BE1021900B1

BE1021900B1 - METHOD FOR REFRIGERATING A GAS

Info

Publication number: BE1021900B1
Application number: BE2014/0344A
Authority: BE
Original assignee: Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2016-01-25

Abstract

Werkwijze voor het koeldrogen van gas, waarbij de koeldroger gekenmerkt is door curven die voor een belasting (C) het setpunt voor de verdampertemperatuur (T20) of verdamperdruk (P21) weergeven als functie van de laagste gastemperatuur (LATset) , waarbij de werkwijze de stappen omvat: - in functie van de belasting (C) een curve bepalen en Tset of pSet bepalen die nodig is om het gas tot LATset te koelen; het regelen van een aanvoer van koelmiddel vanaf de compressor (6) naar een injectiepunt (P) stroomafwaarts van het expansiemiddel (8) en stroomopwaarts van de compressor (6) om de verdampertemperatuur (T2o) of verdamperdruk (p2i) gelijk te maken aan Tset of pset*.Process for refrigeration drying of gas, wherein the refrigeration dryer is characterized by curves showing the evaporator temperature (T20) or evaporator pressure (P21) set point for a load (C) as a function of the lowest gas temperature (LAT set), the method comprising the steps comprises: - depending on the load (C) determining a curve and determining Tset or pSet that is necessary to cool the gas to LATset; controlling a supply of refrigerant from the compressor (6) to an injection point (P) downstream of the expander (8) and upstream of the compressor (6) to make the evaporator temperature (T2o) or evaporator pressure (p2i) equal to Tset or pset *.

Description

Werkwijze voor het koeldrogen van een gas.Process for the cooling drying of a gas.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het koeldrogen van een gas.The present invention relates to a method for cooling gas drying.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het koeldrogen van een gas waarbij waterdamp uit het gas wordt gecondenseerd, door het gas doorheen het secundair gedeelte van een warmtewisselaar te leiden waarvan het primair gedeelte de verdamper vormt van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor die in het koelcircuit na de verdamper is opgesteld en die gevolgd wordt door een condensor en een expansiemiddel waardoorheen het koelmiddel kan circuleren.More specifically, the invention is intended to cool a gas in which water vapor is condensed from the gas by passing the gas through the secondary part of a heat exchanger whose primary part forms the evaporator of a closed cooling circuit in which a coolant can circulate through means of a compressor which is arranged in the cooling circuit after the evaporator and which is followed by a condenser and an expansion means through which the coolant can circulate.

Het koeldrogen is, zoals bekend, gebaseerd op het principe dat door verlaging van de gastemperatuur het vocht uit het gas condenseert, waarna het condenswater in een vloeistofafscheider afgescheiden wordt en waarna het gas opnieuw opgewarmd wordt waardoor dit gas niet langer verzadigd is.Cooling drying is, as is known, based on the principle that by reducing the gas temperature the moisture condenses out of the gas, after which the condensed water is separated in a liquid separator and after which the gas is reheated, so that this gas is no longer saturated.

Het is bekend dat perslucht, bijvoorbeeld geleverd door een compressor, in de meeste gevallen verzadigd is met waterdamp of bezit, met andere woorden, een relatieve vochtigheid van 100%. Dit betekent dat bij een temperatuursdaling tot onder het zogenaamde dauwpunt condensatie optreedt. Door het condenswater zal in de leidingen en gereedschappen, die perslucht afnemen van de compressor, corrosie ontstaan en kunnen apparaten vroegtijdig slijtage vertonen.It is known that compressed air, for example supplied by a compressor, is in most cases saturated with water vapor or, in other words, has a relative humidity of 100%. This means that condensation occurs with a temperature drop below the so-called dew point. The condensation water will cause corrosion in the pipes and tools, which remove compressed air from the compressor, and devices can show wear early.

Het is bijgevolg nodig om deze perslucht te drogen, hetgeen op voornoemde manier door koeldrogen kan gebeuren. Ook andere lucht dan perslucht of andere gassen kunnen op deze manier gedroogd worden.It is therefore necessary to dry this compressed air, which can be done in the aforementioned manner by cooling to dry. Air other than compressed air or other gases can also be dried in this way.

Bij het drogen van perslucht mag de lucht in de warmtewisselaar niet te sterk afgekoeld worden aangezien anders het condensaat zou bevriezen. Typisch bezit de gedroogde perslucht een temperatuur gelijk aan twee a drie graden boven nul of 20 °C onder omgevingstemperatuur. De temperatuur van het koelmiddel in de verdamper wordt hiervoor tussen 15°C en -5°C gehouden.When compressed air is dried, the air in the heat exchanger must not be cooled too strongly as otherwise the condensate would freeze. Typically, the dried compressed air has a temperature equal to two to three degrees above zero or 20 ° C below ambient temperature. The temperature of the coolant in the evaporator is kept between 15 ° C and -5 ° C for this.

Om bevriezing van het condensaat te voorkomen, wordt, zoals bekend, het toerental van de compressor geregeld in functie van de opgemeten laagste gastemperatuur LAT. De LAT is de laagst voorkomende temperatuur van het te drogen gas dat doorheen het secundair gedeelte van de voornoemde warmtewisselaar wordt geleid.To prevent the condensate from freezing, as is known, the speed of the compressor is regulated as a function of the measured lowest gas temperature LAT. The LAT is the lowest occurring temperature of the gas to be dried which is passed through the secondary part of the aforementioned heat exchanger.

Indien de LAT afneemt en bevriezing van het condensaat dreigt, doordat bijvoorbeeld het aangevoerde gasdebiet afneemt, wordt het toerental van de compressor verlaagd waardoor de LAT opnieuw toeneemt.If the LAT decreases and there is a risk of freezing of the condensate due to, for example, the supplied gas flow decreasing, the speed of the compressor is lowered, so that the LAT increases again.

In het geval de LAT toeneemt, doordat bijvoorbeeld het aangevoerde gasdebiet toeneemt, wordt het toerental van de compressor opgevoerd waardoor de verdampertemperatuur daalt en de LAT eveneens zal dalen.In case the LAT increases, for example, because the supplied gas flow increases, the speed of the compressor is increased, as a result of which the evaporator temperature falls and the LAT will also fall.

Een nadeel van een regeling op basis van de LAT is dat de verdampertemperatuur te laag kan worden, waardoor bevriezing in de verdamper kan optreden.A disadvantage of a control based on the LAT is that the evaporator temperature can become too low, so that freezing can occur in the evaporator.

Een regeling op basis van de verdamperdruk, met andere woorden de druk in de verdamper, is eveneens bekend. In dat geval wordt het toerental van de compressor zodanig geregeld dat de verdamperdruk zich tussen bepaalde grenswaarden handhaaft.A control based on the evaporator pressure, in other words the pressure in the evaporator, is also known. In that case the speed of the compressor is regulated in such a way that the evaporator pressure is maintained between certain limits.

Een nadeel van voornoemde regeling bestaat erin dat, bij een lage belasting van het koelcircuit of bijvoorbeeld bij een laag aangevoerd gasdebiet, het condensaat kan bevriezen.A drawback of the aforementioned control consists in that, with a low load on the cooling circuit or, for example, with a low gas flow rate supplied, the condensate can freeze.

Nog een bijkomend nadeel van een regeling door middel van een toerentalregeling van de compressor is dat er steeds een compressor gebruikt moet worden waarvan het toerental geregeld kan worden.A further disadvantage of a control by means of a speed control of the compressor is that a compressor must always be used whose speed can be controlled.

Bovendien moet het toerental van dergelijke compressor steeds binnen bepaalde grenzen blijven, waardoor in bepaalde gevallen bevriezing van het condensaat niet vermeden kan worden.Moreover, the speed of such a compressor must always remain within certain limits, so that freezing of the condensate cannot be avoided in certain cases.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.The present invention has for its object to provide a solution to at least one of the aforementioned and other disadvantages.

De huidige uitvinding heeft een werkwijze als voorwerp voor het koeldrogen van een gas waarbij waterdamp uit het gas wordt gecondenseerd door het gas doorheen het secundair gedeelte van een warmtewisselaar te leiden waarvan het primair gedeelte de verdamper vormt van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor die in het koelcircuit stroomafwaarts van de verdamper is opgesteld en die gevolgd wordt door een condensor en een expansiemiddel waar doorheen het koelmiddel kan circuleren, waarbij de koeldroger gekenmerkt is door een reeks curven die voor een bepaalde belasting van het koelcircuit het setpunt voor de verdampertemperatuur of de verdamperdruk weergeven als functie van de gewenste laagste gastemperatuur (LATset) , waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - het bepalen van de verdampertemperatuur en/of de verdamperdruk; - het bepalen van de mate van belasting van het koelcircuit; - in functie van de bepaalde belasting een overeenstemmende curve bepalen en voor deze curve het bepalen van het setpunt voor de verdampertemperatuur of verdamperdruk die nodig is om het te drogen gas tot een gewenste laagste gastemperatuur (LATset) te kunnen koelen; - het regelen van een aanvoer van koelmiddel vanaf de uitlaat van de compressor naar een injectiepunt in het koelcircuit stroomafwaarts van het expansiemiddel en stroomopwaarts van de compressor om de verdampertemperatuur of verdamperdruk gelijk of nagenoeg gelijk te maken aan het setpunt voor de verdampertemperatuur of de verdamperdruk.The present invention has a method as an object for cooling a gas in which water vapor from the gas is condensed by passing the gas through the secondary part of a heat exchanger, the primary part of which forms the evaporator of a closed cooling circuit in which a coolant can circulate through means of a compressor arranged in the cooling circuit downstream of the evaporator and followed by a condenser and an expansion means through which the coolant can circulate, the cooling drier being characterized by a series of curves which are set point for a certain load on the cooling circuit display for the evaporator temperature or the evaporator pressure as a function of the desired lowest gas temperature (LATset), the method comprising the steps of: - determining the evaporator temperature and / or the evaporator pressure; - determining the degree of load on the cooling circuit; - determine a corresponding curve as a function of the determined load and determine for this curve the set point for the evaporator temperature or evaporator pressure that is necessary to be able to cool the gas to be dried to a desired lowest gas temperature (LAT set); - controlling a supply of coolant from the outlet of the compressor to an injection point in the cooling circuit downstream of the expansion means and upstream of the compressor to make the evaporator temperature or evaporator pressure equal to or substantially equal to the evaporator temperature set point or the evaporator pressure.

Bij een werkwijze volgens de uitvinding wordt een setpunt voor de verdampertemperatuur of verdamperdruk bepaald die vereist is om het aangevoerde gas tot op een gewenste laagste gastemperatuur (LATset) te koelen.In a method according to the invention, a set point for the evaporator temperature or evaporator pressure is determined which is required to cool the supplied gas to a desired lowest gas temperature (LAT set).

Wanneer de belasting wijzigt door een wijziging van een parameter in het aangevoerde gas, zoals bijvoorbeeld het debiet, de vochtigheidsgraad, de druk of de temperatuur, dan wijzigt eveneens het setpunt voor de verdampertemperatuur of de verdamperdruk die noodzakelijk is om het gas te koelen tot op de gewenste laagste gastemperatuur (LATset) .If the load changes due to a change in a parameter in the gas supplied, such as, for example, the flow rate, the humidity, the pressure or the temperature, the set point for the evaporator temperature or the evaporator pressure that is necessary to cool the gas to the desired lowest gas temperature (LATset).

Door het meer openen of sluiten van het elektronisch hot gas bypass ventiel kan de verdampertemperatuur of verdamperdruk verhoogd of respectievelijk verlaagd worden om er zo voor te zorgen dat het setpunt voor de verdampertemperatuur of verdamperdruk bereikt wordt.By opening or closing the electronic hot gas bypass valve more or more, the evaporator temperature or evaporator pressure can be increased or decreased in order to ensure that the set point for the evaporator temperature or evaporator pressure is reached.

Het voorgaande impliceert eveneens dat geen energie onnodig wordt verbruikt vermits de verdampertemperatuur of verdamperdruk niet langer wordt aangehouden dan strikt noodzakelij k.The foregoing also implies that no energy is unnecessarily consumed since the evaporator temperature or evaporator pressure is not maintained longer than strictly necessary.

Het is duidelijk dat, bij een gewenste laagste gastemperatuur (LATset) , het setpunt voor de verdampertemperatuur of de verdamperdruk toeneemt naarmate het koelcircuit minder wordt belast, of anders, naarmate het debiet van het te drogen gas afneemt. Op die manier maakt een werkwijze volgens de uitvinding gebruik van een minimum aan energie om een bepaald gasdebiet te koelen tot op een gewenste laagste gastemperatuur (LATset) ·It is clear that, at a desired lowest gas temperature (LAT set), the set point for the evaporator temperature or the evaporator pressure increases as the cooling circuit is loaded less, or else as the flow rate of the gas to be dried decreases. In this way, a method according to the invention uses a minimum of energy to cool a specific gas flow to a desired lowest gas temperature (LATset).

Een ander voordeel bestaat erin dat de toevoer van koelmiddel naar het injectiepunt met behulp van het elektronisch hot gas bypass ventiel traploos geregeld kan wórden tussen een minimale waarde, overeenkomend met geen toevoer van koelmiddel en een maximale waarde, overeenkomend met al of bijna al het koelmiddel dat vanuit de uitlaat van de compressor naar het injectiepunt geleid wordt.Another advantage is that the supply of refrigerant to the injection point can be continuously controlled with the aid of the electronic hot gas bypass valve between a minimum value, corresponding to no supply of refrigerant and a maximum value, corresponding to all or almost all of the refrigerant that is directed from the outlet of the compressor to the injection point.

Dit heeft als voordeel dat de verdampertemperatuur of de verdamperdruk binnen een groot bereik aangepast kan worden, zodat, wat de belasting van het koelcircuit ook is, het te drogen gas steeds gekoeld wordt tot op een gewenste laagste gastemperatuur (LATset) , waardoor bevriezing van condensaat niet kan optreden.This has the advantage that the evaporator temperature or the evaporator pressure can be adjusted within a wide range, so that, whatever the load on the cooling circuit, the gas to be dried is always cooled to a desired lowest gas temperature (LATset), as a result of which freezing of condensate cannot occur.

Aangezien er een eenduidig verband bestaat tussen de verdampertemperatuur en de verdamperdruk, is een meting van één van beide voldoende om, in combinatie met de gemeten laagste gastemperatuur (LAT), de belasting te bepalen.Since there is a clear relationship between the evaporator temperature and the evaporator pressure, a measurement of one of them is sufficient to determine the load in combination with the measured lowest gas temperature (LAT).

Bij voorkeur omvat de werkwijze de stap van het bepalen van de laagste gastemperatuur (LAT) van het te drogen gas en wordt voor het bepalen van de belasting gebruik gemaakt van karakteristieke krommen elk die het verband weergeven tussen de laagste gastemperatuur (LAT) en de verdampertemperatuur of verdamperdruk bij een bepaalde belasting.Preferably, the method comprises the step of determining the lowest gas temperature (LAT) of the gas to be dried and characteristic curves are used to determine the relationship between the lowest gas temperature (LAT) and the evaporator temperature. or evaporator pressure at a certain load.

Dit heeft als voordeel dat de mate van belasting van het koelcircuit bepaald wordt aan de hand van slechts twee metingen, namelijk van de laagste gastemperatuur (LAT) en de verdampertemperatuur of de verdamperdruk. Externe gegevens zoals debiet, temperatuur, druk, relatieve vochtigheid, vrij water en dergelijke zijn niet nodig om het koelcircuit aan de belasting aan te passen.This has the advantage that the degree of loading of the cooling circuit is determined on the basis of only two measurements, namely the lowest gas temperature (LAT) and the evaporator temperature or the evaporator pressure. External data such as flow, temperature, pressure, relative humidity, free water and the like are not necessary to adapt the cooling circuit to the load.

Dergelijke werkwijze heeft als voordeel dat deze gemakkelijk geïmplementeerd kan worden, bijvoorbeeld door deze curven op voorhand in een controller te voorzien.Such a method has the advantage that it can be easily implemented, for example by providing these curves in a controller in advance.

Bij voorkeur wordt het setpunt voor de verdampertemperatuur of verdamperdruk niet onder een vooraf ingestelde waarde gekozen.Preferably, the set point for the evaporator temperature or evaporator pressure is not selected below a preset value.

Een voordeel hiervan is dat er in geen geval bevriezing in de verdamper kan optreden. Het is mogelijk dat deze vooraf ingestelde waarde afhangt van de belasting van het koelcircuit.An advantage of this is that freezing can never occur in the evaporator. It is possible that this preset value depends on the load of the cooling circuit.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende toepassingen beschreven van de werkwijze voor het koeldrogen van een gas volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een inrichting voor het koeldrogen weergeeft die gebruikt kan worden voor het toepassen van een werkwijze volgens de uitvinding; figuur 2 een setpunt weergeeft voor de verdampertemperatuur dat berekend is met een werkwijze volgens de uitvinding om het te drogen gas te koelen tot op een gewenste laagste gastemperatuur (LATset) ·With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, a few preferred applications of the method for cooling drying a gas according to the invention are described below as an example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically represents a device for cooling drying which can be used for applying a method according to the invention; figure 2 represents a set point for the evaporator temperature calculated with a method according to the invention for cooling the gas to be dried to a desired lowest gas temperature (LAT set)

De in figuur 1 weergegeven inrichting voor het koeldrogen bestaat in hoofdzaak uit een warmtewisselaar 2 waarvan het primaire gedeelte de verdamper 3 vormt van een gesloten koelcircuit 4, waarin achtereenvolgens ook een eerste vloeistofafscheider 5, een compressor 6, een condensor 7 en een expansiemiddel 8 zijn opgesteld.The device for cooling drying shown in Figure 1 consists essentially of a heat exchanger 2, the primary part of which forms the evaporator 3 of a closed cooling circuit 4, in which successively also a first liquid separator 5, a compressor 6, a condenser 7 and an expansion means 8 prepared.

De compressor 6 wordt in dit geval aangedreven door een motor 9 en dient om een koelmiddel doorheen het koelcircuit 4 te kunnen laten circuleren volgens de pijl A. De compressor 6 kan bijvoorbeeld een volumetrische compressor zijn, terwijl de motor 9 bijvoorbeeld een elektrische motor is.The compressor 6 is in this case driven by a motor 9 and serves to allow a coolant to circulate through the cooling circuit 4 according to the arrow A. The compressor 6 can for instance be a volumetric compressor, while the motor 9 is for instance an electric motor.

Dit koelmiddel kan bijvoorbeeld R404a zijn, doch de uitvinding is vanzelfsprekend niet als dusdanig beperkt.This coolant can for example be R404a, but the invention is of course not limited as such.

Het expansiemiddel 8 is in dit geval, doch niet noodzakelijk een elektronisch expansieventiel 8 dat regelbaar is. In dit geval is het expansieventiel 8 traploos regelbaar tussen een minimale stand en een maximale stand.The expansion means 8 in this case, but not necessarily an electronic expansion valve 8, is controllable. In this case, the expansion valve 8 is continuously adjustable between a minimum position and a maximum position.

Het secundair gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 maakt deel uit van een leiding 11 voor te drogen vochtige lucht waarvan de stromingszin door pijl B is aangeduid. De ingang van deze leiding 11 kan bijvoorbeeld aangesloten zijn op een uitlaat van een compressor voor de aanvoer van te drogen perslucht of een ander te drogen gas afkomstig van een compressor.The secondary part 10 of the heat exchanger 2 forms part of a conduit 11 for moist air to be dried, the sense of flow of which is indicated by arrow B. The entrance to this conduit 11 may, for example, be connected to an outlet of a compressor for supplying compressed air to be dried or another gas to be dried from a compressor.

Na het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2, meer bepaald aan zijn uitgang, is in de leiding 11 een tweede vloeistofafscheider 12 opgesteld.After the secondary part 10 of the heat exchanger 2, in particular at its outlet, a second liquid separator 12 is arranged in the pipe 11.

In dit geval strekt deze leiding 11 zich, voor ze het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 bereikt, met een gedeelte 13 doorheen een voorkoeler of recuperatiewarmtewisselaar 14 uit. Na het secundaire gedeelte 10 strekt deze leiding 11 zich eveneens met een gedeelte 15 doorheen deze recuperatiewarmtewisselaar 14 uit, in tegenstroom met het voornoemde gedeelte 13.In this case, before reaching the secondary part 10 of the heat exchanger 2, this line 11 extends with a part 13 through a pre-cooler or recuperation heat exchanger 14. After the secondary part 10, this conduit 11 also extends with a part 15 through this recuperation heat exchanger 14, in counter-flow with the aforementioned part 13.

De uitgang van de voornoemde leiding 11 kan bijvoorbeeld worden aangesloten op een niet in de figuren weergegeven persluchtnet waarop persluchtverbruikers zijn aangesloten, zoals werktuigen die worden aangedreven door perslucht.The output of the aforementioned conduit 11 can for instance be connected to a compressed air network not shown in the figures to which compressed air consumers are connected, such as tools driven by compressed air.

De compressor 6 is, in dit geval, overbrugd door één bypassleiding 16 die de uitlaat van de compressor 6 verbindt met het injectiepunt P, dat in dit geval stroomafwaarts van de uitlaat 17a van de verdamper 3 gelegen is.The compressor 6 is, in this case, bridged by one bypass line 16 which connects the outlet of the compressor 6 to the injection point P, which in this case is located downstream of the outlet 17a of the evaporator 3.

De bypassleiding 16 is uitgevoerd met een elektronische hot gas bypass ventiel 18 voor het aftakken van koelmiddel van het koelcircuit 4.The bypass line 16 is provided with an electronic hot gas bypass valve 18 for tapping off coolant from the cooling circuit 4.

Het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 is in dit geval traploos regelbaar tussen een minimale of gesloten stand en een maximale stand waarbij het volledig open is.The electronic hot gas bypass valve 18 is in this case continuously adjustable between a minimum or closed position and a maximum position at which it is fully open.

Het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 staat in verbinding met een stuureenheid 19 waarop in dit geval tevens een aantal middelen 20, 21 en 22 zijn aangesloten om de temperatuur en/of de druk van het gas en/of het koelmiddel te bepalen.The electronic hot gas bypass valve 18 is connected to a control unit 19 to which in this case also a number of means 20, 21 and 22 are connected to determine the temperature and / or the pressure of the gas and / or the coolant.

Eerste middelen 20 zijn gepositioneerd aan het secundair gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 voor het bepalen van de laagste gastemperatuur (LAT).First means 20 are positioned on the secondary portion 10 of the heat exchanger 2 for determining the lowest gas temperature (LAT).

Tweede middelen 21 en derde middelen 22 zijn geplaatst na de verdamper 3 voor het bepalen van de verdampertemperatuur T2o respectievelijk de verdamperdruk p2i van het koelmiddel in de verdamper 3.Second means 21 and third means 22 are placed after the evaporator 3 for determining the evaporator temperature T20 and the evaporator pressure p2i of the coolant in the evaporator 3, respectively.

Het is duidelijk dat het niet noodzakelijk is dat beide middelen 21 en 22 aanwezig zijn gezien het eenduidig verband tussen de verdampertemperatuur T20 en de verdamperdruk ρ2χ.It is clear that it is not necessary for both means 21 and 22 to be present in view of the clear relationship between the evaporator temperature T20 and the evaporator pressure ρ2χ.

De stuureenheid 19 staat eveneens in verbinding met de condensor 7, het expansieventiel 8 en de motor 9 ter aansturing ervan.The control unit 19 is also connected to the condenser 7, the expansion valve 8 and the motor 9 for controlling it.

De werkwijze voor het koeldrogen door middel van een inrichting 1 volgens figuur 1 is zeer eenvoudig en als volgt.The method for cooling drying by means of a device 1 according to Figure 1 is very simple and as follows.

De te drogen lucht wordt doorheen de leiding 11 en dus doorheen het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 gevoerd volgens pijl B.The air to be dried is passed through the pipe 11 and thus through the secondary part 10 of the heat exchanger 2 according to arrow B.

In deze warmtewisselaar 2 wordt de vochtige lucht afgekoeld onder invloed van het koelmiddel dat door het primair gedeelte van de warmtewisselaar 2, of dus de verdamper 3 van het koelcircuit 4, stroomt.In this heat exchanger 2, the moist air is cooled under the influence of the coolant flowing through the primary part of the heat exchanger 2, or thus the evaporator 3 of the cooling circuit 4.

Hierdoor wordt er condensaat gevormd dat in de tweede vloeistofafscheider 12 wordt afgescheiden.As a result, condensate is formed which is separated in the second liquid separator 12.

De koude lucht die na deze tweede vloeistofafscheider 12 in absolute termen minder vocht bevat, maar toch een relatieve vochtigheid van 100% bezit, wordt in de recuperatiewarmtewisselaar 14 opgewarmd onder invloed van de nieuwe aangevoerde te drogen lucht, waardoor de relatieve vochtigheid daalt tot bij voorkeur onder de 50%, terwijl de nieuwe te drogen lucht in de recuperatiewarmtewisselaar 14 reeds gedeeltelijk wordt afgekoeld alvorens naar de warmtewisselaar 2 te worden toegevoerd.The cold air which after this second liquid separator 12 contains less moisture in absolute terms, but which nevertheless has a relative humidity of 100%, is heated in the recovery heat exchanger 14 under the influence of the new air to be dried, whereby the relative humidity drops to preferably below 50%, while the new air to be dried in the recuperation heat exchanger 14 is already partially cooled before being supplied to the heat exchanger 2.

De lucht aan de uitgang van de recuperatiewarmtewisselaar 14 is dus droger dan aan de ingang van de warmtewisselaar 2.The air at the output of the recuperation heat exchanger 14 is therefore drier than at the input of the heat exchanger 2.

Om de vochtige te koelen lucht te kunnen afkoelen in het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar, wordt het koelmiddel doorheen het koelcircuit geleid in de richting van pijl A doorheen de verdamper 3 of het primaire gedeelte van de warmtewisselaar 2.In order to be able to cool the moist air to be cooled in the secondary part 10 of the heat exchanger, the coolant is passed through the cooling circuit in the direction of arrow A through the evaporator 3 or the primary part of the heat exchanger 2.

Het warme koelmiddel dat uit de verdamper 3 komt is in de gasfase en zal door de compressor 6 op hogere druk gebracht worden, vervolgens in de condensor 7 afgekoeld en gecondenseerd worden.The hot coolant coming from the evaporator 3 is in the gas phase and will be brought to a higher pressure by the compressor 6, then cooled and condensed in the condenser 7.

Het vloeibare, koude koelmiddel zal vervolgens door het expansieventiel 8 geëxpandeerd worden en verder afkoelen, alvorens het naar de verdamper 3 gestuurd wordt om daar de te drogen lucht af te koelen.The liquid, cold coolant will then be expanded through the expansion valve 8 and further cooled, before being sent to the evaporator 3 to cool the air to be dried there.

Het koelmiddel zal onder invloed van warmteoverdracht in de verdamper 3 opwarmen, verdampen en opnieuw naar de compressor 6 geleid worden.Under the influence of heat transfer, the coolant will heat up in the evaporator 3, evaporate and be directed again to the compressor 6.

Het eventuele nog aanwezige vloeibaar koelmiddel na de verdamper 3 zal door de eerste vloeistofafscheider 5 worden tegengehouden.Any liquid coolant still present after the evaporator 3 will be retained by the first liquid separator 5.

Om bevriezing van het condensaat te vermijden, mag de aangevoerde perslucht in de warmtewisselaar 2 niet tot onder 2 a 3°C worden afgekoeld.To prevent the condensate from freezing, the compressed air supplied in the heat exchanger 2 must not be cooled to below 2 to 3 ° C.

De werkwijze volgens de uitvinding koelt de aangevoerde perslucht af tot op een gewenste laagste gastemperatuur LATset door een setpunt van de verdampertemperatuur Tset of de verdamperdruk pset te bepalen en het elektronisch hot gas bypass ventiel op zodanige manier te regelen dat de verdampertemperatuur T2o of de verdamperdruk p2i gelijk of nagenoeg gelijk wordt aan het voornoemde setpunt Tset ofThe method according to the invention cools the supplied compressed air to a desired lowest gas temperature LATset by determining a set point of the evaporator temperature Tset or the evaporator pressure pset and controlling the electronic hot gas bypass valve in such a way that the evaporator temperature T2o or the evaporator pressure p2i becomes equal to or substantially equal to the aforementioned set point Tset or

Pset ·Pset ·

Dit gebeurt door in een eerste stap de mate van belasting C van het koelcircuit 4 te bepalen.This is done by determining the degree of load C of the cooling circuit 4 in a first step.

In dit geval wordt de belasting C bepaald door de stuureenheid 19, waarin een aantal karakteristieke krommen zijn opgeslagen die elk het verband geven tussen de laagste gastemperatuur LAT en, in dit geval, de verdampertemperatuur T20 bij een bepaalde belasting C.In this case the load C is determined by the control unit 19, in which a number of characteristic curves are stored, each of which gives the relationship between the lowest gas temperature LAT and, in this case, the evaporator temperature T20 at a certain load C.

Dergelijke karakteristieke krommen kunnen experimenteel bepaald worden. Een mogelijke, doch niet beperkende formule die het verband weergeeft kan bijvoorbeeld zijn: T20 = (LAT - A) /S + B + C; waarbij B en S parameters zijn die bepaald worden door de koelvloeistof en A een vooraf ingestelde waarde is.Such characteristic curves can be determined experimentally. A possible, but non-limiting, formula that represents the relationship can be, for example: T20 = (LAT - A) / S + B + C; wherein B and S are parameters determined by the coolant and A is a preset value.

Door middel van de signalen van de middelen 20 en de middelen 21 kan de stuureenheid bepalen op welke karakteristieke kromme de inrichting 1 zich bevindt en dus wat de mate van belasting C is.By means of the signals from the means 20 and the means 21, the control unit can determine on which characteristic curve the device 1 is located and thus what the degree of load C is.

In de stuureenheid 19 zijn ook een reeks curven opgeslagen die voor een bepaalde belasting C van het koelcircuit 4 het setpunt voor de verdampertemperatuur T2o weergeven als functie van de gewenste laagste gastemperatuur LATset. In figuur 2 zijn als niet beperkend voorbeeld een aantal van dergelijke curven weergegeven.A series of curves are also stored in the control unit 19 which represent the set point for the evaporator temperature T20 for a certain load C of the cooling circuit 4 as a function of the desired lowest gas temperature LAT set. Figure 2 shows a number of such curves as a non-limiting example.

De bovenste curve Cmin stemt overeen met de laagst mogelijke belasting C van het koelcircuit 4, de onderste curve Cmax wordt gehanteerd in het geval de belasting C maximaal is.The upper curve Cmin corresponds to the lowest possible load C of the cooling circuit 4, the lower curve Cmax is used if the load C is maximum.

De curven C' gelegen tussen de bovenste curve Cmin en de onderste curve Cmax zijn berekend voor een belasting C die varieert tussen de minimale en de maximale belasting C van het koelcircuit 4.The curves C 'located between the upper curve Cmin and the lower curve Cmax are calculated for a load C that varies between the minimum and the maximum load C of the cooling circuit 4.

Op basis van de bepaalde belasting C en de gemeten laagste gastemperatuur LAT en de verdampertemperatuur T2o door de middelen 20 respectievelijk 21, kan bepaald worden op welke curve en op welk punt op de curve de inrichting zich op dat ogenblik bevindt. In het voorbeeld van figuur 2, bevindt de inrichting 1 zich in het punt X van de curve C' .On the basis of the determined load C and the measured lowest gas temperature LAT and the evaporator temperature T20 by the means 20 and 21 respectively, it can be determined on which curve and at which point on the curve the device is currently located. In the example of Figure 2, the device 1 is located at the point X of the curve C '.

Wanneer de stuureenheid 18 de op dat ogenblik geldende curve C' bepaald heeft, zal de stuureenheid 19 op basis van de opgegeven gewenste laagste gastemperatuur LATset het setpunt voor de verdampertemperatuur Tset bepalen.When the control unit 18 has determined the current curve C ', the control unit 19 will determine the set point for the evaporator temperature Tset based on the specified desired lowest gas temperature LAT set.

In figuur 2 is dit weergeven door het punt Y met een gewenste laagste gastemperatuur LATset.In Figure 2 this is represented by the point Y with a desired lowest gas temperature LAT set.

Met deze gewenste laagste gastemperatuur LATset komt een setpunt voor de verdampertemperatuur Tset overeen.A set point for the evaporator temperature Tset corresponds to this desired lowest gas temperature LATset.

De stuureenheid 19 zal vervolgens op basis van het verschilt T2o en Tset het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 aansturen en in dit geval het ventiel 18 meer openen zodat meer koelmiddel via de bypassleiding 16 volgens de pijl A' naar het injectiepunt P kan stromen.The control unit 19 will then control the electronic hot gas bypass valve 18 based on the difference T20 and Tset and in this case open the valve 18 more so that more coolant can flow via the bypass line 16 according to the arrow A 'to the injection point P.

Op deze manier zal T2o stijgen tot het gelijk is aan of nagenoeg gelijk is aan het setpunt TSetr waardoor het koelcircuit 4 de perslucht zal koelen tot het een laagste gastemperatuur LAT heeft die overeenkomt met LATset.In this way T20 will rise until it is equal to or substantially equal to the set point TSetr whereby the cooling circuit 4 will cool the compressed air until it has a lowest gas temperature LAT corresponding to LATset.

Bij voorkeur bepaalt de stuureenheid 19 de belasting C periodiek volgens een vooraf ingesteld tijdsinterval.Preferably, the control unit 19 determines the load C periodically according to a pre-set time interval.

Dit heeft als voordeel dat fluctuaties of veranderingen in de mate van belasting C kunnen opgevangen worden omdat het stuureenheid 19 er voor zal zorgen dat het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 meer of minder zal geopend worden wanneer tijdens een volgend tijdsinterval wordt vastgesteld dat de mate van belasting C en dus het setpunt voor de verdampertemperatuur Tset is gewijzigd.This has the advantage that fluctuations or changes in the degree of load C can be absorbed because the control unit 19 will ensure that the electronic hot gas bypass valve 18 will be opened more or less when it is determined during a subsequent time interval that the degree of load C and therefore the set point for the evaporator temperature Tset has been changed.

Het verloop van de curven uit figuur 2, die gebruikt worden om het setpunt van de verdampertemperatuur Tset te bepalen, kan experimenteel bepaald worden en hangt af van de eigenschappen van het gebruikte koelmiddel en van het koelcircuit 4 en de inrichting 1.The course of the curves of figure 2, which are used to determine the set point of the evaporator temperature Tset, can be determined experimentally and depends on the properties of the coolant used and of the cooling circuit 4 and the device 1.

Bij voorkeur worden de curven beschreven door middel van de volgende formule:The curves are preferably described by the following formula:

Tset = Max (B, (LATset-A)/S + B + C) .Tset = Max (B, (LATset-A) / S + B + C).

Hierbij zijn B en S parameters die bepaald worden door de koelvloeistof. A is een vooraf gekozen parameter, en is in het voorbeeld van figuur 2 vastgesteld op 3°C.B and S are parameters that are determined by the coolant. A is a preselected parameter, and is set at 3 ° C in the example of Figure 2.

De voorgaande formule geldt wanneer de laagste gastemperatuur LAT groter is dan A.The foregoing formula applies when the lowest gas temperature LAT is greater than A.

Wanneer de opgemeten laagste gastemperatuur LAT lager is dan A, of in dit geval dus 3°C, dan verloopt de curve volgens de formule:If the measured lowest gas temperature LAT is lower than A, or in this case therefore 3 ° C, the curve follows the formula:

Tset = (LAT - A)/S + B + maximum(0,C); waardoor de curve een knikpunt vertoont ter hoogte van het punt Z overeenkomend met LAT = 3°C.Tset = (LAT - A) / S + B + maximum (0, C); as a result of which the curve shows a kink point at the point Z corresponding to LAT = 3 ° C.

Wanneer de opgemeten laagste gastemperatuur LAT lager is dan A zal de curve stijgen, waardoor een hoger setpunt voor de verdampertemperatuur Tset bepaald wordt door de stuureenheid 19. Op deze manier zal de laagste gastemperatuur LAT niet verder dalen, waardoor bevriezing van het condensaat voorkomen zal worden.When the measured lowest gas temperature LAT is lower than A, the curve will rise, so that a higher set point for the evaporator temperature Tset is determined by the control unit 19. In this way, the lowest gas temperature LAT will not fall further, thus preventing freezing of the condensate. .

Zoals te zien is in figuur 2, is de onderste curve naar onder toe begrensd waardoor in geen enkel geval het setpunt voor de verdampertemperatuur T2o lager kan worden dan een minimaal toelaatbare verdampertemperatuur, die in dit geval gelijk gesteld is aan -5°C. Op deze manier wordt bevriezing in de warmtewisselaar 2 vermeden.As can be seen in Figure 2, the lower curve is limited downwards, so that in no case can the set point for the evaporator temperature T20 be lower than a minimum allowable evaporator temperature, which in this case is set at -5 ° C. In this way, freezing in the heat exchanger 2 is avoided.

Alhoewel in het beschreven voorbeeld gebruik gemaakt werd van curven en formules die het verband tussen de verdampertemperatuur T2o en de laagste gastemperatuur LAT weergeven, is het niet uitgesloten dat gebruik gemaakt wordt van analoge curven en formules die het verband geven tussen de verdamperdruk p2i en de laagste gastemperatuur gezien het eenduidig verband tussen de verdampertemperatuur T20 en de verdamperdruk p2i.Although in the described example use was made of curves and formulas which represent the relationship between the evaporator temperature T20 and the lowest gas temperature LAT, it is not excluded that use is made of analog curves and formulas which give the relationship between the evaporator pressure p2i and the lowest gas temperature in view of the clear relationship between the evaporator temperature T20 and the evaporator pressure p2i.

Om dezelfde reden is het ook mogelijk om voor de bepaling van de belasting C gebruik te maken van karakteristieke krommen die het verband weergeven tussen de verdamperdruk p2i en de laagste gastemperatuur LAT in plaats van tussen de verdampertemperatuur T20 en de laagste gastemperatuur LAT.For the same reason, it is also possible to use characteristic curves for the determination of the load C which represent the relationship between the evaporator pressure p2i and the lowest gas temperature LAT instead of between the evaporator temperature T20 and the lowest gas temperature LAT.

In het voorbeeld van figuur 1 ligt het injectiepunt P stroomafwaarts van uitlaat 17a van de verdamper 3.In the example of Figure 1, the injection point P is downstream of outlet 17a of the evaporator 3.

Dit injectiepunt P kan echter overal gelegen zijn stroomafwaarts van het expansieventiel 8 en stroomopwaarts van de compressor 6.However, this injection point P can be located anywhere downstream of the expansion valve 8 and upstream of the compressor 6.

Doordat het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 traploos regelbaar is, is het bijvoorbeeld ook mogelijk om het injectiepunt P stroomopwaarts van de uitlaat 17a van de verdamper 3, of zelfs stroomopwaarts van de inlaat 17b van de verdamper 3 te plaatsen.Because the electronic hot gas bypass valve 18 is continuously adjustable, it is also possible, for example, to place the injection point P upstream of the outlet 17a of the evaporator 3, or even upstream of the inlet 17b of the evaporator 3.

Alhoewel in het weergegeven voorbeeld de inrichting 1 voorzien is van slechts één warmtewisselaar 2, is het duidelijk dat er ook meerdere warmtewisselaars 2 voorzien zi jn.Although in the example shown the device 1 is provided with only one heat exchanger 2, it is clear that several heat exchangers 2 are also provided.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een dergelijke werkwijze kan volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.The present invention is by no means limited to the embodiments described as examples and shown in the figures, but such a method can be implemented according to different variants without departing from the scope of the invention.

Claims

Conclusions.

Method for the cooling drying of a gas in which water vapor from the gas is condensed by passing the gas through the secondary part (10) of a heat exchanger (2), the primary part of which forms the evaporator (3) of a closed cooling circuit ( 4) in which a coolant can circulate by means of a compressor (6) arranged in the cooling circuit (4) downstream of the evaporator (3) and followed by a condenser (7) and an expansion means (8) through which the coolant can circulate, the cooler being characterized by a series of curves representing the set point for the evaporator temperature (T20) or the evaporator pressure (P21) as a function of the desired lowest gas temperature for a certain load (C) of the cooling circuit (4) (LATset), characterized in that the method comprises the following steps: - determining the evaporator temperature (T20) and / or the evaporator pressure (P21); - determining the degree of load (C) of the cooling circuit (4); - determine a corresponding curve as a function of the determined load (C) and, for this curve, determine the set point for the evaporator temperature (Tset) or evaporator pressure (pset) required to dry the gas to a desired lowest gas temperature (LATset) being able to cool; - controlling a supply of coolant from the outlet of the compressor (6) to an injection point (P) in the cooling circuit (4) downstream of the expansion means (8) and upstream of the compressor (6) around the evaporator temperature (T20) or make evaporator pressure (P21) the same or nearly the same as the set point for the evaporator temperature (Tset) or the evaporator pressure (pset) ·

Method according to claim 1, characterized in that for the supply of coolant use is made of a bypass line (16) which connects the outlet of the compressor (6) to the aforementioned injection point (P), wherein the bypass clothing (16) is provided of an electronic hot gas bypass valve (18) that is controlled based on the difference between the evaporator temperature (T2o) or evaporator pressure (P21) at the evaporator temperature set point (Tset) or the evaporator pressure (pset) ·

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises the step of determining the lowest gas temperature (LAT) of the gas to be dried and using characteristic curves each for determining the load (C) representing the relationship between the lowest gas temperature (LAT) and the evaporator temperature (T2o) or evaporator pressure (p2i) at a given load.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, if the lowest gas temperature (LAT) of the gas to be dried is greater than a preset value (A), the aforementioned curves, which for a certain load on the cooling circuit (4) display the desired lowest gas temperature (LATset) as a function of the evaporator temperature set point (T2o) or the evaporator pressure (p2i), determined by the following formula: Tset = Max (B, (LATset-A) / S + B + C); wherein B and S are parameters determined by the coolant.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the lowest gas temperature (LAT) of the gas to be dried is less than a preset value (A), the aforementioned curves, which for a certain load on the cooling circuit (4) display the desired lowest gas temperature (LATset) as a function of the evaporator temperature set point (T2o) or the evaporator pressure (p2i), determined by the following formula: TSet = (LAT - A) / S + B + maximum ( 0, C); wherein B and S are parameters determined by the coolant.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the set point for the evaporator temperature (Tset) or evaporator pressure (pset) is not selected below a preset value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the load (C) is determined periodically according to a pre-set time interval.

Method according to one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the injection point (P) is located upstream of the outlet (17a) of the evaporator (3).

Method according to claim 8, characterized in that the injection point (P) is located upstream of the inlet (17b) of the evaporator (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion means (8) is an electronic expansion valve (8) that is controllable.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas to be dried comes from a compressor.