Установка для осушки и охлаждения воздуха

Комитет Российской Ф о патентам и товарнь е рации знакам ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТЕНТ(6) Гогиш Лев Владимирович; Кутинов ЛеонидМоисеевич; Теверовский Анатолий Михайлович(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУШКИ И ОХЛАЖДНИЯ ВОЗДУХА(5) Сущность изобретения: установка содержит последовательно установленные по ходу воздуха воздухоохладитель предварительного охлаждения, цикпон, камеру смешения цикпон, вентилятор осушки воздуха, вихревую трубу, вентилятор подачи осушенного воздуха, воздухоохпадитель окончательного охлаждения. 2 зпф-пы, 1 ип5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам охлаждения воздуха,Известен воздухоохладитель, содержащий трубчатый теплообменник с воздушными коллекторами, сообщенный с источником хладагента и инерционным циклоном, теплообменник выполнен четырех- секционным, первая секция которого по направлению воздуха состоит из гладких труб, патрубок для хладагента расположен в зоне входа воздуха в первую секцию, патрубки для подвода и отвода воздуха подсоединены соответственно к коллекторам первой и четвертой секций, при этом вход , ерционного циклона сообщен с коллектором первой и второй секций, а выход - с :,оллек-ором третьей и четвертой секций.Первая секция теплообменника эквивалентна воздухоохладителю предварительного охлаждения холодильной установки, инерционный циклон эквивалентен второму циклону холодильной установки, четвертая секция теплообменника эквивалентна воздухоохладителю окончательного охлаждения холодильной установки,Недостатком воздухоохладителя является то, что при образовании большого количества инея вход в циклон не сможет принять весь иней и вихревые потоки воздуха в коллекторе обязательно будут уносить часть инея во вторую секцию воздухоохладителя, Поэтому часть инея, не попавшая в циклон, будет оседать на трубах воздухоохладителя окончательного охлаждения, что будет препятствовать охлаждению новых порций воздуха до низких температур.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно установленные по ходу воздуха воздухоохладители предварительного и окончательного охлаждения и первый циклон, установленный на выходе воздухоохладителя предварительного охлаждения,Первый циклон снабжен центральной трубкой, сообщенной входом с выходом воздухоохладителя окончательного охлаждения и имеющий отверстия в боковой стенке, На выходе воздухоохладителя окончательного охлаждения в центральной трубке установлен второй циклон,Воздухоохладители предварительного и окончательного охлаждения устройства для осушки воздуха и холодильной установки эквивалентны. Первый и второй циклоны устройства для осушки воздуха соответственно эквивалентны второму и первому циклонам холодильной установки, Связь выхода воздухоохладителя предварител ьного охлаждения с входом первого циклона устройства для осушки воздуха эквивалентна связи выхода воздухоохладителя предварительного охлаждения с входом второго циклона холодильной установки.Недостатком устройства для осушки воздуха является его невысокая эффективность работы, поскольку в воздухоохладителе окончательного охлаждения в процессе работы происходит интенсивное намораживание инея на теплообменнике, так как еще и после него установлен циклон, отделяющий частицы инея от воздуха, Это ухудшает теплообмен между хладагентом и охлаждаемым воздухом, что в свою очередь вынуждает производить частые оттаивания воздухоохладителя окончательного охлаждения. Кроме того, иней с выхода второго циклона. поступающий в первый циклон, только частично удаляется из устройства, а частично вновь поступает в воздухоохладитель окончательного охлаждения, в котором происходит дальнейшее намораживание инея на теплообменник.Целью изобретения является обеспечение возможности в открытом цикле охлаждения атмосферного воздуха до (-30) С, а также повышение эффективности и экономичности работы холодильной установки за счет уменьшения инееобразования на теплообменных поверхностях воздухоохладителя окончательного охлаждения.Для этого холодильная установка, содержащая источники сжатого воздуха и хладагента, первый циклон. последовательно установленные по ходу воздуха воздухоохладитель предварительного охлаждения, второй циклон и воздухоохладитель окончательного охлаждения, выход которого является выходом установки и сообщен центральной трубкой с камерой смешения, причем входы и выходы хладагента воздухоохладителей предварительного и окончательного охлаждения соединены соответственно с выходом и входом источника хладагента, а вход воздуха в воздухоохладитель предварительного охлаждения является входом установки, дополнительно снабжена вихревой трубой с рубашкой охлаждения и вентилятором подачи осушенного воздуха, при этом источник сжатого воздуха выполнен в виде вентилятора осушки воздуха, а камера смешения выполнена в виде эжектора, вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго циклона и с входом первого циклона, причем вход вихревой трубы через вентилятор осушки воздуха соединен с выходом первого циклона, холодный конец вихревой трубычерез вентилятор подачи осушенного воздуха соединен с входом воздухоохладителя окончательного охлаждения.На фиг. 1 представлена принципиальная схема холодильной установки; на фиг. 2 - диаграмма изменения максимального содержания влаги в воздухе в соответствии с его температурой.Холодильная установка содержит вход 1 в установку, последовательно установленные по ходу движения воздуха воздухоохладитель предварительного охлаждения 2, второй циклон 3, камеру смешения 4, первыйциклон 5, вентилятор осушки воздуха 6, вихревую трубу 7, вентилятор подачи осушенного воздуха 8, воздухоохладитель окончательного охлаждения 9, выходной коллектор 10, а также центральную трубку 11, Менее холодный конец 12 вихревой трубы 7 служит для удаления инея из потока воздуха, направляемого к воздухоохладителю окончательного охлаждения 9 через дроссельный вентиль 13.Холодный конец 14 вихревой трубы 7 соединен с входным патрубком 15 вентилятора 8 для подачи в этот вентилятор потока холодного воздуха, Выходной патрубок 16 вентилятор 8 соединен с кожухом 17 воздухоохладителя 9. Входной патрубок 18 вентилятора 6 соединен с камерой смешения 4 через. первый циклон 5. а выходной патрубок 19 вентилятора 6 - с входом вихревой трубы 7. Вихревая труба 7 снабжена рубашкой охлаждения 20, вход 21 и выход 22 хладагента которой соединены соответственно с выходом 23 и входом 24 источника хладагента 25. Полость кожуха 17 сообщена с одной стороны с камерой смешения 4 посредством центральной трубки 11, а с другой - с выходным коллектором 10 для подачи охлажденного воздуха потребителю. Для упрощения конструкции холодильной установки возможно подключение выхода 23 источника хладагента с входом 21 хладагента рубашки охлаждения 20, выход 22 хладагента которой соединен с входом 26 хладагента воздухоохладителя окончательного охлаждения 9, выход 27 хладагента которого соединен с входом 28 хладагента воздухоохладителя предварительного ох, лаждения 2, выход 29 хладагента которого соединен с входом 24 источника хладагента.Воздухоохладитель окончательного охлаждения 9 может быть выполнен, напри" мер, в виде теплообменника.Воэдухоохладитель предварительного охлаждения 2 может быть выполнен, например, в виде двухступенчатого теплообменника - соединения трубчатого 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 воэдухоохладителя 30 с рассолом в качестве хладоносителя (для охлаждения воздуха на входе в установку) и кожухотрубнаго теплообменника 31 для передачи тепла от рассола к хладагенту (аммиаку). В контур циркуляции рассола для обеспечения тепло- обмена в теплообменнике 30 необходимо установить жидкостной насос 32. Температура хладагента источника 25 равна (-40) С -(-50)С,Устройство работает следующим образом.Воздух через вход 1 (см,фиг.1) поступает в воэдухоохладитель предварительного охлаждения 2 где охлаждается от температуры (+20) - (+30) до ( =+10) С (см. фиг.2, зона ). В циклоне 3 поступающий поток воздуха закручивается и сконденсированная на стенках циклона влага удаляется, Содержание влаги в воздухе на этом участке уменьшается от 25 до 8 г влаги на 1 кг сухого воздуха(см,рис.2), Воздушный поток с выхода циклона 3 поступает в камеру смешения 4, предназначенную для вымораживания воздуха путем его смешивания с осушенным холодным воздухом (; - -30) С, поступающего после воздухоохладителя 9, Холодный воздух подается в камеру смешения 4 по центральной трубке 11. После смешения воздух охлаждается до температуры 0 С 1 С(ниже точки таяния снега см.фиг,2 зона ) и далее поступает в циклон 5, в котором образовавшийся иней отделяется от воздушного потока и удаляется иэ установки, На этом участке в соответствии с температурой содержание влаги в воздухе уменьшается с 8 до 3 г влаги на 1 кг воздуха. Далее воздух поступает на вход вентилятора осушки воздуха 6, с выхода которого воздух поступает на вход охлаждаемой вихревой трубы 7, в которой происходит разделение воздуха на "теплый" и "холодный" потоки. "Теплый" воздух с остатками влаги и инея находится у стенки вихревой трубы 7, Охлаждение трубы 4 вымораживает остатки влаги, образовавшийся иней выбрасывается. Причем воздух с инеем с температурой (0)(-1) С может быть направлен потребителю для предварительного охлаждения и повышения влажности. Холодный воздух с температурой (-8) С (см.фиг,2 эона ) из трубы 7 поступает через входной патрубок 15 на вход вентилятора 8, с выхода которого осушенный воздух с влагосодержанием менее 2 г влаги/кг воздуха (см.фиг,2, зона ) подается в кожух 17 воздухоохладителя 9 для окончательного охлаждения до требуемой температуры =(-30) С. С выхода воэдухоохладителя осу2004882 40 шенный холодный воздух поступает в выходной коллектор 10 и далее к потребителю,В предложенной холодильной установке осуществляется надежное осушение воздуха путем ступенчатого снижения температуры и соответственно ступенчатого уменьшения влагосодержания воздуха с 25 до 1 г влаги на 1 кг воздуха, которое заканчивается в вихревой трубе 7. В камеру смешения 4 для охлаждения поступает сухой воздух с выхода воздухоохладителя 9, что снижает влагосодержание воздуха на входе в воздухоохладитель 9 по сравнению Формула изобретения 1, УстАНОВА ДЛЯ ОСУШКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА, содержащая последовательно установленные по ходу движения воздуха воздухоохладитель предварительного охлаждения с циклоном на выходе, камеру смешения с циклоном на выходе, воздухоохладитель окончательного охлаждения, сообщенный центральной трубкой с камерой смешения, и источник сжатого воздуха, отличающаяся тем, что установка снабжена вихревой трубой с рубашкой охлаждения, вентилятором подачи осушенного воздуха, при этом источник сжатого воздуха выполнен в виде вентилятора осушки воздуха, причем камера смешения размещена между циклонами, вход вихревой трубы через вентилятор осушки воздуха соединен с выходом цикс прототипом, В вихревой трубе 7 происходит окончательное осушение воздуха, а также его дальнейшее охлаждение. В воэдухоохладителе окончательного охлаж дения 9 происходит охлаждение сухого воздуха до =(-30)С в открытом цикле, что возможно только при исключении намораживания инея на теплообменных поверхностях воздухоохладителя 9.10(56) Авторское свидетельство СССРМ 1375910, кл, Р 24 Р 3/14, 1988. лона, размещенным за камерой смешения, а холодный конец вихревой трубы через вентилятор подачи осушенного воздуха соединен с воздухоохладителем окончательного охлаждения.2; Установка по п.1, отличающаяся тем,что выход источника хладагента соединен 25 с входом хладагента рубашки охлаждениявихревой трубы, выход хладагента рубашки охлаждения соединен с входом хладагента воздухоохладителя окончательного охлаждения, выход хладагента которого 30 соединен с входом хладэгентэ воздухоохладителя предварительного охлаждения, выход хладагента которого соединен с входом источника хладэгента. 3, Установка по п.1, отличающаяся тем,что камера смешения выполнена в видеэжектора.-у д -Щ О 1 О КЗО Риг, 2 Составитель Л.ГогишТехред М,Моргентал КоРРектор М.Шароши Редактор Н.Федорова Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5 Заказ 3394 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101