Способ осушки воздуха

 

Сущность изобретения: паровоздушную смесь с т-рой выше 40° Сие точкой росы ёыше т-ры окружающей среды прокачивают через обьем, ограниченный пористыми стенками с пористостью в пределах 26-35% 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-ре не более 25° С и влажности не более 70%. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 F 24 F 3/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880571/29 (22) 14.08.90 (46) 23.07,92. Бюл. К. 27 (71) Институт тепло- и массообмена им, А.B.Ëûêîâà (72) Н.А,Прудников, В,И.Новиков и А.В.Кузьмич (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1245844, кл. F 28 В 1/00, 1988. (54) СПОСОБ ОСУШКИ ВОЗДУХА

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 охлаждения и частичной осушки влажного воздуха при контакте его с холодными поверхностями, В 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, Ж, 1749638 А1 (57) Сущность изобретения: паровоэдушную смесь с т-рой выше 40 С и с точкой росы выше т-ры окружающей среды прокачивают через объем. ограниченный пористыми стенками с пористостью в пределах 26 — 35% 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-ре не более 25 С и влажности не более 70%. 1 ил.

Однако известный способ не может ф 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- @ лирующий двигатель от воды в поддоне, а»О передача вращения производится через О» сальниковое уплотнение, при этом необхо- (л) димо осуществлять охлаждение самого дви- QQ гателя. Все это приводит к значительным еетретем энергии. K тому же обдув уележненной пористой насадки вспомогательным потоком почти 100 /О-ной влажности не моwwk 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 при1749638 дания потоку дополнительной скорости в направлении, нормальном к движению смеси в секциях, и последующего отвода конденсата и неконденсирующихся газов, Однако в данном случае реализация предложенного способа осушки воздуха в конкретном устройстве требует подвода и отвода хладагента — охлаждающей жидкости. Для интенсификации теплообмена в таком устройстве требуется также придание дополнительной скорости парогазовой смеси в направлении, нормальном к движению смеси в секциях, При этом нормальную составляющую скорости движения смеси увеличивают по ходу движения смеси в диапазоне 1-12 м/с, что приводит к увеличению количества вентиляторов в устройстве, а следовательно, к дополнительному увеличению энергозатрат, Целью изобретения является снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что паровоздушную смесь с температурой выше 40О С и точкой росы выше температуры окрркающей среды прокачивают через объем, ограниченный пористыми стенками с пористостью в пределах 26-35;ь и со средним диаметром пор 30-50 мкм, и ричем стенки предварительно охлаждают до температуры ниже точки росы осушаемого воздуха и затем обдувают окружающим воздухом с нормальными характеристиками(25 С, p = 707О), На чертеже показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ, Прокачку паровоздушной смеси производят через объем 1 (канал), ограниченный пористыми 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 или вынужденная конвекция, например ветер), т.е. используется так называемое испарительное охлаждение, При этом на поверхности устанавливается температура мокрого термометра, характерная для температуры и влажности внешней окружающей среды (t 25 С, р = 70",ь), а на внутренних поверхностях 4 пористых стенок 2 за счет теплопроводности устанавливается температура значительно ниже точки росы прокачиваемой паровоэдушнбй смеси.

При прокачке осушаемой паровоздушной смеси пар конденсируется на внутренней поверхности 4 пористых стенок.

Образовавшаяся влага отсасывается в поры пористых стенок капиллярными силами и испаряется с внешней стороны 3 пористой стенки, тем самым охлаждая последнюю.

Оба процесса (конденсация и испарение) происходят одновременно и непрерывно, а

5 необходимый для испарения тепловой поток подводится к стенкам от прокачиваемой горячей (выше 40 С) паровоэдушной смеси и складывается из теплоты фазового перехода„выделяемой при конденсации пара HB

10 внутренних стенках,.и теплового потока за счет конвекции от горячей смеси.

Выходящая из канала 1 паровоздушная смесь будет иметь значительно меньшее

15 влагосодержание по сравнению с входящей смесью, Конечное значение алагосодержания зависит от температуры пористой стенки и площади ее поверхности.

Количество сконденсировавшейся воды

20 может превышать количество испарившейся, поэтому часть конденсата в виде капель может стекать со стенок, скапливаться в сборнике 5 и выводиться наружу.

Для реализации предложенного спосо25 ба осушки используют пористые стенки пористостью 26-35 Р со средним диаметром пор 30-50 мкм. Заполненные конденсатом они становятся непроницаемыми для прокачиваемого воздуха даже при больших пе30 репадах давления внутри канала (от 1 атм и выше) по отношению к давлению внешней окружающей среды, Гидравлическое сопротивление пор, заполненных водой, указанного размера при толщине пористой стенки, 35 обеспечивающей ее механическую прочность (от 3 мм и выше в зависимости от величины поверхности), достаточно, чгобы выдерживать такие перепады давления. С другой стороны, пористые стенки с упомя40 нутыми параметрами позволяют также получать достаточную для полного увлажнения стенки скорость пропитки и соответствующую скорость испарения впитавшейся влаги с поверхности стенок, при которых не

45 происходит пересыхания пористого материала, Расчет показывает, что широко распространенная модель пористого тела, состоящая из сферических частиц при наиболее их

50 плотной укладке (гексагональной) имеет пористость 25,95;4. Это значение flopMGTocTvl берется за минимальное значение при выборе материала пористой стенки. Для уменьшения сопротивления пор выходу па55 ра при испарении выбираются материалы с пористостью от минимальной и выше, но не более 35,4, ввиду того, что при более высоком значении пористости может наблюдаться неравномерность распределения пор по диаметру и распределения коэффициентов проницаемости по толщине пористого мате1749638

50 риала, 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 S соотношением d = 8KS/П . 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 параметры t <25О С и . р < 70 Д наружного воздуха определены как средне максимальные температура и влажность s летнее время B 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 способ

5 осушки работает также, но с меньшей эффективностьюю.

Таким образом, отличие предлагаемого способа от известных заключается в том, что на охлаждение стенок канала не нужно

10 никаких дополнительных затрат энергии, кроме энергии самого прокачиваемого воздуха.

Использование предлагаемого способа осушки воздуха обеспечивает по сравнению

15 с известными следующйе преимущества: воэможность получения осушенного воздуха беэ применения дополнительного хладагента; отсутствие механических и других уст20 ройств, необходимых для перекачки хладагента; экологическую чистоту способа ввиду отсутствия выбросов вредных веществ от компрессоров, механических насосов и вен25 тиляторов; простоту конструкции устройства, реализующего данный способ.

Указанные преимущества приводят к экономии энергии и полностью исключают

30 знергозатраты, расходуемые на данный процесс в других известных способах осушки.

Формула изобретения

Способ осушки воздуха путем конден35 сации паров воды на охлаждаемой поверхности, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, паровоздушную смесь с температурой выше 40 С и с точкой росы выше температуры окружающей сре40 ды прокачивают через объем, ограниченный пористыми стенками с пористостыо в пределах 26-35 со средним диаметром пор

30-50 мкм, причем предварительно эти стенки охлаждают до температуры ниже

45 точки росы осушаемого воздуха, а затем наружные стенки этого объема обдувают окружающим воздухом с нормальными характеристиками приt «25О Си р %70 .

1749638

Составитель А. Коломейцева

Редактор Л, Гратилло Техред М.Моргентал Корректор O. Кравцова

Заказ 2584 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открнтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101