Search

The purpose of the study is the creation of a new generation of evaporative air coolers, providing a reduction in the limit of evaporative cooling from the temperature of the wet thermometer to the dew point of the incoming air stream. The goal was achieved due to the exclusion of traditional refrigeration vapor compression equipment from air conditioning systems. The result of theoretical and experimental studies of low-temperature evaporative air coolers was the development of circuit solutions for evaporative low-temperature coolers in an autonomous form. The analysis was carried out taking into account modern solutions (patents) and publications in leading foreign scientific publications of recent years. The authors carried out an analysis of the danger of moisture "recondensation" that is characteristic specifically for the processes of low-temperature evaporative cooling of air. The authors made recommendations to prevent this phenomenon, leading to a sharp decrease in cooling efficiency. The authors carried out a series of experimental studies of hydroaerodynamics and heat and mass transfer processes in low-temperature air coolers. The values of the "delay" of the liquid in the packed layer were determined. These data make it possible to calculate the real wetting of the surface of the packed layer, which are fundamentally important when switching to multi-channel packed structures of polymer materials. The results obtained allow us to expand the field of practical use of evaporative cooling methods, for example, to achieve air comfort parameters in the air conditioning system with a developed, more effective than the traditional, circuit design.

Значительную часть затрат в себестоимости произведенных отливок готовой продукции в литейном производстве составляет стоимость графитированных электродов, поэтому снижение их удельного расхода является актуальной задачей. С помощью компьютерного моделирования проведен анализ влияния испарительного охлаждения водой боковой поверхности графитированных электродов на их расход для дуговых печей трехфазного переменного тока вместимостью 3 т. Установлено, что при расходе воды 0,15 м3/ч на каждый электрод диаметром 250 мм приводит к снижению угара графита примерно на 45 %. Выявлено, что подача воды в систему испарительного охлаждения для холодных электродов наиболее рациональна через 6–7 минут после включения тока. Существует оптимальный расход воды, соответствующий минимуму затрат на графитированные электроды и дополнительную электроэнергию. Использование испарительного охлаждения графитированных электродов в дуговых печах может быть рекомендовано для снижения их расхода на действующих и проектируемых дуговых печах малой емкости. A significant part of the cost in the cost of castings of finished products in the foundry industry is the cost of graphite electrodes, therefore, reducing their specific consumption is an important task. Using computer simulation, analysis of the effect of evaporative cooling of water on the lateral surface of graphite electrodes on their consumption for three-phase AC arc furnaces with a capacity of 3 tons was carried out. by about 45 %. It was revealed that the supply of water to the evaporative cooling system for cold electrodes is the most rational 6–7 minutes after switching on the current. There is an optimal water consumption corresponding to the minimum cost of graphite electrodes and additional electricity. The use of evaporative cooling of graphite electrodes in arc furnaces can be recommended to reduce their consumption in existing and projected arc furnaces of small capacity.

Для быстрого охлаждения криогенных жидкостей целесообразно использовать струйные охладители жидкости (СОЖ). Охлаждение жидкости производится за счет её частичного испарения при истечении вскипающего потока из сопла с последующим разделением фаз в сепараторе. При давлении на срезе сопла ниже тройной точки можно получить поток в шугообразном состоянии. Рассматривается рабочий процесс в СОЖ, представлены результаты его теоретического и экспериментального исследования. Приведены характеристики СОЖ, работающих на кислороде, водороде, метане и азоте с расходами от 0,2 до 400 кг/с, и установок на их основе. Скорость охлаждения жидкости превышает 400 К/с. Размеры и масса устройств в 30...100 раз меньше, чем у традиционных поверхностных теплообменников. При испытаниях криогенных насосов обеспечено повторное использование до 95 % жидкости. Получен поток шугообразного азота с размерами кристаллов менее 100 мкм. Возможно получение потока шугообразного водорода с полным давлением 0,06...0,18 МПа и размерами кристаллической фазы менее 40 мкм., An analysis of cryogenic liquids’ cooling methods and systems showed jet coolers of liquids (JCL) prospective application. Cooling of the liquid is realized at the expense of its partial evaporation at the boiling flow outflow from the nozzle with the subsequent phases’ separation. It is possible to obtain flow slush state for nozzle outlet pressures lower than substance triple point. The working process of the device, theoretical and experimental investigation results are represented in article. JCL characteristics for oxygen, methane, hydrogen and nitrogen at the flow rate from 0,2 to 400 kg/s and installations on its base are also represented. The liquid cooling rate is more 400 K/s. The devices dimensions and mass 30...100 times lower than traditional superficial heat-exchangers. Up to 95% cryogenic liquids repeated use was provided at the cryogenic pumps tests. The slash nitrogen flow with the crystals’ dimensions less than 100 microns was obtained. It is possible to produce the slush hydrogen flow with the total pressure 0,06...0,.18 МPа and crystal phase’s dimensions less than 40 microns., Для швидкого охолодження кріогенних рідин доцільно використовувати струменеві охолоджувачі рідини (СОР). Охолодження рідини проводиться за рахунок її часткового випаровування при витіканні скипаючого потоку з сопла з подальшим поділом фаз в сепараторі. При тиску на зрізі сопла нижче потрійної точки можна отримати потік в шугообразном стані. Розглядається робочий процес в СОР, представлені результати його теоретичного і експериментального дослідження. Наведено характеристики СОР, що працюють на кисні, водні, метані і азоті з витратами від 0,2 до 400 кг/с, і установок на їх основі. Швидкість охолодження рідини перевищує 400 К/с. Розміри і маса пристроїв в 30...100 разів менше, ніж у традиційних поверхневих теплообмінників. При випробуваннях кріогенних насосів забезпечено повторне використання до 95 % рідини. Отримано потік шугообразного азоту з розмірами кристалів менше 100 мкм. Можливе отримання потоку шугообразного водню з повним тиском 0,06...0,18 МПа і розмірами кристалічної фази менше 40 мкм.

The paper presents a review of evaporative cooling technology. Were analyzed the advantages of this process. The review is in the details: the theory and operation of the cooling system. It was found that this method has a huge impact on the energy efficiency of industrial equipment. В работе представлен обзор технологии испарительного охлаждения. Были проанализированы преимущества данного процесса. Обзор представляется в деталях: теория и принцип работы системы охлаждения. Было выявлено, что данный способ оказывает огромное влияние на повышение энергоэффективности промышленного оборудования.

Atmospheric air and water are effective and accessible agents which allow to provide heat removal from the technological equipment into the surrounding environment. For many installations, which operate practically all the year round, the summer period is critical due to a rise in temperature in the surrounding environment. To stabilize the operation of the heat exchange equipment during this period the temperature of the return water should be kept at the level not higher than 28 °C. Various processes of water and air cooling in the contact devices — mechanical draft cooling towers have been considered. The analysis of changes in the parameters of atmospheric air which should be kept in the cooling tower to cool a circulating water has been made. It has been shown that the limiting temperature of water cooling and the temperature differences are determined by the preliminary way of water cooling and the atmospheric air parameters. The most efficient way of water cooling is a combined indirect evaporative air cooling before feeding it into the cooling tower. It allows to cool the circulating water of the recirculation system up to the temperatures close to the dew point temperature of 17...22 °C., Атмосферной воздух и вода являются эффективными и доступными агентами, позволяющими обеспечивать отвод тепла от технологического оборудования в окружающую среду. Для многих установок, работающих практически круглогодично, критическим из-за повышения температуры окружающей среды является летний период. Для стабилизации работы теплообменного оборудования в этот период необходимо обеспечивать температуру оборотной воды не выше 28 °С. Рассмотрены различные процессы охлаждения воды и воздуха в контактных аппаратах — вентиляторных градирнях. Выполнен анализ изменения параметров атмосферного воздуха, который подаётся в градирню для охлаждения циркулирующей воды. Показано, что предельная температура охлаждения воды и перепад температур определяются способом предварительного охлаждения воды и параметрами атмосферного воздуха. Наиболее эффективный способ охлаждения воды — комбинированное непрямое испарительное охлаждение воздуха перед его подачей в градирню. Это позволяет добиться охлаждения циркулирующей воды оборотной системы до температур близких к температуре точки росы 17…22 °С.

The paper is dedicated to the 65 th anniversary of the introduction of the world's first evaporative cooling plant. It lays down the theoretical basis of evaporative cooling and shows advantages of this system in terms of energy efficiency and environmental friendliness., Статья подготовлена в связи с 65-летием внедрения первой в мире установки испарительного охлаждения. Изложены теоретические основы испарительного охлаждения и показаны преимущества данной системы с точки зрения энергоэффективности и экологии., Стаття підготовлена у звязку із 65-річчям впровадження першої в світі установки випарного охолодження. Викладені теоретичны основни випарного охолодження та показани переваги їх впровадження з точки зору енергоефективності та екології.

Статья подготовлена в связи с 65-летием внедрения первой в мире установки испарительного охлаждения. Изложены теоретические основы испарительного охлаждения и показаны преимущества данной системы с точки зрения энергоэффективности и экологии. The paper is dedicated to the 65th anniversary of the introduction of the world's first evaporative cooling plant. It lays down the theoretical basis of evaporative cooling and shows advantages of this system in terms of energy efficiency and environmental friendliness.