УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУШКИ ЧИСТОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к технике очистки газов в различных отраслях народного хозяйства, например, в химической, газовой промышленности, где необходимо использовать очищенные газы, и применяется преимущественно для осушки и очистки воздуха на буровых установках.
Известна установка для осушки чистого воздуха (см. Патент США МКИ №3268406 53-33, 1968), включающая компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, и патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, магистраль осушенного воздуха и магистраль влажного воздуха.
Недостатком является необходимость использования дополнительных энергоемких калориферов и воздуходувки, а также невозможность регулирования степени осушки сжатого воздуха перед потреблением.
Известна установка для осушки чистого воздуха (см. а.с. 893239 МКИ B 01 D 53/26 1981, Бюл. №48), включаются компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, подогреватель, патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, эжекторы, установленные на магистралях осушенного и влажного воздуха.
Недостатком является ухудшение качества осушки в процессе эксплуатации из-за неравномерности распределения воздуха до начального его контакта с адсорбентом, так как порозность слоя выше у стенок занимаемой полости чем в ее центральной части, то здесь проходит и большее количество осушаемого чистого воздуха, т.е адсорбент в месте соединения с поверхностью перегородки быстрее насыщаем улавливаемым компонентом. При этом интенсивный процесс передачи тепла при регенерации и от теплоносителя к адсорбенту приводит к термическому разрушению зерен, что также снижает в последующем качество осушки влажного воздуха.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности осушки воздуха за счет селективного распределения воздушного потока по поверхности контакта с адсорбентом, а также поддержание равномерности прогрева адсорбента по всему объему с обеспечением выравнивания сопротивления в процессе адсорбции и регенерации в полостях для адсорбента.
Технический результат по повышению эффективности осушки достигают тем, что установка для осушки сжатого воздуха, включающая компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, подогреватель, и патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, эжекторы, установленные на магистралях осушенного и влажного воздуха, при этом полости для адсорбента и теплоносителя разделены зигзагообразными перегородками, выполненными из биметалла в виде жестко соединяемых пластин и образуют чередующиеся в шахматном порядке конфузоры и диффузоры, причем внешняя поверхность конфузоров и диффузоров выполнена из пластин биметалла с большим значением коэффициента теплопроводности, чем внутренняя их поверхность.
На фиг.1 предложена схема установки для осушки чистого воздуха, на фиг.2 элемент полости для адсорбента в виде конфузора и диффузора.
Установка для осушки сжатого воздуха состоит из компрессора 1 с резервуаром 2, концевого холодильника 3, водомаслоотделителя 4, сборника 5 сухого воздуха, адсорбера 6 и адсорбера 7, магистрали 8 влажного воздуха с клапаном 9 и клапаном 10, магистрали 11 осушенного воздуха с клапаном 12 и клапаном 13, магистрали регенерирующего воздуха 14 с клапанами 15, 16 и 17, эжектором 18, подогревателем 19, магистрали 20 греющего воздуха с клапанами 21-24, эжектора 25, потребителя 26 осушенного воздуха с клапанами 30 и эжектором 31. Корпус 32 и 33, соответственно адсорберов 6 и 7 включает полость 34 для адсорбента и полость 35 для теплоносителя, при этом полости 34 и 35 разделены зигзагообразными перегородками 36 из биметалла в виде жестко соединяемых пластин 37 и 38, и образуют
конфузоры 39 и диффузоры 40, расположенные в шахматном порядке, при этом внешняя поверхность конфузоров и диффузоров выполнена из пластин биметалла с большим значением коэффициента теплопроводности, чем внутренняя их поверхность.
Установка работает следующим образом.
Воздух из компрессора 1 поступает в резервуар 2, концевой холодильник 3, водомаслоотделитель 4, в магистраль 8, а из нее в адсорберы 6 и 7, работающие по 8-часовому циклу. В случае осушки сжатого воздуха в адсорберы 6 и 7, чистый воздух поступает на адсорбцию через клапан 9 в корпус 32 и равномерно контактирует с адсорбентом по поперечному сечению полостей 34.
Проходя последовательно участки конфузоров 39 и диффузоров 40, образованных зигзагообразной перегородкой 36, сжатый влажный воздух непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению равномерности массообмена, что также приводит к перераспределению по высоте корпуса 32 гидравлического сопротивления воздуха, что стабилизирует равновесное смывание всего объема адсорбента. Кроме этого вторая пластина биметалла, представляющая собой внутреннюю поверхность полости 34, для адсорбента выполнена в виде конфузоров 39 и диффузоров 40, имеет коэффициент теплопроводности с меньшим значением, чем первая пластина 37, представляющая собой внешнюю поверхность конфузора 39 и диффузора 40 биметаллической зигзагообразной перегородки 36. Следовательно, температурный градиент при передаче тепла в полость 35 для теплоносителя повышается, что также дополнительно стабилизирует процесс адсорбции в полости 34 для адсорбента (см., например, Дмитриев В.П. Биметаллы. Пермь. 1991 г. - 368 с.)
Все это в конечном итоге повышает качество осушки влажного сжатого воздуха, который при значении точки росы около минус 38-40°С через клапан 12 нагнетается в воздухосборник 5 сухого воздуха для последующего, поступления к потребителю 26.
Часть сжатого воздуха после компрессора с температурой 120-140°С направляют в подогреватель 19, где нагревают до 240-260С и далее по магистрали 20 греющего воздуха через клапан 24 подается в адсорбер 7, где проходя полость 35 для теплоносителя посредством конвективного теплообмена (включает конвективный теплообмен - движение теплоносителя по полости 35; и теплопроводность - передача тепла через место соединения первой пластины 37 и второй пластины 38 зигзагообразной перегородкой 36, см, например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача М.: 1980, 469 с.) подогревает адсорбент в полости 34. Выполнение внутренней поверхности полости 35 для теплоносителя из биметалла в виде жестко соединенной первой пластины 37 с высоким значением коэффициента теплопроводности с наружной поверхностью полости 35 - второй пластиной 38 с низким значением коэффициента теплопроводности, снижает интенсивность поступления тепла из полости 34, упрощая тем самым термическое разрушение зерен адсорбента, контактирующих с внутренней поверхностью конфузоров 36 и диффузоров 40 зигзагообразной перегородки 36. После подогрева адсорбента в полости 34, влажный сжатый воздух для последующего охлаждения поступает через клапан 21 и эжектор 25 в холодильник 3. Регенерация адсорбента в адсорбере 7 осуществляется частью осушенного воздуха, который поступает через клапан 13.
После регенерации воздух через клапан 15 и клапан 17 по магистрали 14 и эжектору 18 направляется в холодильник 3. По истечении трехчасовой регенерации клапан 17 закрывается, производится охлаждение регенерирующего слоя адсорбента сухим воздухом, который после адсорбера 7 проходит по магистрали охлаждающего воздуха 29 через клапан 30, эжектор 31 и смешивается с осушенным воздухом магистрали 11.
После охлаждения регенерируемого адсорбента до 20-25°С производят переключение адсорберов 6 и 7 и цикл повторяется. Переключение всех клапанов осуществляется автоматически с контролем температур воздушных потоков. Магистраль 27 с клапаном 28 служит для смешивания
неосушенного и осушенного воздушных потоков для получения смеси, в случае необходимости, с точкой росы до минус 40°С.
Оригинальность предлагаемого технического решения заключатся в том, что выполнение перегородок между полостями для адсорбента и для теплоносителя зигзагообразными и из биметалла с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, обеспечивает повышение качества осушки сжатого воздуха путем поддержания оптимального скоростного распределения осушаемого потока влажного воздуха по объему адсорбента, а также удаление его интенсивного термического разряжения при передаче тепла в процессе регенерации из полости для теплоносителя в полость для адсорбента.