Влагоотделитель аппарата для осушки воздуха

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВЛАГООТДЕЛИТЕЛЬ АППАРАТА ДЛЯ ОСУШКИ ВОЗДУХА(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Леонович Игорь Сергеевич Раицкий Георгий Евгеньевич Шабунько Ольга Петровна Коломиец Анастасия Сергеевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(57) Влагоотделитель аппарата для осушки воздуха, состоящий из последовательно установленных по ходу воздуха фронтального каплеотделителя и циклона, отличающийся тем, что фронтальный каплеотделитель дополнительно содержит охлаждаемую теплоизолированную стенку с системой направляющих пластин, заслонку, конденсатоотводную канавку, канализационный трап, размещенные по ходу воздуха и конденсата после охлаждающего теплообменника, а циклон, установленный после фронтального каплеотделителя, оборудован спиральным впуском воздуха и конденсата с регулируемым по степени открытия клапаном для отделения конденсата в зоне спирального впуска, до входа в цилиндрическую камеру циклона, коллектором конденсата, канализационным трапом и шлюзом для выпуска конденсата, отделенного от воздуха в циклоне.(56) 1. Патент 020291971995 02220, 1995. 2. А. с. СССР 1375910, 1988. 3. А. с. СССР 711319, 1980 (прототип) 4. Острикова А.Н. и др. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для вузов в 2 книгах / Под ред. А.Н. Острикова - Кн. 1. - СПб. ГИОРД, 2007. - С. 389-392. Полезная модель относится к устройствам для осушки воздуха в системах кондиционирования, в частности при подготовке сушащего воздуха в распылительных сушильных установках. Существующая технология осушки воздуха методами конденсации паров воды, содержащейся в нем, предполагает совместное движение потока воздуха и влаги, находящейся в разных фазовых состояниях, на всех этапах процесса до отделения влаги. При осушке больших объемов воздуха в централизованных системах кондиционирования для промышленных или общественных помещений, для сушильных распылительных установок скорость его движения в воздуховодах находится в пределах 10-30 м/с. В таких условиях гравитационное отстаивание влаги практически не осуществимо. Капли конденсата в турбулентном потоке воздуха интенсивно измельчаются и в целом регенеративно повышают его влагосодержание, интенсивно испаряясь. Таким образом, качество и степень отделения капель конденсированной влаги в таких системах кондиционирования определяют эффективность всего процесса осушки воздуха. Известен аппарат для обработки воздуха 1, в котором поток воздуха с каплями конденсата проходит через перфорированный лист и каплеотбойник, совместно обеспечивающих отделение капельной жидкости от потока воздуха. Недостатками устройства являются его высокое гидравлическое сопротивление при движении больших объемов воздуха и низкая эффективность влагоотделения. При снижении суммарной площади отверстий перфорации гидравлическое сопротивление растет, а при соответственном ее увеличении возрастет вероятность проскакивания капель конденсата в поток воздуха после устройства. Известно устройство для осушки воздуха 2, использующее в качестве влагоотделителя циклон. Недостатком влагоотделителя следует считать его низкую работоспособность, поскольку выведение конденсата из потока воздуха через отверстия в цилиндрической камере и выхлопной трубе циклона в направлении, перпендикулярном направлению движения потока воздуха, будет незначительным, так как градиент осевой скорости потока значительно выше, чем градиенты центробежного ускорения в выхлопной трубе и корпусе циклона. Наиболее близким по технической сущности является влагоотделитель, использованный в устройстве для осушки воздуха 3 (прототип). В устройстве конденсат влаги отделяется в два этапа в зоне первичного образования капель жидкости на охлаждающем теплообменнике и на выходе воздуха к потребителю. В первой зоне конденсат стекает по элементам теплообменника в его поддон и отсюда удаляется. На выходе к потребителю воздух с включениями льда и инея проходит через влагоотделитель в виде циклона, где включения отделяются, растапливаются и удаляются. К недостатку влагоотделителя следует отнести неопределенность степени выделения капель жидкости на первом этапе. Часть конденсата во взаимосвязи с глубиной поддона охлаждающего теплообменника и скоростью потока воздуха будет этим потоком уноситься, что усложняет работу последующих устройств. При большом количестве льда и инея,поступающего с воздухом в циклон, следует ожидать нарастания слоя льда во входном патрубке и на стенках корпуса циклона в проекции входного патрубка и, соответственно,2 98512013.12.30 прекращения его работы. Растаивание льда подводом тепла нейтрализует указанные недостатки, но при этом в циклоне следует ожидать регенеративного повышения влагосодержания воздуха за счет испарения. Заявляемая полезная модель решает техническую задачу повышения степени отделения жидкой фазы конденсата влаги воздуха от осушаемого воздуха и обеспечивает работоспособность влагоотделителя. Поставленная задача решается за счет того, что влагоотделитель устроен из последовательно установленных фронтального каплеотделителя и циклона, при этом фронтальный каплеотделитель дополнительно содержит охлаждаемую теплоизолированную стенку с системой направляющих пластин, заслонку, конденсатоотводную канавку, канализационный трап, размещенные по ходу воздуха и конденсата после охлаждающего теплообменника, а циклон, установленный после фронтального каплеотделителя, оборудован спиральным впуском воздуха с регулируемым по степени открытия клапаном для отделения конденсата в зоне его входа в циклон, коллектором конденсата, с канализационным трапом и шлюзом для выпуска конденсата, отделенного от воздуха в циклоне. На фиг. 1 показан продольный разрез в плоскости центральной оси циклона, изображающий общее устройство влагоотделителя. На разрезе А-А (фиг. 2) изображен циклон со спиральным вводом воздуха и конденсата, регулируемым клапаном вывода конденсата из спирального ввода и коллектором конденсата. Описываемый влагоотделитель состоит из фронтального каплеотделителя, включающего наклонные стенки 1, полости охлаждения 2, теплоизоляцию 3, направляющие пластины 4, заслонку 5, канавку 6, канализационный трап 7, и циклона 8 на входном спиральном впуске 9 которого расположен регулируемый клапан (фиг. 2) 10, образующий щель 11, для выпуска конденсата в коллектор 12. Центральная выхлопная труба 13 соединена воздуховодом 14 с вентилятором (на фигурах не показан). Конденсат из коллектора 12 выводится через канализационный трап 7, а из циклона 8 - шлюзом 15. Движение влажного воздуха показано черно-белой стрелкой, конденсата - черной, а осушенного воздуха белой стрелкой. Описываемый влагоотделитель работает следующим образом. Фильтрованный влажный воздух подается в камеру 16 охлаждающего теплообменника 17. На охлаждаемых элементах теплообменника 17 влага воздуха конденсируется и переходит в фазное состояние жидкости. Часть конденсата за счет адгезии, возникающей при смачивании, стекает по трубкам и ламелям теплообменника в поддон 18, устроенный с уклоном в направлении потока воздуха в днище камеры теплообменника 16 и далее в канавку 6. Другая часть конденсата потоком воздуха транспортируется во входной патрубок 21 и спиральный впуск 9 циклона 8 и в направлении наклонных охлаждаемых стенок 1 фронтального каплеотделителя. Капли конденсата, смочившие стенки 1 фронтального каплеотделителя, стекают по ним в канавку 6. В нижней части фронтального каплеотделителя стекающий конденсат закрыт заслонкой 5 и направляющими пластинами 4 с целью нейтрализации распыляющего воздействия потока воздуха и увеличения количества вывода конденсата на участке фронтального каплеотделителя до циклона. С этой же целью входной патрубок 21 циклона 8 введен в камеру теплообменника 16. Поток воздуха с каплями конденсата, попавший в патрубок 21 и спиральный впуск 9, перемещается по круговой траектории и подвергается воздействию возникающих центробежных сил. Жидкость, как более плотная часть потока, устремляется на стенку спирального впуска и через щель 11 (фиг. 2), образованную клапаном 10, регулируемым с использованием винтовой пары 19 и оси 20, выбрасывается в коллектор 12, откуда через трап 7 транспортируется к месту использования. Часть конденсата, не выведенная из циклона при движении по спиральному впуску, оседает на внутренние стенки цилиндрической камеры циклона 8 и стекает в шлюз 15, откуда также выводится. Осушенный воздух через выхлопную трубу 13 выводится в воздуховод 14 и поступает к потребителю. Использование клапана на спиральном впуске позволяет 3 98512013.12.30 уменьшить габариты циклона по отношению к площади (диаметру) входного патрубка 21. При этом уменьшение диаметра цилиндрической камеры улучшает условия выделения конденсата в циклоне. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4