ОСУШИТЕЛЬ ГАЗОВ ГРУЗДЕВА

Полезная модель относится к устройствам для осушки газов, транспортируемых под избыточным давлением, и может быть использована в газовой, химической промышленности, электронном приборостроении, а также в топливно-энергетической промышленности, применительно к электрическим машинам различной мощности.
Известно, что для съема тепла, выделяемого обмотками и железом ротора и статора во время работы электрической машины, применяют систему вентиляции охлаждающим водород. Но в процессе работы электрической машины водород насыщается влагой, поступающей как снаружи, так и внутри машины, и которая со временем снижает эффективность работы электрической машины, разрушая ее конструктивные элементы. Поэтому для удаления влаги из охлаждающего водорода в электрических машинах используют принцип ее вымораживания за счет работы холодильника.
Например, подобный холодильный агрегат компрессорного типа ФАК-0,7Е, выпускаемый Ярославским заводом холодильных машин, в состав которого входят компрессор для нагнетания в испаритель-конденсатор хладагента (фреона), ресивер, электродвигатель с вентилятором и системой коммутации, термическое реле и реле давления фреона, широко применяется на электростанциях для осушки водорода в турбогенераторах, применение которого регламентирует «Типовая инструкция по эксплуатации генераторов на электростанциях», (РД 34.45.50-88 - М., Служба передового опыта ПО «Союзтехэнерго», 1988., Приложение №1).
Однако основным недостатком при эксплуатации фреоновой холодильной установки типа ФАК-0,7Е является необходимость ее отключения из работы на 10-12 часов для размораживания испарителя-конденсатора и оттаивание инея после каждых 24-36 часов непрерывной работы.
Так же ближайшим по технической сущности аналогом предлагаемой полезной модели является патент №2090248 на изобретение «Устройство для осушки газов вымораживанием». Устройство содержит камеру осушения с патрубками для подвода и отвода газа, в частности воздуха, и устройство для отвода конденсата. Камера выполнена из двух коаксиально расположенных отрезков труб и снабжена вертикальной перегородкой, которая образует две изолированные друг от друга полости. В каждой полости расположены теплообменные поверхности в виде пластин из искусственного меха и теплообменник. Особенностью эксплуатации данного устройства является поочередное подключение полостей камеры осушения, которое обеспечивает безостановочную работу осушителя. При накоплении снега и льда на пластинах работающей полости оттаивание осуществляется включением теплообменника, с одновременным подключением к работе другой полости. Данное устройство компактно и обеспечивает безостановочный процесс осушения газа, но энергоемко и недостаточно экономично.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание экономичного, компактного, удобного в эксплуатации устройства для осушения газов. Для достижения указанного технического результата предлагается осушитель газов Груздева. Он содержит устройство для охлаждения водорода и конденсации влаги, камеру осушения с устройствами для подвода влажного и горячего водорода и отвода осушенного и охлажденного водорода и конденсата.
Устройство для охлаждения водорода и конденсации влаги состоит из корпуса, в котором установлен термоэлектрический охладитель, работающий на элементах Пельтье, и радиатор.
Термоэлектрический охладитель поверхностями холодных спаев установлен с тепловым контактом на наружной поверхности камеры осушения. Радиатор расположен на наружной поверхности термоэлектрического охладителя так, что обеспечивается тепловой контакт радиатора с поверхностями горячих спаев. Радиатор образует с корпусом каналы, сообщенные с устройством для подвода и отвода охлаждающей его среды. Для контроля влажности осушенного водорода термоэлектрический осушитель снабжен влагомером.
Работа термоэлектрического охладителя основана на использовании термоэлектрического эффекта Пельтье. Он заключается в том, что при протекании тока через цепь, составленную из разнородных проводящих материалов, на их спаях в зависимости от направления тока происходит либо поглощение, либо выделение тепла. Это позволяет при превышении допустимой величины влажности в осушенном газе (показания влагомера) использовать термоэлектрический охладитель также и для нагревания камеры осушения с целью восстановления ее эффективной работы за счет быстрого удаления инея с внутренней ее поверхности путем изменения полярности подключения термоэлектрического охладителя по отношению к источнику тока.
Предложенная конструктивная компоновка составных частей термоэлектрического осушителя газов обеспечивает компактность и удобство эксплуатации устройства в целом.
Высокая экономичность предлагаемого устройства обеспечивается небольшим расходом электроэнергии на работу термоэлектрического охладителя и отсутствием мощных холодильных агрегатов, которые обычно используются в системах охлаждения электрических машин. Предлагаемая конструкция осушителя газов представлена на рис.1.
Осушитель газов состоит из камеры 1 осушения с устройством 2 подвода увлажненного газа, устройством 3 отвода осушенного газа и устройством 4 отвода конденсата. На наружной поверхности камеры 1 установлен термоэлектрический охладитель 5, состоящий из элементов Пельтье или их блоков, поверхности холодных спаев которых находятся в тепловом контакте со стенкой камеры 1. На поверхности горячих спаев термоэлектрического охладителя 5 расположен охлаждающий канал 7 с устройствами подвода и отвода охлаждающей среды (не показано), по которому проходит вода, а для конвективного отвода тепла на канале расположен с тепловым контактом радиатор 6. Термоэлектрический охладитель 5 и радиатор 6 имеют общий корпус 8. Для контроля влажности осушенного газа используется влагомер 9, сообщенный с устройством 3.
Термоэлектрический осушитель газов работает следующим образом. Увлажненный горячий газ избыточного давления поступает через устройство 2 в камеру осушения 1, где он охлаждается термоэлектрическим охладителем 5. При этом влага конденсируется на поверхности внутренней стенки камеры 1. В термоэлектрическом охладителе 5 тепло с горячих спаев отводится через радиатор 7, который охлаждается потоком охлаждающей среды (жидкость или газ), циркулирующей по каналам 7 в корпусе 8.
Осушенный и охлажденный газ отводится через устройство 3, и его влажность контролируется с помощью влагомера 9. Конденсат, скапливающийся в камере 1 в процессе осушения газов, отводится по наклонной стенке через устройство слива 4. Термоэлектрический охладитель 5 подключен к источнику электрического тока (не показан).
При недопустимой величине влажности газа, отводимого из камеры 1, определяемой по показаниям влагомера 9, меняют полярность подключения термоэлектрического охладителя 5 к источнику тока. При этом работа устройства в качестве осушителя газа прекращается на 10-15 минут. Вместо охлаждения происходит процесс нагрева камеры 1, и ее стенки освобождаются ото льда и инея, затрудняющего теплообмен с термоэлектрическим охладителем 5.
После этого восстанавливают рабочее подключение к источнику питания и дальнейший процесс по осушению газа.
Внешняя стенка корпуса 8 осушителя газов имеет теплоизоляцию (не показана).
Таким образом, конструкция осушителя газов Груздева отличается простатой, компактностью, удобством в эксплуатации и экономичностью.
Применение осушителя газов Груздева в системах охлаждения водородом мощных электрических машин повысит надежность их работы и сократит время простоя.