Способ работы осушителя сжатого газа и осушитель сжатого газа

Способ работы осушителя сжатого газа включает предварительное охлаждение части потока за счет его расширения в расширителе, например в пневмодросселе или в вихревой трубе, и выхолаживание основного потока от охлажденной части. Сконденсировавшуюся во влагоотделителе влагу отбирают и охлаждают влагой газ, подаваемый на вход расширителя. Осушитель сжатого газа содержит источник сжатого газа, расширитель и влагоотделитель со сливным патрубком. Сливной патрубок влагоотделителя соединен с охлаждающей полостью теплообменника, обеспечивающего охлаждение газового потока на входе в расширитель. Использование изобретения позволяет снизить энергозатраты на осушку газа. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области создания техники для осушки потока сжатого газа, например сжатого воздуха.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения в части способа является способ работы осушителя сжатого газа, включающий предварительное охлаждение части потока за счет его расширения в расширителе (вихревой трубе) и выхолаживание основного потока от охлажденной части (см. патент RU 2015463, кл. F 25 В 9/02, 1994).

Ближайшим аналогом заявленного изобретения в части устройства является осушитель сжатого газа, содержащий источник сжатого газа, расширитель и влагоотделитель со сливным патрубком (см. а.с. SU 798435, кл. F 25 В 9/02, 1981).

Задачей настоящего изобретения является уменьшение потерь холода, выработанного в расширителе.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы осушителя сжатого газа, включающем предварительное охлаждение части потока за счет его расширения в расширителе, например в пневмодросселе или в вихревой трубе, и выхолаживание основного потока от охлажденной части, согласно изобретению, отбирают сконденсировавшуюся во влагоотделителе влагу и охлаждают влагой газ, подаваемый на вход расширителя.

Влагу, сконденсировавшуюся во влагоотделителе, после охлаждения газа, подаваемого на вход вихревой трубы, подают на охлаждение камеры энергообмена вихревой трубы.

К влаге, сконденсировавшейся во влагоотделителе и направляемой на охлаждение камеры энергообмена вихревой трубы, добавляют влагу из влагоотделителя, сконденсировавшуюся в охладителе, расположенного после компрессора.

В осушителе сжатого газа, содержащем источник сжатого газа, расширитель и влагоотделитель со сливным патрубком, согласно изобретению, сливной патрубок влагоотделителя соединен с охлаждающей полостью теплообменника, обеспечивающего охлаждение газового потока на входе в расширитель.

Расширитель выполнен в виде вихревой трубы, причем влагу после теплообменника подают в охлаждающую полость камеры энергообмена вихревой трубы.

Устроена предлагаемая конструкция следующим образом (фиг.1). Источник сжатого газа 1 (нагнетатель, компрессор, магистральный трубопровод, газовая скважина и т.п.) через холодильник 2 присоединен к тройнику-смесителю 3. К этому же смесителю 3 через расширитель (пневмодроссель) 4 и холодильник 5 компрессора 6 присоединен еще один (дополнительный) источник сжатого газа 6, имеющий рабочее давление более высокое, чем в основном источнике 1. Выход тройника-смесителя 3 через влагоотделитель 7 связан с потребителем 8 сухого газа, влагоотделитель имеет входной 9 и выходной 10 патрубки. Дополнительный источник (дополнительный компрессор) имеет входной (всасывающий) патрубок 11 и выходной патрубок 12.

Влагоотделитель 7 помимо патрубков 9 и 10 имеет еще и сливной патрубок 13, соединен с охлаждающей полостью устройства, обеспечивающего охлаждение газового потока. На фиг.1 таким устройством является рекуперативный теплообменник 14, расположенный на участке трубопровода, соединяющем через холодильник 5 выход компрессора 6 с расширителем (пневмодросселем) 4 и расположенном непосредственно перед входом в этот пневмодроссель. Прямым каналом в таком теплообменнике является трубопровод 15 - теплообменник типа “труба в трубе” 14.

В качестве расширителя может использоваться не только пневмодроссель, но и одно- или двухпоточная вихревая труба.

Рассматриваемое устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом (фиг.1).

Сжатый воздух после основного компрессора 1 охлаждается в холодильнике 2 и поступает на смешение в смеситель 3. Сюда же через холодильник 5 и пневмодроссель 4 поступает сжатый воздух от дополнительного компрессора 6, имеющего рабочее давление более высокое, чем в основном компрессоре 1. Например, компрессор 1 имеет стандартное рабочее давление 6 атм (типовое давление воздуха, подаваемого в обычные заводские пневмосети), а компрессор 6 может иметь давление 30 атм. Проходя через пневмодроссель 4, поток 6-5 высокого давления дросселируется от 30 до 6 атм и сильно охлаждается. Смешиваясь в смесителе 3, основной теплый поток 1-2 выхолаживается от охлажденного в пневмодросселе 4 дополнительного потока. В образующейся холодной смеси происходит конденсация влаги, которая отделяется во влагоотделителе 7, после чего осушенный воздух поступает потребителю 8.

Согласно фиг.1, во влагоотделителе 7 скапливается сконденсировавшаяся влага, имеющая пониженную температуру, т.е. в таком влагоотделителе накапливается некоторое количество холода, который можно возвращать в расширитель. Для этого охлажденную влагу из влагоотделителя подают в теплообменник 14, в котором происходит охлаждение потока газа, поступающего по трубопроводу 15 на вход расширителя 4. В результате на выходе из расширителя удается увеличить холодопроизводительность за счет получения более низкой температуры газа, что позволяет сократить его расход.

Возможна работа подобного осушителя, в котором в качестве расширителя используется не пневмодроссель, а вихревая труба 16, имеющая входной 17, горячий 18 и холодный 19 патрубки (фиг.2).

Несмотря на то, что вихревые трубы имеют более высокий КПД по сравнению с пневмодросселями, однако они более чувствительны к влаге, содержащейся в питающем газе. Поэтому на их входе (после компрессора 6) обязательно ставится дополнительный влагоотделитель 20, т.к. при сжатии от 6 атм до 30 атм даже подсушенного воздуха его влажность опять повышается до 100%.

Вихревая труба 16 может работать либо в однопоточном, либо в двухпоточном режиме. При работе в однопоточном режиме горячий патрубок 18 перекрывается заглушкой 21. При работе в двухпоточном режиме горячий поток, выходящий из патрубка 18, либо сбрасывается в атмосферу, либо подается на вход основного компрессора 1 (на фигурах не показано). Это уменьшает количество влаги в основном осушаемом потоке, т.к. эта часть потока была ранее уже осушена.

Для рекуперации холода, содержащегося во влаге влагоотделителя 7, этой влагой охлаждают камеру энергообмена вихревой трубы 16. Для этого такую влагу подают в охлаждающую полость 22 камеры энергообмена вихревой трубы 16. Такая влага будет интенсивно охлаждать наружную стенку камеры энергообмена, и в результате происходит повышение холодопроизводительности вихревой трубы.

Влагой, сконденсировавшейся во влагоотделителе, можно охлаждать газ, подаваемый на вход вихревой трубы. Для этого сливной патрубок 13 влагоотделителя 7 соединяется с охлаждающей полостью теплообменника 14, обеспечивающего охлаждение газового потока, подаваемого на вход 17 вихревой трубы 16 (фиг.3). Поток газа 20-17, проходя по прямому каналу 15 теплообменника 14, выхолаживается, что способствует повышению холодопроизводительности вихревой трубы.

После охлаждения прямого потока 15 (после охлаждения газа, подаваемого на вход вихревой трубы) влагу можно подать на охлаждение камеры энергообмена вихревой трубы. Кроме того, к влаге, сконденсировавшейся во влагоотделителе 7 и направляемой на охлаждение камеры энергообмена вихревой трубы, можно добавить влагу из влагоотделителя 20, сконденсировавшуюся в этом охладителе после сжатия газа в компрессоре 6. Для этого в тройнике 23 смешивается влага, выходящая из теплообменника 14 и влагоотделителя 20, после чего подается в охлаждающую полость 22 камеры энергообмена вихревой трубы 16.

Большее количество охлаждающей жидкости, подаваемой на охлаждение, позволяет увеличить отбор энергии от газа, расширяющегося в вихревой трубе, что в целом позволяет повысить ее холодопроизводительность и снизить энергозатраты на осушку газа.

1. Способ работы осушителя сжатого газа, включающий предварительное охлаждение части потока за счет его расширения в расширителе, например, в пневмодросселе или в вихревой трубе, и выхолаживание основного потока от охлажденной части, отличающийся тем, что отбирают сконденсировавшуюся во влагоотделителе влагу и охлаждают влагой газ, подаваемый на вход расширителя.

2. Способ работы осушителя сжатого газа по п.1, отличающийся тем, что влагу, сконденсировавшуюся во влагоотделителе, после охлаждения газа, подаваемого на вход вихревой трубы, подают на охлаждение камеры энергообмена вихревой трубы.

3. Способ работы осушителя сжатого газа по п.2, отличающийся тем, что к влаге, сконденсировавшейся во влагоотделителе и направляемой на охлаждение камеры энергообмена вихревой трубы, добавляют влагу из влагоотделителя, сконденсировавшуюся в охладителе, расположенного после компрессора.

4. Осушитель сжатого газа, содержащий источник сжатого газа, расширитель и влагоотделитель со сливным патрубком, отличающийся тем, что сливной патрубок влагоотделителя соединен с охлаждающей полостью теплообменника, обеспечивающего охлаждение газового потока на входе в расширитель.

5. Осушитель сжатого газа по п.4, отличающийся тем, что расширитель выполнен в виде вихревой трубы, причем влагу после теплообменника подают в охлаждающую полость камеры энергообмена вихревой трубы.