для смачивания для воды для смачивания, который имеет по меньшей мере один насос, с помощью которого вода для смачивания из резервуара воды для смачивания является направляемой к модулям теплообменника и/или избыточная вода для смачивания является направляемой обратно к резервуару воды для смачивания. При этом резервуар воды для смачивания может быть выполнен в виде ванны, которая вмещает запас воды для смачивания и/или собирает воду для смачивания, или содержать трубопровод, в котором вода для смачивания может быть непосредственно собрана и снова подана модулям теплообменника посредством насоса.
В качестве особо предпочтительного усовершенствованного варианта осуществления изобретения предусматривается, что резервуар воды для смачивания, и каждый модуль теплообменника имеет окружающий теплообменник корпус, который, предпочтительно, образован из двух одинаковых половин корпуса. Благодаря образованию корпуса из двух одинаковых половин корпуса модульно собираемое устройство приобретает свою гибкость. Половины корпуса выполнены с возможностью сборки, плотного соединения друг с другом и взаимозаменяемости между различными модулями теплообменника. Кроме того, для изготовления произвольно большого теплообменника из одинаковых половин корпуса требуется только один вид половин корпуса.
Предпочтительно, кроме того предусмотрено, что половины корпуса модулей теплообменника и резервуар воды для смачивания содержат соответственно входящие во взаимное зацепление углубления и соответствующие им выступы, посредством которых половины корпуса входят в зацепление и/или являются соединяемыми с геометрическим замыканием. Посредством вхождения в зацепление углублений и ответных выступов достигается зубчатое зацепление половин корпуса, прежде всего верхней и нижней площади шва, что препятствует относительному смещению половин корпуса.
Кроме того, изобретение предусматривает, что, предпочтительно все, модули теплообменника окружены вместе общим корпусом. Образованное из совокупности всех модулей теплообменника устройство выполнено с возможностью полного окружения общим корпусом. Общий корпус поглощает шум и собирает влагу, которая может просачиваться из отдельных модулей теплообменника. Кроме того общий корпус придает устройству компактность.
Далее, устройство может быть снабжено по меньшей мере одним приспособлением для смачивания пластин теплообменника, снабженным по меньшей мере одной отражательной поверхностью таким образом, что созданные приспособлением струи воды для смачивания под не равным 90° углом, сталкиваются по меньшей мере с одной отражательной поверхностью. Отскакивающая от отражательной поверхности вода струй воды для смачивания равномерно смачивает несколько пластин теплообменника, предпочтительно, посредством своего рода водяной завесы.
Предпочтительный вариант усовершенствования устройства предусматривает, что по меньшей мере одна отражательная поверхность образована наклонным участком поверхности стенки корпуса, предпочтительно верхней стенки верхней половины корпуса. Кроме того, особо предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна отражательная поверхность сориентирована относительно струй воды для смачивания и вертикальных пластин теплообменника таким образом, что созданный в результате столкновения струй воды для смачивания с отражательной поверхностью занавес или же завеса воды для смачивания направлен сверху, поперечно пластинам теплообменника. Однако отражательная поверхность также может быть направлена любым иным образом.
Предпочтительный вариант усовершенствования вышеназванного устройства предусматривает, что приспособление для смачивания пластин теплообменника меньшей мере одну простирающуюся поперечно над пластинами теплообменника каждого модуля теплообменника трубу с несколькими отверстиями для создания струй воды для смачивания. Количество отверстий зависит от количества смачиваемых пластин теплообменника, а также от геометрических характеристик теплообменника или от расстояния между трубой и пластинами теплообменника. Отверстия могут быть простыми отверстия в трубе или отдельными соплами.
Предпочтительно, кроме того, предусмотрено, что труба для создания струй воды для смачивания выполнена в виде перфорированной трубы, которая расположена под крышкой верхней половины корпуса в каждом модуле теплообменника. Однако также возможно, что труба принимает форму, отличную от перфорированной трубы, прежде всего, изогнутую форму. Благодаря тому, что через каждый модуль теплообменника проходит перфорированная труба для смачивания пластин теплообменника всех модулей теплообменника могут смачиваться по отдельности.
Далее предпочтительный пример осуществления изобретения более подробно поясняется посредством чертежей.
На данных чертежах показаны:
Фиг. 1 схематичное изображение устройства для охлаждения с несколькими модулями теплообменника,
Фиг. 2 устройство с установленными друг над другом в стопку модулями теплообменника,
Фиг. 3 модуль теплообменника со схематично изображенным первичным потоком,
Фиг. 4 модуль теплообменника со схематично изображенным вторичным потоком,
Фиг. 5 теплообменник и две половины корпуса модуля теплообменника,
Фиг. 6 приспособление для смачивания пластин теплообменника с частичным разрезом, и
Фиг. 7 резервуар воды для смачивания с частичным разрезом.
Изображенное на чертежах устройство 10 для охлаждения, например, воздуха в помещении или циркулирующего воздуха по принципу испарительного охлаждения. Устройство 10 выполнено с возможностью модульной сборки из нескольких отдельных одинаковых модулей 11 теплообменника. Каждый модуль 11 теплообменника содержит собственный теплообменник 29. Таким образом устройство 10 может быть собрано из нескольких (меньших) модулей 11 теплообменника таким образом, что холодопроизводительность образованного из нескольких собранных вместе модулей 11 теплообменника устройства 10 соответствует сумме производительностей каждого отдельного модуля 11 теплообменника.
В изображенном примере осуществления устройство 10 собрано из нескольких установленных друг на друга в стопку коробкообразных модулей 11 теплообменника (фиг.1). Отдельные модули 11 теплообменника таким образом установлены друг на друга в стопку с совмещением при наложении, что последующий модуль 11 теплообменника своей нижней стороной 50 наложен на верхнюю сторону 12 предыдущего модуля 11 теплообменника. Основание изображенного на фиг.1 устройства 10 образует резервуар 27 воды для смачивания. На резервуар воды для смачивания 27 стопкой установлены модули 11 теплообменника. Установленные друг на друга в стопку модули 11 теплообменника и резервуар 27 воды для смачивания выполнены с возможностью соединения таким образом друг с другом, что они образуют единое целое.
Как отдельные модули 11 теплообменника, так и резервуар 27 воды для смачивания содержат корпус 13. Кожухи 13 всех модулей 11 теплообменника и резервуара 27 воды для смачивания имеют одинаковую конструкцию.
Кожухи 13 модулей 11 теплообменника и резервуара 27 воды для смачивания могут состоять из пластика или же листового металла или листового алюминия.
Каждый из одинаковых корпусов 13 образован из двух половин корпуса, а именно из нижней половины 41 корпуса и верхней половины 47 корпуса. В показанном примере осуществления изобретения половины 41 и 47 корпуса имеют одинаковую конструкцию и собраны в соответствующий корпус 13 сложенными вместе обратными открытыми торцовыми сторонами. Кожух 13 содержит противоположные друг другу закрытые боковые стенки 14. При установке модулей 11 теплообменника в стопку друг на друга отдельные боковые стенки 14 корпусов 13 модулей 11 теплообменника вместе образуют замкнутую поверхность 15 устройства 10. Лишь частично видимые на фиг. 1 противоположные торцовые стороны 16 модулей 11 теплообменника частично открыты.
Каждый корпус 13 модуля 11 теплообменника имеет на обеих противоположных торцовых сторонах модуля теплообменника 16 по одному входу 17 и выходу 18. Вход 17 и выход 18 представляют собой отверстия для воздушных потоков или газообразных сред. В показанном на фиг. 1 примере осуществления изобретения как вход 17, так и выход 18 занимают по одной четверти, то есть как раз по половине длины и половине высоты торцовой стороны 16. Вход 17 и выход 18 расположены на торцевой стороне 16 с диагональным смещением относительно друг друга. Соответствующие обе другие четверти торцовой стороны 16 закрыты. Противоположная торцовой стороне 16 торцовая сторона 16 корпуса 13 является зеркальным отражением описанного выше. На обеих противоположных торцовых сторонах 16 корпуса 13 модуля 11 теплообменника на переходах между входами 17 и выходами 18 установлены разделительные пластины 19.
Соответствующие вход 17 и выход 18 расположены вдоль разделительной платины 19 по диагонали друг к другу на противоположных торцовых сторонах корпуса 13. Таким образом каждая торцовая сторона 16 корпуса 13 содержит по входу 17 и выходу 18, расположенным диагонально противоположно выходу 18 и входу 17 на противоположной торцовой стороне 16 корпуса 13. Таким образом каждый вход 17 одной торцовой стороны 16 имеет каналообразное соединение с выходом 18 на противоположной торцовой стороне 16. Таким образом каждый вход 17 одной торцовой стороны 16 каналообразно соединяется соответствующим выходом 18 другой торцовой стороны 16, так что модуль 11 теплообменника содержит два раздельных канала.
Так как оба канала модуля 11 теплообменника в каждом случае соединяют два диагонально противоположных отверстия (вход 17 и выход 18), а входы 17 и выходы 18 на обеих торцовых сторонах 16 расположены зеркально друг напротив друга, оба канала перекрещиваются вдоль плоскости разделительной пластины 19. Так как кроме того входы 17 и выходы 18 каналов находятся на противоположной торцовой стороне, данный теплообменник 29 представляет собой перекрестно-противоточный теплообменник.
В перекрестно-противоточном теплообменнике охлаждаемый воздух, например, внешний воздух 42, по каналу (первичному каналу) направляется через теплообменник 29, охлаждается на пластинах 30 теплообменника и снова подается в помещение с кондиционируемым воздухом в качестве приточного воздуха 44. По второму каналу (вторичному каналу) проходит отработавший воздух 45, используемый для усиления испарения с увлажненных внутренних стенок вторичного канала и выходящий из теплообменника в виде отводимого влажного воздуха 46.
Благодаря испарению на увлажненных внутренних стенках вторичного канала охлаждаются пластины теплообменника и, следовательно, первичный канал. Данный процесс называется косвенным испарительным охлаждением.
Так как все модули 11 теплообменника идентичны, входы 17 и выходы 18 торцовых сторон 16 отдельных модулей 11 теплообменника расположены друг над другом. Изображенный на фиг. 1 пример осуществления устройства 10 содержит на торцовых сторонах 16 по одному общему для всех входов 17 модулей 11 теплообменника каналу 20 отвода отработавшего воздуха и по одному общему для всех выходов 18 модулей 11 теплообменника каналу 21 приточного воздуха. Канал 21 приточного воздуха отделен от канала 20 отработавшего воздуха. Как канал 20 отработавшего воздуха, так и канал 21 приточного воздуха в изображенном на фиг. 1 примере осуществления изобретения образуют равнобедренный треугольник, гипотенуза 22 которого прилегает к торцевым сторонам 16 модулей 11 теплообменника, один катет 23 замкнут, а другой катет 23 разомкнут.
Изображенная у канала 20 отвода отработавшего воздуха стрелка 24 описывает направление, в котором воздух поступает в канал 20 отвода отработавшего воздуха и, следовательно, во все входы 17 модулей 11 теплообменника. Изображенная у канала 21 приточного воздуха стрелка 25 описывает направление, в котором воздух из выходов 18 всех модулей 11 теплообменника выходит по каналу приточного воздуха. На противоположной торцовой стороне 16 модулей 11 теплообменника к модулям 11 теплообменника одинаковым образом присоединены канал отводимого воздуха и канал внешнего воздуха. Там стрелка 26 указывает направление поступления воздуха в канал 21 приточного воздуха и, следовательно, во все входы 17 модулей 11 теплообменника.
Изображенное на фиг. 1 устройство может быть собрано из произвольного количества установленных стопкой друг на друга модулей 11 теплообменника.
Кроме того устройство, выполненное в изображенном на фиг. 1 многомодульном виде также может эксплуатироваться при расположении модулей теплообменника друг около друга.
В изображенном на фиг. 1 примере осуществления устройства 10 каждый модуль 11 теплообменника имеет длину 650 мм, высоту 180 мм и ширину 600 мм. Таким образом, общая высота устройства складывается из суммы высот всех модулей 11 теплообменника и соответствующего размерам модуль 11 теплообменника модулеобразного резервуара 27 воды для смачивания.
На фиг. 2 устройство 10 согласно изобретению изображено без каналов 20 отработавшего воздуха и каналов 21 приточного воздуха. На фиг. 2 показан резервуар 27 воды для смачивания, три установленных друг на друга в стопку модуля 11 теплообменника и еще один отмеченный стрелкой модуль 11 теплообменника, устанавливаемый на уже собранные вместе модули 11 теплообменника.
Каждый модуль 11 теплообменника содержит корпус 13, содержащий на обеих торцовых сторонах 16 по одному входу 17 и выходу 18. Внутри каждого модуля 11 теплообменника находится единственный теплообменник 29. Теплообменник 29 в основном состоит из множества стоящих прямо установленных параллельно друг другу и расположенных на расстоянии друг от друга пластин 30 теплообменника. Пластины 30 теплообменника установлены таким образом, что они расположены перпендикулярно входам 17 или выходам 18.
Каждый корпус 13 модуля 11 теплообменника содержит две противоположные боковые стенки 14. Данные боковые стенки 14 по своему нижнему краю 32 содержат углубления 31 и выступы 33. Соответствующий верхний край 34 боковой стенки 14 также содержит углубления 31 и выступы 33, соответствующие выступам 33 и углублениям 31 нижнего края 32. При установке отдельных модулей 11 теплообменника в стопку друг на друга выступы 33 и углубления 31 верхнего края 34 обеих противоположных боковых стенок 14 входят в зацепление с соответствующими выступами 33 и углублениями 31 на нижнем крае 32 двух противоположных боковых стенок 14 следующего модуля 11 теплообменника. Посредством сцепления углублений 31 с выступами 33 двух следующих друг за другом корпусов 13 модулей 11 теплообменника достигается подогнанное соединение с геометрическим замыканием следующих друг за другом модулей 11 теплообменника.
Обе половины 41 и 47 корпуса каждого корпуса 13 собраны вместе своими обращенными друг к другу отцентрированными с совпадением торцевыми поверхностями и соединены друг с другом. Подходящие (не показанные) центровочные средства удерживают половины 41 и 47 корпуса каждого корпуса в отцентрированном положении друг над другом.
Обе противоположные стенки 14 каждого корпуса 13 модулей 11 теплообменника и резервуара 27 воды для смачивания содержат по одному сегменту сегмента 35 водоотводного канала. Благодаря установке отдельных модулей 11 теплообменника в стопку друг на друга отдельные сегменты 35 водоотводного канала соединяются таким образом, что образуется водоотводной канал вроде самотечной трубы, соединяющий друг с другом все модули 11 теплообменника и резервуар 27 воды для смачивания. Каждые два следующие друг за другом сегмента водоотводного канала соединяются посредством уплотнительного кольца 36 таким образом, что вода не может самопроизвольно выйти из водоотводного канала.
Каждый отдельный модуль 11 теплообменника и резервуар 27 воды для смачивания, кроме того, содержит на одной из своих боковых стенок 14 сегмент 37 трубы. Отдельные сегменты 37 трубы каждого модуля 11 теплообменника и резервуара 27 воды для смачивания при установке в стопку друг на друга собираются в одну трубу. Для уплотнения отдельных сегментов 37 трубы между собой при соединении отдельных сегментов 37 трубы между двумя сегментами 37 трубы помещают уплотнительное кольцо.
Нижним основанием устройства 10 служит резервуар 27 воды для смачивания, на котором устанавливаются в стопку отдельные модули 11 теплообменника. Корпус 13 или боковые стенки 14 резервуара 27 воды для смачивания содержит по своему верхнему краю 34 такие же углубления 31 и такие же выступы 33, что и модули 11 теплообменника. Благодаря этому создается подогнанное соединение с геометрическим замыканием между резервуаром 27 воды для смачивания и самым нижним модулем 11 теплообменника. Такое соединение с геометрическим замыканием отдельных модулей 11 теплообменника друг с другом или модулей 11 теплообменника с резервуаром 27 воды для смачивания препятствует самопроизвольному взаимному смещению отдельных модулей 11 теплообменника и резервуара 27 воды для смачивания.
В изображенном примере осуществления изобретения резервуар 27 воды для смачивания содержит на торцевой стороне 16 насос 39. Посредством данного насоса 39 вода из резервуара 27 воды для смачивания одинаково перекачивается через отдельные сегменты 37 труб каждого модуля 11 теплообменника в модули 11 теплообменника. Там вода служит для увлажнения пластин 30 теплообменника. Использованная охлаждающая вода или вода, капающая вниз или стекшая по пластинам 30 теплообменника, собирается встроенными в корпуса 13 поддонами 40. Данные поддоны 40 каждого модуля 11 теплообменника соединены с сегментами 35 водоотводного канала каждого модуля 11 теплообменника. Собранная в поддонах 40 вода через отдельные сегменты 35 водоотводного канала течет обратно в резервуар 27 воды для смачивания, где она собирается для повторной подачи посредством насосов 39 по сегментам 37 трубы в отдельные модули 11 теплообменника для увлажнения пластин 30 теплообменника.
На фиг. 3 и 4 принцип косвенного испарительного охлаждения изображен посредством примера осуществления модуля 11 теплообменника и посредством стрелок, которые должны символизировать движение воздуха. На фиг.3 изображена нижняя половина 41 модуля 11 теплообменника с видом сверху на пластины 30 теплообменника. Нижняя половина 41 модуля 11 теплообменника содержит вход 17 и выход 18. Через вход 17 внешний воздух 42 (обозначенный здесь тройной стрелкой) проходит в корпус 13 и далее проходит через промежутки 43 между пластинами 30 теплообменника. Во время прохождения внешнего воздуха 42, прежде всего свежего воздуха, через промежутки 43 между пластинами 30 теплообменника внешний воздух 42 охлаждается. Внешний воздух 42 выходит на противоположной стороне пластин теплообменника в виде охлажденного приточного воздуха 44 из выхода 18 модуля 11 теплообменника.
На фиг. 4 изображена такая же нижняя половина 41 модуля 11 теплообменника, что и на фиг. 3. Однако здесь отработавший воздух 45 (изображенный тройной стрелкой) входит через противоположный вход 17 внутрь корпуса 13. Отработавший воздух 45 проходит через промежутки 43 между пластинами 30 теплообменника. Однако отработавший воздух 45 проходит через увлажненные промежутки 43 между пластинами 30 теплообменника. Благодаря прохождению потока воздуха через пластины 30 теплообменника происходит усиленное испарение воды с увлажненных пластин 30 теплообменника. В результате процесса испарения увлажненные пластины 30 теплообменника охлаждаются. Отработавший воздух 45 выходит из теплообменника 29 в виде влажного отводимого воздуха 46 через выход 18 модуля 11 теплообменника.
Данный перекрестно-противоточный теплообменник сконструирован таким образом, что отработавший воздух 45 или отводимый воздух 46 не вступает в контакт с внешним воздухом 42 или приточным воздухом 44. Не изображенные каналы внутри теплообменника 29 проложены таким образом, что отработавший воздух 45 проходит через промежутки между соответствующими соседними пластинами 30 теплообменника, при этом поглощает влагу и, посредством этого, охлаждает пластины теплообменника и снова покидает теплообменник 29 в виде отводимого воздуха 46. При прохождении внешнего воздуха 42 по неувлажненному охлажденному каналу он отдает тепло или охлаждается и снова покидает теплообменник 29 в виде охлажденного приточного воздуха.
На фиг. 5 показан модуль 11 теплообменника, у которого нижняя половина 41 корпуса еще не соединена с верхней половиной 47 корпуса 13. Нижняя половина 41 корпуса и верхняя половина 47 корпуса 13 образованы таким образом, что обе половины 41 и 47 корпуса в собранном состоянии образуют на каждой из образованных тогда торцевых сторон 16 вход 17 и выход 18. Верхнюю половину 47 корпуса накладывают на нижнюю половину 41 корпуса и соединяют с ней. Верхняя половина 47 корпуса на своей верхней стороне 12 содержит углубления 48 и выступы 49. Данные углубления 48 и выступы 49 верхней половины 47 корпуса при установке модулей 11 теплообменника в стопку вставляются в соответствующие углубления 48 и выступы 49 нижней стороны 50 следующего модуля 11 теплообменника. Таким образом достигается то, что установленные в стопку друг на друга модули 11 теплообменника не смещаются по отношению друг к другу.
Как уже описано выше, нижняя половина 41 корпуса содержит на боковых стенках 14 углубления 31 и выступы 33, которые при установке отдельных модулей 11 теплообменника стопкой друг на друга входят в зацепление с углублениями 31 и выступами 33 на боковых стенках 14 верхней половины 47 корпуса.
От сегмента 37 трубы под прямым углом внутрь корпуса 13 проходит перфорированная труба 51. Перфорированная труба 51 проходит параллельно теплообменнику 29 и перпендикулярно пластинам 30 теплообменника. Перфорированная труба 51 содержит расположенные на равном расстоянии отверстия 52. Через отверстия 52 могут выходить струи 53 воды, подаваемые через сегменты 37 трубы и перфорированную трубу 51.
Количество отверстий 52 в перфорированной трубе 51 изменяемо и может быть выбрано в соответствии с количеством пластин 30 теплообменника. Диаметр отверстий 52 должен выбираться таким образом, чтобы даже при небольшом давлении воды создается направленная струя 53 воды.
На верхнем крае 34 боковой стенки 14 верхней половины 47 корпуса 13 предусмотрено отверстие 54. Через данное отверстие 54 при собранных вместе нижней половине 41 корпуса и верхней половине 47 корпуса перфорированная труба 51 проходит внутрь модуля 11 теплообменника.
На фиг. 5 в нижней половине 41 стрелками 55 изображено прохождение избыточной воды из теплообменника 29 в соответствующем поддоне 40, откуда она через отводы 56 попадает в водоотводной канал 35. По данному водоотводному каналу 35 отработанная вода направляется обратно в резервуар 27 воды для смачивания.
На фиг. 5 изображена перегородка 19, отделяющая нижнюю половину 41 от верхней половины 47 корпуса 13, а также вход 17 от выхода 18. Она служит для того, чтобы внешний воздух 42 не смешивался с отводимым воздухом 46, а приточный воздух 44 не смешивался с отработавшим воздухом 45.
На фиг. 6 изображен разрезанный модуль 11 теплообменника, причем взгляд падает на устройство для увлажнения пластин 30 теплообменника. Из каждого отверстия 52 перфорированной трубы 51 поперечно пластинам 30 теплообменника выходит струя 53 воды. Все струи 53 воды направлены на отражательную поверхность 57. В качестве отражательной поверхности 57 может быть использована либо внутренняя сторона углубления 48 корпуса 13, либо отдельная вставленная планка, действующая в качестве отражательной поверхности 57. Отражательная поверхность 57 установлена наклонно по отношению к струям 53 воды и пластинам 30 теплообменника. Данное наклонное положение таково, что струи 53 воды сталкиваются с отражательной поверхностью 57 под углом, не равным 90 градусам, предпочтительно составляющим от 20 градусов до 80 градусов, прежде всего от 40 градусов до 50 градусов. Отражательная поверхность 57 проходит под углом к вертикально направленным пластинам 30 теплообменника. Благодаря этому созданный посредством столкновения струй 53 воды с отражательной поверхностью 57 смачивающий занавес 58 направляется на пластины 30 теплообменника, а именно предпочтительно таким образом, что смачивающий занавес 58 направлен перпендикулярно пластинам 30 теплообменника. Вода смачивающего занавеса 58 представлена мельчайшими капельками и осаждается на предпочтительно гидрофильные поверхности пластин 30 теплообменника. Капельки смачивающего занавеса 58, не задержавшиеся на пластинах 30 теплообменника, собираются поддоном 40 и снова направляются в резервуар 27 воды для смачивания.
Подобное устройство для смачивания пластин 30 теплообменника, состоящее из перфорированной трубы 51, может смачивать либо только одну сторону пластин 30 теплообменника, либо обе противоположные стороны пластин 30 теплообменника.
На фиг. 7 изображен частичный разрез резервуара 27 воды для смачивания. Резервуар воды для смачивания 27 также содержит на двух противоположных боковых стенках 14 по одному сегменту 35 водоотводного канала. Оба эти сегмента 35 водоотводного канала соединены друг с другом через вертикальный канал 59, проходящий внутрь резервуара 27 воды для смачивания.
Вертикальный канал 59 соединен с насосом 39 двумя сливными трубами 60. В свою очередь от насоса 39 через внутреннюю часть резервуара 27 воды для смачивания проходит приточная труба 61, соединенная с сегментом 37 трубы самого нижнего модуля 11 теплообменника. Посредством этой системы из сегментов водоотводного канала 35, вертикального канала 59, насоса 39, приточной трубы 61, сегментов 37 трубы и перфорированной трубы 51 образуется водяной контур, вода для смачивания подается на пластины 30 теплообменника, избыточная вода посредством поддонов 40 задерживается, собирается резервуаром 27 для смачивающей воды и снова подается на пластины 30 теплообменника.
Резервуар 27 воды для смачивания также может использоваться в качестве большого резервуара для воды, прежде всего воды для смачивания. Посредством непоказанных датчиков уровня жидкости, измеряющих уровень наполнения резервуара 27 воды для смачивания водой для смачивания, в резервуар 27 воды для смачивания при необходимости может быть подана вода. Это гарантирует, что в водяном контуре всегда находится достаточно воды для увлажнения пластин 30 теплообменника.
Описанное ранее устройство также пригодно для рекуперации тепла. Рекуперация тепла не требует работы по принципу охлаждения испарением. Тогда увлажнение теплообменников 29 можно исключить. В связи с этим устройство для рекуперации тепла не требует наличия резервуара 27 воды для смачивания и компонентов, служащих для смачивания, прежде всего водопроводных линий.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
10 устройство
11 модули теплообменника
12 верхняя сторона
13 корпус
14 боковая стенка
15 поверхность
16 торцовая сторона
17 вход
18 выход
19 разделительная пластина
20 канал отвода отработавшего воздуха
21 канал приточного воздуха
22 гипотенуза
23 катет
24 стрелка
25 стрелка
26 стрелка
27 резервуар воды для смачивания
28 стрелка
29 теплообменник
30 пластина теплообменника
31 углубление
32 нижний край
33 выступ
34 верхний край
35 сегмент водоотводного канала
36 уплотнительное кольцо
37 сегмент трубы
38 уплотнительное кольцо
39 насос
40 поддон
41 нижняя половина корпуса
42 внешний воздух
43 промежуток
44 приточный воздух
45 отработавший воздух
46 отводимый воздух
47 верхняя половина корпуса
48 углубления
49 выступы
50 нижняя сторона
51 перфорированная труба
52 отверстие
53 струя воды
54 отверстие
55 стрелка
56 слив
57 отражательная поверхность
58 смачивающий занавес
59 вертикальный канал
60 сливная труба
61 приточная труба
Реферат
Изобретение относится к устройству для охлаждения и/или для рекуперации тепла. Устройство содержит несколько выполненных с возможностью соединения модулей теплообменника, содержащих по одному теплообменнику и соединяемых с обеспечением работы их теплообменников по параллельной схеме подключения, при этом каждый модуль теплообменника имеет окружающий теплообменник корпус, который на торцевых сторонах имеет по одному входному и одному выходному отверстию для воздуха, в результате чего каждый из следующих друг за другом модулей теплообменника имеет два входных и два выходных отверстия для воздуха, а устройство содержит общий воздуховод приточного воздуха и общий воздуховод отработавшего воздуха, присоединенные к модулям теплообменника с обеспечением возможности равномерного и параллельного снабжения входных отверстий для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника отработавшим воздухом из общего воздуховода отработавшего воздуха, а также равномерного и параллельного выхода приточного воздуха из выходных отверстий для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника в общий воздуховод приточного воздуха. Это позволяет обеспечить большую производительность при сравнительно высоком коэффициенте полезного действия и помимо этого обеспечить простую конструкцию. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
