Установка для осушения воздуха

 

< >60)428

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Coma Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 418614 (22) Заявлено 10.10.75 (21) 2180092/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.04.78. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 18.04.78 (51) М Кч г Е 21 F 3!00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 622.413.4 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

М. И. Лишневский и Е. А. Тучнин

Специальное конструкторское бюро по автоматике в нефтепереработке и нефтехимии (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУШЕНИЯ ВОЗДУХА

Изобретени е относится к технике осушения сжатого воздуха, предназначенного для питания пневматических систем а втоматизац ии,и механизации:производственных тчроцессов, преимущественно в горной и .нефтедобы- 5 вающей промышленности.

Изв естна установка для осушения воздуха, состоящая из двух адсорбвров, коллекторов влажного и осушенного воздуха с установленными на них запорными и обр,атными клана- 10 нами,,командного поста и редукционного вентиля íа трубопроводе подачи осушенного воздуха на продувку, отличающаяся том, что, с целью по вышения экономичности осушения воздуха при отрицательных температурах окружающей среды, установка снабжена капиллярной трубкой, один конец которой сообщен с коллектором осушенного воздуха, а другой — с атмосферой через регулируемый дроссель, перед которым подключена линия 20 управления регулирующим клапаном, установленным параллельно редукционному вентилю (1).

Недостаток данной установки — низкая экономичность осушения при положительных 25 температурах окружающей среды. Он обусловлен тем, что при положительных температурах окружающей среды выпадение конденсата из потока осушенного .воздуха внутри иапиллярной трубки не вызывает сужения З0 его пароходного сечения и ощутимого изменения гидравлического сопротивления. Поэтому при положительчых температурах окружающей среды, вне зависимости от изменений влажности осушенного воздуха, давление в линии управления остается постоянным и равным установленному при первичной наладке, а регулирующий клапан постоянно закрыт.

В результате этого цри эксплуатации установки при положительных температурах окружающей среды редукционный вентиль настраивают на такой расход продувочного потока, который обеспечивает минимальную для данного климатического района температуру точки росы осушенного;воздуха, прогнозируемую на определенный предстоящий отрезок времени. В течение данного отрезка времени, естественно, происходят периодические повышения температуры, вызываемьц изменением погодных условий, времени суток и т. д. При,повышении температуры можно было бы, сюижая расход продувочного потока и соответственно повышая температуру точки росы осушенного воздуха, улучшить расходные показатели, известной установки.

Однако производить такую корректировку вручную, как правило, крайне трудоемко и сложно.

В связи с этим установленный при первичной наладке расход в процессе работы нс

601428 меняют, следствием чего является низкая экономичность осушения прои положительных температурах окружающей среды.

Цель изобретения — по вышение экономичности осушения при положительных температурах окружающей среды.

Поставленная цель достигается за счет того, что известная установка снабжена дополнительным трубопроводом с перегородкой из обратимо набухающего,в среде влажного воздуха капиллярнопористого полимерного материала, например древесины, установленным параллельно капиллярной трубке, вход и выход которой снабжены запорными вентилями.

Это позволяет отключить ка нилл ярную трубку и при положительных температурах использовать .в качестве чувствительного:элемента трубопровод с перегородкой из ооратимо набухающего в среде влажного воздуха капиллярнопористого материала, гидравлическое сопротивление которого зависит от степени его набухания и соответствующего сужения или расширения сечения капиллярных кандалов.

На чертеже изображена схема предлагаемой установи.

Установка состоит из адсорбероз 1 и 2, которые через заполярные клапаны 8и,4 соединены с коллектором влажного воздуха 5, через запорные клапаны 6 и 7 — с коллектором сброса 8 продувочного потока в атмосферу, через обратные клапаны 9 и 10 — с оллектором 11 осушенного воздуха, а через обратные клапаны 12 и 18 — с коллектором подачи осушенного воздуха на .продувку 14, сообщенным с коллектором осушенного воздуха 11 через параллельно установленные редукционный вентиль 15 и регулирующий клапан 16, Установка снабжеча также каппллярной трубкой 17, один колец которой через запорный вентиль 18 соединен с коллектором осушенного воздуха 11, а другой — через зачорный вентиль 19 и регулируемый дроссель

20 — с атмосферой. До запорного вентиля 18 и после запорного вентиля 19 параллельно капиллярной трубке 17 подключен трубопро«од 21 с перегородкой 22 из обратимо набухающего в среде;влажного воздуха капилляр опористого полимерного материала. На участке между регулируемым дросселем 20 и запорным вентилем 19 к капиллярной трубке 17,подсоедин ена линия управления 28 с регул ирующим клапаном 1б, снабженная манометром 24. Участок капиллярной трубки

17, находящийся между запорчыми вентилями 18 и 19, а также трубопровод 21 с пере"ородкой 22 размещены на открытом воздухе зне помещения или кожуха 25, в котором размещена установка. Управление работой запорных клапанов 8, 4, 6;и 7 производится командным постом 26, обеспечивающим их переключение в соответствии с заданным вре ..i е нем цикл а.

Установка работает следующим образом.

20 5

ЗЬ

Поступающий,на осушение вл ажный воздух попеременно .пропускается через два цик;.ично раоотающих адсорбе ра 1 и 2. Переключения адсорберов со стадии осушения сжатого воздуха на регенерацию адсорбента .и обратно осуществляется с помощью командного г.оста 26.

На схеме изображено положени е, при котором в адсорбере 1 производится осушение влажного .воздуха, а в адсорбере 2 — регенерация адсорбента..При этом запцрные клапаны 8 и 7 открыты, а 4 и 6 — закрыты. Влажный воздух поступает в адсорбер 1 через открытый .запорный клапан 8, а осушенный .воздух выводится из адсорбера 1 через обратный клапан 9 и направляется к потребителю по коллектору 11 осушенного воздуха. Dopa Tные клапаны 10 и 12 закрыты противодавлением. Часть осушенного воздуха,из коллектэipa 11 через редукционный вентиль 15 и регулирующий клапан 16 отводится .в коллектэр по дачи осушенного воздуха на продувку

14, а из него через обратный клапан 18 подается в адсорбер 2 в направлении,,противоположном направлению:подачи влажного воздуха па стадии осушения.

Вы одящий из адсорбера 2 увлажненный прэдувочный поток поступает в коллектор сброса 8 в атмосферу через открытый запорный клапан 7.

При пе реключении адсорбера 2 на осушение влажного воздуха, а адсорбера 1 — на регенерацию а,- сорбента запорные кла IBHbI

8 и 7 закрываются, а 4 и б — открываются.

При этом влажный воздух поступает .в адсорбер 2 через открытый запорный клапан 4.

Осушенный воздух выводится,из адсорбера 2 через обратный клапан 10 и налравляется к потребителю по кэллектору 11. Обратные клапаны 9 и 18 закрыты противодавлением.

Часть осушенного воздуха из коллектора,11 через редукцио-IHbIH вентиль 15 и регулирующий клапан 16 отводится в коллектор подачи осушенного воздуха на продувку 14, а .из него через обратный клапан 12 поступает в адсорбер 1,в направлении, противоположном направлению подачи влажного, воздуха на стадии,осушения. Выходящий из,адсорбера

1 увлажненный продувочный поток поступает в коллектор сброса 8 в атмосферу через открытый запорный клапан б, Редукционный вентиль 15 постоянно настроен на расход продувочного потока, обеспечивающий некоторую заданную максимальную температуру точки росы осушенного воздуха. П ри температуре окружающей, среды, превышающей заданную максимальную температуру точки росы, регулирующий клапан

16 полностью закрыт. Это обеспечивается первичной регулировкой, при которой, закрывая регулируемый дроссель 20 и повышая тем самым сопротивление на выходе осушенного воздуха .в,атмосферу из капиллярной трубки

17, увеличивают давление в лини и управления 28, контролируя его по ма нометру 24.

601428

Эксплуатация предлагаемой установки при положительных температурах окружающей среды производится пр и закрытых запорных вентилях 18 и 19. При снижен ни температуры окружающей среды ниже заданной максимальной температуры точки росы осушенного воздуха в находящемся на открытом воздухе трубопроводе 21 с перегородкой 22 н ачинается конденсация водяного пара, сопровождающаяся набуханием капиллярнопористого полимерного материала перегородки 22.

Поскольку по наружному контуру перегородка упирается во внутреннюю поверхность трубопровода 21, то увеличение объема матер иала перегородки,при набухании происходит за .счет ее длины,и уменьшения объема пор.

При этом происходит увеличение дтины и сужение диаметра капиллярных каналов,материала перегородки 22,и, как следствие, возрастание ее гидравлического сопротивления п ри прохождении через нее воздушного потока. ,В результате давление в капиллярной трубке 17 на участке между з апорным вентилем 19 и регулируемым дросселем 20 начинает падать. Соответственно снижается давление и в линии управления 28, сообщенной с этим участком трубки:1I7.

Это влечет за собой пропорциональное открытие регулирующего клапана,1б .и уветичение расхода осушенного воздуха на регенерацию адсорбента. Так как увеличение расхода,продувочного потока повышает качество осушения, то в коллекто1р 11 и соответственно в трубопровод 21 начинает поступать более сухой воздух, пар циальное давление водяного пара в котором ниже, чем парциальное давление водяного пара в толще матер нала перегородки 22. В результате происходит постепенное высушивание капиллярнопористого полимерного материала перегородки 22 и уменьшение ее объема за счет снижения длины,и увеличен|ия объема пор, сопровождающееся снижением ее гидравлического сопротивленяя. Поэтому давление сжатого воздуха н ка пиллярной трубке 17 я а участке между запорным вентилем 19 и регулируемым,дросселем 20 начинает возрастать. Соответственно повышается давление,и в лини и управл ения

28. Регулирующий клапан lб пропорционально закрывается и расход продувочного потоKB снижается. Качество осушения ухудшается, и по коллектору 11 и соответственно трубопроводу 21 начинает идти более влажный воздух, и регулирующий клапан lб снова пропо рцIHQHBJIbHQ открывается. В конечном итоге наступает состояние равновесия по водяному пару между воздушным потоком и материалом перегородки 22, при котором температура точки росы осушенного воздуха .стабилизируется на значении, равном температуре окружающей:ср еды.

Если в дальнейшем произойдет новое снижение температуры окружающей среды, то соответствующее снижение температуры точки росы осушенного воздуха будет происходить аналогичным образом до тех пор, пока не установится новое состояние равновесия

5 по водяному пару, между воздушным потоком и материалом перегородки 22, при котором температура точки росы осушенного воздуха стабилизируется на значении, равном новому, более низкому, чем предыдущее, значен.ио

10 температуры окружающей среды. Одновременно повышается температура находящейся в контакте с окружающей средой перегородки 22. В результате этого парциальное давление водяного пара в толще материала перегородки 22 становится больше парциального давления водяного пара в воздушном потоке.

Начинается высушивание материала перегородки 22, влага, содержащаяся .в материале перегородки, постепенно, испаряется в воздушный поток. Гидравлическое сопротивление перегородки 22 снижается, давление в линии управления 28 возрастает и регулирующий клапан lб пропорционально закрывается.

Расход п родувочного потока уменьшается, качество осушения ухудшается и температур точки росы осушенного воздуха начинает повышаться до тех пор, .пока не стабилизируется, на значении, равном новому, более .высокому, чем предыдущее, значению температуры окпужающей среды, Таким образом в предложенной установке за счет саморегулирования температуры точки росы осушенного воздуха при положительных температурах окружающей среды обеспечивается повышечие экономичности осушеH, Я

Эксплуатация предлагаемой установки при отрицательных тем,I pBTурах окружающей среды производипгся при открытых запорных вентилях 18 и 19.

Кроме того, при отрицательных температурах окружающей среды капиллярные качалы материала перегородки 22 заполняются льдом, в результате чего ее гидравлическое

45 сопротивление делается бесконечно большим, что эквивалентно ее полному перекрытию, например с помощью запорного вентиля.

При снижении температуры окружающе. среды ниже O С начинается оседание льда на внутренней поверхности капиллярной трубки

17, и как следствие — сужение ее сечения. В результате этого давление сжатого воздуха в капиллярной трубке 17 на участке между запорным вентилятором 19 и регулируемым дросселем 20 начинает уменьшаться. Соответственно снижается давление и в линии управления 28. Регулирующий клапан lб пропорционально открывается. Качество осушения улучшается, и по капиллярной трубке 17 на60 чинает идти более сухой воздух, парциальное давление водяного пара в котором меньше, чем па рциальное давление водяного пара над поверхностью льда. Это вызывает испарение льда с внутренней поверхности капиллярной трубки 17. Сечение ее увеличивается, и давле601428 ние в лини и управления 28 возрастает, что влечет за собой пропорциональное закрытие регулирующего клапана 1б, Качество осушения ухудшается,,и по капиллярной трубке 17 идет более влажный воздух. Испарение льда, 5 осевшего на внутренней поверхности капиллярной трубки 17, замедляется, и регулирующий клапан 1б снова, пропорционально открывается. В конечном итоге наступает состоян ие равновесия по водяному пару, п ри котором !О температура точки росы осушенного воздуха стабилизируется на значении, равном температуре окружающей среды.

При новом снижении температуры окружающей среды соответствующее снижение 15 температуры точки росы происходит аналогичным образом. ,Пр и повышении температуры окружающей среды температура слоя льда внутри капиллярной трубки 17 пэвышается. Соответствен- 20 но воз рàcTает парциальное давление водяного пара над поверхностью льда. Состояние равновесия нарушается и начинается испарение льда в поток п рэходящего воздуха. Сечение капиллярной трубки 17 возрастает, дав- 25 ление,в линии управления 28 увеличивается, и регулирующий клапан 1б пропорционально закрывается. Качество осушения ухудшается, испарение льда зам едляется и,регулирующий клапан 1б пропорционально открывается. В 30 конечном итоге наступает состояние равнове=ия, прои котором температура точки росы осушенного воздуха стабилизируется на значении, равном новому, более высокому значению температуры окружающей, среды.

Перегородка 22 трубопровода 21 может быть также выполнена,из обратимо набухающего .в среде влажного воздуха полимерного материала, внутри которого в направлении движения воздушного потока устанавливают одну или несколько параллельно расположенных эластичных капиллярных трубок. Характер работы предлагаемой установки при этом не меняется.

Благодаря тому, что предлагаемая установка снабжена допол нительным трубопроводом с перегородкой из обратимо набухающего в среде влажного .воздуха кап иллярнопористого полимерного материала, например древесины, установленным параллельно капиллярной трубке, вход и выход которой снабжены запорными вентилями, она позволяет обеспечить саморегулирозачие температуры точками росы осушенного воздуха прн положительных температурах окружающей среды, что повышает экономичность осушения.

Формула изобретения

Установка для осушения воздуха,по авторскому свидетельству № 418614, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности осушения при положительных температурах окружающей среды, установка сна ожеча дополнительным трубопроводом с перегородкой,из обратимо набухающего в среде влажного воздуха .капиллярнопористого полимерного материала, например древесины, установленньгм параллельно капиллярной трубке, вход и выход которой снабжены запэрными вентилями.

Источник,инфо рмацни, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство ¹ 418614, кл. Е 21 F 3/00, 1972.

601428

Составитель С. Айрбабамян

Техред А. Камышникова

Корректоры В. Гутман и И. Симкина

Редактор Н. Петрова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент>

Заказ 121/211 Изд. № 122 Тираж 734 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5