[go: up one dir, main page]

RU2798113C1 - Air and water cooling method - Google Patents

Air and water cooling method Download PDF

Info

Publication number
RU2798113C1
RU2798113C1 RU2022125739A RU2022125739A RU2798113C1 RU 2798113 C1 RU2798113 C1 RU 2798113C1 RU 2022125739 A RU2022125739 A RU 2022125739A RU 2022125739 A RU2022125739 A RU 2022125739A RU 2798113 C1 RU2798113 C1 RU 2798113C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
cooling
water
heat exchanger
temperature
Prior art date
Application number
RU2022125739A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Григорьевич Аверкин
Александр Иванович Еремкин
Юрий Александрович Аверкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства"
Application granted granted Critical
Publication of RU2798113C1 publication Critical patent/RU2798113C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat engineering.
SUBSTANCE: used for cooling air and water for recycling water supply. In the method of cooling air and water by indirectly cooling the outside air in an air-to-air surface heat exchanger, and then directly cooling the air and water under adiabatic conditions in a cooling tower, the outside air is first dried under isothermal conditions, passing through a layer of granular adsorbent in the tube space of a shell-and-tube heat exchanger-adsorber, in the annular space of which tap water circulates to provide isothermal conditions for air drying.
EFFECT: organization of a three-stage processing of outdoor air for a stable decrease in air and water temperature by cooling water to a temperature below the dew point temperature of the outdoor air.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике оборотного водоснабжения.The invention relates to the technology of recycling water supply.

Цель изобретения - интенсификация способа охлаждения воды при прямом испарительном охлаждении воды в потоке осушенного охлажденного наружного воздуха.The purpose of the invention is to intensify the method of cooling water with direct evaporative cooling of water in a stream of dried cooled outside air.

Известно контактное устройство для охлаждения воды в системе оборотного водоснабжения энергопотребляющего оборудования (конденсаторы холодильных машин, термопластоавтоматы и др.), в частности, вентиляторная градирня [1, с. 286].Known contact device for cooling water in the circulating water supply system of energy-consuming equipment (condensers of refrigerators, injection molding machines, etc.), in particular, fan cooling tower [1, p. 286].

Конструктивно градирня представляет колонный аппарат прямоугольного или круглого сечения с насадкой. В качестве насадки могут применяться керамические кольца (кольца Рашига), седла, сетки, гравий и др.Structurally, the cooling tower is a column unit of rectangular or round section with a packing. Ceramic rings (Raschig rings), saddles, nets, gravel, etc. can be used as packing.

Насадка располагается в виде сплошного слоя на опорной решетке. Она служит для создания межфазной поверхности между жидкостью (водой) и воздухом. Вода подается при помощи насоса на верх насадки и с помощью форсунки распыливается по ее сечению. Воздух подается снизу опорной решетки при помощи вентилятора. При противоточном движении водной и воздушной фазы происходит прямой испарительный процесс охлаждения воздуха и воды.The nozzle is located in the form of a continuous layer on the support grid. It serves to create an interfacial surface between liquid (water) and air. Water is supplied by a pump to the top of the nozzle and sprayed over its cross section with the help of a nozzle. Air is supplied from below the support grid by means of a fan. With the countercurrent movement of the water and air phases, a direct evaporative process of cooling air and water occurs.

Воздух, отдавая тепло воде, понижает свою температуру, вода использует полученное тепло для частичного испарения, и ее пары увлажняют воздух. Температуры воздуха и воды снижаются примерно до температуры мокрого термометра воздуха. Увлажненный воздух из верхней части градирни выбрасывают в атмосферу, а воду с пониженной температурой из нижней части градирни собирают в бак и используют в качестве охлаждающей среды, например, с помощью насоса подают в конденсатор холодильной компрессорной машины (или др. потребителю) для конденсации паров хладагента. Нагретую воду от потребителя вновь направляют на распыление в градирню, где она охлаждается в потоке воздуха и повторно используется в замкнутом цикле: градирня - потребитель - градирня, т.е. в оборотном водоснабжении. Это позволяет уменьшить расход потребляемой воды организацией (предприятием) на охлаждение энергопотребляющего оборудования. Расход свежей воды из водопровода здесь связан с возмещением незначительной части (~ до 3%) испарившейся воды в потоке воздуха, выбрасываемого из градирни в атмосферу.The air, giving off heat to the water, lowers its temperature, the water uses the heat received for partial evaporation, and its vapor humidifies the air. Air and water temperatures drop to about wet bulb temperature. Humidified air from the upper part of the cooling tower is discharged into the atmosphere, and water with a reduced temperature from the lower part of the cooling tower is collected in a tank and used as a cooling medium, for example, it is supplied to the condenser of a refrigeration compressor machine (or other consumer) by means of a pump to condense the refrigerant vapor . The heated water from the consumer is again directed to the cooling tower for spraying, where it is cooled in the air flow and reused in a closed cycle: cooling tower - consumer - cooling tower, i.e. in recycling water supply. This allows to reduce the consumption of water consumed by the organization (enterprise) for cooling energy-consuming equipment. The consumption of fresh water from the water supply here is associated with the replacement of a small part (~ up to 3%) of the evaporated water in the air flow emitted from the cooling tower to the atmosphere.

Недостатком данной конструкции является относительно невысокая охлаждающая мощность градирни. Так, температура охлажденной воды, выводимой из градирни, практически всегда выше температуры мокрого термометра на несколько градусов. В современных компактных вентиляторных градирнях наименьшая достижимая температура охлажденной воды - tw превышает температуру мокрого термометра наружного воздуха tмн на 3°С, т.е.The disadvantage of this design is the relatively low cooling capacity of the cooling tower. Thus, the temperature of the chilled water leaving the cooling tower is almost always several degrees higher than the wet bulb temperature. In modern compact fan cooling towers, the lowest achievable chilled water temperature - t w exceeds the outdoor air wet bulb temperature t pl by 3°С, i.е.

Figure 00000001
Figure 00000001

Также известно устройство, в котором повышение охлаждающей мощности градирни и снижение температуры воды ниже температуры по мокрому термометру воздуха достигнуто путем использования принципа двухступенчатого охлаждения воздуха [2].Also known is a device in which increasing the cooling capacity of the cooling tower and lowering the water temperature below the wet bulb temperature of the air is achieved by using the principle of two-stage air cooling [2].

Схема устройства приведена на фиг. 1, процессы двухступенчатого охлаждения воздуха на I-d-диаграмме влажного воздуха - на фиг. 2.The scheme of the device is shown in Fig. 1, the processes of two-stage air cooling on the I-d-diagram of moist air - in FIG. 2.

Позиции на фиг. 1 обозначают:The positions in FIG. 1 stand for:

1 - корпус градирни; 2 - насадка; 3 - разбрызгивающее устройство (механическая форсунка); 4 - каплеуловитель; 5 - воздухо-воздушный поверхностный теплообменник; 6 - бак для воды; 7 - насос; 8 - вентилятор; а, б - шиберные задвижки; в, г - вентили.1 - cooling tower body; 2 - nozzle; 3 - spraying device (mechanical nozzle); 4 - drop catcher; 5 - air-to-air surface heat exchanger; 6 - water tank; 7 - pump; 8 - fan; a, b - gate valves; c, d - valves.

Линии (лучи) на фиг. 2 обозначают: НК - косвенное охлаждение воздуха (охлаждение в поверхностном теплообменнике) - I ступень охлаждения; КО - прямое охлаждение воздуха водой в адиабатических условиях (режим прямого испарительного охлаждения) - II ступень охлаждения.The lines (rays) in Fig. 2 designate: NK - indirect air cooling (cooling in a surface heat exchanger) - I stage of cooling; KO - direct air cooling with water under adiabatic conditions (direct evaporative cooling mode) - II stage of cooling.

Устройство для охлаждения воды содержит корпус градирни 1 прямоугольного или круглого сечения, внутри которого расположена в виде вертикального слоя насадка 2. Сверху насадки установлено разбрызгивающее устройство - механическая форсунка 3 для распыления воды. Над форсункой в верхней части корпуса расположен каплеуловитель 4, предотвращающий вынос капель воды. Сверху за каплеуловителем установлен воздухо-воздушный поверхностный теплообменник 5.The water cooling device comprises a cooling tower body 1 of rectangular or circular cross section, inside which a nozzle 2 is located in the form of a vertical layer. A sprinkler device is installed on top of the nozzle - a mechanical nozzle 3 for spraying water. Above the nozzle in the upper part of the body there is a drop catcher 4, which prevents the removal of water drops. An air-to-air surface heat exchanger 5 is installed on top behind the droplet eliminator.

Снизу данного устройства расположен бак для воды 6, насос 7 для подачи воды и вентилятор 8 для подачи воздуха. Вентилятор соединен при помощи воздуховодов с теплообменником 5 и с нижней частью корпуса градирни 1.At the bottom of this device is a water tank 6, a pump 7 for water supply and a fan 8 for air supply. The fan is connected by means of air ducts to the heat exchanger 5 and to the lower part of the cooling tower casing 1.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Наружный воздух за счет разряжения, создаваемым вентилятором 8, проходит через воздухо-воздушный поверхностный теплообменник 5, затем направляется в градирню под слой насадки 2.The outside air, due to the vacuum created by the fan 8, passes through the air-to-air surface heat exchanger 5, then it is directed to the cooling tower under the packing layer 2.

Проходя насадку, воздух подвергается прямому испарительному охлаждению и увлажнению за счет контакта с пленкой воды, стекающей сверху вниз по насадке. После насадки увлажненный воздух проходит каплеуловитель 4, воздухо-воздушный поверхностный теплообменник 5 и выбрасывается в атмосферу.Passing the nozzle, the air is subjected to direct evaporative cooling and humidification due to contact with a film of water flowing down the nozzle. After the nozzle, humidified air passes through the drop eliminator 4, the air-to-air surface heat exchanger 5 and is released into the atmosphere.

Из-за разницы температур, воздух, уходящий из градирни (поток У), принимает теплоту от наружного воздуха (потока Н) и нагревается, наружный воздух при этом охлаждается (процесс соответствует лучу НК на фиг. 2).Due to the temperature difference, the air leaving the cooling tower (flow Y) receives heat from the outside air (flow H) and heats up, while the outside air cools down (the process corresponds to the NK beam in Fig. 2).

Поверхностный теплообменник 5 работает по принципу рекуперативного воздухо-воздушного теплообменника. Конструктивно он может быть выполнен в виде пластинчатого теплообменника.The surface heat exchanger 5 operates on the principle of a recuperative air-to-air heat exchanger. Structurally, it can be made in the form of a plate heat exchanger.

Таким образом, через слой насадки 2 проходит воздух, предварительно охлажденный в поверхностном теплообменнике 5. Данная воздушная среда формирует режим прямого испарительного охлаждения при контактировании с пленкой воды, стекающей сверху вниз по насадке. Как указывалось выше, с понижением температуры воздушного потока температура воды соответственно снижается. Если циркуляция воды будет осуществляться по замкнутому контуру (используется рециркуляционная вода): бак 6 - насос 7 - форсунка 3 - насадка 2 - бак 6, процесс охлаждения воздуха в насадке будет адиабатическим и соответствовать лучу КО (фиг. 2). Температура воды будет соответствовать tмк (фиг. 2). При этом температура воздуха в результате адиабатического охлаждения понизится до ~ t0. В данный момент времени (условно назовем этот период II стадией) движущая сила косвенного охлаждения наружного воздуха в воздухо-воздушном поверхностном теплообменнике 5 Δt=(tн-t0) возрастает, т.е. повысится охлаждающая мощность воздушного потока, поступающего из насадки. Наружный воздух будет охлажден в теплообменнике 5 до температуры еще ниже, чем tк, т.е. t<tк (фиг. 2), что, соответственно, вызовет дальнейшее понижение температуры рециркуляционной воды в системе.Thus, air pre-cooled in the surface heat exchanger 5 passes through the packing layer 2. This air medium forms a direct evaporative cooling mode upon contact with a film of water flowing down the packing. As mentioned above, as the temperature of the air flow decreases, the temperature of the water decreases accordingly. If the water circulation is carried out in a closed circuit (recirculating water is used): tank 6 - pump 7 - nozzle 3 - nozzle 2 - tank 6, the air cooling process in the nozzle will be adiabatic and correspond to the KO beam (Fig. 2). The water temperature will correspond to t MK (Fig. 2). In this case, the air temperature as a result of adiabatic cooling will drop to ~ t 0 . At a given time (let's conditionally call this period stage II) the driving force of indirect cooling of the outside air in the air-to-air surface heat exchanger 5 Δt=(t n -t 0 ) increases, i.e. the cooling power of the air flow coming from the nozzle will increase. Outside air will be cooled in the heat exchanger 5 to a temperature even lower than t to , i.e. t<t to (Fig. 2), which, accordingly, will cause a further decrease in the temperature of the recirculating water in the system.

Таким образом, при организации двухступенчатого охлаждения наружного воздуха в известном устройстве (косвенного и прямого охлаждения) создаются условия для устойчивого понижения температуры воды до значений ниже температуры мокрого термометра воздуха.Thus, when organizing a two-stage cooling of outside air in a known device (indirect and direct cooling), conditions are created for a steady decrease in water temperature to values below the temperature of the wet air bulb.

Настоящим изобретением предлагается техническое решение на базе описанных устройств - способ охлаждения воздуха и воды, позволяющий понизить температуру воды воздухом ниже температуры точки росы наружного воздуха. Предлагается трехступенчатая обработка воздуха: изотермическое осушение, косвенное охлаждение, прямое охлаждение. Реализация способа охлаждения воды воздухом ниже температуры точки росы схематично представлено на фиг. 3. Для сравнительного анализа на фиг. 3 сохранены базовые точки (Н, К, О), характеризующие состояние воздуха при двухступенчатой обработки воздуха в соответствии с фиг. 2.The present invention proposes a technical solution on the basis of the described devices - a method for cooling air and water, which makes it possible to lower the water temperature with air below the dew point temperature of the outside air. Three-stage air treatment is offered: isothermal dehumidification, indirect cooling, direct cooling. The implementation of the method for cooling water with air below the dew point temperature is schematically shown in Fig. 3. For comparative analysis, FIG. 3 saved base points (H, K, O), characterizing the state of the air in two-stage air treatment in accordance with FIG. 2.

Точки на фиг. 3 обозначают:The points in Fig. 3 stand for:

т. Н - состояние наружного воздуха;t. H - the state of the outside air;

т. К - состояние воздуха после косвенного охлаждения;m. K - the state of the air after indirect cooling;

т. О - состояние воздуха после прямого испарительного охлаждения воздуха;v. O - the state of the air after direct evaporative cooling of the air;

т. ОI - предельное (теоретическое) состояние наружного воздуха при адиабатическом охлаждении (увлажнении);v. O I - the limiting (theoretical) state of the outside air during adiabatic cooling (humidification);

т. Н* - состояние наружного воздуха после осушения;t. H* - the state of the outside air after dehumidification;

т. К* - состояние осушенного воздуха после косвенного охлаждения;m. K* - the state of the dried air after indirect cooling;

т. О* - состояние осушенного воздуха после прямого испарительного охлаждения.t. O* - the state of dried air after direct evaporative cooling.

Линии (лучи) на фиг. 3 обозначают:The lines (rays) in Fig. 3 stand for:

НН* - изотермическое осушение воздуха - I ступень;НН* - isothermal dehumidification of air - I stage;

Н*К* - косвенное охлаждение воздуха (охлаждение в воздухо-воздушном поверхностном теплообменнике) - II ступень охлаждения;Н*К* - indirect air cooling (cooling in an air-to-air surface heat exchanger) - II stage of cooling;

К*О* - прямое охлаждение воздуха водой в адиабатических условиях (режим прямого испарительного охлаждения) - III ступень охлаждения;К*О* - direct air cooling with water under adiabatic conditions (direct evaporative cooling mode) - III stage of cooling;

(НК - косвенное охлаждение воздуха; КО - прямое охлаждение воздуха в адиабатических условиях при двухступенчатом охлаждении воздуха).(NK - indirect air cooling; KO - direct air cooling under adiabatic conditions with two-stage air cooling).

Изотермическое осушение предлагается проводить с применением кожухотрубного теплообменника-адсорбера с гранулированным силикагелем, описание его устройства и работы приведено в [3], последующие процессы - косвенное охлаждение воздуха и его прямое охлаждение водой в адиабатических условиях осуществлять по схеме двухступенчатого охлаждения осушенного наружного воздуха с применением известного устройства (фиг. 1). Из построения процессов трехступенчатой обработки воздуха, представленных на фиг. 3 видно, что численное значение температуры воды tw при прямом охлаждении воздуха в адиабатических условиях меньше температуры точки росы наружного воздуха tрн:Isothermal dehumidification is proposed to be carried out using a shell-and-tube heat exchanger-adsorber with granular silica gel, a description of its design and operation is given in [3], the subsequent processes - indirect cooling of air and its direct cooling with water under adiabatic conditions, should be carried out according to the scheme of two-stage cooling of dried outside air using the known devices (Fig. 1). From the construction of the three-stage air treatment processes shown in FIG. 3 it can be seen that the numerical value of the water temperature t w with direct air cooling under adiabatic conditions is less than the dew point temperature of the outside air t r :

Figure 00000002
Figure 00000002

Реализация технического решения - способа охлаждения воздуха и воды ниже температуры точки росы приведено на фиг. 4.The implementation of the technical solution - the method of cooling air and water below the dew point temperature is shown in Fig. 4.

Позиции на фиг. 4 обозначают:The positions in FIG. 4 stand for:

1 - корпус (градирня); 2 - насадка; 3 - разбрызгивающее устройство (форсунка); 4 - каплеуловитель; 5 - воздухо-воздушный поверхностный теплообменник; 6 - бак для воды; 7 - насос; 8, 9 - вентиляторы; а, б, в, г, д, е, ж, з, - шиберные задвижки; 10а, 10б - кожухотрубный теплообменник-адсорбер.1 - housing (cooling tower); 2 - nozzle; 3 - spraying device (nozzle); 4 - drop catcher; 5 - air-to-air surface heat exchanger; 6 - water tank; 7 - pump; 8, 9 - fans; a, b, c, d, e, f, g, h, - gate valves; 10a, 10b - shell-and-tube heat exchanger-adsorber.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Наружный воздух при помощи работающих вентиляторов 8, 9 проходит через кожухотрубный теплообменник-адсорбер 10а или 10б, где осушается от состояния Н до состояния Н*, также проходит через воздухо-воздушный поверхностный теплообменник 5, для косвенного охлаждения от состояния Н* до состояния К*, затем направляется в градирню 1 под слой насадки 2.Outside air with the help of operating fans 8, 9 passes through the shell-and-tube heat exchanger-adsorber 10a or 10b, where it is dried from the state H to the state H*, it also passes through the air-to-air surface heat exchanger 5, for indirect cooling from the state H* to the state K* , then goes to the cooling tower 1 under the packing layer 2.

Проходя насадку, воздух подвергается прямому испарительному охлаждению и увлажнению за счет контакта с пленкой воды, стекающей сверху вниз по насадке. После насадки увлажненный воздух проходит каплеуловитель 4, воздухо-воздушный поверхностный теплообменник 5 и выбрасывается в атмосферу.Passing the nozzle, the air is subjected to direct evaporative cooling and humidification due to contact with a film of water flowing down the nozzle. After the nozzle, humidified air passes through the drop eliminator 4, the air-to-air surface heat exchanger 5 and is released into the atmosphere.

Из-за разницы температур, воздух, уходящий из градирни (поток У), принимает теплоту от осушенного наружного воздуха (потока Н*) и нагревается, при этом наружный осушенный воздух охлаждается (процесс соответствует лучу Н*К* (фиг. 2).Due to the temperature difference, the air leaving the cooling tower (flow U) receives heat from the dried outside air (flow H*) and heats up, while the outside dried air cools (the process corresponds to the H*K* beam (Fig. 2).

Поверхностный теплообменник 5 работает по принципу рекуперативного воздухо-воздушного теплообменника, как указано выше, конструктивно он может быть выполнен в виде пластинчатого теплообменника.The surface heat exchanger 5 operates on the principle of a recuperative air-to-air heat exchanger, as mentioned above; structurally, it can be made in the form of a plate heat exchanger.

Таким образом, через слой насадки 2 проходит осушенный воздух, предварительно охлажденный в воздухо-воздушном поверхностном теплообменнике 5. Данная воздушная среда, как указывалось ранее, формирует режим прямого испарительного охлаждения при контактировании с пленкой воды, стекающей сверху вниз по насадке. С понижением температуры воздушного потока температура воды, соответственно снижается. Если циркуляция воды будет осуществляться по замкнутому контуру (используется рециркуляционная вода): бак 6 - насос 7 - форсунка 3 - насадка 2 - бак 6, процесс охлаждения воздуха в насадке будет адиабатическим и соответствовать лучу К*О* (фиг. 3). Температура воды будет соответствовать tмк*. При этом температура воздуха в результате адиабатического охлаждения понизится до ~ t0*. В данный момент времени (назовем этот период III стадией) движущая сила косвенного охлаждения наружного воздуха в воздухо-воздушном поверхностном теплообменнике 5 Δt=(tн*-t0*) возрастает, т.е. повысится охлаждающая мощность воздушного потока, поступающего из насадки. Наружный воздух будет охлажден в теплообменнике 5 до температуры еще ниже, чем tк*, т.е. t<tк* (фиг. 3), что, соответственно, вызовет дальнейшее понижение температуры рециркуляционной воды в системе.Thus, dried air passes through the packing layer 2, pre-cooled in the air-to-air surface heat exchanger 5. This air medium, as mentioned earlier, forms a direct evaporative cooling mode upon contact with a water film flowing down the packing. As the temperature of the air flow decreases, the temperature of the water decreases accordingly. If the water circulation is carried out in a closed circuit (recirculating water is used): tank 6 - pump 7 - nozzle 3 - nozzle 2 - tank 6, the air cooling process in the nozzle will be adiabatic and correspond to the K * O * beam (Fig. 3). The water temperature will correspond to t micro *. In this case, the air temperature as a result of adiabatic cooling will drop to ~ t 0 *. At a given time (let's call this period stage III), the driving force of indirect cooling of the outside air in the air-to-air surface heat exchanger 5 Δt=(t n *-t 0 *) increases, i.e. the cooling power of the air flow coming from the nozzle will increase. Outside air will be cooled in the heat exchanger 5 to a temperature even lower than t to *, i.e. t<t to * (Fig. 3), which, accordingly, will cause a further decrease in the temperature of the recirculating water in the system.

Рассмотрим подробнее стадию (систему) осушения воздуха с применением теплообменников-адсорберов 10а, 10б (фиг. 4). Конструктивно они выполнены в виде кожухотрубных теплообменников-адсорберов [4]. Их трубное пространство заполнено зернистым силикагелем марки КСМ и предназначено для прохода наружного воздуха. Межтрубное пространство служит для циркуляции водопроводной воды с целью отбора теплоты, выделяющейся в результате капиллярной конденсации водяных паров силикагелем при осушении воздуха, и стабилизации режима изотермической адсорбции [1, 3]. Предусмотрено два кожухотрубных теплообменника-адсорбера с чередованием режимов работы: один находится в режиме адсорбции водяных паров из воздуха, другой в данный период времени - в режиме десорбции водяных паров из адсорбента. Десорбция водяных паров из адсорбента осуществляется путем пропуска части осушенного воздуха через слой гранулированного силикагеля в противоположном направлении, чем в режиме адсорбции (используется принцип вытеснительной десорбции). Синхронно эти процессы осуществляют следующим образам. Наружный воздух Н (фиг. 4) в количестве Gн вентилятором 9 подается в систему осушения. При этом шиберные задвижки в, г, д, е - открыты, шиберные задвижки ж, з - закрыты. Проходя трубное пространство через слой зернистого адсорбента в кожухотрубном теплообменнике-адсорбере 10а, наружный воздух изотермически осушается, 0,5 Gн поступает в воздухо-воздушный поверхностный теплообменник 5 для косвенного охлаждения потоком удаляемого воздуха из градирни, другая часть наружного осушенного воздушного потока 0,5 Gн поступает в теплообменник-адсорбер 10б для десорбции водяных паров из порового пространства зернистого адсорбента с последующим выходом в атмосферу. После насыщения водяными парами адсорбента в теплообменнике-адсорбере 10а, осуществляется переключение шиберных задвижек следующим образом: задвижки в, е - закрывают, задвижки ж, д, г, з - открывают. При этом воздушный поток наружного воздуха, проходя кожухотрубный теплообменник-адсорбер 10б, осушается, 0,5 Gн поступает в воздухо-воздушный теплообменник 5, другая 0,5 Gн поступает в кожухотрубный теплообменник-адсорбер 10а для десорбции водяных паров из порового пространства зернистого адсорбента с последующим выходом в атмосферу и т.д.Let us consider in more detail the stage (system) of air dehumidification using heat exchangers-adsorbers 10a, 10b (Fig. 4). Structurally, they are made in the form of shell-and-tube heat exchangers-adsorbers [4]. Their pipe space is filled with KSM granular silica gel and is intended for the passage of outside air. The annulus serves for the circulation of tap water in order to extract the heat released as a result of capillary condensation of water vapor by silica gel during air drying and to stabilize the isothermal adsorption mode [1, 3]. There are two shell-and-tube heat exchangers-adsorbers with alternating operating modes: one is in the mode of adsorption of water vapor from the air, the other in a given period of time - in the mode of desorption of water vapor from the adsorbent. Desorption of water vapor from the adsorbent is carried out by passing part of the dried air through a layer of granular silica gel in the opposite direction than in the adsorption mode (the principle of displacement desorption is used). Synchronously, these processes are carried out as follows. Outside air H (Fig. 4) in the amount of G n fan 9 is fed into the dehumidification system. At the same time, gate valves c, d, e, e are open, gate valves g, h are closed. Passing the pipe space through a layer of granular adsorbent in the shell-and-tube heat exchanger-adsorber 10a, the outside air is isothermally dried, 0.5 Gn enters the air-to-air surface heat exchanger 5 for indirect cooling by the flow of exhaust air from the cooling tower, the other part of the external dried air flow 0.5 G n enters the heat exchanger-adsorber 10b for desorption of water vapor from the pore space of the granular adsorbent with subsequent release into the atmosphere. After the adsorbent is saturated with water vapor in the heat exchanger-adsorber 10a, the sliding gate valves are switched as follows: valves c, e - close, valves g, e, d, h - open. At the same time, the air flow of outside air, passing through the shell-and-tube heat exchanger-adsorber 10b, is dried, 0.5 G n enters the air-to-air heat exchanger 5, another 0.5 G n enters the shell-and-tube heat exchanger-adsorber 10a for desorption of water vapor from the pore space of the granular adsorbent with subsequent release into the atmosphere, etc.

Таким образом, при организации трехступенчатой обработки наружного воздуха в разработанном устройстве (осушения, косвенного и прямого охлаждения) создаются условия для устойчивого понижения температуры воздуха и воды, вода охлаждается до температуры ниже температуры точки росы наружного воздуха.Thus, when organizing a three-stage processing of outdoor air in the developed device (drying, indirect and direct cooling), conditions are created for a steady decrease in air and water temperature, the water is cooled to a temperature below the dew point temperature of the outdoor air.

Источники информацииInformation sources

1. Богословский Б.Н., О.Я. Кокорин О.Я., Петров Л.В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. - М.: Стройиздат, 1985. - 368 с.1. Bogoslovsky B.N., O.Ya. Kokorin O.Ya., Petrov L.V. Air conditioning and refrigeration. - M.: Stroyizdat, 1985. - 368 p.

2. Устройство для охлаждения воды. Пат. №2274813 Рос. Федерация: МПК F28C 1/00 / Аверкин А.Г., Еремкин А.И., Миронов К.В., Родионов О.В.; заявитель и патентообладатель Пензен. гос. ун-т архит. и строит. - №2004115007; заявл. 17.05.04; опубл. 20.04.06, Бюл. №11.2. Water cooling device. Pat. No. 2274813 Ros. Federation: IPC F28C 1/00 / Averkin A.G., Eremkin A.I., Mironov K.V., Rodionov O.V.; applicant and patent holder Penzen. state un-t architect. and builds. - No. 2004115007; dec. 05/17/04; publ. 20.04.06, Bull. No. 11.

3. Аверкин, А.Г. I-d-диаграмма влажного воздуха и ее применение при проектировании технических устройств. - СПб.: Лань, 2022. - 192 с.3. Averkin, A.G. I-d-diagram of humid air and its application in the design of technical devices. - St. Petersburg: Lan, 2022. - 192 p.

4. Способ утилизации теплоты газового (воздушного) потока. Пат. 2300056 Рос. Федерация: МПК F24F 3/14 / Аверкин А.Г.; заявитель и патентообладатель Пензен. гос. ун-т архит. и строит. - №2005104727; заявл. 21.02.05; опубл. 10.05.2007, Бюл. №15.4. The method of utilization of the heat of the gas (air) flow. Pat. 2300056 Ros. Federation: IPC F24F 3/14 / Averkin A.G.; applicant and patent holder Penzen. state un-t architect. and builds. - No. 2005104727; dec. 02/21/05; publ. May 10, 2007, Bull. No. 15.

Claims (1)

Способ охлаждения воздуха и воды путем косвенного охлаждения наружного воздуха в воздухо-воздушном поверхностном теплообменнике, затем прямого охлаждения воздуха и воды в адиабатических условиях в градирне, отличающийся тем, что сначала наружный воздух осушается в изотермических условиях, проходя через слой зернистого адсорбента в трубном пространстве кожухотрубного теплообменника-адсорбера, в межтрубном пространстве которого циркулирует водопроводная вода для обеспечения изотермических условий осушения воздуха.A method for cooling air and water by indirectly cooling the outside air in an air-to-air surface heat exchanger, then directly cooling the air and water under adiabatic conditions in a cooling tower, characterized in that, first, the outside air is dried under isothermal conditions, passing through a layer of granular adsorbent in the tube space of a shell-and-tube heat exchanger-adsorber, in the annular space of which tap water circulates to provide isothermal conditions for air drying.
RU2022125739A 2022-09-30 Air and water cooling method RU2798113C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798113C1 true RU2798113C1 (en) 2023-06-15

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU93829A1 (en) * 1951-03-14 1951-11-30 С.С. Будневич The method of cooling water to the outdoor dew point temperature
SU714130A1 (en) * 1973-12-27 1980-02-05 Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений Contact apparatus for evaporation water cooling
SU1691661A1 (en) * 1989-11-21 1991-11-15 Туркменский Государственный Университет Им.А.М.Горького Stepped evaporative air cooling plant
RU2274813C2 (en) * 2004-05-17 2006-04-20 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Device for cooling water
RU2300056C2 (en) * 2005-02-21 2007-05-27 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Method for utilizing heat of gas (air) flow
CN205209073U (en) * 2015-12-21 2016-05-04 七台河宝泰隆煤化工股份有限公司 Air separation system
CN212025283U (en) * 2020-04-02 2020-11-27 成都升力科技有限责任公司 Desulfurizing device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU93829A1 (en) * 1951-03-14 1951-11-30 С.С. Будневич The method of cooling water to the outdoor dew point temperature
SU714130A1 (en) * 1973-12-27 1980-02-05 Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений Contact apparatus for evaporation water cooling
SU1691661A1 (en) * 1989-11-21 1991-11-15 Туркменский Государственный Университет Им.А.М.Горького Stepped evaporative air cooling plant
RU2274813C2 (en) * 2004-05-17 2006-04-20 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Device for cooling water
RU2300056C2 (en) * 2005-02-21 2007-05-27 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Method for utilizing heat of gas (air) flow
CN205209073U (en) * 2015-12-21 2016-05-04 七台河宝泰隆煤化工股份有限公司 Air separation system
CN212025283U (en) * 2020-04-02 2020-11-27 成都升力科技有限责任公司 Desulfurizing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2458303C2 (en) Cooling system
El-Dessouky et al. A novel air conditioning system: membrane air drying and evaporative cooling
CN100453958C (en) Adsorption heat exchanger and associated cooled adsorption process
CN109475807B (en) Device for continuously absorbing water and air cooler
US20110174003A1 (en) Evaporative Cooling Tower Performance Enhancement Through Cooling Recovery
AU2009309685A1 (en) Device for producing water from ambient air
JPH11510578A (en) Gas turbine combustion air cooling method and equipment
CN105276679A (en) Double-frequency-conversion constant-humidity dehumidifier and dehumidification method
Gu et al. A proposed hyper-gravity liquid desiccant dehumidification system and experimental verification
US10907867B2 (en) Evaporative chilling systems and methods using a selective transfer membrane
Ma et al. Numerical investigation and comparison on energy performance and exergy destruction of cascading deep dehumidification systems with dehumidification amount exceeding 95%
RU177549U1 (en) Thermoelectric compressed gas dryer
RU2798113C1 (en) Air and water cooling method
Batukray Advances in liquid desiccant integrated dehumidification and cooling systems
KR20190138911A (en) Air Conditioner Having Double Cooling System
CN117916530A (en) Air treatment system
EP4320393B1 (en) A system and method for dehumidifying air
RU2274813C2 (en) Device for cooling water
WO2004081462A1 (en) Air conditioning method using liquid desiccant
CN204043063U (en) Two frequency conversion constant humidity dehumidifier
CN205783433U (en) A kind of energy-saving dehumidifier installing pulsating heat pipe additional
Averkin et al. Method of Air and Water Cooling
JPS61164621A (en) Apparatus for removing moisture or condensible gas
JAVANJAL et al. Efficiency improvement of semi-evaporative cooling systems through environmental analysis.
RU2552212C2 (en) Operating method of chimney-type and fan cooling tower of evaporative type and device for its implementation