RU2007666C1 - Method and device for moistening of air in refrigerator chambers with subzero temperatures - Google Patents

Abstract

FIELD: refrigerating engineering. SUBSTANCE: moisture is pulverized into drops and delivered into a chamber with air cooled by adiabatic expansion and accelerated to supersonic speed while passing through the nozzle. Moisture is sprayed to a drop dispersity of 0.1-1.0 microns by delivering vibrations on end surface of vibration concentrator. Sprayed moisture is delivered to air nozzle tangentially to imaginary circle whose diameter is 0.75-0.64 diameter of gas flow in the plane of moisture delivery. Device comprises air blower, Laval nozzle connected to it and installed in refrigerating chamber with injection unit, and metering device connected with water vessel. Injection unit is made in the form of a source of ultrasound connected to vibration concentrator disposed in a spaced relation in hollow heat-insulated bushing provided with radial channel communicating with metering device. EFFECT: improved functional and operating characteristics. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике конденционирования воздуха, а именно к способам и устройствам увлажнения воздуха, преимущественно в камерах хранения незатаренных пищевых продуктов на холодильниках с температурой в камерах ниже -20^оС.The invention relates to air kondentsionirovaniya, namely to methods and devices for humidifying air, preferably in the chambers nezatarennyh storing foodstuffs in refrigerators at a temperature in the chambers below -20 ° ^C.

Известен способ увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, включающий распыление влаги на капли и подачу в камеру с газовым потоком (В. С. Левитин, В. Н. Шляховецкий "Холодильные установки фруктохранилищ, М. "Колос", с. 78-79). There is a method of humidifying air in the chambers of a refrigerator with negative temperatures, including spraying moisture into drops and feeding it into a chamber with a gas stream (V. S. Levitin, V. N. Shlyakhovetsky "Fruit storage refrigeration systems, M." Kolos ", p. 78- 79).

Недостатками этого способа являются низкая эффективность увлажнения из-за невозможности тонкого распыления влаги, ее замерзания и осаждения, что приводит к усушке хранимого продукта и высокому расходу влаги из-за быстрого падения влажности. The disadvantages of this method are the low efficiency of humidification due to the impossibility of thin atomization of moisture, its freezing and precipitation, which leads to shrinkage of the stored product and high consumption of moisture due to a rapid drop in humidity.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, включающий распыление влаги на капли и подачу в камеру с охлажденным адиабатным расширением воздухом, разогнанным при пропускании через сопло до сверхзвуковой скорости. The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a method of humidifying the air in the refrigerator chambers with negative temperatures, including spraying moisture into drops and feeding air into the chamber with cooled adiabatic expansion, dispersed when passing through the nozzle to supersonic speed.

Этот способ по сравнению с предыдущим позволяет несколько улучшить дисперсность распыления и тем самым повысить эффективность увлажнения и уменьшить сушку продукта, которые, однако, остаются недостаточными. This method compared with the previous allows you to slightly improve the dispersion of the spray and thereby increase the efficiency of wetting and reduce drying of the product, which, however, remain insufficient.

Также известно устройство для увлажнения воздуха, содержащее воздушный нагнетатель, соединенное с ним установленное в холодильной камере сопло Лаваля с узлом впрыска и соединенный с ним дозатор, сообщенный с емкостью для воды. A device for humidification of air is also known, comprising an air blower, a Laval nozzle with an injection unit connected to it and a dispenser connected to it in communication with a water tank and connected to it.

Это устройство обладает теми же недостатками, что и способ для осуществления которого оно предназначено. This device has the same disadvantages as the method for which it is intended.

Целью изобретения является повышение эффективности увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, включающем распыление влаги на капли и подачу в камеру с охлажденным адиабатическим расширением воздухом разогнанным при пропускании через сопло до сверхзвуковой скорости, согласно предлагаемому изобретению, влагу распыляют путем ее подачи на торцовую поверхность концентратора колебаний, колебаемого от источника ультразвука с частотой 18-100 кГц, до дисперсности капель 0,1-1,0 мкм. The aim of the invention is to increase the efficiency of air humidification in the chambers of a refrigerator with negative temperatures, including spraying moisture into drops and feeding air into a chamber with cooled adiabatic expansion while passing through a nozzle to a supersonic speed, according to the invention, the moisture is sprayed by feeding it to the end surface of the concentrator oscillations, oscillating from an ultrasound source with a frequency of 18-100 kHz, to a dispersion of droplets of 0.1-1.0 microns.

Предусмотрена также подача влаги в воздушное сопло тангенциально к мнимой окружности с диаметром 0,75-0,64 диаметра газового потока в плоскости ввода влаги. The moisture supply to the air nozzle is also provided tangentially to an imaginary circle with a diameter of 0.75-0.64 of the diameter of the gas stream in the plane of moisture entry.

Это позволяет за счет повышения дисперсности распыления влаги с 10+20 мкм до 0,1+1,0 мкм замедлить осаждение влаги и тем самым повысить эффективность увлажнения и снизить усушку продуктов при хранении. This allows, by increasing the dispersion of moisture spraying from 10 + 20 microns to 0.1 + 1.0 microns, to slow down the deposition of moisture and thereby increase the efficiency of humidification and reduce shrinkage of products during storage.

Кроме того, определенное направление введения влаги позволяет получить более равномерное ее распыление по сечению, чем уменьшить вероятность столкновения и коагуляции капель распыленной влаги, замедлить осаждение и, тем самым, дополнительно повысить эффективность увлажнения. In addition, a certain direction of the introduction of moisture makes it possible to obtain a more uniform spraying over the cross section than to reduce the likelihood of collision and coagulation of droplets of sprayed moisture, to slow down the deposition, and thereby further increase the efficiency of moistening.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для увлажнения воздуха, содержащем воздушный нагнетатель, соединенное с ним установленное в холодильной камере сопло Лаваля с узлом впрыска и соединенный с ним дозатор, сообщенный с емкостью для воды, узел впрыска выполнен в виде источника ультразвука и соединенного с ним конденсатора колебаний размещенного с зазором в полой теплоизолированной втулке, выполненной с радиальным каналом, сообщенным с дозатором. This goal is also achieved by the fact that in a device for humidification of air containing an air blower, a Laval nozzle with an injection unit connected to it and a dispenser connected to it, connected to a water tank, the injection unit is made in the form of an ultrasound source and connected with it a vibration condenser placed with a gap in a hollow thermally insulated sleeve made with a radial channel in communication with the dispenser.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - фрагмент 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - график неравномерности распределения влаги в зависимости от направления ее ввода по сечению газового потока. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in FIG. 2 - fragment 1 in FIG. 1; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 4 is a graph of the uneven distribution of moisture depending on the direction of its input over the cross section of the gas stream.

Устройство для увлажнения воздуха (см. фиг. 1,3) содержит воздушный нагреватель 1, соединенное с ним сопло Лаваля 2, установленное в холодильной камере 3 с отдушинами 4, емкость 5 для воды, соединенное через дозатор 6 узлом впрыска 7, размещенным тангенциально к мнимой окружности диаметром 0,75-0,64 диаметра газового потока в плоскости ввода влаги. A device for humidification of air (see Fig. 1.3) contains an air heater 1, a Laval nozzle 2 connected to it, installed in a cooling chamber 3 with vents 4, a water tank 5 connected through a dispenser 6 by an injection unit 7 located tangentially to imaginary circle with a diameter of 0.75-0.64 of the diameter of the gas stream in the plane of the moisture input.

Узел впрыска (см. фиг. 2) содержит источник 8 ультразвука частотой 18-100 кГц, соединенный с ним концентратор 9 колебаний, установленный с зазором в полой втулке 10, выполненной с радиальным каналом 11, сообщенным с дозатором 6, и теплоизоляцией 12. The injection unit (see Fig. 2) contains an ultrasound source 8 with a frequency of 18-100 kHz, an oscillation hub 9 connected to it, installed with a gap in the hollow sleeve 10, made with a radial channel 11 in communication with the dispenser 6, and thermal insulation 12.

Расположение ультразвукового распылителя 7 в сопле Лаваля 2 выбрано опытным путем при изменении угла наклона распылителя 7 к оси сопла 5, то есть при изменении диаметра мнимой окружности в плоскости ввода влаги. На графике фиг. 3 наблюдается пик кривой зависимости отношения минимальной влажности (С) к максимальной (Сmax) по сечению газового потока от диаметра мнимой окружности, выраженного относительной величиной. Поток водовоздушной смеси, в котором возможность коагуляции и осаждения капель составляет менее 5% , соответствует области с максимумом отношения С/Cmax и является наиболее благоприятным для работы устройства. Исходя из того, выбраны граничные значения диаметра мнимой окружности, при которых вероятность осаждения капель составляет 5% . The location of the ultrasonic atomizer 7 in the Laval nozzle 2 was chosen empirically by changing the angle of inclination of the atomizer 7 to the axis of the nozzle 5, that is, when changing the diameter of the imaginary circle in the plane of the moisture input. In the graph of FIG. 3 there is a peak in the curve of the ratio of the minimum humidity (C) to the maximum (Cmax) over the gas flow cross section on the imaginary circle diameter, expressed as a relative value. The air-water mixture flow, in which the possibility of coagulation and precipitation of drops is less than 5%, corresponds to the region with a maximum C / Cmax ratio and is most favorable for the operation of the device. Based on this, the boundary values of the imaginary circle diameter were chosen at which the probability of droplet deposition is 5%.

Устройство работает следующим образом. Влагу из емкости 5 через дозатор 6 подают в канал 11 втулки 10, теплоизолированной изоляцией 12 для исключения ее замерзания, узла впрыска 7, откуда она поступает на боковую поверхность концентратора 9 колебаний, колеблемого с частотой 18-100 кГц от источника ультразвука 8. Интервал частот ультразвуковых колебаний концентратора выбран исходя из того, что при частоте колебаний концентратора меньше 18 кГц он не успевает диспергировать подаваемую воду, которая за счет разряжения, создаваемого скоростным потокам газа, отрывается от него и дробится до дисперсности капель 10+20 мкм, что позволяет получить положительный эффект. При частоте колебаний выше 100 кГц амплитуда колебаний концентратора настолько низка, что вязкость воды не позволяет дробить ее в диапазоне размера капель, заданном предлагаемым способом, что ведет к снижению положительного эффекта. The device operates as follows. Moisture from the tank 5 through the dispenser 6 is fed into the channel 11 of the sleeve 10, thermally insulated with insulation 12 to prevent freezing, injection unit 7, from where it enters the lateral surface of the oscillation concentrator 9, oscillating with a frequency of 18-100 kHz from the ultrasound source 8. Frequency range The ultrasonic vibrations of the concentrator were chosen based on the fact that, at a concentrator oscillation frequency of less than 18 kHz, it does not have time to disperse the supplied water, which, due to the vacuum created by high-speed gas flows, breaks away from it and crushes to dispersion of droplets 10 + 20 microns, which allows to obtain a positive effect. At an oscillation frequency above 100 kHz, the oscillation amplitude of the concentrator is so low that the viscosity of the water does not allow crushing it in the drop size range specified by the proposed method, which leads to a decrease in the positive effect.

Одновременно с влагой воздушным нагнетателем 1 в сопло Лаваля 2 подают воздух, который разгоняется до сверхзвуковой скорости и охлаждается за счет адиабатического расширения. Разряжение, создаваемое движущимися воздушным потоком и колебаниями концентратора 9, приводит к перемещению воды по боковой поверхности концентратора 9 к его торцу, с которого происходит распыление воды до дисперсности капель 0,1+1,0 мкм, которые смешиваются с газовым потоком и распределяются им в холодильной камере 3. Отработанный воздух удаляется через отдушину 4. Дисперсность капель влаги в указанном интервале позволяют получать устойчивый туман, способствующий повышению эффективности увлажнения воздуха при уменьшении расхода воды, что позволяет снизить усушку хранимых в холодильной камере пищевых продуктов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1067303, кл. F 24 F 3/14, 1982.  Simultaneously with moisture, an air blower 1 feeds air into the Laval nozzle 2, which accelerates to a supersonic speed and is cooled by adiabatic expansion. The pressure created by the moving air flow and the vibrations of the concentrator 9 leads to the movement of water along the lateral surface of the concentrator 9 to its end, from which water is sprayed to a dispersion of droplets of 0.1 + 1.0 μm, which are mixed with the gas stream and distributed into refrigerator compartment 3. Exhaust air is removed through the outlet 4. The dispersion of moisture droplets in the specified interval allows you to get a stable fog, which helps to increase the efficiency of air humidification while reducing water consumption, Th reduces shrinkage stored in the refrigerator of food. (56) Copyright certificate of the USSR N 1067303, cl. F 24 F 3/14, 1982.

Claims (3)

1. Способ увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, включающий распыление влаги на капли и подачу ее в камеру с охлажденным адиабатным расширением воздухом, разогнанным при пропускании через сопло до сверхзвуковой скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности увлажнения воздуха и снижения усушки продуктов при хранении, влагу распыляют путем подачи на торцевую поверхность концентратора колебаний, колебаемого от источника ультразвука с частотой 18 - 100 кГц, до дисперсности капель 0,1 - 1,0 мкм. 1. A method of humidifying air in chambers of a refrigerator with negative temperatures, comprising spraying moisture into drops and supplying it to a chamber with cooled adiabatic expansion of air dispersed by passing through a nozzle to a supersonic speed, characterized in that, in order to increase the efficiency of humidification and reduce drying of products during storage, moisture is sprayed by applying vibrations to the end surface of the concentrator, oscillating from an ultrasound source with a frequency of 18-100 kHz, to a droplet dispersion of 0.1-1.0 microns . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распыленную влагу подают в воздушное сопло тангенциально к мнимой окружности диаметром 0,75 - 0,64 диаметра газового потока в плоскости ввода влаги. 2. The method according to p. 1, characterized in that the sprayed moisture is fed into the air nozzle tangentially to an imaginary circle with a diameter of 0.75 - 0.64 of the diameter of the gas stream in the plane of the moisture input. 3. Устройство для увлажнения воздуха в камерах холодильника с отрицательными температурами, содержащее воздушный нагнетатель, соединенное с ним установленное в холодильной камере сопло Лаваля с узлом впрыска и дозатор, сообщенный с емкостью для воды, отличающееся тем, что узел впрыска выполнен в виде источника ультразвука и соединенного с ним концентратора колебаний, размещенного с зазором в полой теплоизолированной втулке, выполненной с радиальным каналом, сообщенным с дозатором.  3. A device for humidifying air in the chambers of a refrigerator with negative temperatures, comprising an air blower, a Laval nozzle with an injection unit and a dispenser connected to it in communication with a water tank, connected to it, characterized in that the injection unit is made in the form of an ultrasound source and a vibration concentrator connected to it, placed with a gap in a hollow thermally insulated sleeve made with a radial channel in communication with the dispenser.

Images