Установка для осушения воздуха

60)428 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик/22-0 иоритет Государственный киитет Совета Министров СССР45) Дата опубликования описания 18.04,7 М. И. Лишневский и Е. А. Тучнин пециальное конструкторское бюро по автоматик в нефтепереработке и нефтехимии) УСТА А тим установленный расход в процессе Изобретение относится к технике осушения сжатого воздуха, предназначенного для питания пневматических систем автоматизации,и механизации производственных процессов, преимущественно в горной и нефтедобывающей промышленности.Известна установка для осушения воздуха, состоящая из двух адсорбвров, коллекторов влажного и осушенного воздуха с установленными на них запорными и обр,атными клана намикомандного поста и редукционного вентиля на трубопроводе подачи осушенного воздуха на продувку, отличающаяся том, что, с целью повышения экономичности осушения воздуха при отрицательных температурах окружающей среды, установка снабжена капиллярной трубкой, один конец которой сообщен с коллектором осушенного воздуха, а другой - с атмосферой чврез регулируемый дроссель, перед которым подключена линия 2 управления регулирующим клапаном, установленным параллельно редукционному вентилю 11.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 30 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 э при первичной наладке работы нс5 10 15 20 30 ЗЬ 40 45 50 55 60 65 меняют, следствием чего является низкая экономичность осушения прои положительных температурах окружающей среды.Цель изобретения - повышение 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 обратимо набухающего в среде влажного воздуха капиллярнопористого материала, гидравлическое сопротивление которого зависит от степени его набухания и соответствующего сужения или расширения сечения капиллярных каналов,На чертеже изображена схема предлагаемой установи.Установка состоит из адсорбероз 1 и 2, которые через заполярные клапаны 3 и 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 коллектором 11 осушенного воздуха, а через обратные клапаны 12 и 13 - с коллектором подачи осушенного воздуха на,продувку 14, оообщенныи с коллектором осушенного воздуха 11 через параллельно установленные редукционный вентиль 15 и регулирующий клапан 16, Установка снабжеча также каппллярной трубкой 17, один конец 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 трубопроод 21 с перегородкой 22 из обратимо набухающего в срегде, влажного воздуха капилляропористого полимерного материала. На участке между регулируемым дросселем 20 и запорным вентилем 19 к капиллярной трубке 17,подсоединена линия управления 23 с репулирующим клапаном 16, снабженная манометром 24, Участок капиллярной трубки 17, находящийся между запорчыми вентилями 18 и 19, а также трубопровод 21 с пере. городкой 22 размещены на открытом воздухе зне помещения или кожуха 25, в котором размещена установка, Управление работой запорных клапанов 3, 4, 6,и 7 производится командным постом 26, обеспечивающим их переключение в соответствии с заданным временем цикла.Установка работает следующим образом,Поступающий,на осушение влажный воздух попеременно пропускается через два циклично работающих адсорбера 1 и 2. Переключения адсорберов со стадии осушения сжатого воздуха на регенерацию адсорбента и обратно осуществляется с помощью командного поста 26,На схеме изображено положение, при котором в адсорбере 1 производится осушение влажного воздуха, а в адсорбере 2 - регенерация адсорбента, При этом запэрные клапаны 3 и 7 открыты, а 4 и 6 - закрыты. Влажный воздух поступает в адсорбер 1 через открытый запорный клапан 3, а осушенный воздух выводится из адсорбера 1 через обратный клапан 9 и направляется к потребителю по коллектору 11 осушенного вэздуха. Обратные клапаны 10 и 12 закрыты противодавлением. Часть осушенного воздуха,из коллектора 11 через редукционный вентиль 15 и регулирующий клапан 16 отводится в коллектэр подачи осушенного воздуха на продувку 14, а из него через обратный клапан 13 подается в адсорбер 2 в направлениипротивоположном направлению подачи влажного воздуха па стадии осушения.Выходящий из адсорбера 2 увлажненный прэдувочный поток поступает в коллектор сброса 8 в атмосферу через открытый запорный клапан .При переключении адсорбера 2 на осушение влажного воздуха, а адсорбера 1 - на регенерацию адсорбента запорные клапаны 3 и 7 закрь.ваются, а 4 и 6 - 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 коллектору 11. Обратные клапаны 9 и 13 закрыты противодавлением. Часть осушенного воздуха из коллектора,11 через редукционный 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 6,Редукционный вентиль15 постоянно настроен на расход продувочного потока, обеспечивающий некоторую заданную максимальную температуру точки росы осушенного воздуха. При 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 линии управления 23, контролируя его по манометру 24.Эксплуатация предлагаемой установки при положительных температурах окружающей среды производится при закрытых запорных вентилях 18 л 19. При сниженни температуры окружающей среды ниже заданной максимальной температуры точки росы осушенного воздуха в находящемся на открытом воздухе трубопроводе 21 с перегородкой 22 начинается конденсация водяного пара, сопровождающаяся набуханием капиллярнопористого полимерного материала перегородки 22,Поскольку по наружному контуру перегородка упирается во внупреннюю поверхность трубопровода 21, то увеличение объема материала 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 пидравлического сопротивления при прохождении через нее воздушного потока.,В результате давление в капиллярной трубке 17 на участке между запорным вентилем 19 и регулируемым дросселем 20 начинает падать. Соответственно снижается давление и в линии управления 23, сообщенной с этим участком трубки 17.Это влечет за собой пропорциональное открытие регулирующего клапана,1 б и уветичение расхода осушенного воздуха на регенерацию адсорбента. Так как увеличвние расхода,продувочного потока повышает качество осушения, то в коллектор 11 и соответственно в трубопровод 21 начинает поступать более сухой воздух, парциальное давление водяного пара в котором ниже, чем парциальное давление водяного пара в толще матернала перегородки 22. В результате происходит постепенное высушивание капиллярнопористого полимерного материала перегородки 22 и уменьшение ее объема за счет снижения длины,и увеличения объема пар, сопровождающееся снижением ее гидравлического сопротивленяя. Поэтому давление сжатого воздуха н капиллярной трубке 17 яа участке между запорным вентилем 19 и регулируемым,дросселем 20 начинает возрастать. Соответственно повышается давление,и в линии управления 23. Регулирующий клапан 1 б пропорционально закрывается и расход продувочного потока снижается. Качество осушения ухудшается, и по коллектору 11 и соответственно трубопроводу 21 начинает идти более влажный воздух, и регулирующий клапан 16 снова пропорционально открывается. В конечном итоге наступает состояние равновесия по водяному пару между воздушным потоком и материалом перегородки 22, при котором температура точками росы осушенного воздуха стабилизируется на значении, равном температуре окруиающей среды.Если в дальнейшем произойдет новое снижение температуры окружающей среды, то соответствующее снижение температуры точки росы осушенного воздуха будет происходить аналогичным образом до тех пор, покане установится новое состояние равновесия5 по водяному пару, между воздушным потокоми материалом перегородки 22, при которомтемпература точки росы осушенного воздухастабилизируется на значении, равном новому,более низкому, чем предыдущее, значен ио10 температуры окружающей среды, Одновременно повышается температура находящейсяв контакте с окружающей средой перегородки 22. В результате этого парциальное давление водяного пара в толще материала перегородки 22 становится больше парциальногодавления водяного пара в воздушном потоке.Начинается высушивание м атериал а перегородки 22, влага, содержащаяся в материалеперегородки, постепенно, испаряется в воздушный поток, Гидравлическое сопротивлениеперегородки 22 снижается, давление в линииуправления 23 возрастает и регулирующийклапан 1 б пропорционально закрывается.Расход продувочного потока уменьшается,качество осушения ухудшается и температураточки росы осушенного воздуха начинает повышаться до тех пор, пока не стабилизируется, на значении, равном новому, более высокому,чем предыдущее, значению температуры окружающей среды,Таким образом в предложенной установкеза счет саморегулирования температуры точки росы осушенного воздуха при положительных температурах окружающей среды обеспечивается повышечпе экономичности осушения.Эксплуатация предлагаемой установки приотрицательных температурах окружающейсреды производипгся при открытых запорныхвентилях 18 и 19.Кроме того, при отрицательных температурах окружающей среды капиллярные качалы материала перегородки 22 заполняютсяльдом, в результате чего ее гидравлическое45 сопротивление делается бесконечно большим,что эквивалентно ее полному перекрытию,например с помощью запорного вентиля,При снижении температуры окружающесреды ниже ОС начинается оседание льда навнутренней поверхности капиллярной трубки17, и как следствие - сужение ее сечения. Врезультате этого давление сжатого воздухав капиллярной трубке 17 на участке междузапорным вентилятором 19 и регулируемымдросселем 20 начинает уменьшаться. Соответственно снижается давление и в линии управления 23. Регулирующий клапан 1 б пропорционально открывается. Качество осушенияулучшается, и по капиллярной трубке 17 на 60 чинает идти более сухой воздух, парциальноедавление водяного пара з котором меньше,чем парциальное давление водяного пара надповерхностью льда. Это вызывает испарениельда с внутренней поверхности капиллярной65 трубки 17. Сечение ее увеличивается, и давле 601428ние в линии управления 23 возрастает, что влечет за собой пропорциональное закрытие регулирующего клапана 1 б, Качество осушения ухудшаетсяи по капиллярной трубке 17 идет более влажный воздух. Испарение льда, эсевшегэ на внутренней поверхности капиллярной трубки 17, замедляется, и регулирующий клапан 1 б снова, пропорционально открывается, В конечном итоге наступает состояние равновесия по водяному пару, при котором температура точки росы осушенного воздуха стабилизируется на значении, равном температуре окружающей среды.При новом снижении температуры окружающей среды соответствующее снижение температуры точки росы происходит аналогичным образом.,При повышении температуры окрукающей среды температура слоя льда внутри капиллярной трубки 17 повышается, Соответственно возрастает парциальное давление водяного пара над поверхностью льда. Состояние равновесия нарушается и начинается испарение льда в поток прэходящего воздуха. Сечение капиллярной трубки 17 возрастает, давление в линии управления 23 увеличивается, и регулирующий клапан 1 б пропорционально закрывается. Качество осушения ухудшается, испарение льда замедляется и,регулирующий клапан 1 б пропорционально открывается. В конечном итоге наступает состояние равнове:ия, при 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 расположен.ных эластичных капиллярных трубок. Харак.5 тер р,аботы предлагаемой установки при этомне меняется.Благодаря тому, что предлагаемая установка снабжена дополнительным трубопроводом с перегородкой из обратимо набухающе- О го в среде влажного воздуха капиллярнопористого полимерного материала, например древесины, установленным параллельно капиллярной трубке, вход и выход которой снабжены запорными вентилями, она позволяет 15 обеспечить саморегулирование температурыточками росы осушенного воздуха прн положительных температурах окружающей среды, что повышает экономичность осушения,20 Формула изобретенияУстановка для осушения воздуха ,по авторскому свидетельству418614, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения эко номичности осушения при положительныхтемпературах окружающей среды, установка сна ожеча дополнительным трубопроводом с перегородкой,из обратимо набухающего в среде влажного воздуха капиллярнопористого 30 полимерного материала, например древеоины,установленньгм параллельно капиллярной трубке, вход и выход которой снабжены запэрными вентилями.Источник,информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство418614,кл. Е 21 Г 3,00, 1972.Редакт тро аказ 121/2 ПодписиР Патен ип, Харьк. фил. и Изд. Мз 122 Тираж 734 ПО Государственного комитета Совета Министров по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 У 5