Каплеуловитель установки для вентиляции и кондиционирования воздуха

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КАПЛЕУЛОВИТЕЛЬ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА(71) Заявитель Общество с ограниченной ответственностью Завод Индустрия Климата(72) Авторы Евдокимов Андрей Владимирович Галюжин Даниил Сергеевич Галюжин Сергей Данилович Галюжин Александр Сергеевич(73) Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Завод Индустрия Климата(57) 1. Каплеуловитель установки вентиляции и кондиционирования воздуха, включающий корпус с установленными в нем радиально изогнутыми пластинами, входной и выходной патрубки и устройство для сбора и отвода конденсата, отличающийся тем, что корпус и радиально изогнутые пластины выполнены из немагнитного материала, во входном патрубке перед данными пластинами установлен ионизатор частиц воды, в корпусе установлен соленоид, магнитные силовые линии которого перпендикулярны радиусу изгиба пластин. 2. Каплеуловитель по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между пластинами обратно пропорционально расстоянию от оси соленоида до осевой линии канала между пластинами, а радиус изгиба каждой пластины переменный и минимален у входного патрубка. 106202015.04.30 3. Каплеуловитель по п. 1, отличающийся тем, что соленоид установлен между стенкой корпуса и впадиной изогнутой пластины с минимальным радиусом изгиба. 4. Каплеуловитель по п. 1, отличающийся тем, что ионизатор частиц воды установлен на внутренней поверхности входного патрубка по всему периметру его сечения.(56) 1. А. с. СССР 631215, МПК 04 9/00, 1978. 2.2328660 1, МПК 24 12/00, 2008. Полезная модель относится к устройствам для удаления влаги из движущегося в установках вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использована для помещений, к которым предъявляются требования по поддержанию низкой влажности воздуха. Известен каплеуловитель установки вентиляции и кондиционирования воздуха, содержащий корпус с входным и выходными патрубками и патрубком для слива жидкости,перфорированный цилиндрический стакан, расположенный внутри корпуса и тангенциально подсоединенный к входному патрубку, камеру сепарации, расположенную под крышкой корпуса, и лопасти, установленные в камере сепарации 1. Однако этот каплеуловитель имеет сложную конструкцию и большие габариты. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является каплеуловитель установки вентиляции и кондиционирования воздуха, включающий корпус с установленными в нем радиально изогнутыми пластинами, входной и выходной патрубки и устройство для сбора и отвода конденсата 2. Однако данный каплеуловитель имеет высокое аэродинамическое сопротивление из-за наличия на пластинах каплеприемных воронок, которые создают местные завихрения воздуха. Также он имеет низкую эффективность, так как не позволяет улавливать парообразную влагу. В основу полезной модели положена задача повышения функциональных возможностей каплеуловителя, позволяющего улавливать не только капельную, но и парообразную влагу. Указанная задача достигается тем, что каплеуловитель установки вентиляции и кондиционирования воздуха, включающий корпус с установленными в нем радиально изогнутыми пластинами, входной и выходной патрубки и устройства для сбора и отвода конденсата, согласно полезной модели, корпус и радиально изогнутые пластины выполнены из немагнитного материала, во входном патрубке перед данными пластинами установлен ионизатор частиц воды, в корпусе установлен соленоид, магнитные силовые линии которого перпендикулярны радиусу изгиба пластин. Расстояние между пластинами обратно пропорционально расстоянию от оси соленоида до осевой линии канала между пластинами, а радиус изгиба каждой пластины переменный и минимален у входного патрубка. Соленоид установлен между стенкой корпуса и впадиной изогнутой пластины с минимальным радиусом изгиба. Ионизатор частиц воды установлен на внутренней поверхности входного патрубка по всему периметру его сечения. В известных каплеуловителях используется центробежная сила, под воздействием которой капли ранее сконденсированной воды отбрасываются к изогнутым пластинам, по которым вода стекает вниз в устройство для сбора и отвода конденсата. Для возникновения центробежной силы необходимо криволинейное движение частиц воды. Центробежная сила ц (Н) определяется с помощью известно зависимости 2 0 где- масса частицы, кг 0 - переносная (окружная) скорость движения частицы, м/срадиус кривой, по которой движется частица, м. 2 106202015.04.30 Очевидно, что для повышения эффективности работы каплеуловителя целесообразно увеличить силу, действующую на частицу воды в радиальном направлении, т.к. при этом большее количество частиц будет достигать стенок корпуса и оседать на них. Увеличить ц можно за счет увеличения 0 или уменьшения . Однако существенное увеличение 0 2 приводит к росту гидравлических потерь энергии, которые пропорциональны 0 . Уменьшениеограничено конструкцией влагоотделителя. Проведенные исследования показали, что увеличить ц путем модернизации конструкций (изменением 0 и ) известных каплеуловителей можно всего на 12-14 . Известно, что магнитное поле воздействует на движущиеся в нем электрически заряженные частицы. Сила, действующая на частицу воды с электрическим зарядом , движущуюся в магнитном поле по криволинейной траектории со скоростью 0, называется силой Лоренца л и определяется выражением(2) л 0 , ,где- индукция магнитного поля, Тл. Модуль силы л, Н, при этом рассчитывается по формуле л 0,(3) где- угол между векторами 0 и , град. Если электрически зарядить частицы воды и расположить поток сжатого воздуха в магнитном поле таким образом, чтобы вектор 0 был перпендикулярен вектору , то за счет действия силы Лоренца можно увеличить суммарную радиальную силу, действующую на частицу жидкости. Поэтому для обеспечения электрического заряда частиц воды во входном патрубке установлен ионизатор частиц воды, который выбивает электроны с частиц воды и делает данные частицы положительно заряженными. Ионизатор установлен перед изогнутыми пластинами для того, чтобы на криволинейную траекторию движения частицы воды входили уже заряженными, сразу попадали под действие магнитного поля и, соответственно,силы Лоренца. Установка ионизатора по всему периметру сечения входного патрубка позволяет ионизировать наибольшее количество частиц воды, находящихся в данный момент времени в сечении входного патрубка. Этим повышается эффективность каплеуловителя. Установка ионизатора на внутренней поверхности входного патрубка позволяет производить облучение потока влажного воздуха без ослабления ионизирующего излучения. Для создания магнитного поля в корпусе установлен соленоид. Он установлен таким образом, что магнитные силовые линии перпендикулярны радиусу изгиба пластин. При этом уголмежду векторами 0 ибудет равен 90, соответственно,1. В соответствии с зависимостью (3) при этом сила Лоренца будет максимальна. Для исключения замыкания магнитного поля через элементы корпуса и пластины (при этом магнитное поле между пластинами будет практически отсутствовать) они выполнены из немагнитных материалов. Величина магнитной индукции уменьшается по мере удаления от оси соленоида. Наименьшая магнитная индукция будет между последней (наиболее удаленной от оси соленоида) и предпоследней пластинами, поэтому в этом канале необходимо пропустить наименьшее количество воздуха, так как сила Лоренца между этими пластинами будет также наименьшая. Между первой и второй пластинами магнитная индукция будет наибольшая, поэтому в данном канале необходимо пропустить наибольшее количество воздуха. Таким образом, для сохранения одинаковой эффективности удаления воды по всему сечению каплеуловителя расстояние между пластинами должно быть обратно пропорционально расстоянию от оси соленоида до осевой линии канала между пластинами. Установка соленоида по отношению к потоку воздуха не может быть произвольной. Во-первых, при этом не должны увеличиваться габариты каплеуловителя. Во-вторых, по возможности необходимо, чтобы магнитное поле присутствовало во всех межпластинча 3 106202015.04.30 тых каналах, образованных изогнутыми пластинами. Во впадине изогнутой пластины с минимальным радиусом изгиба (первой пластины) между стенкой корпуса и этой пластиной имеется свободное пространство, через которое не проходит поток воздуха. Установка соленоида в этом пространстве не увеличивает габариты каплеуловителя, а также обеспечивает создание магнитного поля во всех межпластинчатых каналах. Радиус изгиба каждой пластины у входного патрубка выполняют минимальным для того, чтобы обеспечить на входе в межпластинчатые каналы наибольшую центробежную силу для удаления капельной воды и образования на вогнутых поверхностях пластин тонкого слоя воды. Здесь магнитная индукция незначительна и воздействие силы Лоренца на капли и частицы парообразной воды по сравнению с центробежной силой также незначительно. Поэтому на данном этапе происходит удаление капельной воды. При дальнейшем движении воздуха в каналах поток входит в магнитное поле с высоким значением магнитной индукции. Здесь сила Лоренца превышает центробежную силу в несколько десятков раз, поэтому радиус изгиба пластин с целью снижения аэродинамического сопротивления здесь уменьшается, а частицы парообразной воды разгоняются под действием силы Лоренца и внедряются в тонкий слой воды, образованный каплями на вогнутых поверхностях пластин. Сущность полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 показана схема каплеуловителя установки вентиляции и кондиционирования воздуха, на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1, а на фиг. 3 - схема воздействия центробежной силы ц и силы Лоренца л на положительно заряженную частицу воды, движущуюся с переносной (окружной) скоростью 0. Каплеуловитель установки вентиляции и кондиционирования воздуха содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки. В корпусе 1 установлены первая 4, вторая 5 и третья 6 радиально изогнутые пластины. Корпус 1 и пластины 4, 5 и 6 выполнены из немагнитных материалов. Во входном патрубке 2 перед изогнутыми пластинами 4, 5 и 6, которые образуют каналы 7 и 8, например, по всему сечению входного патрубка 2 установлен ионизатор 9 частиц воды. Также каплеуловитель содержит соленоид 10, установленный, например, между стенкой корпуса 1 и впадиной первой изогнутой пластины 4 (пластины с минимальным радиусом изгиба) в ее впадине. Соленоид 10 выполнен таким образом, что его магнитные силовые линии 11 перпендикулярны радиусу изгиба пластин. Расстояние между пластинами 4 и 5, 5 и 6 различное и обратно пропорционально расстоянию между осью соленоида 10 и осевой линией каналов 7 и 8 соответственно, т.е.1/1,2/2 (1 и 2 - коэффициенты пропорциональности). В результате наибольшее проходное сечение имеет канал 7, а наименьшее - канал 8. Радиус изгиба каждой из пластин 4, 5 и 6 переменный и минимален у входного патрубка. Каплеуловитель установки вентиляции и кондиционирования воздуха работает следующим образом. Воздух с каплями сконденсированной (капельной) влаги, а также частицами (молекулами, димерами, тримерами и полимерами) парообразной воды поступает во входной патрубок 2, где с помощью ионизатора 9 происходит ионизация частиц воды и они становятся положительно заряженными ионами. В качестве ионизатора 9, например,можно использовать ультрафиолетовые лампы, так как длина волны ультрафиолетового излучения позволяет достичь требуемой энергии ионизации частиц воды. Далее поток воздуха с ионизированными частицами воды поступает в каналы 7 и 8, образованные пластинами 4 и 5, 5 и 6 соответственно. Наибольшее проходное сечение имеет канал 7, поэтому через него пойдет наибольший расход воздуха и, соответственно, наибольшее количество капель сконденсированной воды и частиц парообразной воды. Однако радиус кривизны канала 7 наименьший по сравнению с радиусом кривизны канала 8, поэтому центробежная сила, действующая на капли воды в канале 7, будет максимальной, и за один и тот же промежуток времени капли воды в этом канале будут проходить большее 106202015.04.30 расстояние, чем в канале 8. Соответственно, в канале 7 большее количество капель воды будет достигать вогнутой поверхности пластины 6, а наименьшее количество капель воды будет достигать вогнутой поверхности пластины 5, но в канале 8 и капель наименьшее количество. Благодаря тому, что проходное сечение каналов 7 и 8 различно, то за один и тот же промежуток времени происходит осаждение всех капель воды на вогнутых поверхностях пластин 5 и 6. Поскольку радиус изгиба каждой пластины 4, 5 и 6 у входного патрубка минимален,то центробежная сила ц (фиг. 3) здесь максимальна, а магнитная индукция здесь незначительна и воздействие силы Лоренца л на капли и частицы парообразной воды по сравнению с центробежной силой также незначительно. Поэтому на данном этапе происходит удаление капельной воды. При дальнейшем движении воздуха в каналах поток входит в магнитное поле с высоким значением магнитной индукции. Здесь сила Лоренца л превышает центробежную силу ц в несколько десятков раз, поэтому радиус изгиба пластин 4, 5 и 6 с целью снижения аэродинамического сопротивления здесь уменьшается. В результате удаления капельной воды на вогнутых поверхностях пластин 4, 5 и 6 образуется тонкий слой стекающей вниз воды. Под действием силы Лоренца л в этот слой внедряются частицы парообразной влаги и удерживаются там за счет водородной связи,возникающей из-за дипольности молекул воды. Вода по вогнутым поверхностям пластин 4, 5 и 6 стекает вниз в устройство 12 для сбора конденсата, например поддон. С помощью устройства для удаления конденсата 13,например сифонного трубопровода, конденсат удаляется в канализацию или подается в другие устройства, где требуется техническая вода. В выходной патрубок 3 поступает осушенный воздух. В зависимости от мощности ионизатора 9 и мощности соленоида 10 при нормальных условиях можно достичь 20 -ной относительной влажности воздуха на выходе каплеуловителя. Данный каплеуловитель может использоваться в установках вентиляции и кондиционирования воздуха помещений, где требуется низкая влажность воздуха. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.