Способ осушки воздуха

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 174963 9) Р 24 Е 3/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В(71) И н с ти тут те ии м, А.В.Л ыкова-рене .1 ил Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для конденсации пара из паровоздушной смеси в системах осушки и кондиционирования воздуха при регулировании его влагасодержания,Известны способ и устройство охлаждеия и частичной осушки влажного воздуха ри контакте его с холодными поверхностяи,мВ устройстве имеются два канала (основной и вспомогательный), разделенные перегородкой в виде многоэаходного винта, при этом внутренняя поверхность винтовой перегородки снабжена пористой насадкой, смачиваемой водой из поддона, Общий поток всасывается В основной канал эа счет вращения винта и охлаждается, контактируя с холодной внешней поверхностью винтовой перегородки. Часть общего потока (вспомогательный поток) поступает во внутреннюю полость винтовой перегородки, обдувая влажную пористую насадку, Охлаждение винтовой перегородки происходит эа счет испарения воды с поверхности капиллярно-пористой насадки,(57) Сущность изобретения: паровоэдушную смесь с т-рой выше 40 С и с точкой росы выше т-ры окружающей средц прокачивают через объем, ограниченный пористыми стенками с пористостью в пределах 26 - 35 оь со средним диаметром пор 30 - 50 мкм, Стенки предварительно охлаждают до т-ры ниже точки росы осушаемого воздуха. Затем этот объем обдувают окружающим воздухом с нормальными характеристиками при т более 25 С и влажности не более 70% Однако известный способ не может обеспечить достаточно эффективное охлаждение. и тем более сушку воздуха, так как осуществить полное равномерное увлажнение пористой насадки на большой протяженности канала за счет капиллярного впитывания воды из поддона даже при наличии канавок с разделительными отверстиями невозможно. Само устройство отличается сложностью, так как электродвигатель помещен в герметичный кожух, иэо- ф лирующий двигатель от воды в поддоне, аО передача вращения производится через О сальниковое уплотнение, при этом необхо- (л) димо осуществлять охлаждение самого дви-Я) гателя. Все это приводит к значительным еетретем энергии. К тому же обдув уележненной пористой насадки вспомогательным потоком почти 100 О/б-ной влажности не маминин жет обеспечить достаточную скорость испарительного охлаждения канала,Известен также способ осушки влажного воздуха путем конденсации пара воды из потока парогазовой смеси в многосекционном конденсаторе, охлаждаемом водой, и интенсификации теплообмена за счет придания потоку дополнительной скорости внаправлении, нормальном к движению смеси в секциях, и последующего отвода конденсата и неконденсирующихся газов,Однако в данном случае реализацияпредложенного способа осушки воздуха вконкретном устройстве требует подвода иотвода хладагента - охлаждающей жидкости. Для интенсификации теплообмена в таком устройстве требуется также приданиедополнительной скорости парогазовой смеси в направлении, нормальном к движениюсмеси в секциях, При этом нормальную составляющую скорости движения смеси увеличивают по ходу движения смеси вдиапазоне 1-12 м/с, что приводит к увеличению количества вентиляторов в устройстве, а следовательно, к дополнительномуувеличению энергозатрат,Целью изобретения является снижениеэнергозатрат,Поставленная цель достигается тем, чтопаровоздушную смесь с температурой выше 40 С и точкой росы выше температурыокр рка 1 ощей среды прокачивают через объем, ограниченный пористыми стенками спористостью в пределах 26-35 оь и со средним диаметром пор 30-50 мкм, причем стенки предварительно охлаждают дотемпературы ниже точки росы осушаемоговоздуха и затем обдуваот окружающимвоздухом с нормальными характеристиками (25 С, сР - 70 ,На чертеже показана схема устройства,реализующего предлагаемый способ,Прокачку паровоздушной смеси производят через объем 1 (канал), ограниченныйпористыми стенками 2, которые предварительно перед началом процесса осушки охлаждают. Охлаждение можно осуществить,например, за счет смачивания водой внешней йоверхности 3 пористых стенок и обдува ее окружающим воздухом (свободная иливынужденная конвекция, например ветер),т.е. используется так называемое испарительное охлаждение, При этом на поверхности устанавливается температура мокроготермометра, характерная для температуры и влажности внешней окружающей сре(1 25 о С р70 а на внутреннихповерхностях 4 пористых стенок 2 за счеттеплопроводности устанавливается температура значительно ниже точки росы прокачиваемой паровоэдушнОй смеси.При прокачке осушаемой паровоздушной смеси пар конденсируется на внутренней поверхности 4 пористых стенок.Образовавшаяся влага отсасывается в порыпористых стенок капиллярными силами и испаряется с внешней стороны 3 пористойстенки, тем самым охлаждая последнюю.Оба процесса (конденсация и испарение)происходят одновременно и непрерывно, а5 необходимый для испарения тепловой поток подводится к стенкам от прокачиваемойгорячей (выше 40 С) паровоэдушной смесии складывается из теплоты фазового переходавыделяемой при конденсации пара на10 внутренних стенках,.и теплового потока засчет конвекции от горячей смеси.Выходящая из канала 1 паровоздушнаясмесь будет иметь значительно меньшее15 влагосодержание по сравнению с входящейсмесью, Конечное значение алагосодержания зависит от температуры пористой стенки и площади ее поверхности.Количество сконденсировавшейся воды20 может превышать количество испарившейся, поэтому часть конденсата в виде капельможет стекать со стенок, скапливаться всборнике 5 и выводиться наружу.Для реализации предложенного спосо 25 ба осушки используют пористые стенки пористостью 26-35 О со средним диаметромпор 30-50 мкм, Заполненные конденсатомони становятся непроницаемыми для прокачлваемого воздуха даже при больших пе 30 репадах давления внутри канала (от 1 атм ивыше) по отношению к давлению внешнейокружающей среды, Гидравлическое сопротивление пор, заполненных водой, указанного размера при толщине пористой стенки,35 обеспечивающей ее механическую прочность (от 3 мм и выше в зависимости отвеличины поверхности), достаточно, чгобывыдерживать такие перепады давления. Сдругой стороны, пористые стенки с упомя 40 нутыми параметрами позволяют также получать достаточную для полного увлажнениястенки скорость пропитки и соответствующую скорость испарения впитавшейся влаги с поверхности стенок, при которых не45 происходит пересыхания пористого материала,Расчетпоказывает, что широко распространенная модель пористого тела, состоящая из сферических частиц при наиболее их50 плотной укладке (гексагональной) имеет пористость 25,95;4. Это значение пористостиберется за минимальное значение при выборе материала пористой стенки. Дляуменьшения сопротивления пор выходу па 55 ра при испарении выбираются материалы спористостью от минимальной и выше, но неболее 35, ввиду того, что при более высоком значении пористости может наблюдаться неравномерность распределения пор подиаметру и распределения коэффициентовпроницаемости по толщине пористого материала, что приводит к прорыву газа в отдельных точках пористой стенки,Средний диаметр пор пористого материала связан с пористостью П. коэффициентом проницаемости К и удельной поверхностью пористого тела Я соотношением б = 8 КЫП. Из данной формулы был получен диапазон изменения среднего диаметра пор пористого материала, наиболее подходящего для реализации предлагаемого способа осушки паровоздушной смеси, например металлокерамики,При контакте влажного воздуха с холодной пористой стенкой изменяются его теплосодержание и влажность до точки росы поверхности пористой стенки, а далее изменяется его влагосодержание. Ограничение снизу температуры осушаемого воздуха 40 С при условии, что точка росы его выше температуры среды, окружающей пористые стенки, обеспечивает достаточный температурный и влажностный напор для эффективного процесса осушки влажного воздуха при расположении объема 1, ограниченного пористыми стенками 2 вне помещения на открытом воздухе (окружающая среда), Такое расположение позволяет полностью исключить затраты энергии на охлаждение пористых стенок.Предельные параметры25 С и .р70 наружного воздуха определены как средне максимальные температура и влажность в летнее время в средней полосе страны. Эти же температура и влажность характерны для максимальной комфортной зоны в закрытых помещениях, где может быть установлено устройство для реализации предложенного способа,С уменьшением температуры и влажности окружающей среды эффективность испарительного охлаждения пористых стенок повышается, следовательно, повышается эффективность осушения прокачиваемого воздуха. При температуре прокачиваемого воздуха менее 40 С предложенный способ5 осушки работает также, но с меньшей эффективностью.Таким образом, отличие предлагаемогоспособа от известных заключается в том,что на охлаждение стенок канала не нужно10 никаких дополнительных затрат энергии,кроме энергии самого прокачиваемого воздуха.Использование предлагаемого способаосушки воздуха обеспечивает по сравнению15 с известными следующйе преимущества:возможность получения осушенноговоздуха беэ применения дополнительногохладагента;отсутствие механических и других уст 20 ройств, необходимых для перекачки хладагента;экологическую чистоту способа ввидуотсутствия выбросов вредных веществ откомпрессоров, механических насосов и вен 25 тиляторов;простоту конструкции устройства, реализующего данный способ,Указанные преимущества приводят кэкономии энергии и полностью исключают30 энергозатраты, расходуемые на данныйпроцесс в других известных способах осушки.Ф ар мула изобретенияСпособ осушки воздуха путем конден 35 сации паров воды на охлаждаемой поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения энергозатрат, паровоздушнуюсмесь с температурой выше 40 С и с точкойросы выше температуры окружающей сре 40 ды прокачивают через объем, ограниченныйпористыми стенками с пористостыо в пределах 26-35 со средним диаметром пор30-50 мкм, причем предварительно этистенки охлаждают до температуры ниже45 точки росы осушаемого воздуха, а затем наружные стенки этого объема обдувают окружающим воздухом с нормальнымихарактеристиками при 1 25 С и р 5 70.501749638Составитель А. КоломейцеваРедактор Л, Гратилло Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцоакаэ 2584 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открнтиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/б Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоага рина,