ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ 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 отъема тепла, регенерируемого ротором и статором во время работы электрической машины, применяют замкнутую систему вентиляции различных газов, включая и водород, с системой охлаждения их как внутри корпуса машины, так и вне ее корпуса. В процессе отъема тепла газ насыщается влагой, которая со временем снижает эффективность работы электрической машины, разрушает ее конструктивные элементы.
Для выделения влаги из отработавшего газа используют принцип работы холодильника, что предусматривает наличие испарителя (конденсатора влаги, работающего на принципе замораживания) и холодильного агрегата, например, типа ФАК-1.5МЗ, выпускаемого Ярославским заводом холодильных машин, в
состав которого входят компрессор для отсасывания из испарителя паров хладагента, конденсатор, ресивер, электродвигатель с вентилятором, реле давления. Такого типа холодильный агрегат используется в схеме водородного охлаждения электрической машины ТВВ-500-2 (см. Руководство по эксплуатации ФАК-1.5МЗ). Как видно, такая установка осушения охлаждающих газов имеет большие габариты. Однако основным недостатком эксплуатации установки является необходимость остановки ее работы в течение 10-12 часов для размораживания испарителя после каждых 24-36 часов непрерывной работы установки.
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 термоэлектрический осушитель газов Груздева. Он содержит устройство для охлаждения газа и конденсации влаги и камеру осушения с устройствами для подвода газа и отвода осушенного газа и конденсата. Устройство для охлаждения газа и конденсации влаги состоит из корпуса, в котором установлен термоэлектрический охладитель, работающий на элементах Пельтье, и радиатор.
Термоэлектрический охладитель поверхностями холодных спаев элементов Пельтье 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 элементов Пельтье. Радиатор образует с корпусом каналы, сообщенные с устройством для подвода и отвода охлаждающей его среды. Для контроля влажности осушенного газа 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 конденсата 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 отсутствием мощных холодильных агрегатов, которые обычно используются в системах охлаждения электрических машин, и небольшим расходом электроэнергии на работу термоэлектрического охладителя.
Предлагаемая конструкция термоэлектрического осушителя газов Груздева представлена на чертеже.
Фигура - продольный разрез устройства Термоэлектрический осушитель газов Груздева 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 6, поверхности холодных спаев которых находятся в тепловом контакте со стенкой камеры 1. На наружной поверхности термоэлектрического охладителя 5 расположен радиатор 7 с обеспечением теплового контакта между ними поверхностями горячих спаев блоков 6 термоэлектрического охладителя 5. Термоэлектрический охладитель 5 и радиатор 7 заключены в корпус 8. между корпусом 8 и радиатором 7 образованы каналы 9 для подвода и отвода охлаждающей среды с помощью предназначенного для этого устройства (не показано). Для контроля влажности осушенного газа используется влагомер 10, 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 9 в корпусе 8. Осушенный охлажденный газ отводится через устройство 3, и его влажность контролируется с помощью влагомера 10. Конденсат, скапливающийся в камере 1 в процессе осушения газов, отводится через устройство слива 4.
Термоэлектрический охладитель 5 подключен к источнику постоянного тока (не показан). При недопустимой величине влажности газа, отводимого из камеры 1, определяемой по показаниям влагомера 10, 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 от конденсата, затрудняющего теплообмен с термоэлектрическим охладителем 5. После этого восстанавливают рабочее подключение к источнику питания и дальнейший процесс по осушению газа.
Таким образом, конструкция термоэлектрического осушителя газов Груздева отличается простатой, компактностью, удобством в эксплуатации и экономичностью.
Применение термоэлектрического осушителя газов Груздева в системах охлаждения водородом мощных электрических машин повысит надежность работы этих систем в целом, сократит время простоя оборудования.