ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОСУШИТЕЛЬ ГАЗОВ

Полезная модель относится к устройствам для осушения газов, в частности, на основе элементов Пельтье, и может быть использована для удаления избыточной влаги из потока промышленных газов перед хранением в газгольдерах.
Известен термоэлектрический осушитель газов [RU 39282 U2, МПК В01D53/26, Н01Д23/38, опубл. 27.07.2004], который 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 содержит корпус, в котором установлен термоэлектрический охладитель, составленный из элементов 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 с возможностью теплового контакта радиатора с поверхностями горячих спаев элементов Пельтье. Радиатор образует с корпусом каналы, сообщенные с устройством для подвода и отвода охлаждающей его среды.
Для работы этого устройства необходимо наличие внешнего теплоносителя для охлаждения горячих спаев элементов Пельтье.
Известен термоэлектрический осушитель сжатого газа [RU 177549 U1, МПК B01D53/26 (2006.01), опубл. 28.02.2018], выбранный в качестве прототипа, содержащий сборку термоэлектрических элементов с охлаждаемой и нагреваемой контактными поверхностями и с блоком электрического питания постоянным током. На охлаждаемой поверхности сборки с тепловым контактом установлена камера конденсации высокого давления с внутренней полостью и с патрубками для подвода и отвода сжатого газа. На нагреваемой поверхности сборки с тепловым контактом установлена теплообменная камера высокого давления с внутренней полостью и внутренним радиатором на контактирующей со сборкой поверхностью. Теплообменная камера снабжена патрубками для подачи и отвода охлаждающей среды. Для отвода конденсата из камеры конденсации используется устройство отвода конденсата, включающее проточный влагоотделитель-влагоудалитель высокого давления, соединенный газовой коммуникацией с патрубком отвода сжатого газа и газовой коммуникацией с патрубком для подачи охлаждающей среды. Патрубок отвода охлаждающей среды  соединен с устройством отвода осушенного газа, в котором установлен влагомер. Наружная поверхность камеры конденсации, не контактирующая с поверхностью сборки, снабжена теплоизоляцией. Наружная поверхность теплообменной камеры снабжена дополнительным радиатором и устройством для его обдува внешним воздухом.
К недостаткам прототипа необходимо отнести достаточно сложную и металлоемкую конструкцию из двух независимых камер, при этом элементы Пельтье прикреплены снаружи только к одной из сторон каждой камеры, поэтому тепловому потоку для осуществления процесса охлаждения и конденсации и последующего нагревания газов требуется преодоление стенок обеих камер, наличие сопряженного с устройством отделителя конденсата, сложный алгоритм контроля и управления процессом осушения.
Техническим результатом полезной модели является создание более простой конструкции термоэлектрического осушителя газов.
Предложенный термоэлектрический осушитель газа, также как в прототипе, содержит герметичный термоизолированный корпус, сборку термоэлектрических элементов с охлаждаемой и нагреваемой контактными поверхностями, камеру охлаждения и конденсации и камеру нагревания, радиаторы, размещенные внутри камер и прикрепленные к поверхностям термоэлектрических элементов, патрубки для подачи и отвода газа, причем термоэлектрические элементы соединены между собой параллельно и подключены к источнику постоянного тока.
Согласно полезной модели камера охлаждения и конденсации и камера нагревания образованы в корпусе вертикальной перегородкой из материала с низкой теплопроводностью. В окнах центральной части перегородки установлены элементы Пельтье, к противоположным поверхностям которых прикреплены основания радиаторов, вертикально расположенные ребра которых заполняют внутренний объем камер с зазором между внутренней поверхностью корпуса и радиаторами. В нижней части перегородки выполнен канал, соединяющий между собой камеру охлаждения и конденсации и камеру нагревания.Штуцер для отвода конденсата выполнен в нижней части камеры охлаждения и конденсации.
В отличие от прототипа все тепловые процессы происходят в одном корпусе.
На фиг. 1 представлен эскиз термоэлектрического осушителя газов в двух видах.
Термоэлектрический осушитель газов содержит герметичный термоизолированный корпус 1, внутри которого выполнена вертикальная перегородка 2 из материала с низкой теплопроводностью, например, из пластика, разделяющая внутренний объем корпуса на камеру охлаждения и конденсации и камеру нагревания.
В центральной части перегородки 2 в окнах установлены элементы Пельтье 3, к противоположным поверхностям которых прикреплены основания радиаторов 4 и 5, вертикально расположенные ребра, которых заполняют внутренний объем камер с зазором между внутренней поверхностью корпуса 1 и радиаторами 4, 5. В нижней части перегородки 2 выполнен канал, соединяющий между собой обе камеры. Элементы Пельтье 3 подключены таким образом, чтобы их охлаждающие поверхности находились в камере охлаждения и конденсации, верхняя часть которой снабжена патрубком для ввода осушаемого газа.
Элементы Пельтье 3 подключены к источнику постоянного тока. Верхняя часть камеры нагревания снабжена патрубком вывода осушенного газа. Штуцер для отвода конденсата выполнен в нижней части камеры охлаждения и конденсации.
Термоэлектрический осушитель газов работает следующим образом.
На сборку элементов Пельтье 3 от источника постоянного тока подают необходимую мощность. Осушаемый газ с определенным объемным расходом поступает через патрубок ввода в камеру охлаждения и конденсации и, обтекая ребра радиатора 4, охлаждаемого поверхностями элементов Пельтье 3, охлаждается до температуры не ниже 1-5°С. При этом излишняя влага конденсируется на радиаторе 4 в количестве, соответствующем точке росы для охлаждаемого газа при достигнутой температуре. Конденсат через соответствующий штуцер 4 удаляется.
Далее охлажденный и частично дегидратированный газ через канал в нижней части перегородки 2 поступает в камеру нагревания, где омывая поверхность радиатора 5, нагреваемого соответствующей поверхностью элемента Пельтье 2, нагревается до определенной температуры.
Для предотвращения намерзания влаги на радиаторе 4 камеры охлаждения и конденсации мощность, подаваемая на элементы Пельтье 2, должна быть достаточной для охлаждения пропускаемого газа до температуры 1-5°С, но не ниже.