HU222974B1

HU222974B1 - Eljárás vízgőzt tartalmazó gáz hűtve szárítására, valamint hűtve szárító berendezés

Info

Publication number: HU222974B1
Application number: HU0204171A
Authority: HU
Inventors: Peter Albert Lauwers
Original assignee: Atlas Copco Airpower, N.V.
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2004-01-28
Also published as: NO20005957D0; WO1999061135A1; CZ20004374A3; BE1012132A6; AU744515B2; HUP0204171A2; ES2192052T3; KR20010043805A; NZ508321A; NO317887B1; PL344468A1; CN1143724C; ATE231409T1; EP1089803B1; JP2002516168A; DK1089803T3; DE69905042T2; DE69905042D1; US6460359B1; TW458799B

Abstract

Vízgőzt tartalmazó gáz hűtve szárítására vonatkozó eljárás során agázt egy olyan hőcserélő (1) másodlagos részén (1A) vezetik át,amelynek elsődleges része egy olyan hűtőkör (3) párologtatóját (2)képezi, amely egy villamos motorral (4) hajtott kompresszort (5), egykondenzátort (6), és annak kimenete és a párologtató (2) bemeneteközött egy tágulási eszközt (7) tartalmaz, ahol a hűtőkört (3) annak aterhelésnek a függvényében szabályozzák, amelynél a hűtőkapacitást úgyállították be, hogy elkerüljék a párologtatóban (2) a jégképződéstúgy, hogy a gáz hűtésének eredményeként kicsapódó vizet elválasztjákés a gázt ismét felmelegítik, és a hűtőkört (3) úgy szabályozzák, hogya gáz vagy a párologtató (2) hőmérsékletének a függvényében a motor(4) fordulatszámát állítják. Hűtve szárító berendezés, amely olyanhőcserélőt (1) tartalmaz, amelynek elsődleges része egy olyan hűtőkör(3) párologtatója (2), amely továbbá egy villamosmotor- (4) meghajtásúkompresszort (5), egy kondenzátort (6), és egy, a kondenzátor (6)kimenete és a párologtató (2) bemenete között elhelyezkedő expanzióseszközt (7), és egy, a fent említett motor (4) vezérlésére szolgálószabályozóeszközt (16) tartalmaz az ahhoz csatlakozó mérőeszközzel(20), míg a hőcserélő (1) másodlagos része (1A) egy, a gáz céljáraszolgáló vezeték (9) részét képezi, továbbá a hőcserélő (1)kimeneténél, a vezetékben (9) egy folyadékleválasztót (11), továbbáegy, a motor (4) fordulatszámának állítására szolgáló eszközt (15),valamint azt a gáznak vagy a párologtatónak (2) a mérőeszközzel (20)mért hőmérséklete függvényében szabályozó vezérlőeszközt (16)tartalmaz. ŕ

Description

A találmány tárgya egyrészt egy eljárás vízgőzt tartalmazó gáz hűtve szárítására, amelynek során a gázt egy olyan hőcserélő másodlagos részén vezetjük át, amelynek elsődleges része egy olyan hűtőkör párologtatóját képezi, amely egy villamos motorral hajtott kompresszort, egy kondenzátort, és a kondenzátor kimenete és a párologtató bemenete között egy tágulási eszközt tartalmaz, ahol a hűtőkört annak a terhelésnek a függvényében szabályozzuk, amelynél a hűtőkapacitást úgy állítottuk be, hogy elkerüljük a párologtatóban a jégképződést úgy, hogy a gáz hűtésének eredményeként kicsapódó vizet elválasztjuk és a gázt ismét felmelegítjük; másrészt egy hűtve szárító berendezés, amely olyan hőcserélőt tartalmaz, amelynek elsődleges része egy olyan hűtőkör párologtatója, amely továbbá egy villamosmotor-meghajtású kompresszort, egy kondenzátort, és egy, a kondenzátor kimenete és a párologtató bemenete között elhelyezkedő expanziós eszközt és egy, a fent említett motor vezérlésére szolgáló szabályozóeszközt tartalmaz az ahhoz csatlakozó mérőeszközzel, míg a hőcserélő másodlagos része egy, a gáz céljára szolgáló vezeték részét képezi, továbbá a hőcserélő kimeneténél, a vezetékben egy folyadékleválasztót és egy, a hő újbóli becsatlakoztatására vagy a lehűtött gáz melegítésére szolgáló eszközt tartalmaz.

Ilyen eljárások használatosak többek között egy, a sűrített levegő szárítására szolgáló eljárás részeként is.

A kompresszor által bejuttatott sűrített levegő legtöbbször telítve van vízgőzzel; más szóval a relatív páratartalma 100%. Ebből adódóan már a legkisebb hőcsökkenés is kicsapódással jár. A kondenzvíz a vezetékek és az eszközök korrózióját eredményezi, miáltal a berendezés idő előtt elhasználódik.

Ezért kell szárítani a sűrített levegőt, ami történhet a fent említett módon, hűtve szárítással.

A sűrített levegőn kívül egyéb levegő és egyéb gázok is száríthatok ily módon.

A hűtve szárítás azon az elven alapul, hogy a hőfok csökkentésekor a levegőben vagy a gázban levő nedvesség kicsapódik, és ezt követően a kondenzvizet a folyadékleválasztóban elválasztjuk, és ha ezt követően a levegőt vagy a gázt ismét felmelegítjük, akkor ez a levegő vagy gáz nincs már telítve. A hőt a párologtatóban levő hűtőkör adja le.

Ugyanez vonatkozik a levegőn kívül más gázokra is, és valahányszor a továbbiakban levegőről beszélünk, ugyanaz vonatkozik a levegőn kívül más gázokra is.

Ami a gyakorlatot illeti, létezik egy ISO-szabvány, amely referenciaértékként meghatározza a lehetséges harmatpontot és az annak megfelelő legalacsonyabb léghőmérsékletet.

Hogy megakadályozzuk a legalacsonyabb léghőmérséklet 0 °C alá süllyedését és ezáltal a párologtató befagyását, szükséges feltétel az, hogy a párologtató hőmérséklete meghaladja a 0 °C-ot.

Ismert eljárások e célból mérik a hőmérsékletet a párologtató bemeneténél.

Ezt követően a hűtőkört úgy vezérelik, hogy a párologtató hőmérséklete a kívánt értékű legyen.

Ezen ismert hűtve szárítási eljárásoknál a hűtőkörkompresszor motorját, amely állandó frekvencián működik, a párologtató hőmérséklete függvényében ki-, illetve bekapcsolják.

Ha a párologtató hőmérséklete túlságosan lecsökken, a motort kikapcsolják. Ha a párologtató hőmérséklete ezt követően túlságosan megnő, miközben az expanziós szelep még nyitva van, a motort ismét beindítják.

Ez a szabályozás lehetővé teszi a kompresszor kikapcsolását akkor, amikor a terhelés a hűtőkapacitás alá esik, aminek az eredményeként csökken az energiafelhasználás. Ugyanakkor ennek a szabályozásnak igen nagy hátránya az, hogy kis terhelés esetén a kompresszort állandóan ki és be kell kapcsolni, és eközben párologtató nyomása és a harmatpont is erősen ingadozik. Továbbá viszonylag nagyra kell építeni a hűtve szárítót.

Egy, az első bekezdés szerinti ki- és bekapcsolóeljárást ismertet a DE-U-8712812 számú szabadalmi leírás. A hűtőkört a párologtatón levő gáz hőmérsékletét mérő hőmérséklet-érzékelőkhöz csatlakozó kapcsoló szabályozza. A hőmérséklet mért értékének és a szükséges terhelésnek megfelelően külön motorral hajtott egy vagy több önálló kompresszorelem aktiválódik, vagy áll le a motoija kikapcsolásakor.

A DE-A-3522974 számú szabadalmi leírás is ismertet egy eljárást, amelyben a hűtőterhelést a kompresszor kerülővezetékében levő szabályozható ki-be kapcsoló szelep és a motor hőkioldója szabályozza.

Egy másik ismert eljárás méri a legalacsonyabb léghőmérsékletet (LAT, lowest air temperature) a hőcserélő másodlagos részének a kimeneténél, és kikapcsolja a hűtőkörkompresszor motorját, ha fennáll a veszély, hogy a hőmérséklet 0 °C alá csökken. Ez az eljárás, amely szerint tehát a motort szintén ki és be kell kapcsolni, ugyanolyan hátrányokkal jár, mint az előző.

A párologtatóban uralkodó nyomás szabályozásának egy másik lehetősége az lenne, ha elég nagy párologtatót választanánk, és egy kerülővezeték útján visszajuttatnánk a kompresszor kimeneténél levő meleg gázokat a kompresszor bemenetéhez.

Ennek a szabályozási eljárásnak az a hátránya, hogy mivel a kompresszor motoija állandóan működik, akkor is, amikor nincs terhelés vagy amikor a terhelés kicsi, az energiafogyasztás megegyezik a nominális terhelés melletti energiafogyasztással, mivel a hűtőkörben a magas és az alacsony nyomást folyamatosan állandó szinten tartjuk.

A találmány célja olyan hűtve szárítási eljárást biztosítani, amely mentes a fenti és egyéb hátrányoktól, és amellyel egyszerű úton, a hűtőköri nyomás változtatása és a kompresszor és motoija különösebb igénybevétele nélkül takaríthatunk meg energiát.

A találmány értelmében ezt a célt úgy valósítjuk meg, hogy a hűtőkört úgy szabályozzuk, hogy a motor fordulatszámát állítjuk a gáz vagy a párologtató hőmérsékletének a mért értéke függvényében.

Ki- és bekapcsolás helyett a motor sebességét állítjuk. Ha nő a motor fordulatszáma, megnő a keringtetett hűtőfolyadék tömegáramlása, és így nagyobb hűtési hozam érhető el.

HU 222 974 Bl

A párologtató hőmérséklete mérhető, és a fenti hűtőkör szabályozása történhet a párologtató hőmérsékletének mért értéke függvényében.

Egy más megvalósítás a legalacsonyabb gázhőmérsékletet (LAT) méri, és a fenti hűtőkör szabályozása a legalacsonyabb gázhőmérséklet (LAT) függvényében történik.

Ismét egy másik megvalósítás a gáz harmatponti hőmérsékletét méri, és a fenti hűtőkör szabályozása e harmatpont függvényében történik.

Előnyös, ha a motor fordulatszáma a tápáram frekvenciájának a módosításával állítható.

A találmány egy speciális megvalósítása esetében a környezeti hőmérsékletet mérjük, és a motor fordulatszámának állításakor figyelembe vesszük a mért környezeti hőmérsékletet is.

Magas környezeti hőmérséklet esetén, amikor a levegő vagy a gáz is viszonylag meleg, és több nedvességet tartalmazhat, mint hidegen, nem kell feltétlenül 3 °C-ra hűteni a hőcserélőben ahhoz, hogy száraz levegőt nyerjünk. Következésképpen a fenti hűtve szárítók energiafogyasztása tehát túlságosan magas, és viszonylag nagy és drága alkotórészekre van szükség a hűtési hozam biztosításához. Ha figyelembe vesszük az említett környezeti hőmérsékletet, akkor a szükséges hűtési hozamot alacsonyabban lehet tartani, és így a hűtve szárító kisebb is lehet.

Előnyös, ha a kompresszormotor fordulatszámát úgy állítjuk be, hogy a párologtató kimeneténél a legkisebb levegő- vagy gázhőmérséklet 20 °C-kal alacsonyabb legyen a környezeti hőmérséklet mért értékénél, anélkül azonban, hogy 3 °C alá süllyedne.

Feltételezzük, hogy abban az esetben, ha a kimenő levegő vagy a kimenő gáz viszonylagos páratartalma 50%, ez kizárja a csövek és a berendezés korróziójának a veszélyét, márpedig a fent említett szabályozóeszköz garantálja, hogy a viszonylagos páratartalom ne haladja meg az 50%-ot.

A találmány továbbá egy olyan hűtve szárító berendezésre vagy hűtve szárítóra irányul, amely különösen alkalmas a fent említett eljárás alkalmazására.

A találmány konkrétan egy olyan hűtve szárító berendezésre vonatkozik, amely tartalmaz egy hőcserélőt, amelynek elsődleges része egy olyan hűtőkör párologtatója, amely tartalmaz ezenkívül egy villamosmotormeghajtású kompresszort, egy kondenzátort, egy a kondenzátor kimenete és a párologtató bemenete között elhelyezkedő expanziós eszközt, egy, a fent említett motor vezérlésére szolgáló szabályozóeszközt az ahhoz csatlakozó mérőeszközzel, míg a hőcserélő másodlagos része egy, a gáz céljára szolgáló vezeték része, és a kérdéses hőcserélő kimeneténél, a kérdéses vezetékben az eszköz tartalmaz továbbá egy folyadékleválasztót és egy, a hő újbóli becsatlakoztatására vagy a lehűtött gáz melegítésére szolgáló eszközt, azzal jellemezve, hogy ez az eszköz tartalmaz egy, a motorfordulatszám állítására szolgáló eszközt, ugyanakkor a vezérlőberendezés ezeket az eszközöket a gáznak vagy a párologtatónak a mérőeszköz segítségével mért hőmérséklete függvényében szabályozza.

A mérőeszközök elhelyezkedhetnek a hűtőkörön, vagy lehetnek olyan eszközök, amelyekkel a párologtató hőmérsékletét lehet mérni.

A mérőeszköz elhelyezkedhet azonban a gáz vezetékén is, a hőcserélő másodlagos részében, vagy attól áramlási irányban lefelé, és lehet a legalacsonyabb gázhőmérséklet (LAT) mérésére szolgáló eszköz, vagy a harmatpont mérésére szolgáló eszköz.

Előnyös, ha a motor fordulatszámának az állítására szolgáló eszköz egy frekvenciaátalakítóból áll.

A találmány egy speciális megvalósítása szerint a hűtve szárító tartalmaz a környezeti hőmérséklet mérésére szolgáló eszközt, amely csatlakoztatva van a vezérlőberendezéshez is, amely vezérlőberendezés a motor sebességét a mérőeszköz által mért érték és a környezeti hőmérséklet mérésére szolgáló eszköz által mért hőmérséklet függvényében állítja be.

A találmány jellemzőinek jobb megértetése céljából példaképpen, de semmiképp sem korlátozó jelleggel ismertetjük a találmány szerinti hűtve szárító alábbi előnyös kialakítási formáit, a mellékelt rajzokra való hivatkozással, amelyek közül az

1. ábra a találmány szerinti hűtve szárító eszköz blokkdiagramját ábrázolja; és a

2. ábra az 1. ábrával analóg blokkdiagramot ábrázol, de a találmány egy másik megvalósítására vonatkozóan.

Az 1. ábrán sematikusan ábrázolt hűtve szárító eszköz egy 1 hőcserélőből áll, amelynek az elsődleges része a 2 párologtatót képezi a 3 hűtőkörben, amelyben ezt követően egy 4 villamos motorral hajtott 5 kompresszor, egy 6 kondenzátor és egy expanziós 7 szelep található egymás után.

Ezt a hűtőkört hűtőfolyadékkal, például freon 404aval töltjük fel, amelynek a folyásirányát a 8 nyíl mutatja.

Az 1 hőcserélő 1A másodlagos része a szárítandó - és a 10 nyíllal jelölt folyásirányú - nedves levegő 9 vezetékének a része.

Az 1 hőcserélő után, vagyis annak a kimeneténél, a 9 vezetéken 11 folyadékleválasztó található.

Ez a 9 vezeték, mielőtt még elérné az 1 hőcserélőt, egy részével kinyúlhat a 12 előhűtő vagy visszanyerő hőcserélő területére, majd pedig all folyadékleválasztó után ismét kinyúlhat a 12 visszanyerő hőcserélőbe, a fent említett résszel ellenáramúan.

Az 1 hőcserélő folyadék/levegő hőcserélő, és konstrukciós szempontból egységet alkothat a lehetséges 12 visszanyerő hőcserélővel, amely levegő/levegő hőcserélő.

A expanziós 7 szelep termosztatikus szabályozószelep, amelynek a termosztatikus eleme a 3 hűtőkörön levő 2 párologtató kimeneténél elhelyezett 14 mérőeszközhöz van kapcsolva 13 rézvezetékkel, és amely ugyanazzal a hűtőfolyadékkal van feltöltve.

Egy, az ábrán nem látható változat esetében ez az expanziós szelep olyan elektronikus szelep, amely a 2 párologtató távolabbi végén elhelyezett hőmérsékletmérőhöz vagy az után van csatlakoztatva.

Kisméretű hűtve szárítók esetében a expanziós 7 szelepet helyettesítheti hajszálcső.

HU 222 974 Bl

Az 5 kompresszor volumetrikus kompresszor, amely szinte változatlan térfogatáramlást biztosít változatlan fordulatszámon, például spirálkompresszor, azzal jellemezve, hogy a 4 motor villamos motor, amelynek fordulatszáma a frekvencia változtatásával állítható.

Ez a 4 motor össze van továbbá kapcsolva egy 15 frekvenciaátalakítóval, amelyet egy beépített PIDszabályozóból álló 16 vezérlőeszköz szabályoz.

A15 frekvenciaátalakító például 0 és 400 Hz között állíthatja a frekvenciát, és a 4 motor fordulatszámának állítására alkalmas eszközt képez.

Egy első megvalósítás szerint a PID-szabályozó a 19 vezeték révén össze van kapcsolva a 20 mérőeszközökkel, hogy méije a párologtató hőmérsékletét, például a 3 hűtőkörben elhelyezett hűtőelemmel a 2 párologtató bemeneténél, és így a 2 párologtató és a expanziós 7 szelep között.

A PID-szabályozó a 21 vezetéken keresztül a 22 eszközökkel csatlakozik a környezeti hőmérséklet mérése céljából, és átalakítja ezt a hőmérsékletet elektromos jellé, konkrétan árammá.

A hűtve szárító a következőképpen működik.

A szárítandó levegő a 9 vezetéken és ezáltal az 1 hőcserélőn keresztül, a hűtőkör 2 párologtatójában levő hűtőfolyadék áramlásával ellentétes irányban halad át. Az 1 hőcserélőben lehűl a nedves levegő, aminek eredményeként kicsapódás keletkezik, amelyet all folyadékleválasztó elválaszt.

A hideg levegőt, amely ez után all folyadékleválasztó után már kevesebb nedvességet tartalmaz, de amelynek viszonylagos nedvességtartalma így is 100%, a 12 rekuperációs hőcserélő felmelegíti, aminek az eredményeként a viszonylagos páratartalom lecsökken kb. 50%-ra, miközben a szárítandó friss levegő ebben a 12 hőcserélőben már részben le is hűl, mielőtt bejutna az 1 hőcserélőbe.

A 12 rekuperációs hőcserélő kimeneténél levő levegő így szárazabb, mint az 1 hőcserélő bemeneténél.

A 2 párologtató lefagyásának megelőzése céljából az 1 hőcserélőben levő levegőt nem hűtjük 3 °C alá, ami az alacsony környezeti hőmérséklethez tartozó legalacsonyabb gázhőmérséklet.

Magasabb környezeti hőmérséklet esetén a legalacsonyabb gázhőmérséklet magasabb lehet, és a hűtés történhet a környezeti hőmérsékletnél 20 °C-kal hidegebb legalacsonyabb gázhőmérsékletre, de semmiképp sem 3 °C alá.

Ha a legalacsonyabb gázhőmérséklet túl magas, ez azt jelenti, hogy nincs elegendő hűtés, és így nem elegendő a nedvességkicsapódás ahhoz, hogy a levegőt eléggé kiszárítsuk.

A kérdéses legalacsonyabb gázhőmérséklet 2-3 °Ckal a párologtatónak a 20 mérőeszközzel mért aktuális hőmérséklete fölött van.

A fent említett legalacsonyabb gázhőmérséklet-feltételek úgy teljesülnek, hogy a 4 motor fordulatszámát a párologtatónak a 20 mérőeszközök által mért hőmérséklete függvényében állítjuk egy PID-szabályozóval és az általa vezérelt 15 frekvenciaátalakítóval.

A hűtési hozam egyenlő a 3 hűtőkörben keringő hűtőfolyadék tömegáramlásának és az 1 hőcserélő előtti és utáni hő entalpiakülönbségének a szorzatával. A 4 motor fordulatszámának növelése esetén az 5 kompresszor nagyobb átfolyó mennyiséget tud keringtetni, és így azonos entalpiakülönbség mellett nagyobb output juttatható bele. A tömegáramlás az 5 kompresszor pillanatnyi átfolyó mennyiségének és a beszívási állapotú hűtőfolyadék sűrűségének a szorzata, amely utóbbi viszont a párologtató hőmérsékletétől és a túlfűtéstől függ.

A PID-szabályozó a fordulatszám állításával állítja a mért hőmérsékletet úgy, hogy ez a hőmérséklet néhány fokkal alacsonyabb legyen a fent említett legalacsonyabb gázhőmérsékletnél, de magasabb 0 °C-nál, például 1 °C-ra, miáltal az R404a freon esetében a párologtató effektív nyomása úgy 5,2 bar.

Ily módon a hűtési hozam a terheléshez igazodik.

Mivel a 22 eszközök a környezeti hőmérsékletet is mérik, a hozzájuk csatlakozó PID-szabályozó ezt a hőmérsékletet is figyelembe veheti.

A PID-szabályozó és az általa vezérelt 15 frekvenciaátalakító révén a 4 motor fordulatszámát ezután úgy állítjuk, hogy mindaddig, amíg a környezeti hőmérséklet alacsony, vagyis 23 °C alatt van, a fent említett feltétel teljesüljön, és ezáltal az 1 hőcserélő 1A másodlagos részének a kimeneténél a legalacsonyabb gázhőmérséklet körülbelül 3 °C legyen, magasabb környezeti hőmérsékleten azonban ez a legalacsonyabb gázhőmérséklet 20 °C-kal alacsonyabb, mint a 21 eszköz által mért környezeti hőmérséklet.

A párologtató hőmérsékletének van egy beállított alapértéke, amely néhány fokkal alacsonyabb, mint a szükséges legalacsonyabb gázhőmérséklet. A szobahőmérsékletből körülbelül 22 °C-ot kivonva kapott hőmérséklet kalibrálható a PID-szabályozó alapértékeként.

A PID-szabályozóban beállítható egy minimális és egy maximális alapérték is, ahol a minimum az 1 °C. A PID-szabályozó kalibrálásakor ez az alapérték beállítható például a vezérlőpult vagy egy analóg beviteli eszköz révén.

A frekvencia például 30-75 Hz között állítható.

A hűtve szárító eszköz maximális terhelése viszonylag kicsi, mivel magasabb környezeti hőmérsékletek esetén a legalacsonyabb gázhőmérséklet magasabb lehet 3 °C-nál, aminek eredményeként csökken a hűtési hozam, és az összetevők így olcsóbbak lehetnek és hűtőfolyadék takarítható meg.

A 6 kondenzátorban az 5 kompresszorban a kompresszió eredményeként felmelegített hűtőfolyadékot lehűtjük, amíg folyékony halmazállapotú nem lesz, amikor is egy ventilátor vagy hűtővíz segítségével ki lehet bocsátani a hőt a környezetbe.

Ha a 6 kondenzátorban túl nagy a nyomás, automatikusan kikapcsol a 4 motor.

A 6 kondenzátor után a folyékony hűtőfolyadék összegyűjthető egy tartályba és/vagy tovább hűthető egy további hőcserélőben.

A expanziós 7 szelepnek köszönhetően a folyékony hűtőfolyadék addig tágul, amíg ki nem alakul egy állandó párologtatónyomás, ami természetesen hőmérsékletcsökkenéssel jár.

HU 222 974 Bl

A expanziós 7 szelep csak a 2 párologtatóban való túlfűtést szabályozza, és biztosítja a 2 párologtató állandó optimális használatát, de nem használható a párologtató nyomásának vagy hőmérsékletének a szabályozására.

Termosztatikus expanziós 7 szelep alkalmazása esetén a 2 párologtató után mindig túlfűtés lép fel, így nem áll fenn a veszélye annak, hogy hűtőfolyadék jusson az 5 kompresszorba, így nincs szükség folyadékleválasztóra a 3 hűtőkörben, és így a hűtőfolyadék mennyisége korlátozódik.

Ez a túlfűtés úgy mérhető, ha kivonjuk a 14 mérőeszköz által mért hőmérsékletet a 2 párologtató hőmérsékletéből, vagy a 2 párologtató előtt (belső kiegyenlítés), vagy a 2 párologtató után (külső kiegyenlítés). A különbséget a expanziós 7 szelep egy alapértékhez viszonyítja, és eltérés esetén a expanziós 7 szelep kinyílással vagy bezárulással korrigál.

A túlfűtés mértéke befolyásolja a legalacsonyabb gázhőmérsékletet, de feltételezhetjük, hogy a túlfűtést az expanziós szerep gyakorlatilag állandó szinten tartja.

Ha szükséges, a túlfűtés ezen hatása figyelembe vehető például valamiféle mester/szolga vezérlő áramkörrel. A szolga-vezérlőáramkör a fent ismertetett, a PID-szabályozóval ellátott vezérlő, a mester-vezérlőáramkör pedig állíthatja a párologtató nyomásának vagy hőmérsékletének az alapértékét az aktuális legalacsonyabb gázhőmérséklet függvényében, például lejjebb állítva az alapértéket, ha a legalacsonyabb gázhőmérséklet túl magas, mivel a 2 párologtató utáni túlfűtés túlságosan erős.

Bár a párologtató hőmérsékletének az állítása a fordulatszám módosításával történik, a 4 motor teljesen ki is kapcsolható, ha a terhelés nulla, például úgy, hogy hőérzékelőt helyezünk el az 1 hőcserélőben, amely kikapcsolja a 4 motort, ha a 2 párologtató hőmérséklete nulla fokra csökken, és újra beindítja azt, ha a hőmérséklet eléri a 3 °C-ot.

A találmánynak a 2. ábrán látható megvalósulása főként abban különbözik a fentiekben ismertetett megvalósításoktól, hogy a 3 hűtőkörön található, a párologtató hőmérsékletének a mérésére szolgáló 20 mérőeszközöket a legalacsonyabb léghőmérséklet (LAT) mérésére szolgáló 23 mérőeszközökkel helyettesítettük.

Ezek a 23 mérőeszközök a 9 vezetéken helyezkednek el, vagy az 1 hőcserélő 1A másodlagos részében, például a 2 párologtató felszínén, vagy ahogyan a 2. ábrán látható, az 1 hőcserélőtől áramlási irányban lefelé például az 1 hőcserélő és a 11 folyadékleválasztó között.

A PID-szabályozó ezután csatlakozik ezekhez a 23 mérőeszközökhöz és a 22 eszközökhöz, amelyek a környezeti hőmérséklet mérésére szolgálnak, a 21 vezeték segítségével.

Ennél a megvalósításnál a PID-szabályozó a legalacsonyabb léghőmérséklet, a legalacsonyabb gázhőmérséklet mért értéke függvényében szabályozza a 15 frekvenciaátalakítót, és ezáltal a 4 motor fordulatszámát.

A legalacsonyabb gázhőmérséklet mérésének megvan az a jelentős előnye, hogy a hűtőfolyadék hőmérséklete lehet 0 °C alatt anélkül, hogy a párologtató ennek következtében befagyna, vagyis hogy jég képződne a párologtató levegőoldalán, mivel ezt a jelenséget a legalacsonyabb gázhőmérséklet határozza meg.

Mivel alacsony hőmérsékleteknél - például ha -5 °C van a hűtőfolyadék oldalán - és jelentős, például 8 °C-os hőmérséklet-különbség esetén (+3 °C és -5 °C között) lehetséges a párolgás a fagyás veszélye nélkül, az 1 hőcserélőt igen kompaktra lehet készíteni.

A legalacsonyabb léghőmérsékleti mért érték - legalacsonyabb gázhőmérséklet - emelkedése vagy esése esetén a PID-szabályozó növeli, illetve csökkenti a 4 motor fordulatszámát úgy, hogy mindaddig, míg a 22 hőmérsékletmérő által mért környezeti hőmérséklet alacsony, konkrétan 23 °C alatt van, a mért legalacsonyabb gázhőmérséklet ne essen 3 °C alá, nehogy a 2 párologtató befagyhasson.

E szabályozásnak köszönhetően a hűtés tehát a terheléshez igazodik, miáltal a hűtőfolyadék oldalán a párologtató hőmérséklete leeshet nulla fok alá anélkül, hogy a 2 párologtató a levegőoldalon befagyna. Következésképpen a 4 motor energiafogyasztása minimálisra korlátozódik, és ráadásul az 1 hőcserélő viszonylag kompaktra készíthető, ami megtakarítást jelent a berendezés költségei vonatkozásában is.

A 2 párologtató túlfűtését ennél a megvalósításnál is az expanziós 7 szelep szabályozza úgy, hogy a hűtőfolyadék kitágul.

Bár a legalacsonyabb léghőmérséklet beállítása a 4 motor fordulatszámának a módosításával történik, ebben a megvalósításban is lehetséges a 4 motor teljes kikapcsolása nulla terhelés esetén.

Az előző megvalósítás egy változata szerint - amely nincs megjelenítve az ábrákon - a legalacsonyabb léghőmérséklet mérésére szolgáló 23 mérőeszközöket a kérdéses levegő harmatpontját mérő eszköz helyettesíti. Ilyen mérőeszközök vagy harmatpontmérők beszerezhetők a piacon, ezért itt nem ismertetjük őket részletesebben.

A legalacsonyabb gázhőmérséklet helyett tehát ugyanazon a ponton a levegő harmatpontját méijük. A működés analóg a fent ismertetett működéssel, vagyis a 4 motor sebességét úgy szabályozzuk, hogy az 1 hőcserélőben zajló hűtés optimális legyen, de a 2 párologtató ne fagyhasson be.

A találmány semmilyen értelemben nem korlátozódik a fentiekben ismertetett, a mellékelt ábrákon bemutatott megvalósításokra. Ellenkezőleg: ilyen hűtve szárító eljárás és berendezés bármilyen változatban kialakítható, úgy, hogy közben továbbra is a találmány hatókörén belül maradunk.

Konkrétan: a PID-szabályozó helyett a 16 vezérlőeszköz tartalmazhat más szabályozót, például Pl- vagy P-szabályozót. Bár előnyös, ha a környezeti hőmérsékletet is figyelembe vesszük, többek között az eszköz outputjának a korlátozása céljából, egy egyszerűbb megvalósítás esetében a 4 motor fordulatszáma állítható csak a párologtató hőmérséklete, a párologtató nyomása, a legalacsonyabb gázhőmérséklet vagy a gáz harmatpontja függvényében.

Nedves levegő helyett a levegőn kívül egyéb vízgőzt tartalmazó gázok is száríthatok ugyanilyen eljárás5

HU 222 974 Bl sál és ugyanezzel a berendezéssel. Ebben az esetben a legalacsonyabb léghőmérséklet a legalacsonyabb gázhőmérséklet.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás vízgőzt tartalmazó gáz hűtve szárítására, amelynek során a gázt egy olyan hőcserélő (1) másodlagos részén (1A) vezetjük át, amelynek elsődleges része egy olyan hűtőkör (3) párologtatóját (2) képezi, amely egy villamos motorral (4) hajtott kompresszort (5), egy kondenzátort (6) és a kondenzátor (6) kimenete és a párologtató (2) bemenete között egy tágulási eszközt tartalmaz, ahol a hűtőkört (3) annak a terhelésnek a függvényében szabályozzuk, amelynél a hűtőkapacitást úgy állítottuk be, hogy elkerüljük a párologtatóban (2) a jégképződést úgy, hogy a gáz hűtésének eredményeként kicsapódó vizet elválasztjuk és a gázt ismét felmelegítjük, azzal jellemezve, hogy a hűtőkört (3) úgy szabályozzuk, hogy a gáz vagy a párologtató (2) hőmérsékletének a függvényében a motor (4) fordulatszámát állítjuk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a párologtató (2) hőmérsékletét mérjük, és a hűtőkört (3) a párologtató (2) hőmérsékletének mért értéke függvényében szabályozzuk.
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a motor (4) fordulatszámát úgy állítjuk be, hogy a párologtató (2) hőmérsékletét 2-3 °C-kal a legalacsonyabb gázhőmérséklet (LAT) alatti értéken tartjuk.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a legalacsonyabb gázhőmérsékletet (LAT) méljük, és a hűtőkört (3) ennek függvényében szabályozzuk.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a legalacsonyabb gázhőmérsékletet (LAT) a hőcserélő (1) másodlagos részének (1A) kimenetén mérjük.
6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gáz harmatponti hőmérsékletét mérjük, és a hűtőkört (3) e harmatpont függvényében szabályozzuk.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hűtőkört (3) úgy szabályozzuk, hogy a párologtató (2) hűtőfolyadék-oldali hőmérsékletét a párologtató (2) levegőoldalának jegesedése nélkül 0 °C alatti hőmérsékletre hűtjük.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a motor (4) fordulatszámát a tápáram frekvenciájának a módosításával állítjuk.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a környezeti hőmérsékletet mérjük, és a motor (4) fordulatszámát a környezeti hőmérséklet figyelembevételével állítjuk.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kompresszormotor (4) fordulatszámát úgy állítjuk be, hogy a párologtató (2) kimeneténél a legkisebb levegő- vagy gázhőmérséklet 20 °C-kal alacsonyabb legyen a környezeti hőmérséklet mért értékénél, anélkül azonban, hogy 3 °C alá süllyedjen.
11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hűtőközeget még a párologtatóba (2) jutását megelőzően tágulási eszközként alkalmazott szeleppel (7) expandáltatjuk, és a hűtőközeg túlmelegedését a párologtatót (2) követően méljük és egy előre meghatározott értékkel összehasonlítjuk, és eltérés esetén a különbséget a szelep (7) nyitásával vagy zárásával korrigáljuk.
12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőcserélőben (1) történő lehűtését és a kondenzált vízgőz elkülönítését követően a szárítandó gázt rekuperációs hőcserélőben (12) az első hőcserélőbe (1) táplált gázzal melegítjük.
13. Hűtve szárító berendezés, amely olyan hőcserélőt tartalmaz, amelynek elsődleges része egy olyan hűtőkör párologtatója, amely továbbá egy villamosmotormeghajtású kompresszort, egy kondenzátort és egy, a kondenzátor kimenete és a párologtató bemenete között elhelyezkedő expanziós eszközt, és egy, a fent említett motor vezérlésére szolgáló szabályozóeszközt tartalmaz az ahhoz csatlakozó mérőeszközzel, míg a hőcserélő másodlagos része egy, a gáz céljára szolgáló vezeték részét képezi, továbbá a hőcserélő kimeneténél, a vezetékben egy folyadékleválasztót és egy, a hő újbóli becsatlakoztatására vagy a lehűtött gáz melegítésére szolgáló eszközt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy egy, a motor (4) fordulatszámának állítására szolgáló eszközt (15), valamint azt a gáznak vagy a párologtatónak (2) a mérőeszközzel (20) mért hőmérséklete függvényében szabályozó vezérlőeszközt (16) tartalmaz.
14. A 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőeszköz (20) a hűtőkörön (3) van elhelyezve, és a párologtató (2) hőmérsékletét mérő mérőeszköz (20).
15. A 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőmérsékletmérő eszköz (23) a hőcserélő (1) másodlagos része (1 A) felé vagy afelől gázt vezető vezetéken (9) elhelyezett, a legalacsonyabb gázhőmérsékletet (LAT) mérő eszközként van kiképezve.
16. A 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőmérsékletmérő eszköz (23) a hőcserélő (1) másodlagos része (1 A) felé vagy afelől gázt vezető vezetéken (9) elhelyezett, a harmatpontot mérő eszközként van kiképezve.
17. A 13-16. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a motor (4) fordulatszámát állító eszköz frekvenciaátalakító.
18. A 13-17. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a környezeti hőmérséklet mérésére szolgáló eszközt (22) tartalmaz, amely a motor (4) sebességét a mérőeszköz (20, 23) által mért érték és a környezeti hőmérséklet mérésére szolgáló eszköz (22) által mért hőmérséklet függvényében beállító vezérlőeszközhöz (16) is csatlakoztatva van.
19. A 13-18. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőeszköz (16) PID-, Pl- vagy P-vezérlést megvalósító vezérlőeszköz (16).