ITPN20110037A1 - PROCESS AND PROCESS FOR PERFECT COOLING, DEHUMIDIFICATION AND HEATING OF A GAS FLOW - Google Patents

Description

Descrizione Description

«APPARATO E PROCEDIMENTO PERFEZIONATO PER IL RAFFREDDAMENTO, "APPARATUS AND PERFECTED PROCEDURE FOR COOLING,

DEUMIDIFICAZIONE E RISCALDAMENTO DI UN FLUSSO DI GAS » DEHUMIDIFICATION AND HEATING OF A GAS FLOW "

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un apparato ed un procedimento perfezionato per deumidificare aria compressa, eliminando completamente o quasi il suo contenuto di umidità. The present invention relates to an apparatus and an improved process for dehumidifying compressed air, eliminating completely or almost completely its moisture content.

Come noto, i deumidificatori di gas, tipicamente aria compressa, sono ben noti nella tecnica; essi vengono prevalentemente utilizzati per deumidificare l’aria compressa che viene utilizzata in una grande varietà di impieghi pneumatici, industriali etc., su cui non ci si dilungherà oltre in quanto ben conosciuti all’esperto del settore. As known, gas dehumidifiers, typically compressed air, are well known in the art; they are mainly used to dehumidify compressed air which is used in a large variety of pneumatic, industrial, etc. uses, which will not be discussed further as they are well known to the expert in the sector.

Allo scopo, detta aria compressa, preferibilmente presentata come una corrente di aria compressa, viene introdotta all’interno di detto apparato il quali comprende un percorso interno, e, dopo essere stata deumidificata, viene ri-emessa all’esterno ad una pressione sostanzialmente invariata. For this purpose, said compressed air, preferably presented as a stream of compressed air, is introduced inside said apparatus which includes an internal path, and, after being dehumidified, is re-emitted outside at a pressure substantially unchanged.

In estrema sintesi, si ricorda qui solo che il flusso di aria compressa viene fatto scorrere attraverso un primo ramo di uno scambiatore di calore, il cui secondo ramo à ̈ collegato ad un impianto di refrigerazione, di tipo in sé noto, e ne costituisce l’elemento di raffreddamento finale, meglio noto come “evaporatore†. In a nutshell, it is only recalled here that the compressed air flow is made to flow through a first branch of a heat exchanger, whose second branch is connected to a refrigeration system, of a known type, and constitutes one the final cooling element, better known as the â € œevaporatorâ €.

Durante l’attraversamento di detto primo ramo, il flusso di aria compressa viene During the crossing of said first branch, the compressed air flow comes

 

raffreddato fino ad un valore inferiore al rispettivo punto di rugiada; come diretta e voluta conseguenza l’umidità contenuta nell’aria viene condensata e pertanto trasformata in acqua, generalmente formata da piccole gocce che si depositano sulle pareti o direttamente ricadono in basso. cooled down to a value below the respective dew point; as a direct and desired consequence, the humidity contained in the air is condensed and therefore transformed into water, generally formed by small drops that are deposited on the walls or directly fall down.

Dopo essere stata così separata dall’aria, detta acqua viene per gravità raccolta nella zona inferiore da opportuni mezzi di contenimento. After being thus separated from the air, said water is collected by gravity in the lower area by suitable containment means.

Infine detta acqua viene espulsa all’esterno dell’apparato mediante opportuni condotti e relativi mezzi di controllo, come valvole comandate etc. in sé noti. Finally, said water is expelled outside the apparatus by means of suitable ducts and relative control means, such as controlled valves etc. known in themselves.

Sono stati ideati e vengono correntemente attuati vari apparati atti a realizzare il procedimento di deumidificazione di un flusso o corrente di aria compressa. Various apparatuses have been devised and are currently implemented for carrying out the process of dehumidification of a flow or stream of compressed air.

Elemento e caratteristica comune di tali apparati consiste nel fatto che vengono utilizzati non uno ma due scambiatori di calore; il secondo scambiatore di calore, che non contiene detto evaporatore, Ã ̈ uno scambiatore del tipo gas/gas. The common element and characteristic of these apparatuses consists in the fact that not one but two heat exchangers are used; the second heat exchanger, which does not contain said evaporator, is a gas / gas type exchanger.

Un suo primo ramo viene fatto attraversare dal flusso di aria ancora calda ed umida prima di essere immessa in detto primo scambiatore; il relativo secondo ramo viene fatto attraversare dal flusso di aria in uscita dal primo scambiatore di calore. A first branch of it is made to pass through by the flow of still hot and humid air before being introduced into said first exchanger; the relative second branch is made to pass through by the flow of air leaving the first heat exchanger.

La funzione di detto secondo scambiatore di calore à ̈ duplice, e nota: The function of said second heat exchanger is twofold, and is known:

- la prima funzione à ̈ di pre-raffreddare il flusso di aria compressa prima di entrare nel primo scambiatore, con l’evidente scopo di ottenere un risparmio energetico poiché la quantità di calore che deve essere sottratta al flusso di aria compressa per raggiungere il relativo punto di rugiada viene ridotta in funzione diretta (anche se non proporzionale) dell’abbassamento della temperatura dell’aria all’ingresso del primo scambiatore; pertanto meno calore viene sottratto all’aria compressa, inferiore sarà la richiesta energetica da parte del circuito refrigerante; - the first function is to pre-cool the compressed air flow before entering the first exchanger, with the evident purpose of obtaining energy savings since the amount of heat that must be subtracted from the compressed air flow to reach the relative dew point is reduced as a direct function (even if not proportional) of the lowering of the air temperature at the inlet of the first exchanger; therefore the less heat is removed from the compressed air, the lower the energy demand from the refrigerant circuit will be;

- la seconda funzione consiste nel riscaldare l’aria compressa in uscita dal primo scambiatore di calore; infatti questa aria, appena deumidificata, si trova ad una temperatura usualmente molto bassa, e spesso non utilizzabile proprio per tale motivo, infatti essa può dar luogo a ghiacciamenti, condensazione esterne in altre parti etc. - the second function consists in heating the compressed air leaving the first heat exchanger; in fact this air, just dehumidified, is usually at a very low temperature, and often not usable for this reason, in fact it can cause freezing, external condensation in other parts etc.

 

Notoriamente detta funzione di riscaldamento viene affidata appunto al flusso di aria in entrata nel secondo scambiatore di calore a monte del primo scambiatore, poiché detta funzione di scambio risulta del tutto vantaggiosa per entrambi i flussi di aria, e viene ottenuta senza alcun costo energetico, ed anzi il pre-raffreddamento dell’aria consente, come spiegato sopra un sicuro risparmio energetico. It is known that this heating function is entrusted precisely to the flow of air entering the second heat exchanger upstream of the first exchanger, since said exchange function is entirely advantageous for both air flows, and is obtained without any energy cost. and indeed the pre-cooling of the air allows, as explained above, a sure energy saving.

Dal brevetto GB 504,762 é noto un apparato per la deumidificazione e la depurazione dall’olio di una corrente di aria compressa, e che comprende un primo ed un secondo scambiatore di calore. From patent GB 504,762 an apparatus for dehumidification and oil purification of a stream of compressed air is known, and which comprises a first and a second heat exchanger.

Il primo scambiatore di calore, che contiene un evaporatore, é di tipo convenzionale ed é contenuto in un corpo verticale isolato; all’interno di detto corpo verticale ed al di sotto di questo scambiatore di calore é disposta una vasca (sump 24) atta a raccogliere l’acqua condensata e a convogliarla all’esterno mediante un opportuno condotto di scarico (drainage 24). The first heat exchanger, which contains an evaporator, is of the conventional type and is contained in an insulated vertical body; inside this vertical body and below this heat exchanger there is a tank (sump 24) suitable for collecting the condensed water and conveying it outside through a suitable drainage duct (drainage 24) .

Il secondo scambiatore di calore é contenuto in un secondo corpo, sostanzialmente separato dal primo, in cui la funzione di scambio termico avviene in contro-corrente tra il flusso di aria compressa umida in entrata, ed il flusso di aria compressa fredda e deumidificata proveniente dal primo scambiatore di calore. The second heat exchanger is contained in a second body, substantially separated from the first, in which the heat exchange function takes place in counter-current between the incoming humid compressed air flow, and the cold and dehumidified compressed air flow coming from the first heat exchanger.

Anche in questo caso sono provvisti, in detto secondo corpo, dei relativi mezzi per la raccolta e lo scarico all’esterno di varie impurità, ma tipicamente olio condensato, intercettato da opportuni elementi a pettine. Also in this case, said second body is provided with relative means for collecting and discharging various impurities to the outside, but typically condensed oil, intercepted by suitable comb elements.

Tale struttura si presenta del tutto efficiente dal punto di vista di principio, ma non dal punto di vista costruttivo a causa della sua complessità, ingombro e numerosità di componenti da provvedere ed assemblare; inoltre la presenza del tubo di ritorno 10 genera, all’interno del secondo corpo, un sensibile restringimento della relativa sezione utilizzabile per i due flussi di aria compressa in contro-corrente, e pertanto una corrispondente marcata riduzione delle reciproche azioni di pre-raffreddamento e postriscaldamento. This structure is completely efficient from the point of view of principle, but not from the point of view of construction due to its complexity, size and number of components to be provided and assembled; moreover, the presence of the return pipe 10 generates, inside the second body, a significant narrowing of the relative section that can be used for the two counter-current compressed air flows, and therefore a corresponding marked reduction of the reciprocal pre-cooling actions and post-heating.

Dal brevetto EP 1 464 887 é noto un apparato per la deumidificazione di una corrente di aria compressa, e che comprende un primo ed un secondo scambiatore di From the patent EP 1 464 887 an apparatus for the dehumidification of a stream of compressed air is known, and which comprises a first and a second heat exchanger.

 

calore racchiusi sostanzialmente in un unico involucro esterno; particolarità essenziale di tale soluzione à ̈ la circostanza che detti due scambiatori di calore sono disposti quasi direttamente in serie lungo uno stesso asse verticale. heat substantially enclosed in a single external envelope; an essential feature of this solution is the fact that said two heat exchangers are arranged almost directly in series along the same vertical axis.

Tale soluzione, benché migliorativa rispetto alla precedente dal punto di vista costruttivo, tuttavia non offre un percepibile aumento della sua efficienza energetica dato che dal punto di vista funzionale non propone alcuna soluzione innovativa, ed in particolare non propone alcuna fase di condensazione dell’umidità nel pre-cooler (first exchanger 24). This solution, although improved compared to the previous one from the constructive point of view, nevertheless does not offer a perceptible increase in its energy efficiency since from the functional point of view it does not propose any innovative solution, and in particular it does not propose any condensation phase of the humidity in the pre-cooler (first exchanger 24).

Dal brevetto US 7,111,671 Ã ̈ noto un apparato per la deumidificazione di una corrente di aria compressa, e che comprende un primo ed un secondo scambiatore di calore racchiusi sostanzialmente in un unico involucro esterno e disposti sostanzialmente in parallelo e su un medesimo livello orizzontale. From US patent 7,111,671 an apparatus for dehumidification of a compressed air stream is known, and which comprises a first and a second heat exchanger substantially enclosed in a single external casing and arranged substantially in parallel and on the same horizontal level.

Anche in questo caso non risulta alcun percepibile miglioramento della sua efficienza energetica, dato che la sua funzionalità à ̈ del tutto simile al precedente brevetto. Also in this case there is no perceptible improvement in its energy efficiency, since its functionality is completely similar to the previous patent.

E’ da notare che in questo caso la formazione e raccolta di umidità condensata viene realizzata in una apposita camera (53) fisicamente disposta tra detti due scambiatori di calore, e quindi allo stesso livello, mentre nel caso precedente la condensazione e raccolta di umidità veniva realizzata in una camera sottostante allo scambiatore di calore principale, attraversato dall’evaporatore. It should be noted that in this case the formation and collection of condensed humidity is carried out in a special chamber (53) physically arranged between said two heat exchangers, and therefore at the same level, while in the previous case the condensation and collection of humidity it was made in a chamber below the main heat exchanger, crossed by the evaporator.

Dal brevetto US 7,121,102 B2 Ã ̈ divulgato un ulteriore apparato per la deumidificazione di una corrente di aria compressa, e che comprende un primo ed un secondo scambiatore di calore racchiusi sostanzialmente in un unico involucro esterno e disposti sostanzialmente in parallelo e su un medesimo livello orizzontale. Patent US 7,121,102 B2 discloses a further apparatus for the dehumidification of a compressed air stream, which comprises a first and a second heat exchanger substantially enclosed in a single external casing and arranged substantially in parallel and on the same horizontal level. .

Dal punto di vista funzionale tale soluzione à ̈ sostanzialmente equivalente alla soluzione precedente; se ne distingue solo per il fatto che nel rispettivo canale di ritorno (100) vengono disposte numerose placche verticali (102) il cui scopo dichiarato à ̈ quello di intercettare e condensare l’umidità eventualmente residua contenuta nell’aria in uscita dallo scambiatore di calore principale (14’). From the functional point of view, this solution is substantially equivalent to the previous solution; it is distinguished only by the fact that numerous vertical plates (102) are arranged in the respective return channel (100) whose declared purpose is to intercept and condense any residual humidity contained in the air leaving the exchanger of main heat (14â € ™).

 

Al contrario di quanto affermato, à ̈ stato verificato sperimentalmente che in detto canale di ritorno (100) la temperatura risulta invece piuttosto elevata poiché risente della presenza del primo scambiatore (12’) che à ̈ contiguo e che à ̈ attraversato dalla corrente di aria calda ed umida da de-umidificare. Contrary to what has been stated, it has been experimentally verified that in said return channel (100) the temperature is rather high as it is affected by the presence of the first exchanger (12â € ™) which is contiguous and is crossed by the current of hot and humid air to be dehumidified.

Logica conseguenza à ̈ che detto canale di ritorno (100) non svolge alcuna azione favorevole al miglioramento della condensazione, e pertanto risulta del tutto inutile. The logical consequence is that said return channel (100) does not carry out any action favorable to the improvement of condensation, and therefore is completely useless.

Un inconveniente comune a tutte queste soluzioni consiste nel fatto che il liquido di condensa eventualmente prodotto nel primo stadio di pre-raffreddamento non viene eliminato subito, e quindi viene trasferito, insieme con il resto del gas, nel condensatore successivo, dove avviene la massima parte della condensazione ma anche dove, inevitabilmente, il liquido già condensato viene ulteriormente, ed inutilmente, raffreddato; tale inutile fase di ulteriore raffreddamento di liquido già condensato provoca comprensibilmente un peggioramento dell’efficienza energetica generale dell’apparecchio e della relativa fase di de-umidificazione. A drawback common to all these solutions consists in the fact that the condensate liquid eventually produced in the first pre-cooling stage is not eliminated immediately, and therefore is transferred, together with the rest of the gas, to the subsequent condenser, where the greatest part occurs. of condensation but also where, inevitably, the already condensed liquid is further, and unnecessarily, cooled; this useless phase of further cooling of the liquid already condensed understandably causes a worsening of the general energy efficiency of the appliance and of the relative dehumidification phase.

Sarebbe quindi desiderabile, ed à ̈ scopo principale della presente invenzione, di realizzare un tipo di apparato di deumidificazione, e relativo procedimento, atto a migliorare il rendimento energetico rispetto alla tecnica nota, che sia compatto e che non richieda alcun sostanziale aumento di complessità costruttiva, e che sia realizzabile in modo semplice con materiali e tecniche note e facilmente ed economicamente disponibili. It would therefore be desirable, and it is the main object of the present invention, to provide a type of dehumidification apparatus, and relative process, suitable for improving energy efficiency with respect to the prior art, which is compact and does not require any substantial increase in construction complexity. , and that it can be produced in a simple way with known and easily and economically available materials and techniques.

Tale scopo viene conseguito da un procedimento realizzato secondo le rivendicazioni allegate. This object is achieved by a method implemented according to the attached claims.

Caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui: Characteristics and advantages of the invention will become evident from the following description, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

• La figura 1 mostra una vista esterna piana laterale di un tipo di apparato di deumidificazione secondo l’invenzione, â € ¢ Figure 1 shows an external side plan view of a type of dehumidification apparatus according to the invention,

• La figura 2 mostra una vista in prospettiva e secondo la sezione A-A di fig.1, con la rappresentazione simbolica del flusso di gas da deumidificare, â € ¢ Figure 2 shows a perspective view and according to section A-A of fig. 1, with the symbolic representation of the gas flow to be dehumidified,

• La figura 3 mostra una vista simile alla Fig.2., secondo il piano di sezione B-B di â € ¢ Figure 3 shows a view similar to Fig. 2., according to the plane of section B-B of

 

fig.1, fig. 1,

• La fig. 4 e la figura 5 mostrano viste rispettivamente simili alle Figure 2 e 3, ma rappresentate dal basso e da un differente punto di osservazione, â € ¢ Fig. 4 and Figure 5 show views similar to Figures 2 and 3 respectively, but represented from below and from a different observation point,

• La figura 6 e la fig.7 mostrano viste in sezione rispettivamente simili alle figure 4 e 5, ma rappresentate da un differente punto di osservazione, â € ¢ Figure 6 and Figure 7 show sectional views similar to Figures 4 and 5 respectively, but represented from a different observation point,

• La fig. 8 e la fig. 9 mostrano rispettive viste simili alle figure 2 e 3, ma rappresentate in una proiezione piana verticale e parallela alle linee di flusso del gas, â € ¢ Fig. 8 and fig. 9 show respective views similar to Figures 2 and 3, but represented in a vertical planar projection parallel to the gas flow lines,

• La fig.10 mostra una vista esterna ed in prospettiva sostanzialmente diagonale e dal basso di un deumidificatore secondo l’invenzione. â € ¢ Fig. 10 shows an external and perspective view substantially diagonal and from below of a dehumidifier according to the invention.

Nel seguito della descrizione potranno essere utilizzati termini come “sopra†, “sotto†“in alto†, “in basso†, “inferiore†; l’esperto del settore non avrà alcuna difficoltà a comprendere che tali termini si riferiscono all’orientamento dell’apparecchio nel suo assetto normale di lavoro, del tutto evidente dalle figure allegate, e pertanto questi termini, lungi dal generare incertezze interpretative, servono invece per spiegare e definire con maggior chiarezza e semplicità il contenuto dell’invenzione. In the remainder of the description, terms such as â € œupraâ €, â € œunderâ € â € œupwardâ €, â € œbottomâ €, â € œinferioreâ € may be used; the expert in the sector will have no difficulty in understanding that these terms refer to the orientation of the appliance in its normal working set-up, which is quite evident from the attached figures, and therefore these terms, far from generating interpretative uncertainties, instead they serve to explain and define the content of the invention with greater clarity and simplicity.

Con riferimento alla figure, un apparecchio per deumidificare e post-riscaldare un flusso di gas, preferibilmente aria compressa, realizzato secondo la tecnica nota, comprende: With reference to the figures, an apparatus for dehumidifying and post-heating a flow of gas, preferably compressed air, made according to the known art, comprises:

- un primo scambiatore di calore 1 atto a pre-raffreddare e successivamente riscaldare detto flusso di gas, - a first heat exchanger 1 adapted to pre-cool and subsequently heat said gas flow,

- un secondo scambiatore di calore 2 per raffreddare fino ad una temperatura inferiore alla relativa temperatura di rugiada, e per condensare l’umidità ivi contenuta, - a second heat exchanger 2 to cool down to a temperature below the relative dew point, and to condense the humidity contained therein,

- mezzi per fornire e distribuire una portata di fluido refrigerante a detto secondo scambiatore di calore, e per convogliare il refrigerante in uscita da questo; tali mezzi sono convenzionalmente un circuito evaporatore facente parte di un circuito - means for supplying and distributing a flow rate of refrigerant fluid to said second heat exchanger, and for conveying the refrigerant leaving it; these means are conventionally an evaporator circuit forming part of a circuit

 

di raffreddamento esterno, non mostrato, realizzato e disposto per raffreddare detto fluido refrigerante. external cooling, not shown, made and arranged to cool said refrigerant fluid.

Detti mezzi comprendenti detto evaporatore sono ampiamente noti nella tecnica e sono pertanto solo simbolicamente rappresentati nelle Figure da un semplice bocchettone di ingresso 10 ed un bocchettone di uscita 11 che trasportano detto fluido refrigerante nell’evaporatore compreso in detto secondo scambiatore 2. Said means comprising said evaporator are widely known in the art and are therefore only symbolically represented in the Figures by a simple inlet port 10 and an outlet port 11 which transport said refrigerant fluid into the evaporator included in said second exchanger 2.

Il percorso del gas da de-umidificare à ̈ simbolicamente rappresentato dalla freccia “A†nelle figure 2, 3, 8 e 9, mentre il percorso del fluido refrigerante à ̈ simbolicamente rappresentato dalla freccia “B†nelle figure 3 e 9. The path of the gas to be dehumidified is symbolically represented by the arrow â € œAâ € in figures 2, 3, 8 and 9, while the path of the refrigerant fluid is symbolically represented by the arrow â € œBâ € in figures 3 and 9.

Secondo la presente invenzione, viene disposta una prima camera di raccolta 20, costituita sostanzialmente da una camera vuota ed atta alla raccolta dell’umidità contenuta in detto gas, e disposta nel flusso di gas a valle del primo scambiatore 1 ed a monte del secondo scambiatore di calore 2. According to the present invention, a first collection chamber 20 is arranged, substantially constituted by an empty chamber and suitable for collecting the humidity contained in said gas, and arranged in the gas flow downstream of the first exchanger 1 and upstream of the second heat exchanger 2.

Detta prima camera 20: Said first chamber 20:

- viene disposta contigua tra detti due separatori 1 e 2, ed esattamente in posizione intermedia tra di essi, in modo da separarli termicamente, - is arranged contiguously between said two separators 1 and 2, and exactly in an intermediate position between them, so as to thermally separate them,

- à ̈ dotata, nella sua zona di fondo, di un primo mezzo di contenimento 21 del liquido condensato in detto primo condensatore e nella medesima detta prima camera di raccolta 20; detto mezzo di contenimento può essere un qualsiasi collettore, naturalmente concavo e chiuso per raccogliere e conservare, fino alla sua evacuazione, il liquido raccolto ed ivi contenuto. - it is equipped, in its bottom area, with a first means 21 for containing the liquid condensed in said first condenser and in the same said first collection chamber 20; said containment means can be any collector, naturally concave and closed to collect and store, until its evacuation, the liquid collected and contained therein.

Vantaggiosamente, esso chiude in modo sostanzialmente completo e preferibilmente ermetico il lato inferiore di detta prima camera di raccolta 20, in modo da evitare che si determinino degli spazio o superfici su cui il liquido condensato si deposita ma da cui non può essere facilmente evacuato. Advantageously, it substantially completely and preferably hermetically closes the lower side of said first collection chamber 20, so as to avoid the creation of spaces or surfaces on which the condensed liquid is deposited but from which it cannot be easily evacuated.

Dalle figure, può essere osservato che il primo scambiatore di calore 1 à ̈ delimitato inferiormente da un lato obliquo 22 orientato in modo che una sua parte alta 23 si situa su un bordo verticale di detta camera di raccolta 20, e determina, (sotto ad esso lato obliquo), un canale 24, delimitato inferiormente da una parete sostanzialmente chiusa From the figures, it can be observed that the first heat exchanger 1 is delimited below by an oblique side 22 oriented so that a high part 23 of it is located on a vertical edge of said collection chamber 20, and determines, (under this oblique side), a channel 24, delimited at the bottom by a substantially closed wall

 

ed orizzontale 25. and horizontal 25.

Inoltre in generale, e con riferimento alle figure 2, 6 e 8, detto secondo scambiatore di calore 2 viene delimitato da detta prima camera di raccolta 20 mediante una parete verticale 26 sostanzialmente chiusa, ed i bordi esterni di detto mezzo di contenimento 21 sono chiusi rispettivamente contro detta parete orizzontale 25 e contro detta parete verticale 26 sostanzialmente chiusa. Furthermore, in general, and with reference to Figures 2, 6 and 8, said second heat exchanger 2 is delimited from said first collection chamber 20 by means of a substantially closed vertical wall 26, and the outer edges of said containment means 21 are closed respectively against said horizontal wall 25 and against said substantially closed vertical wall 26.

La configurazione generale degli elementi descritti, e le loro dimensioni, sono tali che il gas in uscita da detto primo scambiatore 1 si immette in detto canale 24 delimitato superiormente da detto lato obliquo 22 ed inferiormente dalla parete 25 che preferibilmente intercetta detto lato obliquo 22. The general configuration of the elements described, and their dimensions, are such that the gas leaving said first exchanger 1 enters said channel 24 delimited above by said oblique side 22 and below by wall 25 which preferably intercepts said oblique side 22.

Per quanto riguarda il secondo scambiatore 2, esso à ̈ realizzato in modo noto in sé, e viene dotato di un rispettivo secondo mezzo di contenimento 27 disposto sotto di esso, in modo che il liquido condensato vi viene raccolto per gravità. As regards the second exchanger 2, it is made in a manner known per se, and is equipped with a respective second containment means 27 arranged under it, so that the condensed liquid is collected there by gravity.

Detto secondo mezzo di contenimento 27 naturalmente costituisce anche una parte del condotto per il gas de-umidificato, e pertanto viene collegata alle opportune bocche di entrata, non specificamente illustrate, del primo scambiatore 1, secondo il percorso mostrato dalla freccia “A†. Said second containment means 27 naturally also constitutes a part of the duct for the de-humidified gas, and therefore is connected to the appropriate inlets, not specifically illustrated, of the first exchanger 1, according to the path shown by the arrow â € œAâ €.

Detto secondo mezzo di contenimento può essere convenientemente realizzato come un condotto internamente vuoto; tuttavia una vantaggiosa forma di realizzazione consiste nel disporre in detto secondo mezzo di contenimento 27 un setto di filtraggio 29, il cui scopo à ̈ di meglio intercettare e convogliare verso il basso il liquido condensato nel secondo scambiatore 2, soprastante. Said second containment means can be conveniently realized as an internally empty conduit; however, an advantageous embodiment consists in arranging in said second containment means 27 a filtering septum 29, the purpose of which is to better intercept and convey downwards the condensed liquid in the second exchanger 2, above.

In particolare detto setto (in sé noto con il termine tecnico di “demister†) à ̈ disposto in modo da intercettare la quantità di umidità, presente sottoforma di minutissime gocce ancora sospese e contenute nella corrente di gas in uscita dal secondo condensatore 2, e non ancora condensate in questo; il fenomeno di intercettazione di detta umidità e di formazione della relativa colatura verso il basso à ̈ ben noto con il termine di “coalescenza†. In particular, said septum (known per se with the technical term â € œdemisterâ €) is arranged in such a way as to intercept the quantity of humidity, present in the form of very minute drops still suspended and contained in the gas stream leaving the second condenser 2 , and not yet condensed into this; the phenomenon of interception of said humidity and formation of the relative pouring downwards is well known with the term â € œcoalescenceâ €.

Vantaggiosamente detto setto 29 Ã ̈ esteso e viene orientato in modo da intercettare Advantageously, said septum 29 is extended and is oriented so as to intercept

 

l’intera sezione trasversale del flusso di gas che attraversa detto secondo mezzo di contenimento 27, e viene orientato in modo inclinato, come bene illustrato nelle figure. the entire transverse section of the gas flow which passes through said second containment means 27, and is oriented in an inclined way, as well illustrated in the figures.

Infatti bisogna considerare che il fenomeno della coalescenza à ̈ tanto più marcato quanto più bassa à ̈ la velocità del flusso di gas ed umidità contenuta; poiché quindi la sezione utile del gas all’interno del secondo scambiatore di calore à ̈ sostanzialmente la metà della sezione subito a valle di questo, cioà ̈ attraverso il mezzo di contenimento 27, diventa quindi evidente che la posizione di detto setto 29 deve essere posta un certo tratto a valle della sezione terminale del secondo scambiatore 2, per dar modo al flusso di gas di ridurre la sua velocità. In fact it must be considered that the phenomenon of coalescence is all the more marked the lower is the speed of the gas flow and the contained humidity; since therefore the useful section of the gas inside the second heat exchanger is substantially half of the section immediately downstream of this, that is through the containment means 27, it therefore becomes evident that the position of said partition 29 must a certain section must be placed downstream of the terminal section of the second exchanger 2, to allow the gas flow to reduce its speed.

Deve peraltro anche essere considerato che l’efficienza di condensazione à ̈ tanto più efficace quanto più à ̈ freddo il gas da condensare, e tanto più il gas si allontana dal secondo condensatore 2 tanto meno risulta efficace la condensazione della sua umidità attraverso detto setto 29. However, it must also be considered that the condensation efficiency is more effective the colder the gas to be condensed, and the further the gas moves away from the second condenser 2, the less effective is the condensation of its humidity through said septum. 29.

Evidentemente tali due esigenze sono contrastanti; é stato rilevato che un ottimale compromesso tra: Evidently these two needs are conflicting; It was found that an optimal compromise between:

- la velocità del gas (che deve essere più bassa possibile, e quindi lontana dallo scambiatore 2), - the gas speed (which must be as low as possible, and therefore far from exchanger 2),

- e la temperatura, (che deve essere la più bassa possibile, e quindi vicina allo stesso scambiatore), - and the temperature, (which must be as low as possible, and therefore close to the exchanger itself),

si ottiene se detto setto 29: is obtained if said septum 29:

- viene disposto inclinato, - is placed inclined,

- e con il suo bordo superiore, identificato come 40, disposto sulla porzione inferiore di detta parete verticale 26. - and with its upper edge, identified as 40, arranged on the lower portion of said vertical wall 26.

Tale orientamento risulta ulteriormente favorevole poiché esso facilita il naturale deflusso del liquido intercettato. This orientation is further favorable since it facilitates the natural outflow of the intercepted liquid.

In buona sostanza, il percorso del gas da deumidificare dal primo (1) al secondo scambiatore (2) segue una linea generalmente spezzata, ed in particolare: Basically, the path of the gas to be dehumidified from the first (1) to the second exchanger (2) follows a generally broken line, and in particular:

- attraversa dapprima detto primo scambiatore 1 sostanzialmente dall’alto verso il - first passes through said first exchanger 1 substantially from the top towards

 

basso, low,

- successivamente attraversa detta prima camera di raccolta 20 dal basso verso l’alto, - subsequently it passes through said first collection chamber 20 from bottom to top,

- successivamente attraversa detto secondo scambiatore 2 sostanzialmente dall’alto verso il basso, - subsequently it passes through said second exchanger 2 substantially from top to bottom,

- successivamente attraversa con una direzione prevalentemente orizzontale detto secondo mezzo di contenimento 27, - subsequently crosses said second containment means 27 with a predominantly horizontal direction,

- ed infine attraversa detti primo scambiatore 1 sostanzialmente dal basso verso l’alto. - and finally it crosses said first exchanger 1 substantially from the bottom upwards.

Per quanto riguarda i mezzi di evacuazione del liquido, detti due mezzi di contenimento 21 e 27 vengono opportunamente dotati di rispettivi dispositivi o mezzi di scarico 30, 31, in sé noti e comandabili in modo selettivo ed indipendente. As regards the liquid evacuation means, said two containment means 21 and 27 are suitably equipped with respective devices or discharge means 30, 31, known per se and selectable and independently controlled.

Inoltre il primo ed il secondo mezzo di contenimento, 21 e 27, sono disposti in modo che i liquidi in esse contenuti non possono defluire reciprocamente e per gravità da una camera all’altra; tale caratteristica consente infatti il miglioramento che detti due mezzi di contenimento 21 e 27 possono essere svuotati in modo indipendente, e quindi consente un aumento dell’efficienza energetica generale dell’apparecchio. Furthermore, the first and second containment means, 21 and 27, are arranged in such a way that the liquids contained in them cannot flow reciprocally and by gravity from one chamber to another; this characteristic in fact allows the improvement that said two containment means 21 and 27 can be emptied independently, and therefore allows an increase in the general energy efficiency of the appliance.

Il secondo mezzo di contenimento 27 viene utilmente integrato in un involucro 33, la cui parete di fondo 34 costituisce così anche il vano di raccolta del liquido dello stesso mezzo 27. The second containment means 27 is usefully integrated into a casing 33, the bottom wall 34 of which thus also constitutes the compartment for collecting the liquid of the same means 27.

Ancora più vantaggiosamente, l’intera apparecchiatura viene assemblata ed integrata all’interno di un unico contenitore ermetico 50, il quale verso il basso si identifica con detto involucro 33. Even more advantageously, the entire apparatus is assembled and integrated inside a single hermetic container 50, which downwards is identified with said casing 33.

A questo punto sarà chiaro il vantaggio principale dell’invenzione; infatti la presenza della fase di condensazione a carico del primo scambiatore di calore 1 consente di evacuare immediatamente l’umidità già ivi condensata, senza quindi dover raffreddare ulteriormente, nel secondo scambiatore di calore 2, l’acqua già condensata nel primo scambiatore 1. At this point the main advantage of the invention will be clear; in fact, the presence of the condensation phase on the first heat exchanger 1 allows the humidity already condensed there to be evacuated immediately, without therefore having to further cool, in the second heat exchanger 2, the water already condensed in the first exchanger 1 .

 

Effetto finale di tale soluzione à ̈ pertanto, come facilmente comprensibile, un significativo miglioramento del rendimento energetico complessivo dell’intero deumidificatore. The final effect of this solution is therefore, as easily understood, a significant improvement in the overall energy efficiency of the entire dehumidifier.

 

Claims (12)

«APPARATO E PROCEDIMENTO PERFEZIONATO PER IL RAFFREDDAMENTO, DEUMIDIFICAZIONE E RISCALDAMENTO DI UN FLUSSO DI GAS » RIVENDICAZIONI 1) Apparecchio per deumidificare e post-riscaldare un flusso di gas, preferibilmente aria compressa, comprendente: - un primo scambiatore di calore (1) atto a pre-raffreddare e successivamente riscaldare detto flusso di gas, - un secondo scambiatore di calore (2) per raffreddare fino ad una temperatura inferiore alla relativa temperatura di rugiada, e per condensare l’umidità ivi contenuta, - una prima camera di raccolta (20) atta all’intercettazione e raccolta dell’umidità condensata in detto primo scambiatore (1), - mezzi (11, 12) atti a fornire e distribuire una portata di fluido refrigerante a detto secondo scambiatore di calore, ed a convogliare il refrigerante in uscita da questo, caratterizzato dal fatto che detta prima camera di raccolta (20) atta alla raccolta dell’umidità contenuta in detto gas:   - à ̈ atta a separare termicamente detti primo (1) e secondo (2) scambiatori, - à ̈ disposta in modo contiguo tra detto primo e secondo scambiatore di calore, - viene attraversata da detto flusso di gas a valle di detto primo scambiatore di calore (1), ed a monte di detto secondo scambiatore di calore (2), - à ̈ dotata, nella sua zona di fondo, di un primo mezzo di contenimento (21) del liquido condensato in detto primo condensatore e nel medesimo detto primo mezzo di contenimento (21). "APPARATUS AND PERFECTED PROCEDURE FOR COOLING, DEHUMIDIFICATION AND HEATING OF A GAS FLOW " CLAIMS 1) Apparatus for dehumidifying and post-heating a flow of gas, preferably compressed air, comprising: - a first heat exchanger (1) adapted to pre-cool and subsequently heat said gas flow, - a second heat exchanger (2) to cool down to a temperature below the relative dew point, and to condense the humidity contained therein, - a first collection chamber (20) suitable for interception and collection of the condensed humidity in said first exchanger (1), - means (11, 12) suitable for supplying and distributing a flow rate of refrigerant fluid to said second heat exchanger, and for conveying the refrigerant leaving it, characterized by the fact that said first collection chamber (20) suitable for collecting the humidity contained in said gas: - is suitable for thermally separating said first (1) and second (2) exchangers, - is arranged contiguously between said first and second heat exchanger, - is crossed by said gas flow downstream of said first heat exchanger heat (1), and upstream of said second heat exchanger (2), - It is equipped, in its bottom area, with a first containment means (21) of the liquid condensed in said first condenser and in the same said first containment means (21). 2) Apparecchio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo mezzo di contenimento (21) chiude in modo sostanzialmente completo e preferibilmente ermetico il lato inferiore di detta prima camera di raccolta (20). 2) Apparatus according to claim 1, characterized in that said first containment means (21) substantially completely and preferably hermetically closes the lower side of said first collection chamber (20). 3) Apparecchio secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che - detto primo scambiatore di calore (1) à ̈ delimitato inferiormente da un lato obliquo (22), - il gas in uscita da detto primo scambiatore (1) si immette in un canale (24) delimitato superiormente da detto lato obliquo (22) ed inferiormente da una parete (25) sostanzialmente orizzontale che preferibilmente intercetta detto lato obliquo (22), - detto secondo scambiatore di calore (2) à ̈ delimitato da detta prima camera (20) mediante una parete (26) sostanzialmente verticale e chiusa, - ed i bordi esterni di detto mezzo di contenimento (21) sono chiusi rispettivamente contro detto lato obliquo (22) e contro detta parete (26) sostanzialmente verticale. 3) Apparatus according to claim 2, characterized in that - said first heat exchanger (1) is delimited below by an oblique side (22), - the gas leaving said first exchanger (1) enters a channel (24) delimited above by said oblique side (22) and below by a substantially horizontal wall (25) which preferably intercepts said oblique side (22), - said second heat exchanger (2) is delimited by said first chamber (20) by means of a substantially vertical and closed wall (26), - and the outer edges of said containment means (21) are closed respectively against said oblique side (22) and against said substantially vertical wall (26). 4) Apparecchio secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che una seconda camera di raccolta (27) à ̈ disposta sotto detto secondo scambiatore (2). 4) Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that a second collection chamber (27) is arranged under said second exchanger (2). 5) Apparecchio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che in detta seconda camera di raccolta (27) à ̈ disposto un mezzo poroso (29) (demister) atto a lasciar passare detto gas e a intercettare l’umidità in esso contenuta. 5) Apparatus according to claim 4, characterized by the fact that in said second collection chamber (27) there is a porous medium (29) (demister) suitable for letting said gas pass and intercepting the humidity contained therein. 6) Apparecchio secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto mezzo poroso (29) à ̈ disposto con un orientamento inclinato, e con il suo bordo superiore (40) posizionato nella porzione inferiore di detta parete verticale (26). 6) Apparatus according to claim 5, characterized in that said porous medium (29) is arranged with an inclined orientation, and with its upper edge (40) positioned in the lower portion of said vertical wall (26). 7) Apparecchio secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che dette due camere di raccolta (20, 27) sono separate in modo tale che il liquido contenuto in ciascuna camera non può defluire per gravità nell’altra camera. 7) Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that said two collection chambers (20, 27) are separated in such a way that the liquid contained in each chamber cannot flow by gravity into the other chamber. 8) Apparecchio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il gas da deumidificare: - attraversa dapprima detto primo scambiatore (1) sostanzialmente dall’alto verso il basso, - successivamente attraversa detta prima camera di raccolta (20) dal basso verso l’alto, - successivamente attraversa detto secondo scambiatore (2) sostanzialmente dall’alto verso il basso, - successivamente attraversa con una direzione prevalentemente orizzontale detto seconda camera di raccolta (27), - ed infine attraversa detti primo scambiatore (1) sostanzialmente dal basso verso l’alto. 8) Apparatus according to claim 4, characterized in that the gas to be dehumidified: - first passes through said first exchanger (1) substantially from top to bottom, - subsequently it passes through said first collection chamber (20) from bottom to top, - subsequently it passes through said second exchanger (2) substantially from top to bottom, - subsequently it crosses the second collection chamber (27) with a mainly horizontal direction, - and finally it passes through said first exchanger (1) substantially from the bottom upwards. 9) Apparecchio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la seconda camera di raccolta (27): - à ̈ dotata di mezzi di scarico indipendenti (31) atti ad evacuare il liquido condensato in essa contenuto, - à ̈ contenuto in un involucro (33) la cui parete di fondo (34) costituisce il collettore del liquido condensato. 9) Apparatus according to claim 4, characterized in that the second collection chamber (27): - It is equipped with independent discharge means (31) designed to evacuate the condensed liquid contained in it, - It is contained in a casing (33) whose bottom wall (34) forms the collector of the condensed liquid. 10) Apparecchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo mezzo di contenimento (21) del liquido condensato à ̈ dotato di rispettivi mezzi di scarico indipendenti (30) atti ad evacuare il liquido condensato in esso contenuto. 10. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that said first containment means (21) for the condensed liquid is equipped with respective independent discharge means (30) suitable for evacuating the condensed liquid contained therein. 11) Apparecchio secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto di essere contenuto in un unico contenitore ermetico (50), e che questo comprende detto involucro (33). 11. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that it is contained in a single hermetic container (50), and that this comprises said casing (33). 12) Procedimento per la condensazione dell’umidità contenuta in un flusso di gas, caratterizzato dal fatto che - detto gas attraversa in serie due distinti scambiatori di calore, - detta umidità viene condensata da entrambi detti due distinti scambiatori, - l’umidità condensata da ciascuno di detti due scambiatori viene evacuata in modo indipendente, - il gas che attraversa in mandata detto primo scambiatore viene raffreddato mediante il gas raffreddato nel secondo scambiatore, - il gas dopo aver attraversato detto primo scambiatore di calore, ed a monte del secondo scambiatore di calore, attraversa una prima camera di raccolta (20) disposta tra detti due scambiatori (1, 2), ed almeno parzialmente contigua ad entrambi.12) Process for the condensation of the humidity contained in a gas flow, characterized by the fact that - said gas passes through two distinct heat exchangers in series, - said humidity is condensed by both said two distinct exchangers, - the humidity condensed by each of said two exchangers is evacuated independently, - the gas flowing through said first exchanger is cooled by the gas cooled in the second exchanger, - the gas after passing through said first heat exchanger, and upstream of the second heat exchanger, passes through a first collection chamber (20) arranged between said two exchangers (1, 2), and at least partially adjacent to both.