RU2159903C1 - Gas dehumidifier - Google Patents
Gas dehumidifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2159903C1 RU2159903C1 RU2000105111/06A RU2000105111A RU2159903C1 RU 2159903 C1 RU2159903 C1 RU 2159903C1 RU 2000105111/06 A RU2000105111/06 A RU 2000105111/06A RU 2000105111 A RU2000105111 A RU 2000105111A RU 2159903 C1 RU2159903 C1 RU 2159903C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- vortex tube
- nozzle
- vortex
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области осушки газов или воздуха охлаждением и отделением капельной влаги, осуществляемой с помощью генерации холода в вихревых трубах, и может быть использовано на линиях подачи осушенного сжатого воздуха в различных пневмосистемах в машиностроении, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства. The invention relates to the field of drying gases or air by cooling and separating droplet moisture carried out by generating cold in vortex tubes, and can be used on the supply lines of dried compressed air in various pneumatic systems in mechanical engineering, chemical industry and other sectors of the national economy.
Известна установка осушки сжатого воздуха, содержащая два соединенных последовательно через теплообменник центробежных влагоотделителя, вихревую трубу с дросселем, диафрагмой, выходным патрубком горячего воздуха, и эжектор-диффузор которого соединен с приосевой зоной вихревой трубы со стороны дросселя, активное сопло подключено к выходному патрубку горячего воздуха, а пассивное сопло через теплообменник - к диафрагме [1]. A known installation for drying compressed air, comprising two centrifugal dehumidifiers connected in series through a heat exchanger, a vortex tube with a throttle, a diaphragm, an outlet pipe for hot air, and an ejector-diffuser which is connected to the axial region of the vortex tube on the throttle side, the active nozzle is connected to the outlet pipe for hot air and the passive nozzle through the heat exchanger - to the diaphragm [1].
Известная установка, осуществляя осушку потока сжатого воздуха без потери его давления, имеет при этом следующие недостатки:
- сложность обеспечения точного согласования совместной работы эжектора и вихревой трубы,
- неустойчивая работа установки при изменении параметров сетевого сжатого воздуха, в частности его расхода и давления,
- низкая температура воздуха, подаваемого к потребителю, на уровне точки росы и даже возможна ее отрицательная величина, что не всегда удовлетворяет потребителей - эксплуатационников.The known installation, by drying the flow of compressed air without losing its pressure, has the following disadvantages:
- the difficulty of ensuring accurate coordination of the joint work of the ejector and the vortex tube,
- unstable operation of the installation when changing the parameters of the network compressed air, in particular its flow rate and pressure,
- low temperature of the air supplied to the consumer, at the level of the dew point and even its negative value is possible, which does not always satisfy consumers - operators.
Известна также установка для осушки газа, содержащая теплообменник с полостями высокого и низкого давления, конденсатосборник, сообщенный с полостью высокого давления, и вихревую трубу с камерой энергетического разделения, соединенную сопловым вводом с полостью высокого давления, а выходом холодного газа - с полостью низкого давления. Эффективность осушки в данной установке повышают путем охлаждения вихревой трубы с помощью рубашки, подсоединенной к выходу из полости низкого давления теплообменника, и в рубашке дополнительно установлена соединенная с конденсатосборником змеевиковая испарительная трубка, снабженная на входе дроссельным устройством [2]. A gas drying apparatus is also known, comprising a heat exchanger with high and low pressure cavities, a condensate collector in communication with the high pressure cavity, and a vortex tube with an energy separation chamber connected by the nozzle inlet to the high pressure cavity and the cold gas outlet to the low pressure cavity. The drying efficiency in this installation is increased by cooling the vortex tube with a jacket connected to the outlet of the low pressure cavity of the heat exchanger, and in the jacket there is an additional coil evaporator tube connected to the condensate collector equipped with a throttle device at the inlet [2].
Недостатками данной установки являются:
- сложность исполнения,
- значительные гидравлические сопротивления потоку сжатого газа,
- отсутствие регулирующих средств, позволяющих адаптировать установку к изменяющимся условиям работы,
- данная установка эффективно работает лишь при наличии конденсата.The disadvantages of this installation are:
- complexity of execution,
- significant hydraulic resistance to the flow of compressed gas,
- lack of regulatory tools to adapt the installation to changing working conditions,
- This installation works effectively only in the presence of condensate.
Известен осушитель газа, содержащий снабженную охлаждающей рубашкой и сопловым вводом вихревую трубу с патрубком вывода холодного потока, в который встроено фильтрующее устройство, при этом патрубок вывода холодного потока подключен к охлаждающей рубашке, имеющей в зоне горячего конца сопловой вывод, и горячий конец трубы заглушек [3]. A gas dryer is known comprising a vortex tube equipped with a cooling jacket and nozzle inlet with a cold flow outlet pipe into which a filter device is integrated, the cold stream outlet pipe being connected to a cooling jacket having a nozzle outlet in the hot end zone and a hot end of the plug pipe [ 3].
Недостатками известного осушителя являются:
- осаждение стенки вихревой трубы холодным потоком осуществляют на прямотоке с периферийным горячим потоком в камере энергетического разделения, что снижает эффективность теплообмена,
- осушитель работает с полной потерей давления сжатого газа и пригоден только в очень узком диапазоне по давлению газа, подаваемого к потребителю,
- отсутствие средств регулирования, позволяющих адаптировать осушитель к изменяющимся условиям работы, приводит к нестабильности его функционирования.The disadvantages of the known dehumidifier are:
- deposition of the wall of the vortex tube by a cold stream is carried out in a direct flow with a peripheral hot stream in the energy separation chamber, which reduces the heat transfer efficiency,
- the dehumidifier works with a complete loss of pressure of the compressed gas and is suitable only in a very narrow range of the pressure of the gas supplied to the consumer,
- the lack of regulatory tools to adapt the dryer to changing working conditions, leads to instability of its functioning.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является установка осушки газа, содержащая вихревую трубу с сопловым входом сжатого газа, камерой энергетического разделения и с окружающей ее рубашкой, соединенной трубопроводом с патрубком вывода холодного потока через осевое отверстие диафрагмы и циклон, снабженный вращающимся перфорированным стаканом на нижнем конце его выхлопной трубы [4]. The closest in technical essence to the claimed device is a gas dehydration unit containing a vortex tube with a nozzle inlet of compressed gas, an energy separation chamber and a jacket surrounding it, connected by a pipe to a cold flow outlet pipe through an axial diaphragm opening and a cyclone equipped with a rotating perforated glass on the lower end of its exhaust pipe [4].
Недостатками известной установки, выбранной в качестве прототипа, являются:
- наличие циклона для сепарации твердых частиц приводит к дополнительным потерям давления в потоке сжатого газа,
- наличие вращающегося стакана в циклоне снижает надежность работы установки в целом,
- отсутствие средств регулирования соплового входа вихревой трубы не позволяет ей эффективно работать при изменении параметров сетевого газа в широком диапазоне,
- высокая степень осушки газа в известной установке может быть достигнута только при существенных потерях сжатого газа через регулируемый дроссель горячего потока, что не всегда может удовлетворить потребителя,
- охлаждение стенки вихревой трубы осуществляют теплообменником, работающим на прямотоке холодного потока по отношению к периферийному горячему потоку в камере энергетического разделения, что снижает эффективность охлаждения.The disadvantages of the known installation, selected as a prototype, are:
- the presence of a cyclone for the separation of solid particles leads to additional pressure losses in the stream of compressed gas,
- the presence of a rotating glass in the cyclone reduces the reliability of the installation as a whole,
- the lack of means for regulating the nozzle inlet of the vortex tube does not allow it to work effectively when changing the parameters of the network gas in a wide range,
- a high degree of gas dehydration in a known installation can be achieved only with significant losses of compressed gas through an adjustable hot flow throttle, which can not always satisfy the consumer,
- cooling the walls of the vortex tube is carried out by a heat exchanger operating on the direct flow of the cold stream with respect to the peripheral hot stream in the energy separation chamber, which reduces the cooling efficiency.
В связи с вышеперечисленными недостатками известных устройств осушки газа, в том числе и прототипа, становится актуальной задача создания устройства осушки газа, более адаптированного к разным условиям работы по расходу сетевого сжатого газа и к получению в широком диапазоне потребных степени понижения относительной влажности газа и потерь давления потока газа, в частности потока сжатого воздуха, а также устройства, обеспечивающего подогрев осушенного воздуха, подаваемого к потребителю, и осуществляемый за счет более интенсивного отбора тепла от горячего потока вихревой трубы, что в свою очередь повышает ее термодинамическую эффективность. In connection with the above-mentioned disadvantages of the known gas dehydration devices, including the prototype, the task of creating a gas dehydration device more adapted to different working conditions for the consumption of network compressed gas and to obtain a wide range of required degrees of decrease in relative gas humidity and pressure losses becomes urgent gas flow, in particular a stream of compressed air, as well as a device that provides heating of the dried air supplied to the consumer, and carried out due to a more intensive discharge ora of heat from the hot stream of the vortex tube, which in turn increases its thermodynamic efficiency.
При этом создаваемое устройство должно быть конструктивно просто, иметь малое гидравлическое сопротивление и характеризоваться удобством в эксплуатации при работе с изменяющимися параметрами сетевого газа, в частности расхода и давления. In this case, the device to be created should be structurally simple, have low hydraulic resistance and be characterized by ease of use when working with changing parameters of the network gas, in particular flow and pressure.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности работы устройства осушки газа путем обеспечения регулирования в широком диапазоне степени осушки газа и потерь давления газового потока в соответствии с требованиями потребителя, а также посредством организации более интенсивного теплообмена потоков через стенку вихревой трубы. The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of the gas dehydration device by providing a wide range of gas dehydration and pressure losses of the gas stream in accordance with the requirements of the consumer, as well as by organizing more intense heat exchange of flows through the wall of the vortex tube.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве осушки газа, содержащем вихревую трубу с сопловым входом сжатого газа, камерой энергетического разделения и с окружающей ее рубашкой, образующей теплообменник самоохлаждения стенки вихревой трубы, подключенный трубопроводом к патрубку вывода холодного потока через осевое отверстие диафрагмы, с регулируемым дросселем горячего потока и средства сбора и отвода конденсата, особенность заключается в том, что сопловой вход выполнен со средством регулирования площади его проходного сечения, теплообменник самоохлаждения выполнен со средствами обеспечения в нем возможности противотока в осевом и окружном направлениях холодного потока относительно периферийного вихря в трубе и снабжен элементами интенсификации теплообмена потоков, размещенными в полости между рубашкой и стенкой вихревой трубы, при этом в трубопроводе холодного потока на входе в теплообменник установлены инерционный и центробежный каплеуловители отделенной жидкости. The specified technical result is achieved in that in a gas drying device containing a vortex tube with a nozzle inlet of compressed gas, an energy separation chamber and with a jacket surrounding it, forming a self-cooling coil of the vortex tube wall, connected by a pipeline to the outlet pipe of the cold stream through the axial opening of the diaphragm, s adjustable throttle hot flow and means for collecting and removing condensate, the peculiarity is that the nozzle inlet is made with means for regulating its area cross-section, the self-cooling heat exchanger is made with means for ensuring counterflow in it in the axial and circumferential directions of the cold flow relative to the peripheral vortex in the pipe and is equipped with heat exchange intensification elements located in the cavity between the jacket and the wall of the vortex tube, while in the cold flow inlet pipe An inertial and centrifugal droplet eliminators of the separated liquid are installed in the heat exchanger.
Средство регулирования площади проходного сечения соплового входа в виде плоской клиновидной заслонки, установленной с возможностью поступательного перемещения в направляющей корпуса соплового входа, при этом выходная кромка заслонки в исходном положении совпадает с сопловым срезом. The means for regulating the area of the orifice of the nozzle inlet in the form of a flat wedge-shaped damper installed with the possibility of translational movement in the guide of the nozzle inlet casing, while the outlet edge of the damper in the initial position coincides with the nozzle cut.
Направляющая плоской клиновидной заслонки представляет собой сопрягаемые поверхности цилиндрического хвостовика заслонки и отверстия по вставке корпуса соплового входа. The guide of the flat wedge-shaped damper represents the mating surfaces of the cylindrical shank of the damper and the holes in the insert of the nozzle inlet body.
Возможность поступательного перемещения заслонки обеспечена резьбовой винтовой парой. The possibility of translational movement of the shutter is provided by a threaded screw pair.
Данное исполнение средства регулирования площади проходного сечения соплового входа имеет небольшое гидравлическое сопротивление потоку сжатого газа, удобно в эксплуатации при работе с меняющимися параметрами сетевого газа. This version of the means for regulating the area of the nozzle inlet passage area has a small hydraulic resistance to the flow of compressed gas, which is convenient in operation when working with changing parameters of the network gas.
Элементы интенсификации теплообмена выполнены в виде винтового завихрителя, витки которого неподвижно скреплены со стенкой вихревой трубы для обеспечения теплового контакта. Винтовой завихритель увеличивает эффективную поверхность теплообмена, способствует увеличению скорости холодного потока и как следствие приводит к возрастанию коэффициента теплоотдачи. The heat exchange intensification elements are made in the form of a screw swirl, the turns of which are motionlessly fastened to the wall of the vortex tube to ensure thermal contact. A spiral swirler increases the effective heat transfer surface, contributes to an increase in the cold flow rate, and as a result leads to an increase in the heat transfer coefficient.
Центробежный каплеулавливатель отделенный жидкости выполнен в виде тангенциально расположенного патрубка и круглой пластины сепаратора, размещенной в полости теплообменника. The centrifugal droplet separator separated by liquid is made in the form of a tangentially located nozzle and a round separator plate located in the cavity of the heat exchanger.
Пластина сепаратора установлена эксцентрично продольной оси вихревой трубы с образованием от стенки рубашки щелевого местного зазора в виде полумесяца со стороны, противоположной входу тангенциального патрубка в полость теплообменника. The separator plate is mounted eccentrically to the longitudinal axis of the vortex tube with the formation of a slit local gap in the form of a crescent from the shirt wall from the side opposite to the entrance of the tangential nozzle into the cavity of the heat exchanger.
Данное исполнение центробежного каплеулавливателя обеспечивает функции не только по осушке газа, а также позволяет организовать в теплообменнике средства обеспечения возможности противотока в осевом и окружном направлениях холодного потока относительно периферийного вихря в трубе. Последнее увеличивает время контакта теплоносителей через стенку вихревой трубы и способствует более полному теплообмену между потоками. This embodiment of the centrifugal droplet catcher provides functions not only for drying the gas, but also allows you to organize means in the heat exchanger to provide countercurrent flow in the axial and circumferential directions of the cold flow relative to the peripheral vortex in the pipe. The latter increases the contact time of the coolants through the wall of the vortex tube and contributes to a more complete heat transfer between the flows.
Средства сбора и отвода конденсата представляют собой расположенную под вихревой трубой осадительную камеру в виде двух разделенных перегородкой отсеков, заполненных каплеулавливающими насадочными элементами. The condensate collection and removal means is a precipitation chamber located under the vortex tube in the form of two compartments separated by a partition filled with drop-collecting nozzle elements.
Выходы инерционного каплеулавливателя и дренажа из сепарационной полости теплообменника подключены к одному из отсеков сбора и отвода конденсата. The outputs of the inertial droplet trap and drainage from the separation cavity of the heat exchanger are connected to one of the condensate collection and discharge compartments.
Вывод горячего потока из вихревой трубы подключен к другому из отсеков сбора и отвода конденсата с заглублением вывода в насадочный элемент, причем к упомянутому отсеку в зоне над насадочным элементом подсоединен трубопровод отвода горячего потока к потребителю с регулируемым дросселирующим клапаном. The outlet of the hot stream from the vortex tube is connected to another of the condensate collection and drainage compartments with a deepening of the outlet into the nozzle element, and the hot stream outlet pipe to the consumer with an adjustable throttle valve is connected to the said compartment in the area above the nozzle element.
Отсеки сбора и отвода конденсата снабжены сливными патрубками с вентилями. The condensate collection and discharge compartments are equipped with drain pipes with valves.
В качестве насадочных элементов использована стружка из нержавеющей стали. Stainless steel shavings are used as packing elements.
Выход дренажа из сепарационной полости теплообменника заглублен в насадочный элемент. The drainage outlet from the separation cavity of the heat exchanger is buried in the packing element.
Совокупность признаков, перечисленных в соответствии с независимым пунктом формулы, полностью обеспечивает получение вышеизложенного технического результата во всех случаях, на которые распространяется исправный объем правовой охраны. Признаки, изложенные в зависимых пунктах формулы, характеризуют изобретение в частых случаях, в конкретных формах выполнения. The combination of features listed in accordance with the independent claim, fully ensures the receipt of the above technical result in all cases to which the good scope of legal protection applies. The signs set forth in the dependent claims characterize the invention in frequent cases, in specific forms of execution.
Наличие прямой причинно-следственной связи между совокупностью признаков, перечисленных в формуле изобретения, и вышеизложенным техническим результатом доказывает существенность этих признаков. The presence of a direct causal relationship between the totality of the characteristics listed in the claims, and the above technical result proves the materiality of these signs.
Вышеуказанный технический результат, а также средства его достижения, сущность и преимущества изобретения подробно поясняются нижеследующим описанием и чертежом, на котором фиг. 1 - общий вид устройства осушки газа с вихревой трубой, теплообменником и средствами сбора и отвода конденсата, фиг. 2 - улиточный сопловый вход, сеч. А-А фиг. 1, фиг. 3 - узел регулирующей заслонки. The above technical result, as well as the means to achieve it, the essence and advantages of the invention are explained in detail in the following description and drawing, in which FIG. 1 is a general view of a gas dehydration device with a vortex tube, a heat exchanger, and means for collecting and removing condensate, FIG. 2 - snail nozzle entrance, section. A-A of FIG. 1, FIG. 3 - control damper assembly.
Устройство осушки газа содержит вихревую трубу 1 с сопловым входом 2 осушиваемого сжатого газа, камерой 3 энергетического разделения и с окружающей ее теплоизолированной рубашкой 4 (показан фрагмент теплоизоляции), образующей теплообменник самоохлаждения стенки 5 вихревой трубы, подключенный теплоизолированным трубопроводом 6 (показан фрагмент теплоизоляции) к патрубку 7 вывода холодного потока через осевое отверстие 8 диафрагмы 9, с регулируемым дросселем 10 горячего потока и средства сбора и отвода конденсата в виде осадительной камеры 11 под вихревой трубой. The gas drying device comprises a vortex tube 1 with a
Сопловой вход 2 в вихревую трубу представляет трубопровод прямоугольного сечения, переходящий в улитку 2', построенную по спирали Архимеда, и снабжен средством регулирования площади проходного сечения прямоугольного окна с высотой "h" между выходной кромкой улитки и тангенциальной входной поверхностью улиточного канала. Средство регулирования представляет собой плоскую клиновидную заслонку 12, имеющую возможность поступательного перемещения в направляющей корпуса улиточного соплового входа. Направляющая для перемещения заслонки 12 представляет собой сопрягаемые поверхности ее цилиндрического хвостовика и отверстия вставки корпуса соплового входа 2. The
Теплообменник самоохлаждения стенки 5 вихревой трубы выполнен со средствами обеспечения в нем противотока в осевом и окружном направлениях холодного потока, поступающего по трубопроводу 6 относительно периферийного вихря в трубе 1. Теплообменник снабжен элементами интенсификации теплообмена вышеупомянутых потоков, выполненными в виде винтового завихрителя 13, витки которого соориентированы против вращения разделенного периферийного вихря по трубе 1. Для обеспечения надежного теплового контакта витки завихрителя 13 неподвижно скреплены со стенками вихревой трубы 5. The self-cooling heat exchanger of the wall 5 of the vortex tube is made with means for providing countercurrent in it in the axial and circumferential directions of the cold flow coming through the pipe 6 relative to the peripheral vortex in the pipe 1. The heat exchanger is equipped with heat exchange intensification elements of the above flows, made in the form of a spiral swirl 13, the turns of which are oriented against rotation of the divided peripheral vortex along the pipe 1. To ensure reliable thermal contact, the turns of the swirl 13 are motionlessly fastened with the walls of the vortex tube 5.
Трубопровод 6 холодного потока на входе в полость теплообменника со стороны вывода горячего потока их вихревой трубы имеет разветвление на инерционный 14 и центробежный каплеулавливатели отделенной жидкости. Роль центробежного каплеулавилителя выполняет тангенциально расположенный патрубок 15 в сочетании с круглой пластиной сепаратора 16, размещенной в полости теплообменника. Указанная пластина 16 установлена эксцентрично продольной оси вихревой трубы с образованием от стенки рубашки 4 щелевого местного зазора 17 в виде полумесяца со стороны, противоположной входу тангенциально патрубка 15 в полость теплообменника. Вход в теплообменник тангенциального патрубка 15 сориентирован в окружном направлении противоположно направлению соплового входа 2 в вихревую трубу 1. Вышеописанное размещение и исполнение центробежного каплеулавливателя реализует средство обеспечения в теплообменнике противоточной схемы холодного потока относительно периферийного вихря в трубе 1. The cold flow pipe 6 at the inlet to the heat exchanger cavity from the outlet side of the hot stream of their vortex tube has a branching for inertial 14 and centrifugal droplet eliminators of the separated liquid. The role of the centrifugal droplet eliminator is performed by a tangentially located nozzle 15 in combination with a round plate of the separator 16 located in the cavity of the heat exchanger. The specified plate 16 is mounted eccentrically to the longitudinal axis of the vortex tube with the formation of a slit local gap 17 from the shirt wall 4 in the form of a crescent from the side opposite to the tangentially inlet of the nozzle 15 into the cavity of the heat exchanger. The entrance to the heat exchanger of the tangential nozzle 15 is oriented in the circumferential direction opposite to the direction of the
Средство сбора и отвода конденсата представляет собой расположенную под вихревой трубой осадительную камеру 11 в виде двух разделенных перегородкой 18 отсеков, заполненных каплеулавливающими насадочными элементами, например стружкой из нержавеющей стали. Выходы инерционного 14 каплеулавливателя и дренажной трубки 19 из сепарационной полости теплообменника подключены к одному из отсеков 20. Вывод 21 горячего потока из вихревой трубы подключен к другому отсеку 22 с заглублением в насадочный элемент. К этому же отсеку 22 над насадочным элементом подсоединен трубопровод 23 отвода горячего осушенного потока к потребителю с регулируемым клапаном 10. Отсеки 20 и 22 снабжены сливными патрубками с вентилями опорожнения 24 и 25. The condensate collection and removal means is a precipitation chamber 11 located under the vortex tube in the form of two compartments separated by a partition 18, filled with drop-collecting nozzle elements, for example, stainless steel shavings. The outputs of the inertial 14 droplet trap and drainage tube 19 from the separation cavity of the heat exchanger are connected to one of the compartments 20. The output 21 of the hot stream from the vortex tube is connected to another compartment 22 with a hole in the nozzle element. To the same compartment 22 above the nozzle element is connected a pipe 23 for draining the hot drained stream to the consumer with an adjustable valve 10. The compartments 20 and 22 are equipped with drain pipes with drain valves 24 and 25.
Работа устройства осушки газа происходит следующим образом. The operation of the gas drying device is as follows.
Газовый поток, подвергаемый осушке, предварительно очищают от влаги и масла, а также от механических примесей любыми известными способами и устройствами, затем направляют в улитку 2' соплового входа 2 по прямоугольному трубопроводу 31. При этом свободное прямолинейное движение газового потока становится интенсивным вихревым в камере энергетического разделения вихревой трубы. При выходе из улитки происходит разделение газа на два потока, параметры и состояние которых неодинаковы (эффект Ранка). Приосевые разреженные слои газа значительно охлаждаются, а периферийные вихревые слои подогреваются. Осушка газа происходит а результате конденсации содержащихся в нем паров при снижении его температуры до точки росы, соответствующей исходному давлению газа в сети. Часть сконденсированной капельной влаги отводится через патрубок 21, являющийся выводом горячего потока, который пройдя через насадочные элементы отсека 22, поступает на вспомогательные технические нужды к потребителю через регулируемый дроссель 10. The gas stream subjected to drying is preliminarily cleaned of moisture and oil, as well as of mechanical impurities by any known methods and devices, then it is directed into the cochle 2 'of the
Другая часть капельной влаги уносится с холодильным потоком по трубопроводу 6 и с помощью инерционного 14 и центробежного каплеулавливателей отводится в отсек 20 осадительной камеры. Центробежный каплеулавливатель, как уже указывалось выше, выполнен в виде тангенциально расположенного патрубка 15 ввода холодного потока в полость теплообменника и пластины сепаратора 16. При этом патрубок сориентирован так, чтобы организуемый им вихрь холодного потока имел направление вращения, обратное вращению периферийного разделенного вихря в трубе. Оставшаяся в газе капельная влага за счет центробежных сил на входе в теплообменник отбрасывается к наружной стенке рубашки 4 и через щелевой зазор 17 между рубашкой и пластиной сепаратора 16, а также через дренажную трубку 19 отводится в отсек 20. Сорганизованный вихревой поток в теплообменнике проходит по винтовым каналам завихрителя 13, нагреваясь от горячего периферийного потока в трубе посредством теплообмена через стенку 5. Течение газа по винтовым каналам завихрителя 13 приводит к увеличению скорости холодного потока, а следовательно, к возрастанию коэффициента теплоотдачи. Движение холодного потока в теплообменнике противоточно в осевом и окружном направлениях относительно периферийного вихря в трубе, что позволяет получать и сохранять примерно одинаковым больший перепад температур между потоками - теплоносителями по всей поверхности теплообмена. Кроме того, описанный противоток вихревых потоков увеличивает время контакта теплоносителей, а следовательно, и способствует более полному теплообмену между ними. Стенки вихревого завихрителя 13, приваренные к наружной поверхности вихревой трубы, являются ее оребрением, увеличивающим эффективную поверхность теплообмена и, следовательно, обеспечивающим больший теплосъем. Another part of the droplet moisture is carried away with the refrigerant stream through the pipeline 6 and, using the inertial 14 and centrifugal drop catchers, is discharged into the compartment 20 of the precipitation chamber. The centrifugal drop collector, as already mentioned above, is made in the form of a tangentially located nozzle 15 for introducing a cold flow into the cavity of the heat exchanger and the separator plate 16. In this case, the nozzle is oriented so that the cold flow vortex organized by it has a direction of rotation opposite to the rotation of the peripheral divided vortex in the pipe. The droplet moisture remaining in the gas due to centrifugal forces at the inlet to the heat exchanger is discarded to the outer wall of the jacket 4 and is discharged into the compartment 20 through the slotted gap 17 between the jacket and the separator plate 16 and also through the drainage tube 19. the channels of the swirl 13, heating up from the hot peripheral flow in the pipe by heat exchange through the wall 5. The gas flow through the screw channels of the swirl 13 leads to an increase in the speed of the cold flow, and therefore to increasing heat transfer coefficient. The movement of the cold flow in the heat exchanger is countercurrent in the axial and circumferential directions relative to the peripheral vortex in the pipe, which makes it possible to obtain and maintain approximately the same greater temperature difference between the heat transfer fluxes over the entire heat exchange surface. In addition, the described countercurrent of vortex flows increases the contact time of the coolants, and, consequently, contributes to a more complete heat transfer between them. The walls of the vortex swirl 13, welded to the outer surface of the vortex tube, are its fins, increasing the effective heat transfer surface and, therefore, providing greater heat removal.
Осушенный и подогретый газ через выходной патрубок 26 поступает к потребителю и используется им для всевозможных технологических потребителей. Степень захолаживания газа в вихревой трубе, а следовательно, и степень его осушки может регулироваться как дросселирующим регулирующим клапаном 10, так и средством 12 регулирования площади проходного сечения тангенциального прямоугольного канала 31. Для этого посредством резьбовой винтовой пары 27, вращая гайку 28, осуществляют поступательное перемещение клиновидной заслонки 12 от исходного положения, соответствующего максимальному расходу сжатого газа. В исходном положении выходная кромка заслонки 12 совпадает с выходной кромкой 32 улитки 2'. Предварительно стопорную гайку 29 скручивают от внутреннего торца паза вставки 30, а вращением вышеупомянутой гайки 28 переставляют заслонку 12 в новое положение. При этом вращению плоской заслонки препятствуют прорези в теле вставки 30 и в корпусе улиточного соплового входа 2. Направляющая для перемещения заслонки 12 представляет собой сопрягаемые поверхности цилиндрического хвостовика 33 и отверстия вставки 30. Стопорение заслонки 12 в новом положении осуществляют гайки 29, упирая ее во внутренний торец паза вставки 30. Перемещение заслонки 12 изменяет величину горла "h" прямоугольного входного канала 31, что необходимо как для воздействия на степень осушки газа, так и для адаптирования осушителя к изменяющимся условиям работы, например по расходу и давлению сетевого газа. Dried and heated gas through the outlet pipe 26 enters the consumer and is used by him for all kinds of technological consumers. The degree of cooling of the gas in the vortex tube, and therefore the degree of drying, can be controlled by both a throttling control valve 10 and means 12 for regulating the area of the passage section of the tangential
Описанное регулирование позволяет формировать интенсивный вихрь в трубе с необходимостью термодинамическими и гидравлическими характеристиками, и кроме этого получать заданные потери давления газа в устройстве, удовлетворяющие потребителя. The described regulation allows the formation of an intense vortex in the pipe with the need for thermodynamic and hydraulic characteristics, and in addition to receive the specified loss of gas pressure in the device, satisfying the consumer.
Описанные признаки и средства в исполнении заявляемого устройства осушки газа обеспечивают большую эффективность его работы в сравнении с аналогами и прототипом путем обеспечения степени осушки газа в более широком диапазоне по ее применению по технологическому требованию потребителя за счет совместного регулирования соплового входа 2 вихревой трубы и дросселя 10 вывода горячего потока. Кроме этого выполнение теплообменника с элементами 13 интенсификации теплообмена потоков и создание в нем противотока в осевом и окружном направлениях холодного потока по отношению к периферийному вихрю в трубе позволит также осуществить более интенсивное охлаждение горячего потока и получить более низкую температуру приосевого холодного потока в трубе и тем самым достичь более высокой термодинамической эффективности вихревой трубы. The described features and means in the performance of the inventive gas dehydration device provide greater efficiency in comparison with analogues and prototype by providing a degree of gas dehydration in a wider range of its application according to the technological requirements of the consumer due to the joint regulation of the
Заявляемое устройство более удобно в эксплуатации при работе с изменяющимися параметрами газа в сети, позволяет обеспечить кроме этого требование заказчика по потерям давления газа на выходе из устройства осушки. The inventive device is more convenient in operation when working with changing gas parameters in the network, which allows to ensure in addition the customer’s requirement for gas pressure losses at the outlet of the drying device.
Изобретение соответствует условию изобретательского уровня, поскольку не выявлены решения, имеющие совокупность признаков, совпадающих с его отличительными признаками, с известностью их влияния на указанный технический результат. При этом можно допустить, что отличительные признаки изобретения, развивающие его, например, по части исполнения средства регулирования площади проходного сечения соплового входа, порознь присутствуют в известных решениях, но при этом они решают другую задачу и не достигают указанного технического результата, заключающегося в малом гидравлическом сопротивлении потоку сжатого газа на входе в вихревую трубу и в удобстве эксплуатации при работе с изменяющимися параметрами сетевого газа, в частности расхода и давления. The invention meets the condition of an inventive step, since no solutions have been identified having a combination of features that match its distinctive features, with the fame of their influence on the specified technical result. At the same time, it can be assumed that the distinguishing features of the invention, developing it, for example, in terms of the execution of the means for regulating the area of the orifice of the nozzle inlet, are separately present in the known solutions, but at the same time they solve another problem and do not achieve the indicated technical result, which consists in a small hydraulic resistance to the flow of compressed gas at the entrance to the vortex tube and in ease of use when working with changing parameters of the network gas, in particular flow and pressure.
Промышленная применимость описанного устройства доказывается необходимостью его использования в химической промышленности, машиностроении, стройиндустрии и других всевозможных отраслях деятельности, использующих в производственном процессе линии технологического сжатого воздуха. The industrial applicability of the described device is proved by the need for its use in the chemical industry, mechanical engineering, construction industry and other various industries that use technological compressed air lines in the production process.
Возможность осуществления устройства с более широкими функциональными возможностями по глубине осушки и потерям давления газового потока подтверждается полным описанием средств и приемов, с помощью которых оно может быть реализовано в том виде, как охарактеризовано в формуле изобретения. Осуществление изобретения позволит реализовать поставленную задачу на стандартном промышленном оборудовании и с применением известных технологий и материалов. Заявляемое устройство осушки было изготовлено и прошло эксплуатационные испытания с положительными результатами. The possibility of implementing a device with wider functionality in terms of drying depth and pressure loss of the gas stream is confirmed by a complete description of the means and methods by which it can be implemented in the form described in the claims. The implementation of the invention will allow to implement the task on standard industrial equipment and using well-known technologies and materials. The inventive drying device was manufactured and passed operational tests with positive results.
Источники информации
1. RU 2015463, кл. F 25 B 9/02, 1994.Sources of information
1. RU 2015463, cl. F 25 B 9/02, 1994.
2. SU 1239477, кл. F 25 B 9/02 , 1986. 2. SU 1239477, cl. F 25 B 9/02, 1986.
3. SU 798435, кл. F 25 B 9/02, 1981. 3. SU 798435, class F 25 B 9/02, 1981.
4. RU 2038169, кл. B 04 C 7/00, 1995. 4. RU 2038169, cl. B 04 C 7/00, 1995.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000105111/06A RU2159903C1 (en) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | Gas dehumidifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000105111/06A RU2159903C1 (en) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | Gas dehumidifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2159903C1 true RU2159903C1 (en) | 2000-11-27 |
Family
ID=20231305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000105111/06A RU2159903C1 (en) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | Gas dehumidifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2159903C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662538C1 (en) * | 2015-06-01 | 2018-07-26 | Юоп Ллк | Methods of removing pollutants from outlet flow of dehydration |
| CN117308662A (en) * | 2023-11-27 | 2023-12-29 | 中国核动力研究设计院 | Heat exchanger and modular heat exchange system |
-
2000
- 2000-03-02 RU RU2000105111/06A patent/RU2159903C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662538C1 (en) * | 2015-06-01 | 2018-07-26 | Юоп Ллк | Methods of removing pollutants from outlet flow of dehydration |
| CN117308662A (en) * | 2023-11-27 | 2023-12-29 | 中国核动力研究设计院 | Heat exchanger and modular heat exchange system |
| CN117308662B (en) * | 2023-11-27 | 2024-01-26 | 中国核动力研究设计院 | Heat exchanger and modular heat exchange system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5428963A (en) | Compressed air system to deliver dry and clean air | |
| US4253315A (en) | Refrigerated air dryer | |
| US5911740A (en) | Method of heat transfer enhancement in a vortex tube | |
| US2741899A (en) | Cooling of compressed gas | |
| US20070125051A1 (en) | Duct wall water extractor | |
| CA2433023C (en) | Apparatus and method for discharging vapour and liquid | |
| US4964459A (en) | Heat exchanger | |
| US4848988A (en) | Compressed air dehumidifier | |
| RU2159903C1 (en) | Gas dehumidifier | |
| JPS6119347Y2 (en) | ||
| RU177549U1 (en) | Thermoelectric compressed gas dryer | |
| US4555912A (en) | Air handling system | |
| RU2341335C2 (en) | Vortex apparatus | |
| US4410035A (en) | Condensing apparatus and method for pressurized gas | |
| KR980003341A (en) | Oil separator to separate the oil contained in the refrigerant flowing into the evaporator | |
| RU2412746C2 (en) | Gas drying unit | |
| SU814402A1 (en) | Apparatus for drying compressed aur | |
| RU2212270C2 (en) | Method of operation of gas dehumidifier and gas dehumidifier for realization of this method | |
| US2565513A (en) | Heat exchanger | |
| RU2182289C1 (en) | Vortex regenerative dehumidifier | |
| SU892176A1 (en) | Heat exchanger | |
| SU853313A1 (en) | Vortex pipe | |
| EP0067044A2 (en) | Heat exchanger | |
| SU1268929A1 (en) | Vortex shell-and-tube heat exchanger | |
| RU2052736C1 (en) | Vortex tube |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060303 |