CN105536452B - 气体自动除水系统 - Google Patents

Abstract

一种气体自动除水系统，包括至少两组热交换模块以及与热交换模块连通的排水子系统、出气子系统；每组热交换模块均设置有制冷剂入口、制冷剂出口、气路入口和气路出口；每组热交换模块的底部均设置有排水口，所述排水口与所述排水子系统连通；所述气体自动除水系统还包括用于对制冷剂制热的压缩机和对制冷剂制冷的冷凝器；所述压缩机的进口通过制冷剂回流管路与各组热交换模块的制冷剂出口连通，压缩机的出口通过并联设置的第一制冷剂管路和第二制冷剂管路与各组热交换模块的制冷剂入口连通；本方案可以对冷凝管内所结的冰溶化后自动排出，不需要人工更换冷凝管，节省了人力成本，可连续供给待检测气体，提高了气体检测值的精确性。

Description

气体自动除水系统

技术领域

本发明涉及一种气体自动除水系统, 特别是涉及温室气体检测技术领域的气体连续在线监测、气体取样环节的气体自动除水系统。

背景技术

现有技术中，一般通过专门的气体监测系统对大气中的温室气体进行监测，通过该监测系统即可对温室气体组分和含量进行精确的掌握，进而对温室气体进行合理的调节。然而，由于待监测的温室气体中含有一定量的水分，水分的存在必然影响气体的检测效果，使得气体的检测值不准确。因此，在进行气体监测之前，需要对温室气体进行除水处理，以使得被检测的气体为干燥气体，提高检测值的精确度。

现有技术中，一般采用FTS超低温冷阱方式对大气中的温室气体进行除水处理，该方式将冷凝管置于酒精桶内制冷零下50度，并向冷凝管内通入气体，气体经过低温低压的冷凝管时，空气中的水凝结在冷凝管内，达到除水的目的。

但是以上方案中所用到的冷凝管使用较长时间后，冷凝管内壁上会累积很多的冰，将影响冷凝管内气体的通过量，等到冷凝管内壁上接满冰后，则冷凝管内不再有气体可以通过，此时需要人力手动更换冷凝管，导致人力成本增加。除此之外，由于更换冷凝管时会使得原来气路断开，造成检测的数据不连续，影响检测效果，并且会对气路造成污染，影响后续气体检测的精确性，后续数据处理需要摘除并且错误率提高。

基于以上描述，亟需一种新的气体自动除水系统，以解决现有技术中存在的检测所需人力成本高、检测的数据不连续且数据不精确的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体自动除水系统，以解决温室气体检测技术领域中的传统的气体除水系统中的冷凝管内壁上结满冰后，需人力手动更换冷凝管的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气体自动除水系统，其特征在于, 包括至少两组热交换模块以及与热交换模块连通的排水子系统、出气子系统；

每组热交换模块均设置有制冷剂入口、制冷剂出口、气路入口和气路出口，所述气路出口与出气子系统连通；

每组热交换模块的底部均设置有排水口，所述排水口与所述排水子系统连通；

所述气体自动除水系统还包括用于对制冷剂制热的压缩机和对制冷剂制冷的冷凝器；

所述压缩机的进口通过制冷剂回流管路与各组热交换模块的制冷剂出口连通，压缩机的出口通过并联设置的第一制冷剂管路和第二制冷剂管路与各组热交换模块的制冷剂入口连通；

所述冷凝器设置在第一制冷剂管路上，用于对第一制冷剂管路中的制冷剂制冷。

优选的，所述第一制冷剂管路的末端分成为与热交换模块的数量相同的多条第一制冷剂分管路，每条第一制冷剂分管路上均设有制冷剂控制阀，所述第一制冷剂管路通过多条第一制冷剂分管路与各组热交换模块的制冷剂入口连通；

所述第二制冷剂管路的末端分成为与热交换模块的数量相同的多条第二制冷剂分管路，每条第二制冷剂分管路上也均设有制冷剂控制阀，所述第二制冷剂管路通过多条第二制冷剂分管路与各组热交换模块的制冷剂入口连通。

优选的，每组热交换模块均包括至少一个冷凝管和给冷凝管加热或降温用的换热装置，所述冷凝管上设置有所述气路入口和气路出口，所述冷凝管的底部设置有所述排水口，所述换热装置上设置有所述制冷剂入口和制冷剂出口。

优选的，所述换热装置为环绕在冷凝管外壁上的换热管路。

优选的，所述热交换模块中的气路出口与出气子系统连接，所述出气子系统包括有出气管道和设在出气管道上的气路控制阀，其中每个冷凝管的气路出口上均连接有出气管道，冷凝管的气路出口通过所述出气管道与气体监测系统连通。

优选的，所述出气子系统还包括有第一多通管件，所述第一多通管件的数量与每组热交换模块中的冷凝管的数量相同，所述气体监测系统通过第一多通管件与每组热交换模块中的其中一个冷凝管上的出气管道相连通。

优选的，所述排水子系统包括有排水管道、设在排水管道上的排水控制阀、以及排水泵，其中每个冷凝管的排水口上均连接有排水管道，冷凝管的排水口通过所述排水管道与排水泵相连通。

优选的，所述排水子系统还包括有第二多通管件，所述第二多通管件的数量与每组热交换模块中的冷凝管1的数量相同，所述排水泵的数量也与每组热交换模块中的冷凝管的数量相同，每个排水泵通过第二多通管件与每组热交换模块中的其中一个冷凝管上的排水管道相连通。

优选的，所述冷凝管的材质为玻璃或陶瓷。

与现有技术相比本申请提供的气体自动除水系统具有以下特点和有益效果：

本发明包括至少两组热交换模块以及与热交换模块连通的排水子系统。运行时，气体检测的模块进行制冷，不进行气体检测的另一组模块加热、融冰、排水；定时进行两组模块功能互换，保障气体监测过程中，一组模块气体中的水分结冰达到一定程度时，可以自动切换到另一组模块进行气体监测，实现数据连续在线监测。

本发明不用更换冷凝管，冷凝管内所结的冰溶化后，可以自动排出，节省了人力成本，可连续供给待检测气体，提高了气体检测值的精确性。

由于本发明提供的气体自动除水系统包括至少两组并联设置的热交换模块以及排水子系统；每组热交换模块均设置有制冷剂入口、制冷剂出口、气路入口和气路出口，所述气路入口与进气管道连通，所述气路出口与出气管道连通，各组热交换模块的气路出口所连通的出气管道通过第一多通控制器与监测点接通；所述气体自动除水系统还包括：用于对冷凝剂制热的压缩机，其具有与各个热交换模块的制冷剂出口连通的制冷剂回口及制冷剂出口；所述压缩机的制冷剂出口分别与第一制冷剂管路的一端口及第二制冷剂管路的一端口连通，所述第一制冷剂管路的另一端口分别通过制冷剂支路与各个热交换模块的制冷剂入口连通，所述第二制冷剂管路的另一端口分别通过制冷剂支路与各个热交换模块的制冷剂入口连通；所述第一制冷剂管路上串联有冷凝器；每组热交换模块的下端均设置有排水口，所述排水口与所述排水子系统的排水管连通；每组热交换模块交替执行对气体进行冷冻除水和加热化霜、并排除液态水功能，连续供给监测点样本气体。所以本方案可以对冷凝管内所结的冰溶化后自动排出，不需要人工更换已结满冰的冷凝管，实现了制冷除霜排水交替进行的可能，节省了人力成本，可连续供给经过除水的待检测气体，无污染，提高了气体检测值的精确性。

附图说明

图1为本发明实施例一的压缩机管路布置示意图。

图2为本发明实施例一的冷凝管气路布置示意图。

图3为本发明实施例二的冷凝管气路布置示意图。

图4为本发明实施例三的冷凝管气路布置示意图。

图5为本发明实施例三中的热交换模块的示意图。

附图标记：1-冷凝管；2-换热装置；3-排水管道；4-出气管道；5-压缩机；6-冷凝器；7-第一制冷剂管路；8-排水泵；9-第一多通管件；10-第二制冷剂管路；11-第二多通管件；12-制冷剂回流管路。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1、图2、图5所示，本实施例中，这种气体自动除水系统包括两组热交换模块以及与热交换模块连通的排水子系统、出气子系统。

所述的每组热交换模块均设置有制冷剂入口、制冷剂出口、气路入口和气路出口，所述气路出口与出气子系统连通。

每组热交换模块的底部均设置有排水口，所述排水口与所述排水子系统连通；

所述气体自动除水系统还包括用于对制冷剂制热的压缩机5和对制冷剂制冷的冷凝器6；

所述压缩机5的进口通过制冷剂回流管路12与各组热交换模块的制冷剂出口连通，压缩机5的出口通过并联设置的第一制冷剂管路7和第二制冷剂管路10与各组热交换模块的制冷剂入口连通；优选的，从所述压缩机5出来的制冷剂的温度一般为5～30度。

所述冷凝器6设置在第一制冷剂管路7上，用于对第一制冷剂管路7中的制冷剂制冷。优选的，从所述冷凝器6出来的制冷剂温度一般为零下70度以下。

本实施例中，所述第一制冷剂管路7的末端分成为与热交换模块的数量相同的多条第一制冷剂分管路7.1，每条第一制冷剂分管路7.1上均设有制冷剂控制阀，所述第一制冷剂管路7通过多条第一制冷剂分管路7.1与各组热交换模块的制冷剂入口连通。

本实施例中，所述第二制冷剂管路10的末端分成为与热交换模块的数量相同的多条第二制冷剂分管路10.1，每条第二制冷剂分管路10.1上也均设有制冷剂控制阀，所述第二制冷剂管路10通过多条第二制冷剂分管路10.1与各组热交换模块的制冷剂入口连通。

所述第一制冷剂分管路7.1和第二制冷剂分管路10.1上分别串联有制冷剂控制阀，通过控制各个制冷剂控制阀的关闭或打开，选择性的向热交换模块通入冷却后的制冷剂或热的制冷剂，使得每组热交换模块交替执行冷冻除水和加热化霜功能。

从压缩机5的出口流出的制冷剂均为温度较高的液体，其中，沿着第二制冷剂管路10行走的制冷剂沿着第二制冷剂分管路10.1流入两组热交换模块中的其中一组热交换模块的换热管道2中，沿着第一制冷剂管路7行走的制冷剂流经冷凝器6后，经过冷凝器6的制冷，变为温度较低的液体（一般为零下70度以下），温度较低的制冷剂从冷凝器6流出后，流入两组热交换模块中的另一组热交换模块的换热管道2中。

本实施例中，所述的每组热交换模块均包括两个冷凝管1和给冷凝管1加热或降温用的换热装置2，所述冷凝管1上设置有所述气路入口和气路出口，所述冷凝管1的底部设置有所述排水口，所述换热装置2上设置有所述制冷剂入口和制冷剂出口。

本实施例中，所述换热装置2为环绕在冷凝管1外壁上的换热管路。在其它实施例中，也可以设计成放置冷凝管1的制冷剂储存罐等样式，只要能给冷凝管1加热或冷却就行。

所述热交换模块中的气路出口与出气子系统连接，本实施例中，所述出气子系统包括有出气管道4和设在出气管道4上的气路控制阀，其中每个冷凝管1的气路出口上均连接有出气管道4，冷凝管1的气路出口通过所述出气管道4与气体监测系统连通。气体监测系统对气体自动除水系统排出来的气体进行检测。

本实施例中，所述出气子系统还包括有第一多通管件9，所述第一多通管件9的数量与每组热交换模块中的冷凝管1的数量相同，所述气体监测系统通过第一多通管件9与每组热交换模块中的其中一个冷凝管1上的出气管道4相连通。

本实施例中，所述排水子系统包括有排水管道3、设在排水管道3上的排水控制阀、以及排水泵8，其中每个冷凝管1的排水口上均连接有排水管道3，冷凝管1的排水口通过所述排水管道3与排水泵8相连通。

本实施例中，所述排水子系统还包括有第二多通管件11，所述第二多通管件11的数量与每组热交换模块中的冷凝管1的数量相同，所述排水泵8的数量也与每组热交换模块中的冷凝管1的数量相同，每个排水泵8通过第二多通管件11与每组热交换模块中的其中一个冷凝管1上的排水管道3相连通。

所述第二多通管件11用于保证排水泵8一次与其中一组热交换模块的排水口连通，并将对应冷凝管1内的水排出。

所述排水子系统可将热交换模块内的水排出去，每组热交换模块交替执行对气体进行冷冻除水和加热化霜、并排除液态水功能，连续供给监测点样本气体。

所述冷凝管的材质优选为玻璃或陶瓷等热传导低的材质。

所述制冷剂控制阀、气路控制阀和排水控制阀均优选为电磁阀。

本发明可以对冷凝管1内所结的冰溶化后自动排出，不需要人工更换已结满冰的冷凝管1，实现了制冷除霜排水交替进行的可能，节省了人力成本，可连续供给经过除水的待检测气体，无污染，提高了气体检测值的精确性。

于本实施例中，作为最优选的方案，如图1所示，气体自动除水系统设置有两组热交换模块，每组热交换模块均包括两个并联设置的冷凝管1。

除此之外，所述气体自动除水系统所包括的热交换模块并不局限于两组，在其它实施例中，也可以设计成三组、四组等多组热交换模块。

此外，每组热交换模块所包括的冷凝管1也并不局限于两个，完全可以设计成如图3实施例2所示的3个冷凝管，或如图4实施例3所示的1个冷凝管，或者更多个冷凝管。

优选的，所述气路入口位于所述冷凝管1的上端，这样可以使得进入冷凝管1的气体得到充分的除水。

参见图1、图2，以下对两组热交换模块的工作过程进行详细描述：

当使用热交换模块I对气体进行除水，热交换模块II进行加热除霜时，

制冷剂控制阀A1处于打开状态，制冷剂控制阀A2处于关闭状态，制冷剂控制阀A3处于关闭状态，制冷剂控制阀A4处于打开状态。

气路控制阀B1处于打开状态，气路控制阀B2处于打开状态，气路控制阀B3处于关闭状态，气路控制阀B4 处于关闭状态。

排水控制阀C1 处于关闭状态，排水控制阀C2处于关闭状态，排水控制阀C3处于打开状态，排水控制阀C4处于打开状态。

较低温度的制冷剂从制冷剂控制阀A1流入热交换模块I的换热管道2内，流入热交换模块I的冷凝管1内的气体经过除水后分别经过气路控制阀B1和气路控制阀B2流入两个监测点。同时较高温度的制冷剂从制冷剂控制阀A4流入热交换模块II的换热管道2内，热交换模块II的两个冷凝管1内的水分别经过排水控制阀C3和排水控制阀C4排出。

当使用热交换模块I进行加热除霜，热交换模块II对气体进行除水时，

制冷剂控制阀A1处于关闭状态，制冷剂控制阀A2处于打开状态，制冷剂控制阀A3处于打开状态，制冷剂控制阀A4处于关闭状态。

气路控制阀B1处于关闭状态，气路控制阀B2处于关闭状态，气路控制阀B3处于打开状态，气路控制阀B4处于打开状态。

排水控制阀C1处于打开状态，排水控制阀C2处于打开状态，排水控制阀C3处于关闭状态，排水控制阀C4处于关闭状态。

较低温度的制冷剂从制冷剂控制阀A2流入热交换模块II的换热管道2内，流入热交换模块II的冷凝管1内的气体经过除水后分别经过气路控制阀B3和气路控制阀B4流入两个监测点。同时较高温度的制冷剂从制冷剂控制阀A3流入热交换模块I的换热管道2内，热交换模块I的两个冷凝管1内的水分别经过排水控制阀C1和排水控制阀C2排出。

参见图5，图中实线箭头表示空气的走向，虚线表示冷凝管中的排出的水。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种气体自动除水系统，其特征在于,包括至少两组热交换模块以及与热交换模块连通的排水子系统、出气子系统；

每组热交换模块均设置有制冷剂入口、制冷剂出口、气路入口和气路出口，所述气路出口与出气子系统连通；

每组热交换模块的底部均设置有排水口，所述排水口与所述排水子系统连通；

所述气体自动除水系统还包括用于对制冷剂制热的压缩机（5）和对制冷剂制冷的冷凝器（6）；

所述压缩机（5）的进口通过制冷剂回流管路（12）与各组热交换模块的制冷剂出口连通，压缩机（5）的出口通过并联设置的第一制冷剂管路（7）和第二制冷剂管路（10）与各组热交换模块的制冷剂入口连通；

所述冷凝器（6）设置在第一制冷剂管路（7）上，用于对第一制冷剂管路（7）中的制冷剂制冷；

每组热交换模块均包括至少一个冷凝管（1）和给冷凝管（1）加热或降温用的换热装置（2），所述冷凝管（1）上设置有所述气路入口和气路出口，所述冷凝管（1）的底部设置有所述排水口，所述换热装置（2）上设置有所述制冷剂入口和制冷剂出口；

所述第一制冷剂管路（7）的末端分成为与热交换模块的数量相同的多条第一制冷剂分管路（7.1），每条第一制冷剂分管路（7.1）上均设有制冷剂控制阀，所述第一制冷剂管路（7）通过多条第一制冷剂分管路（7.1）与各组热交换模块的制冷剂入口连通；

所述第二制冷剂管路（10）的末端分成为与热交换模块的数量相同的多条第二制冷剂分管路（10.1），每条第二制冷剂分管路（10.1）上也均设有制冷剂控制阀，所述第二制冷剂管路（10）通过多条第二制冷剂分管路（10.1）与各组热交换模块的制冷剂入口连通。

2.根据权利要求1所述的气体自动除水系统，其特征在于：所述换热装置（2）为环绕在冷凝管（1）外壁上的换热管路。

3.根据权利要求1所述的气体自动除水系统，其特征在于：所述出气子系统包括有出气管道（4）和设在出气管道（4）上的气路控制阀，其中每个冷凝管（1）的气路出口上均连接有出气管道（4），冷凝管（1）的气路出口通过所述出气管道（4）与气体监测系统连通。

4.根据权利要求3所述的气体自动除水系统，其特征在于：所述出气子系统还包括有第一多通管件（9），所述第一多通管件（9）的数量与每组热交换模块中的冷凝管（1）的数量相同，所述气体监测系统通过第一多通管件（9）与每组热交换模块中的其中一个冷凝管（1）上的出气管道（4）相连通。

5.根据权利要求1所述的气体自动除水系统，其特征在于：所述排水子系统包括有排水管道（3）、设在排水管道（3）上的排水控制阀、以及排水泵（8），其中每个冷凝管（1）的排水口上均连接有排水管道（3），冷凝管（1）的排水口通过所述排水管道（3）与排水泵（8）相连通。

6.根据权利要求5所述的气体自动除水系统，其特征在于：所述排水子系统还包括有第二多通管件（11），所述第二多通管件（11）的数量与每组热交换模块中的冷凝管（1）的数量相同，所述排水泵（8）的数量也与每组热交换模块中的冷凝管（1）的数量相同，每个排水泵（8）通过第二多通管件（11）与每组热交换模块中的其中一个冷凝管（1）上的排水管道（3）相连通。

7.根据权利要求1所述的气体自动除水系统，其特征在于：所述冷凝管的材质为玻璃或陶瓷。