Установки для осушки воздуха охлаждением

Способы осушки воздуха

Осушка сжатого воздуха

Большая степень обезвоживания по сравнению с исходной называется осушкой воздуха.

Осушка сжатого воздуха может осуществляться несколькими способами:

1) поглощением водяного пара гигроскопическими веществами;

2) охлаждением воздуха в холодильной системе до заданной температуры (обычно 3 – 4 °С);

3) вымораживанием влаги в блоках аммиачного охлаждения;

4) адсорбцией влаги при прокачке воздуха через поглотители-адсорбенты (реже абсорбенты);

5) комбинацией осушки охлаждением воздуха с последующей адсорбцией оставшегося водяного пара.

Выбор способа осушки определяется технологическими требованиями потребителей сжатого воздуха к величине влагосодержания.

Наиболее распространены в промышленности 2-й и 4-й способы. Каждый из этих методов имеют свои достоинства и недостатки и соответственно с этим свою область применения. Так, 2-й способ применяется в системах воздухоснабжения общепромышленного назначения. При подготовке воздуха для систем управления и регулирования технологических процессов на взрывоопасных производствах применяют 4-й и 5-й способы. На воздухоразделительных станциях используют 3-й и 4-й способы.

Осушка атмосферного воздуха до умеренной относительной влажности относится к области кондиционирования воздуха и здесь не рассматривается.

Первой ступенью осушки воздуха следует считать концевой холодильник компрессорной установки (ВОК). В концевом холодильнике воздух охлаждается обычно до 40 – 50 °С. При таких температурах в большинстве случаев выпадения влаги из воздуха не происходит.

Таким образом, ВОК осушает воздух только в кратковременный летний период. Стабильную и надежную осушку воздуха можно осуществить с помощью холодильной машины.

Принципиальная схема такой воздухоосушительной установки приведена на рис. 2.13.

Работает установка следующим образом. Теплый влажный воздух из концевого холодильника поступает в РТО, где он охлаждается и частично осушается встречным холодным воздухом.

Рис. 2.13. Схема осушки сжатого воздуха охлаждением:

КУ – компрессорная установка; ВОК – воздухоохладитель концевой (концевой холодильник); ВО – влагоотделитель; РТО – регенеративный теплообменник; ООВ – охладитель-осушитель воздуха; ХМ – холодильная машина

Сконденсировавшаяся капельная влага отделяется во влагоотделителе (ВО). Окончательная осушка воздуха происходит в охладителе-осушителе, в трубное пространство которого подается либо хладагент, либо хладноситель от холодильной машины. Сухой холодный воздух после ВО поступает в РТО, где нагревается до температуры потребления.

Применение регенеративного теплообменника позволяет снизить холодопроизводительность холодильной машины на 40-50 %.

В серийных воздухоосушительных установках, которыми комплектуются воздушные турбокомпрессорные машины К-250 и К-500, воздух охлаждают до 3 – 5 °С. Это соответствует влагосодержанию d = 0,65 – 0,7 г/кг (при атмосферном давлении это соответствует точке росы приблизительно -20 °С). Более низкие температуры охлаждения приводят к обмерзанию теплообменных поверхностей. Это приводит к затруднениям в эксплуатации, так как необходимо предусмотреть периодическое оттаивание теплообменников.

Более подробное описание серийных воздухоосушительных установок можно найти в [1] и [6].

В КГЭУ на кафедре промышленной теплоэнергетики разработан экономный способ осушки воздуха с рекуперацией холода намерзшей ледяной шубы в охладителях-осушителях [7]. Схема установки, реализующей такой способ, приведена на рис. 2.14.

Установка состоит из контура осушаемого воздуха и холодильной машины. Контур осушаемого воздуха содержит рекуперативный теплообменник (РТО), влагоотделитель (ВО), переключатель потока (ПП), последовательно подключенные воздухоохладители (ООВ1 и ООВ2) и сепаратор (С).

Рис. 2.14. Схема осушки воздуха с рекуперацией холода льдообразования: РТО – рекуперативный теплообменник (воздух-воздух); ВО - влагоотделитель; ПП – переключатель потока воздуха; ООВ – охладитель-осушитель воздуха; С – сепаратор; ЭГК – электрогидроклапан; ОК – обратный клапан

Влажный теплый воздух поступает в РТО, где охлаждается обратным потоком сухого холодного воздуха. После РТО осушаемый воздух поступает во влагоотделитель ВО, в котором происходит отделение капельной влаги, и, пройдя переключатель потока воздуха (ПП), он направляется в воздухоохладитель ООВ1. В ООВ1 воздух охлаждается и частично осушается в результате таяния ледяной шубы, образовавшейся на теплообменной поверхности аппарата в предыдущем цикле. При этом охлаждающая среда (хладагент или хладоноситель) в ООВ1 не подается. Из ООВ1 воздух поступает в ООВ2, где окончательно охлаждается до заданной точки росы за счет подаваемой в аппарат охлаждающей среды.

Осушенный воздух из ООВ2, пройдя переключатель потока и сепаратор С, где улавливается капельная влага и снежная пыль, поступает в РТО. Здесь он нагревается до заданной температуры и подается потребителю.

При достижении заданного значения перепада давления на ООВ1 происходит автоматическое переключение потоков воздуха в ПП (поворотом заслонки на 90°) и охлаждающей среды в ЭГК. Рабочий процесс повторяется, но воздух поступает уже с ООВ2 в ООВ1.

Значение точки росы осушенного воздуха должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.

Дата добавления: 2014-01-20