[go: up one dir, main page]

RU2300056C2 - Method for utilizing heat of gas (air) flow - Google Patents

Method for utilizing heat of gas (air) flow Download PDF

Info

Publication number
RU2300056C2
RU2300056C2 RU2005104727/06A RU2005104727A RU2300056C2 RU 2300056 C2 RU2300056 C2 RU 2300056C2 RU 2005104727/06 A RU2005104727/06 A RU 2005104727/06A RU 2005104727 A RU2005104727 A RU 2005104727A RU 2300056 C2 RU2300056 C2 RU 2300056C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
heat
gas
flow
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2005104727/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005104727A (en
Inventor
Александр Григорьевич Аверкин (RU)
Александр Григорьевич Аверкин
Original Assignee
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пензенский государственный университет архитектуры и строительства filed Critical Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Priority to RU2005104727/06A priority Critical patent/RU2300056C2/en
Publication of RU2005104727A publication Critical patent/RU2005104727A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300056C2 publication Critical patent/RU2300056C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Gases (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

FIELD: technology for utilization of heat of gas (air) flows, possible use in ventilation and air conditioning systems, and also other industrial branches.
SUBSTANCE: method for utilizing heat of gas (air) flow includes letting the flow through heat-exchanger - recuperator with intermediate heat carrier, circulating by means of ump in closed liquid line successively through heat exchanger-recuperator (air cooler) and into heat exchanger - air heater. In advance in heat exchanger-recuperator gas (air) flow) is let through a layer of granular absorbent for drying and for emission of absorption heat.
EFFECT: increased amount of heat utilized from gas (air) flow removed from premises.
4 dwg

Description

Изобретение относится к способу утилизации теплоты газовых, в т.ч. воздушных, потоков и может быть использовано в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в других отраслях промышленности.The invention relates to a method for the utilization of heat of gas, including air flow and can be used in ventilation and air conditioning systems, as well as in other industries.

В настоящее время в системах вентиляции и кондиционирования воздуха для утилизации низкопотенциального тепла удаляемого воздуха из помещений применяются теплообменники - теплоутилизаторы, которые устанавливают в воздуховодах. Наиболее универсальными устройствами являются рекуперативные теплообменники с промежуточным теплоносителем, в качестве которых применяются вода или антифризы (водные растворы хлористого кальция, пропиленгликоля и др.). Обычно устанавливают два теплообменника: один в воздуховоде удаляемого воздуха - воздухоохладитель, другой - на пути подачи наружного воздуха в помещение (в приточной камере или центральном кондиционере) - воздухонагреватель. Трубные (или межтрубные) пространства обоих теплообменников соединены между собой трубопроводами, образуя замкнутый контур для промежуточного теплоносителя. В этом же контуре находится насос для промежуточного теплоносителя.Currently, in ventilation and air conditioning systems, heat exchangers, heat exchangers, which are installed in air ducts, are used to utilize low-potential heat of removed air from rooms. The most universal devices are recuperative heat exchangers with an intermediate heat carrier, which are water or antifreeze (aqueous solutions of calcium chloride, propylene glycol, etc.). Usually two heat exchangers are installed: one in the exhaust air duct — an air cooler, and the other — in the supply air to the room (in the supply chamber or central air conditioner) —the air heater. Pipe (or annular) spaces of both heat exchangers are interconnected by pipelines, forming a closed loop for the intermediate heat transfer medium. In the same circuit is a pump for the intermediate coolant.

Процесс теплоутилизации осуществляется следующим способом. Удаляемый воздух из помещения, содержащий вредности (теплоту, водяные пары и др.), проходя через теплообменник-воздухоохладитель, отдает часть теплоты промежуточному теплоносителю. При этом температура промежуточного теплоносителя повышается, а температура и, соответственно, энтальпия удаляемого воздуха уменьшается. Охлажденный воздух после утилизатора обычно выбрасывается в атмосферу.The heat recovery process is carried out in the following way. The removed air from the room containing harmful substances (heat, water vapor, etc.) passing through the heat exchanger-air cooler gives up part of the heat to the intermediate heat carrier. In this case, the temperature of the intermediate coolant rises, and the temperature and, accordingly, the enthalpy of the removed air decreases. Cooled air after the utilizer is usually released into the atmosphere.

В то же время промежуточный теплоноситель за счет напора, создаваемого насосом, поступает в трубное пространство другого теплообменника-воздухонагревателя, где отдает тепло наружному воздуху, температура которого в зимний период года обычно ниже 0°С. Затем охлажденный промежуточный теплоноситель поступает обратно в теплообменник-воздухоохладитель удаляемого воздуха и т.д.At the same time, the intermediate heat carrier, due to the pressure created by the pump, enters the pipe space of another heat exchanger-air heater, where it transfers heat to the outside air, the temperature of which in the winter season is usually below 0 ° С. Then, the cooled intermediate heat carrier is fed back to the heat exchanger-air cooler of the exhaust air, etc.

Теплообменник-воздухоохладитель может работать в режиме с выпадением конденсата на всей или части поверхности, а также в «сухом» режиме [1, с. 303].The heat exchanger-air cooler can operate in the mode with condensation on all or part of the surface, as well as in the “dry” mode [1, p. 303].

Наибольший интерес представляет режим с выделением конденсата или «мокрый» режим, т.к. при этом утилизируется как явная, так и скрытая теплота газового (воздушного) потока, т.е. теплота конденсации водяных паров.Of greatest interest is the condensation mode or the “wet” mode, because in this case, both the apparent and latent heat of the gas (air) stream is utilized, i.e. heat of condensation of water vapor.

Изменение параметров воздуха в системе утилизации тепла с промежуточным теплоносителем в режиме с выпадением конденсата представлено на фиг.1.Changing the parameters of the air in the heat recovery system with an intermediate coolant in the mode with condensation is shown in figure 1.

Здесь точка H1 соответствует начальным параметрам наружного воздуха, точка Н2 - состоянию наружного воздуха на выходе из воздухонагревателя, точка У1 характеризует начальное состояние удаляемого воздуха, точка У2 - состояние удаляемого воздуха после воздухоохладителя.Here, the point H 1 corresponds to the initial parameters of the outdoor air, the point H 2 corresponds to the state of the outside air at the outlet of the heater, the point U 1 characterizes the initial state of the exhaust air, the point U 2 represents the state of the removed air after the air cooler.

Таким образом, луч H1H2 соответствует нагреву наружного воздуха в воздухонагревателе, У1У2 - охлаждению и осушению удаляемого воздуха в воздухоохладителе.Thus, the beam H 1 H 2 corresponds to the heating of the external air in the air heater, U 1 U 2 - cooling and drying of the removed air in the air cooler.

Охлаждение с осушением удаляемого воздуха возможно, если температура поверхности воздухоохладителя tf будет ниже точки росы воздуха tр, т.е. при условии tf<tp [1].Cooling with drying of the exhaust air is possible if the surface temperature of the air cooler t f is below the dew point of air t p , i.e. provided t f <t p [1].

Наличие конденсата на наружной поверхности воздухоохладителя вызывает опасность образования наледи при tf<0°С, что приводит к необходимости либо прекращения этого процесса, либо периодического оттаивания наледи [1, с.300], т.е. к периодическому отключению установки утилизации тепла.The presence of condensate on the outer surface of the air cooler causes the risk of ice formation at t f <0 ° C, which leads to the need to either terminate this process or periodically thaw the ice [1, p. 300], i.e. periodic shutdown of the heat recovery unit.

Предельно низкую среднюю температуру поверхности теплообменника-воздухоохладителя рекомендуют принимать tf=2°С, что обеспечивается, например, при температуре промежуточного теплоносителя (антифриза) tаф>-5°С на входе в воздухоохладитель [2, с. 65, 69].An extremely low average surface temperature of the heat exchanger-air cooler is recommended to be taken t f = 2 ° C, which is ensured, for example, at an intermediate coolant temperature (antifreeze) t af > -5 ° C at the inlet to the air cooler [2, p. 65, 69].

Таким образом, в системах утилизации тепла с промежуточным теплоносителем температура удаляемого воздуха после теплообменника-воздухоохладителя принимают tу2>tf=2°С, т.е. практически ее нижнее численное значение ограничено техническими возможностями данного способа.Thus, in heat recovery systems with an intermediate heat carrier, the temperature of the exhaust air after the heat exchanger-air cooler is taken to t y2 > t f = 2 ° C, i.e. practically its lower numerical value is limited by the technical capabilities of this method.

По этой причине в удаляемом воздухе на выходе из воздухоохладителя содержится достаточно много водяных паров - D, кг/с, с которыми уносится (не используется) большое количество скрытой теплоты

Figure 00000002
. Ориентировочно это количество можно определить следующим образом. Согласно [1]:For this reason, the exhaust air at the outlet of the air cooler contains a lot of water vapor - D, kg / s, with which a large amount of latent heat is carried away (not used)
Figure 00000002
. Approximately this amount can be determined as follows. According to [1]:

Figure 00000003
Figure 00000003

Здесь r=2500 кДж/кг - теплота конденсации водяных паров;Here r = 2500 kJ / kg is the heat of condensation of water vapor;

G - количество удаляемого воздуха, кг/с;G is the amount of air removed, kg / s;

dу2 - влагосодержание удаляемого воздуха после воздухоохладителя, г/кг.d y2 - moisture content of the removed air after the air cooler, g / kg.

Принимая dу2=5 г/кг как минимально возможное влагосодержание при ty1=tf+2=2+2=4°С, согласно I-d диаграмме влажного воздуха,Taking d y2 = 5 g / kg as the minimum possible moisture content at t y1 = t f + 2 = 2 + 2 = 4 ° C, according to the Id diagram of moist air,

Figure 00000004
Figure 00000004

В центральных системах кондиционирования воздуха расход удаляемого воздуха может составлять L=100000 м3/ч и более [1], т.е.In central air conditioning systems, the flow rate of exhaust air can be L = 100,000 m 3 / h or more [1], i.e.

Gy1=100000·1,2=120000 кг/ч (33,3 кг/ч), здесь 1,2 кг/м3 - плотность воздуха.G y1 = 100000 · 1.2 = 120,000 kg / h (33.3 kg / h), here 1.2 kg / m 3 is the air density.

Figure 00000005
, что соответствует большому расходу тепла.
Figure 00000005
, which corresponds to a large heat consumption.

Таким образом, существенным недостатком способа утилизации теплоты удаляемого воздушного (газового) потока с промежуточным теплоносителем и рекуперативными теплообменниками является неполное осушение удаляемого воздуха, следовательно, невозможность утилизации всей скрытой теплоты (теплоты конденсации) водяных паров, содержащихся в удаляемом воздушном (газовом) потоке.Thus, a significant drawback of the method of utilizing the heat of the removed air (gas) stream with an intermediate heat carrier and recuperative heat exchangers is the incomplete drainage of the removed air, therefore, the inability to utilize all the latent heat (condensation heat) of the water vapor contained in the removed air (gas) stream.

Также известен способ осушения воздуха с применением твердых сорбентов - адсорбентов, например, силикагеля [1, с. 65-68, 157-161].Also known is a method of drying air using solid sorbents — adsorbents, for example, silica gel [1, p. 65-68, 157-161].

Применение адсорбентов (силикагеля, алюмогеля и др.) позволяет получить почти абсолютно сухой воздух. Использование таких веществ для осушения воздуха рекомендуют в тех случаях, когда целью обработки воздуха является его осушение и нагревание.The use of adsorbents (silica gel, aluminum gel, etc.) allows you to get almost absolutely dry air. The use of such substances for dehumidification of air is recommended in cases where the purpose of air treatment is to drain it and heat it.

Адсорбционная способность силикагеля с повышением температуры уменьшается и увеличивается с понижением температуры газа.The adsorption capacity of silica gel with increasing temperature decreases and increases with decreasing gas temperature.

При адсорбции конденсация влаги в капиллярах сопровождается выделением удельной теплоты испарения и удельной теплоты смачивания. Полная удельная теплота адсорбции составляет 2930 кДж/кг, из которых около 420 кДж/кг составляет удельная теплота смачивания [1, с. 67].During adsorption, moisture condensation in capillaries is accompanied by the release of specific heat of evaporation and specific heat of wetting. The total specific heat of adsorption is 2930 kJ / kg, of which about 420 kJ / kg is the specific heat of wetting [1, p. 67].

Для осушения воздуха обычно применяют силикагель с размерами зерен от 1 до 3 мм. Благодаря большой удельной поверхности капилляров (в 1 кг силикагеля - 400000 м2) силикагель обладает высокой гидрофильностью.Silica gel with a grain size of 1 to 3 mm is usually used to dry the air. Due to the large specific surface of the capillaries (in 1 kg of silica gel - 400,000 m 2 ), silica gel has a high hydrophilicity.

В качестве аппарата для осушения воздуха может быть использован адсорбер с неподвижным слоем адсорбента [1, с. 159; 3, с.154].An adsorber with a fixed adsorbent layer [1, p. 159; 3, p. 154].

Адсорбент располагают несколькими слоями на полках (решетках) внутри аппарата. Осушаемый воздух поступает в аппарат через торцевое отверстие и проходит через слой адсорбента за счет работы вентилятора.The adsorbent is placed in several layers on shelves (gratings) inside the apparatus. Drained air enters the apparatus through the end hole and passes through the adsorbent layer due to the operation of the fan.

Для осуществления непрерывности процесса осушения воздушного потока в работе используют два адсорбера: один аппарат работает в стадии осушения воздуха (это время может быть до 8 часов [1, с.158]), другой аппарат работает в режиме активации адсорбента.To ensure the continuity of the process of drying the air flow, two adsorbers are used in operation: one device operates in the stage of air drying (this time can be up to 8 hours [1, p. 158]), the other device operates in the mode of activation of the adsorbent.

Активация адсорбента проводится с целью восстановления его влагопоглотительной способности и осуществляется путем продувки через него воздуха, нагретого до t=180...240°С [1, с.68]. При активации адсорбент нагревают так, чтобы давление пара адсорбированной влаги стало выше парциального давления водяного пара в воздухе, пропускаемом через него. При этом влага, содержащаяся в капиллярах, испаряется и отводится вместе с воздухом. При активации слой адсорбента нагревается до t=100...110°С, вследствие чего перед повторным использованием его охлаждают продувкой холодного воздуха.The activation of the adsorbent is carried out in order to restore its moisture absorption capacity and is carried out by blowing air through it, heated to t = 180 ... 240 ° C [1, p. 68]. Upon activation, the adsorbent is heated so that the vapor pressure of the adsorbed moisture becomes higher than the partial pressure of water vapor in the air passed through it. In this case, the moisture contained in the capillaries evaporates and is removed together with the air. Upon activation, the adsorbent layer is heated to t = 100 ... 110 ° C, as a result of which it is cooled before reuse by blowing cold air.

Недостатком процесса осушения воздуха твердым адсорбентом является необходимость затраты тепла на нагрев воздуха, используемого на стадии активации (десорбции паров воды) адсорбента.The disadvantage of the process of drying air with a solid adsorbent is the need for heat to heat the air used at the stage of activation (desorption of water vapor) of the adsorbent.

Устранить указанные недостатки позволяет заявляемое изобретение.To eliminate these disadvantages allows the claimed invention.

Техническим результатом изобретения является увеличение количества утилизируемого тепла от удаляемого воздушного (газового) потока из помещения за счет отнятия практически всей скрытой теплоты парообразования водяных паров, содержащихся в нем.The technical result of the invention is to increase the amount of heat utilized from the removed air (gas) stream from the room by taking almost all of the latent heat of vaporization of the water vapor contained therein.

Технический результат достигается тем, что воздухоохладитель наделяется функциями адсорбера и теплообменного аппарата. При этом газовый (воздушный) поток пропускают через теплообменник-рекуператор (воздухоохладитель) с промежуточным теплоносителем, циркулирующим с помощью насоса в замкнутой жидкостной линии последовательно через теплообменник-рекуператор (воздухоохладитель) и теплообменник-воздухонагреватель, предварительно в теплообменнике-рекуператоре газовый (воздушный) поток пропускают через слой зернистого адсорбента для осушения и выделения теплоты адсорбции.The technical result is achieved in that the air cooler is endowed with the functions of an adsorber and a heat exchanger. In this case, the gas (air) stream is passed through a heat exchanger-recuperator (air cooler) with an intermediate heat carrier circulating with a pump in a closed liquid line in series through a heat exchanger-recuperator (air cooler) and a heat exchanger-air heater, previously in the heat exchanger-recuperator gas (air) stream pass through a layer of granular adsorbent to drain and release heat of adsorption.

Для отвода полной теплоты адсорбции водяных паров, а также отбора явной теплоты осушенного удаляемого воздуха в слое адсорбента располагают змеевики для циркуляции промежуточного теплоносителя или слой адсорбента (гранулированный силикагель) располагают в трубном пространстве кожухотрубного теплообменника, а в межтрубном пространстве циркулирует промежуточный теплоноситель. Промежуточный теплоноситель отбирает тепло от слоя адсорбента, нагревается и передает его в воздухонагревателе наружному воздуху.To remove the total heat of adsorption of water vapor, as well as to take off the apparent heat of the dried off air, coils are placed in the adsorbent layer for circulation of the intermediate heat carrier or the adsorbent layer (granular silica gel) is placed in the tube space of the shell-and-tube heat exchanger, and the intermediate heat carrier circulates in the annular space. The intermediate heat carrier removes heat from the adsorbent layer, heats up and transfers it to the outside air in the air heater.

Типовые конструкции - трубные и полочные контактные аппараты, принцип действия которых основан на фильтрации газа через слой неподвижного гранулированного материала (катализатора), применяются при каталитической очистке газов [3, с.217, рис.153].Typical designs - pipe and shelf contact devices, the principle of which is based on filtering gas through a layer of stationary granular material (catalyst), are used in the catalytic purification of gases [3, p. 217, Fig. 153].

Активацию адсорбента предлагается проводить методом вытеснительной десорбции [3, с.153].The activation of the adsorbent is proposed to be carried out by the method of displacement desorption [3, p.153].

Для активации силикагеля через адсорбер пропускают удаляемый абсолютно осушенный воздух, полученный в соседнем адсорбере, перед выбросом его наружу в атмосферу.To activate silica gel, the absolutely dried air obtained in the neighboring adsorber is passed through an adsorber before it is released into the atmosphere.

Из-за наличия большой разницы парциальных давлений водяных паров в поровом пространстве адсорбента и продуваемом через него воздушном потоке молекулы воды будут интенсивно диффундировать в поток воздуха. При этом температура слоя адсорбента будет снижена и дополнительного охлаждения силикагеля (адсорбента) не потребуется перед включением адсорбера в стадию осушения удаляемого воздуха.Due to the large difference in the partial pressures of water vapor in the pore space of the adsorbent and the air stream blown through it, the water molecules will intensively diffuse into the air stream. In this case, the temperature of the adsorbent layer will be reduced and additional cooling of silica gel (adsorbent) will not be required before the adsorber is included in the stage of draining the removed air.

Как видно, активация адсорбента проводится без затрат тепла извне.As you can see, the activation of the adsorbent is carried out without external heat.

На фиг.2 приведена схема адсорбера-воздухоохладителя, на фиг.3 представлена схема предлагаемого способа утилизации теплоты удаляемого воздуха с промежуточным теплоносителем, на фиг.4 изображена схема обработки удаляемого воздуха на (I-d) диаграмме.Figure 2 shows a diagram of the adsorber-air cooler, figure 3 presents a diagram of the proposed method of utilizing the heat of the removed air with an intermediate coolant, figure 4 shows a diagram of the processing of the removed air in the (I-d) diagram.

Позиции на фиг.2 обозначают:Position in figure 2 denote:

1 - корпус; 2 - трубы; 3 - трубные решетки; 4 - слой адсорбента; 5, 6 - патрубки для входа и выхода воздуха; 7, 8 - патрубки для входа и выхода промежуточного теплоносителя.1 - housing; 2 - pipes; 3 - tube sheets; 4 - adsorbent layer; 5, 6 - nozzles for air inlet and outlet; 7, 8 - pipes for the inlet and outlet of the intermediate coolant.

Позиции на фиг.3 обозначают:Position in figure 3 denote:

1, 2 - адсорберы-воздухоохладители; 3 - воздухонагреватель; 4 - насос для промежуточного теплоносителя; 5 - расширительный бак; 6, 7 - вентиляторы; 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - клапаны-отсекатели; 16, 17 - вентили; 18 - шиберная задвижка.1, 2 - adsorbers-air coolers; 3 - air heater; 4 - pump for the intermediate heat carrier; 5 - an expansion tank; 6, 7 - fans; 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - shutoff valves; 16, 17 - valves; 18 - slide gate valve.

Сущность предлагаемого способа утилизации теплоты удаляемого воздуха с промежуточным теплоносителем состоит из следующих стадий (режимов).The essence of the proposed method of utilizing the heat of the removed air with an intermediate coolant consists of the following stages (modes).

1. Стадия адсорбции водяных паров и отбора скрытой и явной теплоты удаляемого воздуха1. The stage of adsorption of water vapor and the selection of latent and apparent heat of the removed air

Удаляемый воздух из помещения с помощью вентиляторов 6, 7 направляют в адсорбер 1, при этом клапаны 8, 9, 14, 15 открыты, клапаны 10, 11, 12, 13 закрыты.The exhaust air from the room using the fans 6, 7 is sent to the adsorber 1, while the valves 8, 9, 14, 15 are open, the valves 10, 11, 12, 13 are closed.

Работа клапанов осуществляется с помощью системы автоматики.Valve operation is carried out using an automation system.

В адсорбере 1 воздушный поток, проходя через трубное пространство, заполненное слоем адсорбента - силикагеля, осушается за счет сорбции водяных паров до абсолютно сухого состояния. При этом выделяется теплота адсорбции.In the adsorber 1, the air flow passing through the tube space filled with a layer of adsorbent - silica gel is dried by sorption of water vapor to an absolutely dry state. In this case, the heat of adsorption is released.

Затем воздух подвергается охлаждению с отбором теплоты адсорбции и части явной теплоты с помощью промежуточного теплоносителя, поступающего в межтрубное пространство аппарата с помощью насоса 4. При этом вентиль 16 открыт, вентиль 17 - закрыт.Then the air is cooled with the selection of adsorption heat and part of the apparent heat with the help of an intermediate heat carrier entering the annular space of the apparatus using pump 4. In this case, valve 16 is open, valve 17 is closed.

Нагретый промежуточный теплоноситель поступает в поверхностный теплообменник-воздухонагреватель 3, где за счет теплопередачи отдает тепло холодному наружному воздуху и, охладившись, снова поступает в межтрубное пространство адсорбера 1 для охлаждения воздушного потока и т.д.The heated intermediate heat carrier enters the surface heat exchanger-air heater 3, where it transfers heat to the cold outside air due to heat transfer and, having cooled, again enters the annular space of the adsorber 1 to cool the air flow, etc.

2. Стадия активации адсорбента2. The stage of activation of the adsorbent

Осушенный до абсолютно сухого состояния и охлажденный воздух из адсорбера 1 с помощью вентилятора 7 направляют в адсорбер 2, находящийся на стадии активации адсорбента.Drained to a completely dry state and cooled air from the adsorber 1 with the help of a fan 7 is sent to the adsorber 2, which is at the stage of activation of the adsorbent.

При этом воздух проходит снизу вверх через слой адсорбента, расположенного в трубном пространстве, и вызывает десорбцию молекул воды в поток воздуха за счет разницы парциальных давлений водяного пара у поверхности капилляр силикагеля и в воздухе. Увлажненный воздушный поток из адсорбера 2 через клапан 15 выбрасывают в атмосферу.In this case, air passes from bottom to top through an adsorbent layer located in the tube space and causes desorption of water molecules into the air stream due to the difference in the partial pressures of water vapor at the surface of the silica gel capillary and in air. The humidified air stream from the adsorber 2 through the valve 15 is discharged into the atmosphere.

Продувку воздуха (активацию адсорбента) через слой адсорбента прекращают при достижении минимальной остаточной влажности силикагеля, анализируя, например, влагосодержание выбрасываемого воздуха. После чего клапаны 14, 15 закрывают, а шиберную задвижку 18 открывают и осушенный воздух из адсорбера 1 выбрасывают в атмосферу, минуя адсорбер 2.Air purging (activation of the adsorbent) through the adsorbent layer is stopped when the minimum residual moisture content of silica gel is reached, analyzing, for example, the moisture content of the discharged air. After that, the valves 14, 15 are closed, and the gate valve 18 is opened and the drained air from the adsorber 1 is discharged into the atmosphere, bypassing the adsorber 2.

После достижения равновесного состояния силикагеля в адсорбере 1 (индикатором может служить: косвенно - продолжительность адсорбции или влагосодержание выходящего воздуха из адсорбера) аппарат ставят на стадию активации адсорбента, а удаляемый воздух из помещения направляют в адсорбер 2 для осушения и охлаждения.After the equilibrium state of silica gel in adsorber 1 is reached (the indicator may be: indirectly, the duration of adsorption or the moisture content of the exhaust air from the adsorber), the apparatus is placed at the stage of activation of the adsorbent, and the removed air from the room is sent to adsorber 2 for drying and cooling.

Для этого клапаны 8, 9, 14, 15 должны быть закрыты, клапаны 12, 13, 10, 11 открыты, также открывают вентиль 17 и закрывают вентиль 16 на линии промежуточного теплоносителя.For this, valves 8, 9, 14, 15 must be closed, valves 12, 13, 10, 11 open, also open valve 17 and close valve 16 on the intermediate coolant line.

В данном цикле удаляемый воздух из помещения проходит снизу вверх слой адсорбента в адсорбере 2 за счет работы вентиляторов 6, 7. При этом воздух осушается, выделяя теплоту адсорбции, и за счет подачи промежуточного теплоносителя в межтрубное пространство данного аппарата воздух также охлаждается.In this cycle, the air removed from the room passes from the bottom up the adsorbent layer in the adsorber 2 due to the operation of the fans 6, 7. At the same time, the air is dried, generating heat of adsorption, and due to the supply of an intermediate heat carrier to the annular space of this apparatus, the air is also cooled.

Циркуляция промежуточного теплоносителя через аппарат 2 осуществляется с помощью насоса 4 через открытый вентиль 17. Отобранную теплоту от осушенного воздуха промежуточный теплоноситель транспортирует в воздухонагреватель 3, где передает ее наружному воздуху и вновь поступает для нагрева в межтрубное пространство адсорбера 2 и т.д.The intermediate coolant is circulated through the apparatus 2 by means of a pump 4 through an open valve 17. The intermediate heat carrier transfers the selected heat from the dried air to the air heater 3, where it transfers it to the outside air and again enters the annulus 2 of the adsorber for heating.

Абсолютно осушенный и охлажденный воздух из аппарата 2 направляют в адсорбер-воздухоохладитель 1 для активации адсорбента. С помощью вентилятора 7 этот воздух через клапан 10 поступает в трубное пространство адсорбера 1, где способствует десорбции молекул воды из слоя адсорбента в воздух. Увлажненный воздух из верха адсорбера удаляется через открытый клапан 11 вентилятором 7 в атмосферу.Absolutely dried and cooled air from the apparatus 2 is sent to the adsorber-air cooler 1 to activate the adsorbent. Using a fan 7, this air through a valve 10 enters the tube space of the adsorber 1, where it promotes the desorption of water molecules from the adsorbent layer into the air. Humidified air from the top of the adsorber is removed through the open valve 11 by the fan 7 into the atmosphere.

Для интенсификации процесса десорбции может быть дополнительно установлен вакуум-насос для понижения давления в адсорбере, который находится на стадии активации. Вакуум-насос может быть установлен на общей воздушной линии после клапана 11 и 15 (на фиг.3 он не показан).To intensify the desorption process, a vacuum pump can be additionally installed to lower the pressure in the adsorber, which is at the activation stage. The vacuum pump can be installed on a common overhead line after valve 11 and 15 (not shown in FIG. 3).

Таким образом, поочередно то один, то другой адсорбер находятся на стадии адсорбции или активации адсорбента, обеспечивая непрерывность отбора и утилизацию тепла от удаляемого воздуха из помещения.Thus, alternately one or the other adsorber is at the stage of adsorption or activation of the adsorbent, providing continuous selection and utilization of heat from the removed air from the room.

Изменение параметров воздуха в предлагаемом способе утилизации теплоты удаляемого воздуха наглядно представлено на фиг.4.Changing the air parameters in the proposed method of utilizing the heat of the removed air is graphically presented in figure 4.

Здесь лучи соответствуют следующим процессам:Here, the rays correspond to the following processes:

У1А - осушение удаляемого воздуха от начального влагосодержания dу1 до 0 (процесс при адсорбции водяных паров силикагелем).Y 1 A - drainage of the removed air from the initial moisture content d y1 to 0 (process during adsorption of water vapor by silica gel).

Процесс происходит при Iу1 - const с повышением температуры из-за выделения теплоты адсорбции [1, с. 158, рис.IV. 29].The process occurs when I у1 - const with increasing temperature due to the release of adsorption heat [1, p. 158, fig. IV. 29].

AD - сухое охлаждение воздуха, осуществляемое с помощью промежуточного теплоносителя при отборе теплоты адсорбции и явной теплоты воздуха.AD - dry air cooling, carried out using an intermediate coolant during the selection of adsorption heat and apparent heat of air.

2 - изоэнтальпийное увлажнение воздуха. Процесс осуществляется на стадии активации адсорбента при десорбции водяных паров из порового пространства силикагеля в воздух.DU 2 - isoenthalpic humidification. The process is carried out at the stage of activation of the adsorbent during desorption of water vapor from the pore space of silica gel into the air.

С параметрами т. У2 воздух выбрасывается в атмосферу.With parameters t. At 2, air is released into the atmosphere.

Здесь У1У2 - охлаждение и осушение воздуха в традиционном способе утилизации тепла (смотри фиг.1)Here Y 1 U 2 - cooling and drying of air in the traditional method of heat recovery (see figure 1)

Из фиг.4 видно, что количество утилизируемой теплоты (теплоты, передаваемой промежуточному теплоносителю) составляет:From figure 4 it is seen that the amount of utilized heat (heat transferred to the intermediate coolant) is:

а) в предлагаемом способе - Q1 a) in the proposed method - Q 1

Figure 00000006
Figure 00000006

где Qадс - количество тепла, выделяющегося при адсорбции водяных паров, т.е. при осушении воздуха, Вт (луч У1А);where Q ads is the amount of heat released during the adsorption of water vapor, i.e. during dehumidification of air, W (beam U 1 A);

Qохл - количество тепла, отбираемое при сухом охлаждении воздуха, Вт (луч АД);Q cool - the amount of heat taken during dry air cooling, W (beam HELL);

б) в традиционном способеb) in the traditional way

Figure 00000007
Figure 00000007

Докажем, что Q2=Qохл.We prove that Q 2 = Q cool .

Согласно [3, с.63-65] реальный процесс охлаждения и осушения воздуха (луч У1У2) можно заменить на условно "сухой" режим охлаждения воздуха, т.е. на луч

Figure 00000008
.According to [3, pp. 63-65], the real process of cooling and drying air (beam U 1 U 2 ) can be replaced by the conditionally “dry” air cooling mode, i.e. per beam
Figure 00000008
.

Из фиг.4 видно:

Figure 00000009
, следовательно,Figure 4 shows:
Figure 00000009
, hence,

Figure 00000010
Figure 00000010

Из сравнения (1) и (3) также видно:From a comparison of (1) and (3) also shows:

Q1>Q2; Q1-Q2=Qадс.Q 1 > Q 2 ; Q 1 -Q 2 = Q ads .

Таким образом, в предлагаемом способе количество утилизируемой теплоты больше, чем в традиционном способе с рекуперативными теплообменниками на величину теплоты адсорбции, выделяющейся при осушке воздуха.Thus, in the proposed method, the amount of heat utilized is greater than in the traditional method with recuperative heat exchangers by the amount of adsorption heat released during air drying.

Согласно фиг.4 это количество равно:According to figure 4, this number is equal to:

Qадс=Д·qадс=G·(dу1-0)·10-3·qадс=G·dу1·10-3·2930=2,93·G·dу1, кВтQ ads = D · q ads = G · (d y1 -0) · 10 -3 · q ads = G · d y1 · 10 -3 · 2930 = 2.93 · G · d y1 , kW

Здесь G - расход удаляемого воздуха, кг/с;Here G is the discharge air rate, kg / s;

dу1 - влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг;d y1 - moisture content of the removed air, g / kg;

qадс - удельная теплота адсорбции, кДж/кг (с.4).q ads - specific heat of adsorption, kJ / kg (s.4).

Д - количество водяных паров, сорбируемых адсорбентом, кг/с.D is the amount of water vapor adsorbed by the adsorbent, kg / s.

К достоинству заявляемого изобретения следует отнести увеличение количества утилизируемого тепла от удаляемого воздуха из помещения за счет полного отбора скрытой теплоты водяных паров, содержащихся в нем на начальной стадии.The advantage of the claimed invention should include an increase in the amount of heat utilized from the removed air from the room due to the complete selection of the latent heat of water vapor contained in it at the initial stage.

Источники информацииInformation sources

1. Б.Н.Богословский, О.Я.Кокорин, Л.В.Петров. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. - М.: Стройиздат, 1985, 367 с.1. B.N. Bogoslovsky, O.Ya. Kokorin, L.V. Petrov. Air conditioning and refrigeration. - M.: Stroyizdat, 1985, 367 p.

2. О.Я.Кокорин. Современные системы кондиционирования воздуха. М.: Физматлит, 2003, 272 с.2. O.Ya. Kokorin. Modern air conditioning systems. M .: Fizmatlit, 2003, 272 p.

3. И.Е.Кузнецов, К.И.Шмат, С.И.Кузнецов. Оборудование для санитарной очистки газов. Справочник. Киев: Техника, 1989, 304 с.3. I.E. Kuznetsov, K.I.Shmat, S.I. Kuznetsov. Equipment for sanitary cleaning of gases. Directory. Kiev: Technique, 1989, 304 p.

Claims (1)

Способ утилизации теплоты газового (воздушного) потока, при котором пропускают поток через теплообменник-рекуператор с промежуточным теплоносителем, циркулирующим с помощью насоса в замкнутой жидкостной линии последовательно через теплообменник-рекуператор (воздухоохладитель) и теплообменник-воздухонагреватель, отличающийся тем, что предварительно в теплообменнике-рекуператоре газовый (воздушный) поток пропускают через слой зернистого адсорбента для осушения и выделения теплоты адсорбции.A method of utilizing the heat of a gas (air) stream, in which a stream is passed through a heat exchanger-recuperator with an intermediate heat carrier circulating with a pump in a closed liquid line in series through a heat exchanger-recuperator (air cooler) and a heat exchanger-air heater, characterized in that the pre-heat exchanger is a gas (air) flow is passed through a layer of granular adsorbent to the recuperator to drain and release heat of adsorption.
RU2005104727/06A 2005-02-21 2005-02-21 Method for utilizing heat of gas (air) flow RU2300056C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005104727/06A RU2300056C2 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Method for utilizing heat of gas (air) flow

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005104727/06A RU2300056C2 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Method for utilizing heat of gas (air) flow

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005104727A RU2005104727A (en) 2006-08-10
RU2300056C2 true RU2300056C2 (en) 2007-05-27

Family

ID=37058947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005104727/06A RU2300056C2 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Method for utilizing heat of gas (air) flow

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300056C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789397C1 (en) * 2022-07-20 2023-02-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Heat or cold regenerator of ventilation air

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789397C1 (en) * 2022-07-20 2023-02-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Heat or cold regenerator of ventilation air
RU2798113C1 (en) * 2022-09-30 2023-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" Air and water cooling method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005104727A (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101175898B (en) System and method for managing water content in a fluid
JP4169747B2 (en) Air conditioner
CN100551480C (en) dehumidification system
US5943874A (en) Desiccant assisted air conditioning apparatus
KR100510774B1 (en) Hybrid dehumidified cooling system
JP4835688B2 (en) Air conditioner, air conditioning system
KR101071350B1 (en) Hybrid dehumidification air conditioner system for clean room
CN101014807A (en) Systems and methods for dehumidification
JP2010131583A (en) Dehumidifying apparatus of low power consumption
JPH07265649A (en) Dry dehumidifier
JP2009275955A (en) Desiccant air-conditioning device
JP2008111649A (en) Dehumidifying air conditioner
JP2011190937A (en) Desiccant air conditioner
JP2005201624A (en) Dehumidifying method and dehumidifier
CN110678698B (en) Air conditioning method and device
JP2005233435A5 (en)
KR101632494B1 (en) Hybrid dehumidification system using supplying water of Indirect-Evaporation device in heat pump
JPH1144439A (en) Air conditioner
JP2007229644A (en) Dehumidifier
JP2008111644A (en) Liquid desiccant device utilizing waste heat of air conditioner
KR100611645B1 (en) Dehumidification and air conditioning system with adsorption dehumidification rotor and heat pipe
JP3891207B2 (en) Humidity control device
US9557093B2 (en) Industrial dehumidifier system
RU2300056C2 (en) Method for utilizing heat of gas (air) flow
WO2004081462A1 (en) Air conditioning method using liquid desiccant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090222