CZ20004374A3 - Způsob vysoušení plynu ochlazováním a zařízení k jeho provádění - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vysoušení plynu, obsahujícího vodní páru, ochlazováním, přičemž je plyn veden sekundární částí tepelného výměníku, jehož primární částí je výparník chladicího okruhu, který rovněž obsahuje kompresor, poháněný elektromotorem, kondenzátor, expanzní prostředky mezi výstupem kondenzátoru a vstupem výparníku, přičemž je shora uvedený chladicí okruh regulován jako funkce zatížení, takže je chladicí kapacita regulována bez vytváření námrazy ve výparníku, přičemž je odlučována voda, zkondenzovaná v důsledku chlazení plynu, a plyn je znovu ohříván.

Vynález se rovněž týká zařízení k provádění shora uvedeného způsobu.

Dosavadní stav techniky

Způsobů shora uvedeného typu je využíváno mimo jiné pro vysoušení stlačeného vzduchu.

Stlačený vzduch, který je dodáván kompresorem, je ve většině případů nasycen vodní parou, jinými slovy lze říci, že má relativní vlhkost 100 %. To znamená, že při mírném poklesu teploty dochází ke kondenzaci. Zkondenzovaná voda • · · · ··· · 9 • · · · · · · ··· • · · · ···· ·· způsobuje korozi potrubí a přístrojů, takže dochází k předčasnému opotřebení veškerého příslušenství.

To je důvod, proč je stlačený vzduch vysoušen, což může být prováděno shora uvedeným způsobem prostřednictvím vysoušení ochlazováním.

Vysoušení ochlazováním je založeno na principu, že snižování teploty kondenzuje vlhkost ze vzduchu nebo z plynu, načež je zkondenzovaná voda odlučována v odlučovači kapaliny a poté je vzduch nebo plyn opětovně ohříván, v důsledku čehož tento vzduch nebo plyn již není nadále nasycen. Teplo je odváděno chladicím okruhem ve výparníku.

Totéž se týká i jiných plynů, než je vzduch, takže pokaždé, kdy je v tomto popise uváděn vzduch, týká se totéž rovněž i dalších plynů.

V praxi existuje norma ISO, která stanovuje možný rosný bod a odpovídající nejnižší teplotu vzduchu pro srovnávací hodnoty.

Za účelem zamezení tomu, aby nejnižší teplota vzduchu poklesla pod 0° C, takže by docházelo k namrzání výparníku, je nutnou podmínkou skutečnost, aby teplota výparníku byla vyšší, než 0° C.

Za tím účelem se v souladu se známými způsoby měří teplota na vstupu výparníku.

Chladicí okruh se poté reguluje tak, že teplota výparníku má požadovanou hodnotu.

·· ·· ·· · · · ···

V souladu s takovýmito známými způsoby vysoušeni ochlazováním se elektromotor kompresoru chladicího okruhu, který je poháněn při konstantní frekvenci, zapíná a vypíná jako funkce teploty výparníku. Pokud tlak ve výparníku příliš poklesne, potom se elektromotor zastaví. Pokud tlak ve výparníku v důsledku toho příliš vzroste, jelikož je expanzní ventil stále ještě otevřen, tak se elektromotor opět spustí.

Shora uvedený způsob, jakož i zapínání a vypínání elektromotoru, jsou popsány v patentovém spise DE-U-87 12 812. Chladicí okruh je regulován prostřednictvím spínacích prostředků, které jsou připojeny k teplotním snímačům, měřícím teplotu plynu ve výparníku. V závislosti na naměřené teplotě a na požadovaném zatížení jsou jednotlivé kompresorové části, poháněné samostatných elektromotorem, uváděny do provozu nebo zastavovány prostřednictvím zapínání jejich elektromotoru.

V patentovém spise DE-A-32 22 974 je rovněž popsán způsob, u kterého je chladicí zatížení regulováno prostřednictvím regulovatelného uzavíracího ventilu v obtokovém potrubí kompresoru a prostřednictvím přepínatelného termospínače pro elektromotor.

Taková regulace umožňuje, aby byl kompresor vypnut, pokud zatížení poklěsne pod chladicí kapacitu, v důsledku čehož dojde ke snížení spotřeby energie. Přebytek chladicí kapacity je uchováván v tepelné hmotě.

Avšak tato regulace je velice nevýhodná, neboť je kompresor kontinuálně spouštěn a vypínán v případě malého • · • · ·* · · · • · « · · · · • · » * · · · · • · 9 99 9 9 99999

9 9 9 9 9 9 9 9

99 9 9 9 99 99 9 zatížení, přičemž dochází rovněž k výrazným změnám z hlediska tlaku ve výparníku a z hlediska rosných bodů. Kromě toho zařízení na takovéto vysoušení ochlazováním musí být provedeno jako poměrně velká sestava.

Jiný známý způsob spočívá v měření nejnižší teploty vzduchu (LAT) na výstupu sekundární části tepelného výměníku a ve vypínání elektromotoru kompresoru chladicího okruhu, pokud hrozí nebezpečí, že by teplota klesla pod 0° C. Jelikož je v souladu s tímto způsobem elektromotor rovněž neustále spouštěn a vypínán, trpí tento způsob stejnými nedostatky, jako již shora uvedený způsob.

Jiná možnost regulace tlaku výparníku spočívá ve výběru výparníku, který je dostatečně veliký, a ve zpětném přivádění horkých plynů z výtlaku kompresoru na sání kompresoru prostřednictvím obtokového potrubí.

Nevýhody tohoto způsobu regulace spočívají zejména v tom, že jelikož elektromotor kompresoru je neustále v provozu, a to rovněž i tehdy, pokud není žádné zatížení nebo pokud je zatížení malé, je spotřeba energie stejná jako spotřeba energie při nominálním zatížení, neboť vysoký tlak a nízký tlak v chladicím okruhu jsou neustále udržovány na konstantní úrovni.

Podstata vynálezu

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout takový způsob vysoušení ochlazováním, který nebude mít shora uvedené ani jiné nevýhody, a který umožní dosahovat úspor energie jednoduchým způsobem bez jakéhokoliv kolísání tlaku • 0

v chladicím okruhu a bez přílišného opotřebení kompresoru a jeho elektromotoru.

Tohoto úkolu bylo v souladu s předmětem tohoto vynálezu dosaženo tím, že chladicí okruh je regulován prostřednictvím nastavování rychlosti otáčení elektromotoru jako funkce naměřené teploty plynu nebo výparníku.

Namísto spouštění a vypínání elektromotoru je regulována či nastavována jeho rychlost otáčení. Zvýšením rychlosti otáčení elektromotoru může být čerpáno větší průtokové množství chladicí kapaliny, v důsledku čehož je dosahováno vyššího chladicího výkonu.

V souladu s výhodným provedením způsobu podle tohoto vynálezu se měří teplota výparníku, přičemž se shora uvedený chladicí okruh reguluje jako funkce naměřené výparníkové teploty.

Rychlost otáčení elektromotoru je možno s výhodou nastavovat tak, že výparníková teplota leží o 2 až 3° C níže, než nejnižší teplota plynu (LAT).

V souladu s ještě dalším výhodným provedením způsobu podle tohoto vynálezu se měří nejnižší teplota plynu (LAT), přičemž se shora uvedený chladicí okruh reguluje jako funkce této nejnižší teploty plynu (LAT).

Nejnižší teplota plynu (LAT) se s výhodou měří na výstupu sekundární části tepelného výměníku.

* · · · · · · • · · « · ··· • · ····· ·····

V souladu s ještě dalším výhodným provedením způsobu podle tohoto vynálezu se měří teplota rosného bodu plynu, přičemž se shora uvedený chladicí okruh reguluje jako funkce tohoto rosného bodu.

V souladu s ještě dalším výhodným provedením způsobu podle tohoto vynálezu se chladicí okruh reguluje tak, že teplota výparníku na straně chladicí tekutiny poklesne pod nulu, aniž by docházelo k namrzání výparníku na vzduchové straně.

Rychlost otáčení elektromotoru se s výhodou nastavuje změnou frekvence přiváděného elektrického proudu.

V souladu se zvláštním výhodným provedením způsobu podle tohoto vynálezu se měří okolní teplota, přičemž se rychlost otáčení elektromotoru nastavuje v závislosti na naměřené okolní teplotě.

Při vysokých okolních teplotách, kdy je vzduch nebo plyn rovněž poměrně teplý a může obsahovat více vlhkosti, než pokud by byl chladný, není nutno jej ochlazovat na 3° C v tepelném výměníku za účelem získání suchého vzduchu.

V důsledku toho je spotřeba energie u shora uvedených zařízení na vysoušení ochlazováním příliš vysoká, přičemž tato zařízení rovněž vyžadují poměrně velké a nákladné součásti za účelem zajištění požadovaného chladicího výkonu. Pokud je uvedená okolní teplota brána v úvahu, může být požadovaný chladicí výkon udržován na nižší úrovni, takže zařízení pro vysoušení ochlazováním může být mnohem menší.

• 9 9-9 0 · 9 9»

999» 999 90

9999 0909 99

0 909 99 9 0099 99 9

Rychlost otáčení elektromotoru kompresoru se s výhodou nastavuje tak, že nejnižší teplota plynu (LAT) na výstupu výparníku leží o 20° C níže, než naměřená okolní teplota, přičemž však nepoklesne pod 3° C.

Za předpokladu, že vystupující vzduch nebo vystupující plyn má relativní vlhkost 50 %, je nebezpečí koroze trubek a dalšího příslušenství vyloučeno, přičemž shora uvedené regulační ústrojí zaručuje, že uvedená relativní vlhkost nebude vyšší, než 50 %.

Chladicí médium je s výhodou expandováno prostřednictvím expanzního ventilu před výparníkem, přičemž se přehříváním měří za výparníkem a porovnává se s nastavenou hodnotou, načež jsou odchylky napravovány otevíráním nebo uzavíráním expanzního ventilu.

Po ochlazení v tepelném výměníku a po odloučení zkondenzované vodní páry se plyn, který má být vysoušen, s výhodou ohřívá v rekuperačním tepelném výměníku prostřednictvím plynu, který má být vysoušen, a který je přiváděn do prvního tepelného výměníku.

Předmět tohoto vynálezu se rovněž týká zařízení na vysoušení ochlazováním, které je zejména vhodné pro provádění shora uvedeného způsobu.

Předmět tohoto vynálezu se týká zejména zařízení na vysoušení ochlazováním, které obsahuje tepelný výměník, jehož primární částí je výparník chladicího okruhu, který rovněž zahrnuje kompresor, poháněný elektromotorem, kondenzátor, expanzní prostředky mezi výstupem kondenzátoru a vstupem ·· 4 4 4 · 4 · ·

4··· 444 444 • 444 4444 44

4 444 44 4 4444 44 4

44 44 < 44 444 výparníku, regulační ústrojí pro regulaci elektromotoru, a měřicí prostředky, připojené k regulačnímu ústrojí, přičemž sekundární částí tepelného výměníku je část potrubí pro plyn, a odlučovač kapaliny je uspořádán na výstupu uvedeného tepelného výměníku v uvedeném potrubí.

Předmětné zařízení obsahuje prostředky pro nastavování rychlosti otáčení elektromotoru, přičemž regulační ústrojí reguluje tyto prostředky jako funkci teploty plynu nebo výparníku, měřenou měřicími prostředky.

Měřicí prostředky pro měření teploty jsou s výhodou uspořádány v chladicím okruhu, přičemž jde o prostředky pro měření teploty výparníku.

Měřicí prostředky pro měření teploty mohou však být s výhodou uspořádány na potrubí pro plyn v sekundární části tepelného výměníku nebo ve směru proudění za sekundární částí tepelného výměníku, přičemž jde o prostředky pro měření nejnižší teploty plynu (LAT) nebo o prostředky pro měření teploty rosného bodu.

Prostředky pro nastavování elektromotoru mohou být s výhodou převodníkem.

rychlosti otáčení tvořeny kmitočtovým

V souladu s obzvláště výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu může zařízení na vysoušení ochlazováním obsahovat prostředky pro měření okolní teploty, které jsou rovněž připojeny k regulačnímu ústrojí, přičemž toto regulační ústrojí je takové, že nastavuje rychlost otáčení elektromotoru jednak jako funkci hodnoty, naměřené měřicími • · · • · · ·

9 999 9 · prostředky, a jednak jako funkci okolní teploty, naměřené těmito prostředky.

Regulačním ústrojím může s výhodou být proporcionální integrační a derivační regulátor, proporcionální a integrační regulátor nebo proporcionální regulátor.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje blokové schéma zařízení na vysoušení ochlazováním podle tohoto vynálezu; a obr. 2 znázorňuje obdobné blokové schéma, jako na obr. 1, které se však týká dalšího alternativního provedení předmětu tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení na vysoušení ochlazováním, které je schematicky znázorněno na vyobrazení podle obr. 1, obsahuje zejména tepelný výměník jL, jehož primární část tvoří výparník 2_ chladicího okruhu 3, ve kterém jsou rovněž následně zapojeny kompresor 5, poháněný elektromotorem _4, kondenzátor 6 a expanzní ventil J_.

Tento chladicí okruh je naplněn chladicí tekutinou, například freonem 404a, jehož směr průtoku je označen šipkou 8 směru proudění.

• · ·· ·· ·· · φφ • φ φ φ φ φ φ · »999 · Φ Φ Φ 99 9 • 9 999 9 9 9 9999 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 »

99 99 9 9» 999

Sekundární částí ΙΑ tepelného výměníku 1 je část potrubí 9 pro vlhký vzduch, který má být vysoušen a jehož směr průtoku je znázorněn šipkou 10 směru proudění.

Za tepelným výměníkem 1, to znamená na jeho výstupu, je v potrubí 9 zapojen odlučovač 11 kapaliny.

Ještě než dosáhne tepelného výměníku _1, může toto potrubí 9 případně procházet jednou svou částí předřazeným chladičem nebo rekuperačním tepelným výměníkem 12, a následně za odlučovačem 11 kapaliny může procházet opět rekuperačním tepelným výměníkem 12, a to v protiproudém zapojení vzhledem ke shora uvedené části.

Tepelným výměníkem 1 je tepelný výměník typu kapalina-vzduch, přičemž z konstrukčního hlediska může tvořit jeden celek s případným rekuperačním tepelným výměníkem 12, kterým je tepelný výměník typu vzduch-vzduch.

Expanzním ventilem Ί_ je termostatický ventil, jehož termostatický prvek je připojen k baňce 14, uspořádané na výstupu výparníku 12 ve chladicím okruhu 3 prostřednictvím měděného vedení 13, přičemž je tato baňka 14 naplněna stejnou chladicí kapalinou.

V souladu s alternativním uspořádáním, které není na obrázku znázorněno, je expanzním ventilem elektronický ventil, který je však připojen k měřiči teploty, který je zapojen na vzdáleném konci výparníku 2 nebo za ním.

U malých zařízení na vysoušení ochlazováním může být expanzní ventil 7. nahrazen kapilárovou trubicí.

Kompresorem _5 je volumetrický kompresor, který dodává téměř neměnný objemový průtok při neměnných otáčkách, jako je například spirálový kompresor, přičemž motorem 4_ je elektromotor, jehož rychlost otáčení může být nastavena změnou kmitočtu.

Tento elektromotor £ je rovněž připojen ke kmitočtovému převodníku 15, který je regulován regulačním ústrojím, sestávajícím ze zabudovaného proporcionálního integračního a derivačního regulátoru 16 (PID regulátoru).

Kmitočtový převodník 15 může mít například nastaven kmitočet mezi 0 a 400 Hz, přičemž vytváří prostředky pro nastavování rychlosti otáčení elektromotoru _4.

V souladu s prvním provedením je proporcionální integrační a derivační regulátor 16 připojen k měřicím prostředkům 20 prostřednictvím potrubí 19 pro účely měření teploty ve výparníku 2, například k termoelektrickému článku v chladicím okruhu 3 na vstupu výparníku 2_, takže mezi výparníkem a expanzním ventilem j_.

Proporcionální integrační a derivační regulátor 16 je připojen k prostředkům 22 pro měření okolní teploty prostřednictvím potrubí 21 pro účely měření okolní teploty, přičemž je tato teplota převáděna na elektrický signál, a to zejména na proud.

• · ·· ·· ·· 9 • · · · ··· » • · · · · · · · · • · · ·· · · ······· • · · · · · · •· ♦· ·· ·

Funkce zařízení na vysoušení ochlazováním je následuj ící:

Vzduch, který má být vysoušen, je veden potrubím _9 a tím tepelným výměníkem 1, a to v protiproudu vůči chladicí tekutině ve výparníku 2 chladicího okruhu

V tomto tepelném výměníku _1 je vlhký vzduch ochlazován v důsledku kondenzace, přičemž vzniklý kondenzát je odlučován v odlučovači 11 kapaliny.

Studený vzduch, který obsahuje méně vlhkosti za uvedeným odlučovačem 11 kapaliny, který však má stále ještě relativní vlhkost 100 %, je ohříván ve rekuperačním tepelném výměníku, v důsledku čehož klesá relativní vlhkost zhruba na 50 %, přičemž je čerstvý vzduch, který má být vysoušen již částečně ochlazován v tomto rekuperačním tepelném výměníku 12 ještě předtím, než je přiváděn do tepelného výměníku 1.

Vzduch na výstupu rekuperačního tepelného výměníku 12 je tak sušší, než na vstupu tepelného výměníku 1.

Za účelem zabránění tomu, aby u výparníku 2_ docházelo k námraze, není vzduch v tepelném výměníku 1 ochlazován pod teplotu o velikosti 3° C, což je nejnižší teplota vzduchu pro nízké okolní teploty.

Pokud jsou okolní teploty vyšší, může být nejnižší teplota vzduchu rovněž vyšší, přičemž vzduch může být ochlazován na nejnižší teplotu vzduchu, která je o 20° C nižší, než okolní teplota, avšak v žádném případě nesmí klesnout pod 3° C.

Φ φ φφφ φ φφφφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φφφ φ φ φ φ φφ φφ

Pokud je nejnižší teplota vzduchu příliš vysoká, znamená to, že chlazení je nedostatečné, takže nedochází k dostatečné kondenzaci vlhkosti pro účely řádného vysoušení vzduchu.

Uvedená nejnižší teplota vzduchu leží 2 až 3° C nad skutečnou teplotou výparníku 2, která je měřena prostřednictvím měřicích prostředků 20.

Shora uvedené podmínky nejnižší teploty vzduchu jsou splněny prostřednictvím regulace rychlosti otáčení elektromotoru _4 jako funkce teploty výměníku 2, měřené měřicími prostředky 20, prostřednictvím proporcionálního integračního a derivačního regulátoru 16 a jím ovládaného kmitočtového převodníku 15.

Chladicí výkon je roven hmotnostnímu průtoku chladicí kapaliny, obíhající v chladicím okruhu 3_, násobenému rozdílem entalpie vzduchu před a za tepelným výměníkem _1. Zvyšováním rychlosti otáčení elektromotoru 4. může kompresor 5 přečerpávat větší hmotnostní průtok, takže může být dodáván větší výkon se stejným rozdílem entalpie. Hmotnostní průtok je roven objemovému průtoku kompresoru .5, násobenému hustotou chladicí kapaliny za podmínek sání, která sama o sobě závisí na teplotě výparníku 2 a na přehřívání.

Proporcionální integrační a derivační regulátor 16 nastavuje měřenou teplotu prostřednictvím nastavování rychlosti otáčení, takže tato teplota leží o několik stupňů níže, než shora uvedená nejnižší teplota vzduchu, avšak stále výše než 0° C, přičemž je například rovna 1° C, a přičemž pro •0 00 00 0 00 0

0000 000 0000 0000 000· 00 0

0 000 00 0 0000 000 0 00 0000 000

00 00 0 00 000 freon R404a má tlak ve výparníku s výhodou velikost zhruba 5,2 baru.

Tímto způsobem je chladicí výkon přizpůsoben velikosti zátěže.

Jelikož prostředky 22 rovněž měří okolní teplotu, může proporcionální integrační a derivační regulátor 16, který je k nim připojen, rovněž brát tuto teplotu v úvahu.

Prostřednictvím proporcionálního integračního a derivačního regulátoru 16 a jím ovládaného kmitočtového převodníku 15 je potom rychlost otáčení elektromotoru £ nastavována tak, že pokud je okolní teplota nízká, zejména nižší než 23° C, je shora uvedená podmínka splněna, a proto má nejnižší teplota vzduchu na výstupu sekundární části 1A tepelného výměníku _1 velikost zhruba 3° C, avšak při vyšší okolní teplotě je tato nejnižší teplota vzduchu o 20° C nižší, než je okolní teplota, naměřená prostředky 22.

Teplota výparníku má nastavenou hodnotu, která leží o několik stupňů níže, než je požadovaná nejnižší teplota vzduchu. Teplota, která je získána odečtením zhruba 22° C od okolní teploty, může být kalibrována jako nastavená hodnota proporcionálního integračního a derivačního regulátoru 16.

Minimální a maximální nastavená hodnota může být popřípadě nastavena v proporionálním integračním a derivačním regulátoru 16, přičemž minimum je 1° C. Při kalibraci proporcionálního integračního a derivačního regulátoru 16 může být nastavená hodnota nastavena například • · ·· 99 ·· ·

0 0 0 0 0 0 0000 0000 00 ·

I C · · ♦·· ♦ · · 0000 · 0 0 0 ± U 0 0 0 0 0 0 0 0 0

00 00 · »0 000 prostřednictvím ovládacího panelu nebo prostřednictvím analogového vstupu.

Kmitočet je nastaven například mezi 30 a 75 Hz.

Maximální zátěž zařízení na vysoušení ochlazováním je poměrně malá, neboť při vyšších okolních teplotách může být nejnižší teplota vzduchu vyšší, než 3° C, v důsledku čehož chladicí výkon klesá, takže součásti mohou být méně nákladné a dochází k úsporám chladicí tekutiny.

V kondenzátoru 6 je chladicí tekutina, která byla ohřátá v kompresoru 5 v důsledku stlačení, ochlazována až dosáhne kapalného stavu, přičemž může být použito ventilátoru nebo chladicí vody pro odvádění tepla do okolního prostředí.

Pokud je tlak v kondenzátoru 6 příliš vysoký, dojde k automatickému vypnutí elektromotoru 4.

Za kondenzátorem 6 může být kapalná chladicí tekutina popřípadě shromažďována ve sběrné nádobě a/nebo může být dále ochlazována zvláštním tepelným výměníkem.

Prostřednictvím expanzního ventilu 7 je kapalná chladicí tekutina expandována na konstantní výparníkový tlak, v důsledku čehož pochopitelně dochází k poklesu teploty.

Expanzní ventil 7_ pouze kontroluje přehřívání ve výparníku Z ^a zajišťuje, že je výparníku 2 vždy optimálně využíváno, přičemž však nemůže být využíván pro kontrolu či ovládání tlaku nebo teploty ve výparníku 2.

4· · ·· » · · · 9 »444 4 » 4 <·····

4 4

44 «

Využitím termostatického expanzního ventilu J_ bude vždy docházet k přehřívání za výparníkem 2, takže nebude hrozit nebezpečí, že by chladicí kapalina kompresoru 5, takže zde není žádná kapaliny v chladicím okruhu 3, přičemž množství chladicí tekutiny může být omezeno.

mohla vstoupit do potřeba odlučovače

Toto přehřívání je měřeno prostřednictvím odečtení teploty, naměřené baňkou 14, od teploty ve výparníku 2, a to buď před výparníkem 2^ (vnitřní vyrovnávání) nebo za výparníkem 2 (vnější vyrovnávání). Tento rozdíl je porovnáván s nastavenou hodnotou prostřednictvím expanzního ventilu T_, přičemž v případě odchylky dojde k nápravě prostřednictvím, otevřením nebo uzavření expanzního ventilu 7.

Stupeň přehřívání má vliv na nejnižší teplotu vzduchu, avšak je možno předpokládat, že toto přehřívání je udržováno prakticky na konstantní úrovni prostřednictvím expanzního ventilu.

Tento vliv přehřívání může být popřípadě brán v úvahu například prostřednictvím hlavního a vedlejšího řídicího obvodu. Vedlejším řídicím obvodem je shora popsané řízení s proporcionálním integračním a derivačním regulátorem 16 (PID), zatímco hlavní řídicí obvod může stanovit nastavenou hodnotu tlaku nebo teploty ve výparníku jako funkci skutečné nejnižší teploty vzduchu, a může tak například snížit nastavenou hodnotu, pokud nejnižší teplota vzduchu zůstává příliš vysoká, jelikož přehřívání za výparníkem 2 je příliš velké.

·· « · · · • · · · • · ··· « • · β ·* ·· *· · • » · * 9 9 9 • « *»·· • · · ♦ · · ·· x* » e «e · · • t C • · · ·· ·»·

Jelikož je teplota ve výparníku nastavována prostřednictvím změny rychlosti otáčení, je možno v případě nulové zátěže zcela vypnout elektromotor 4, a to například umístěním termostatického snímače v tepelném výměníku 1, který pokud teplota ve výparníku (2 poklesne na 0° C, vypne elektromotor £ a uvede jej opět do provozu co nejdříve poté, kdy teplota stoupla na 3° C.

Provedení předmětu tohoto vynálezu, znázorněné na vyobrazení podle obr. 2 se od shora popsaného provedení liší zejména v tom, že měřicí prostředky 20 pro měření teploty ve výparníku, uspořádané v chladicím okruhu 3, byly nahrazeny měřicími prostředky 23 pro měření nejnižší teploty vzduchu.

Tyto měřicí prostředky 23 byly uspořádány na potrubí 9, a to buď v sekundární části 1A tepelného výměníku 1_, například na povrchové ploše výparníku 2, nebo jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, ve směru proudění za tepelným výměníkem U například mezi tímto tepelným výměníkem 1. a odlučovačem 11 kapaliny.

Proporcionální integrační a derivační regulátor 16 je poté připojen k těmto měřicím prostředkům 23 pro měření nejnižší teploty vzduchu a k prostředkům 22 pro měření okolní teploty prostřednictvím potrubí 21.

U tohoto provedení proporcionální integrační a derivační regulátor 16 ovládá kmitočtový převodník 15 a tím i rychlost otáčení elektromotoru 4_ jako funkci naměřené nejnižší teploty vzduchu.

9 99 9

Měření nejnižší teploty vzduchu poskytuje výraznou výhodu, která spočívá v tom, že teplota chladicí tekutiny může být nižší, než 0° C, aniž by docházelo k namrzání výparníku, tj. před vytvářením ledu na vzduchové straně výparníku, jelikož tento jev je určován nejnižší teplotou vzduchu.

Jelikož při nízkých teplotách výparníku, například -5° C na straně chladicí tekutiny, a větších teplotních rozdílech, například 8° C (mezi +3° C a -5° C) může docházet k vypařování bez jakéhokoliv nebezpečí námrazy, může být tepelný výměník ]L proveden velice kompaktně.

Pokud naměřená nejnižší teplota vzduchu stoupá nebo klesá, pak proporcionální integrační a derivační regulátor 16 vydá pokyn k příslušnému zvýšení nebo snížení rychlosti otáčení elektromotoru 4 tak, že je-li okolní teplota, naměřená prostředky 22 pro měření okolní teploty, nízká, a to zejména nižší, než 23° C, tak tato naměřená nejnižší teplota vzduchu nepoklesne pod 3° C, takže bude zajištěno, že výparník Z nebude namrzat.

V důsledku této regulace je chlazení nastaveno v závislosti na zatížení, přičemž výparníkové teploty na straně chladicí tekutiny mohou poklesnout pod nulu, aniž by docházelo k namrzání výparníku 2 na vzduchové straně. V důsledku toho je nejenom spotřeba energie elektromotoru _4 omezena na minimum, avšak i tepelný výměník 1. může být proveden poměrně kompaktní, což rovněž přispívá k celkovým úsporám nákladů na dané zařízení.

·

U tohoto provedení je rovněž přehřívání výparníku 2 regulováno prostřednictvím expanzního ventilu 7, v důsledku čehož chladicí tekutina expanduje.

Jelikož je nejnižší teplota vzduchu nastavována prostřednictvím regulace rychlosti otáčení elektromotoru 4_, je u tohoto provedení s výhodou možné zcela vypnout elektromotor _4 v případě nulového zatížení.

V souladu s variantou předcházejícího provedení, která není na obrázcích výkresů znázorněna, mohou být měřicí prostředky 23 pro měření nejnižší teploty vzduchu nahrazeny měřicími prostředky pro měření rosného bodu vzduchu. Takové měřicí prostředky pro měření rosného bodu jsou všeobecně známé a jsou na trhu běžně dostupné, takže zde nebudou nikterak podrobněji popisovány.

Namísto nejnižší teploty vzduchu je tak rosný bod vzduchu měřen na stejném místě. Funkce je analogická, jako shora popsaná funkce, přičemž je rychlost otáčení elektromotoru _4 upravována tak, že je chlazení v tepelném výměníku 1. optimální, přičemž je zabráněno namrzání výparníku 2.

Namísto proporcionálního integračního a derivačního regulátoru 16 (PID) může regulační ústrojí obsahovat jinou řídicí jednotku, například proporcionální a integrační regulátor (PI-regulátor) nebo proporcionální regulátor (P-regulátor).

Jelikož je okolní teplota s výhodou rovněž brána v úvahu mimo jiné pro účely omezení výkonu zařízení, je rovněž možné ·· 9 9 · · 9 · 9 9 • · · · · · · 9 9 9 9 • 999 9 9 9 9 9 9 9 • 9 ··· 9 9 9 9999 9 9 9 9 v souladu se zjednodušeným provedením otáčení elektromotoru 4 pouze jako teploty, výparníkového tlaku, nejnižší rosného bodu plynu.

Namísto vlhkého vzduchu mohou být i jiné plyny, obsahující vodní páru, vysoušeny stejným způsobem a s pomocí stejného zařízení. V takovém případě bude namísto nejnižší teploty vzduchu využíváno nejnižší teploty plynu.

99 ·· 9 99 99 regulovat rychlost funkci výparníkové teploty plynu nebo

Claims (17)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY ? / /00 ~ 9379 (6), expanzní (6) a vstupem

   1. Způsob vysoušení plynu, obsahujícího vodní páru, ochlazováním, přičemž je plyn veden sekundární částí (1A) tepelného výměníku (1), jehož primární částí je výparník (2) chladicího okruhu (3) , který rovněž zahrnuje kompresor (5) , poháněný elektromotorem (4) , kbndenzátor prostředky (7) mezi výstupem kondenzátoru výparníku (2), přičemž je shora uvedený chladicí okruh (3) regulován jako funkce zatížení, takže je chladicí kapacita regulována bez vytváření námrazy ve výparníku (2), přičemž je odlučována voda, zkondenzovaná v důsledku chlazení plynu, a plyn je znovu ohříván, vyznačující se tím, že chladicí okruh (3) je regulován prostřednictvím nastavování rychlosti otáčení elektromotoru (4) jako funkce naměřené teploty plynu nebo výparníku (2).
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se měří teplota výparníku (2), přičemž se shora uvedený chladicí okruh (3) reguluje jako funkce naměřené výparníkové teploty.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se rychlost otáčení elektromotoru (4) nastavuje tak, že výparníková teplota leží o 2 až 3° C níže, než nejnižší teplota plynu (LAT).
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se měří nejnižší teplota plynu (LAT), přičemž se shora uvedený chladicí okruh (3) reguluje jako funkce této nejnižší teploty plynu (LAT).

   • · podle nároku 4, se tím, že se měří nejnižší na výstupu sekundární části (1A)
5. 5. Způsob vyznačuj ící teplota plynu (LAT) tepelného výměníku (1)
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se měří rosný bod plynu, přičemž se shora uvedený chladicí okruh (3) reguluje jako funkce tohoto rosného bodu.
7. 7. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se chladicí okruh (3) reguluje tak, že teplota výparníku (2) na straně chladicí tekutiny poklesne pod nulu, aniž by docházelo k namrzání výparníku (2) na vzduchové straně.
8. 8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se rychlost otáčení elektromotoru (4) nastavuje změnou frekvence přiváděného elektrického proudu.
9. 9. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se měří okolní teplota, přičemž se rychlost otáčení elektromotoru (4) nastavuje v závislosti na naměřené okolní teplotě.
10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že rychlost otáčení elektromotoru (4) kompresoru (5) se nastavuje tak, že nejnižší teplota plynu (LAT) na výstupu výparníku (2) leží • « · · · « • · · ♦ ·· · · · · o 20° C níže, než naměřená okolní teplota, přičemž však nepoklesne pod 3° C.
11. 11. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že chladicí médium je expandováno prostřednictvím expanzního ventilu (7) před výparníkem (2), přičemž se přehříváním měří za výparníkem (2) a porovnává se s nastavenou hodnotou, načež jsou odchylky napravovány otevíráním nebo uzavíráním expanzního ventilu (7).
12. 12. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že po ochlazení v tepelném výměníku (1) a po odloučení zkondenzované vodní páry se plyn, který má být vysoušen, ohřívá v rekuperačním tepelném výměníku (12) prostřednictvím plynu, který má být vysoušen, a který je přiváděn do prvního tepelného výměníku (1).
13. 13. Zařízení na vysoušení ochlazováním, obsahující tepelný výměník (1) , jehož primární částí je výparník (2) chladicího okruhu (3), který rovněž zahrnuje kompresor (5), poháněný elektromotorem (4), kondenzátor prostředky (7) mezi výstupem kondenzátoru výparníku (2), regulační ústrojí (16) elektromotoru (4), a měřicí prostředky připojené k regulačnímu ústrojí (16), přičemž sekundární částí (1A) tepelného výměníku (1) je část potrubí (9) pro plyn, a odlučovač (11) kapaliny je uspořádán na výstupu uvedeného tepelného výměníku (1) v uvedeném potrubí (9), (6), expanzní (6) a vstupem pro regulaci (20 nebo 23), vyznačuj ící tím, ze toto zařízeni obsahuje prostředky (15) pro nastavování rychlosti otáčení • 0 •· ·· 0 ·· '0 0 · » 0 0 · • 0 0 0 0 0 0 * · ··· 0 · · ···· · 0 ·

    elektromotoru (4), přičemž regulační ústrojí (16) reguluje tyto prostředky (15) jako funkci teploty plynu nebo výparníku, měřenou měřicími prostředky (20) . 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačuj í c í se tím, že měřicí prostředky (20) pro měření teploty jsou uspořádány v chladicím okruhu i (3), přičemž jde o prostředky pro měření teploty výparníku (2) . 15. Zařízení podle nároku 13, vyznačuj í c í se tím, že měřicí

    prostředky (23) pro měření teploty jsou uspořádány na potrubí (9) pro plyn v sekundární části (1A) nebo ve směru proudění za sekundární částí (1A) tepelného výměníku (1) , přičemž jde o prostředky pro měření nejnižší teploty plynu (LAT).
14. 16. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že měřicí prostředky jsou uspořádány na potrubí (9) pro plyn v sekundární části (1A) nebo ve směru proudění za sekundární částí (1A) tepelného výměníku (1), přičemž jde o prostředky pro měření rosného bodu.
15. 17. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 13 až 16, vyznačující se tím, že prostředky pro nastavování rychlosti otáčení elektromotoru (4) jsou tvořeny kmitočtovým převodníkem (15).

    vyznačující se tím
16. 18. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 13 až 17, , že obsahuje v · ·· β · ► · · φ

    I · · * » · « · • · · ♦ prostředky (22) pro měření okolní teploty, které jsou rovněž připojeny k regulačnímu ústrojí (16), přičemž toto regulační ústrojí (16) je takové, že nastavuje rychlost otáčení elektromotoru (4) jednak jako funkci hodnoty, naměřené měřicími prostředky (20 nebo 23), a jednak jako funkci okolní teploty, naměřené prostředky (22).
17. 19. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 13 až 18, vyznačující se tím, že regulačním ústrojím je proporcionální integrační a derivační regulátor (16), proporcionální a integrační regulátor nebo proporcionální regulátor.