KR101898266B1 - Moisture separator and air cycle system with the same - Google Patents

Moisture separator and air cycle system with the same Download PDF

Info

Publication number
KR101898266B1
KR101898266B1 KR1020130080833A KR20130080833A KR101898266B1 KR 101898266 B1 KR101898266 B1 KR 101898266B1 KR 1020130080833 A KR1020130080833 A KR 1020130080833A KR 20130080833 A KR20130080833 A KR 20130080833A KR 101898266 B1 KR101898266 B1 KR 101898266B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
turbine
compressed air
control valve
temperature
Prior art date
Application number
KR1020130080833A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150007028A (en
Inventor
정현욱
Original Assignee
정현욱
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정현욱 filed Critical 정현욱
Priority to KR1020130080833A priority Critical patent/KR101898266B1/en
Publication of KR20150007028A publication Critical patent/KR20150007028A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101898266B1 publication Critical patent/KR101898266B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/54—Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D51/00—Auxiliary pretreatment of gases or vapours to be cleaned
    • B01D51/02—Amassing the particles, e.g. by flocculation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/16—Filtration; Moisture separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/50—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for air conditioning

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

압축 공기 중의 응축수 미스트를 분리하는 수분 분리기 및 이를 구비한 공기 사이클 시스템을 제공한다. 수분 분리기는 코어레서 필터 및 와이어 메쉬 패드 디미스터를 포함한다. 코어레서 필터는 압축 공기를 통과시키는 섬유막으로 구성되고 압축 공기 중의 수분 미스트를 1차로 응집시키며 이물질을 걸러내는 필터미디어와, 필터미디어를 지지하는 하우징을 구비한다. 와이어 메쉬 패드 디미스터는 코어레서 필터의 후단에 설치되어 코어레서 필터를 통과한 압축 공기를 제공받으며, 압축 공기 중의 수분 미스트를 2차로 응집시켜 중력에 의해 수분을 분리한다.A moisture separator for separating condensed water mist in compressed air and an air cycle system having the same. The moisture separator includes a core lesser filter and a wire mesh pad demister. The core-less filter comprises a filter medium composed of a fiber membrane for passing compressed air and primarily for condensing moisture mist in the compressed air and filtering out foreign matter, and a housing for supporting the filter medium. The wire mesh pad demister is installed at the rear end of the core lesser filter and is supplied with the compressed air that has passed through the core lesser filter. The water mist mist in the compressed air is secondarily agglomerated to separate moisture by gravity.

Description

수분 분리기 및 이를 구비한 공기 사이클 시스템 {MOISTURE SEPARATOR AND AIR CYCLE SYSTEM WITH THE SAME}[0001] MOISTURE SEPARATOR AND AIR CYCLE SYSTEM WITH THE SAME [0002]

본 발명은 압축 공기에 포함된 응축수 미스트를 분리하는 수분 분리기 및 이를 구비한 공기 사이클 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a water separator for separating condensed water mist contained in compressed air and an air cycle system having the same.

압축 공기 중에 존재하는 미세한 입자의 수분 미스트를 분리하는 방법으로는 싸이클론 및 스월 튜브 등을 활용한 관성형 필터, 쉐브론 디미스터, 또는 와이어 메쉬 패드 디미스터 등을 사용하는 방법이 있다.As a method for separating the water mist of fine particles present in the compressed air, there is a method using a tube-forming filter, a chevron demister, or a wire mesh pad demister using a cyclone and a swirl tube.

관성형 필터는 싸이클론 및 스월 베인 등에 의해 발생한 원심력으로 공기 중 수분을 응집 및 분리하는 원리로 구성되며, 주로 고압에서 고속의 유동 흐름이 가능할 때 사용되고, 비교적 많은 압력 손실이 발생한다는 문제점이 있다. 쉐브론 디미스터는 일정한 각도로 여러 차례 굽어진 복수의 베인을 일정한 간격으로 적층시켜 공기를 통과시키는 과정에서 수분을 응집시켜 중력에 의해 분리하는 원리로 구성되는데, 미세한 입자의 미스트를 거르지 못한다는 단점이 있다. 와이어 메쉬 패드 디미스터의 경우 저속의 유동에서 작은 차압으로도 미세한 입자를 포집할 수 있다는 장점이 있으나, 역시 0.5㎛ 이하의 미세 미스트는 일반적으로 포집하기 어렵다는 문제점이 있다.The tube-shaped filter is composed of a principle of coagulating and separating moisture in the air by the centrifugal force generated by the cyclone and the swirl vane, and is mainly used when high-speed flow is possible at a high pressure, and a relatively large pressure loss is generated. The Chevron demister consists of a plurality of vanes folded at a certain angle several times at regular intervals, and is composed of the principle of separating water by gravity by passing air through the process of passing air. have. The wire mesh pad demister has an advantage that it can collect fine particles even at a low flow rate and a small differential pressure. However, there is also a problem that it is difficult to collect fine mist of 0.5 μm or less.

또한, 종래 기술의 공기 사이클 시스템에서는 관성형 필터 전단에 코어레서(Coalescer)를 두어 공기 중 미스트를 응집시킨 후 관성형 필터를 통과함으로써 필터의 효율을 높이는 구조가 제시되어 있으나, 이 경우 역시 많은 압력 손실이 발생할 뿐만 아니라 관성형 필터의 특성상 저압에서는 미세한 입자의 수분 미스트는 효과적으로 걸러내지 못한다는 문제점을 가지고 있다.In the prior art air cycle system, there is proposed a structure in which a coalescer is disposed on the upstream side of a tube forming filter to aggregate air mist and pass through a tube forming filter to increase the efficiency of the filter. However, There is a problem that water mist of fine particles can not be effectively filtered out at low pressure due to the characteristics of the tube-shaped filter.

한편, 역 브레이튼 사이클(Reverse Brayton Cycle)이라 불리는 시스템 원리를 바탕으로 하는 공기 사이클 시스템은 압축 공기를 대기와 열교환시켜 압축 공기의 온도를 낮춘 후 팽창 터빈을 통과시키면서 팽창에 의한 냉각 효과를 얻는 시스템을 통칭한다.On the other hand, an air cycle system based on the system principle called Reverse Brayton Cycle is a system that reduces the temperature of compressed air by exchanging the compressed air with the atmosphere and then passes through the expansion turbine, .

본 발명은 와이어 메쉬 패드 디미스터를 이용하는 수분 분리기에 있어서, 와이어 메쉬 패드 디미스터로 유입되는 응축수 미스트의 크기를 키움으로써 와이어 메쉬 패드 디미스터에서 응축수 미스트가 원활히 포집되도록 하여 압축 공기에 포함된 응축수 미스트를 보다 효과적으로 제거할 수 있는 수분 분리기 및 이를 구비한 공기 사이클 시스템을 제공하고자 한다.The present invention relates to a water separator using a wire mesh pad demister, which improves the size of a condensed water mist introduced into a wire mesh pad demister, thereby smoothly collecting condensed water mist in a wire mesh pad demister, Which is capable of effectively removing air, and an air cycle system having the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 수분 분리기는 압축 공기 중의 응축수 미스트를 분리하기 위한 것으로서, 코어레서 필터와 와이어 메쉬 패드 디미스터를 포함한다. 코어레서 필터는 압축 공기를 통과시키는 섬유막으로 구성되고 압축 공기 중의 수분 미스트를 1차로 응집시키며 이물질을 걸러내는 필터미디어와, 필터미디어를 지지하는 하우징을 구비한다. 와이어 메쉬 패드 디미스터는 코어레서 필터의 후단에 설치되어 코어레서 필터를 통과한 압축 공기를 제공받으며, 압축 공기 중의 수분 미스트를 2차로 응집시켜 중력에 의해 수분을 분리한다.The moisture separator according to an embodiment of the present invention separates the condensed water mist in the compressed air, and includes a core filter and a wire mesh pad demister. The core-less filter comprises a filter medium composed of a fiber membrane for passing compressed air and primarily for condensing moisture mist in the compressed air and filtering out foreign matter, and a housing for supporting the filter medium. The wire mesh pad demister is installed at the rear end of the core lesser filter and is supplied with the compressed air that has passed through the core lesser filter. The water mist mist in the compressed air is secondarily agglomerated to separate moisture by gravity.

삭제delete

본 발명에 따른 수분 분리기 및 이를 구비한 공기 사이클 시스템은 압축 공기 중에 미세한 입자 크기로 존재하는 수분 미스트를 압력 손실을 최소화하면서 높은 효율로 제거하고, 와이어 메쉬 패드 디미스터를 반영구적으로 사용할 수 있으며, 코어레서 필터 및 와이어 메쉬 패드 디미스터 내부의 결빙이나 곰팡이 발생을 방지할 수 있다.The water separator and the air cycle system having the water separator according to the present invention can remove the water mist present in the fine particle size in the compressed air with high efficiency while minimizing the pressure loss and can use the wire mesh pad demister semi-permanently, Lesser filter and wire mesh pad can prevent the icing of the inside of the demister and the occurrence of mold.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 사이클 시스템 개요도이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 분리기의 사시도이다.
도 3a는 도 2b에 도시한 수분 분리기 중 코어레서 필터의 부분 절개 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시한 코어레서 필터의 부분 확대도이다.1 is an overview of an air cycle system according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are perspective views of a water separator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a partially cutaway perspective view of the core lesser filter of the water separator shown in FIG. 2B.
FIG. 3B is a partial enlarged view of the core lesser filter shown in FIG. 3A.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

먼저 일반적인 공기 사이클 시스템을 설명하면 다음과 같다.The general air cycle system will be described as follows.

먼저, 외부로부터 유입된 압축 공기는 대기 공기와의 열교환기를 통과하면서 열을 뺏긴 후 터빈으로 유입된다. 터빈으로 유입된 압축 공기는 터빈을 회전시키며 급격히 팽창하면서 냉각되어 최종 사용처로 배출된다. 한편, 압축 공기에 의해 회전하는 터빈의 동축에 부착된 팬은 터빈에서 얻은 회전력으로 회전하며 압축 공기를 대기 공기와 열교환할 수 있도록 대기 공기를 흡입한다. 팬에 의해 열교환기를 통과한 공기는 다시 대기로 배출된다. 이때 대기 공기와의 열교환을 거친 압축 공기는 그 압력이나 열교환 용량, 대기 공기의 온도 및 습도에 따라 차이날 수 있지만 대부분 응축수를 함유하게 되며, 터빈을 통과하여 냉각된 공기 역시 낮아진 온도에 의해 추가적으로 응축수가 발생하게 된다.First, the compressed air introduced from the outside passes through the heat exchanger with the atmospheric air and takes heat and then flows into the turbine. The compressed air introduced into the turbine rotates the turbine while rapidly expanding and is cooled and discharged to the final destination. On the other hand, the fan attached to the coaxial shaft of the turbine rotating by the compressed air rotates by the rotational force obtained from the turbine and sucks the atmospheric air so that the compressed air can heat-exchange with the atmospheric air. The air that has passed through the heat exchanger by the fan is again vented to the atmosphere. At this time, the compressed air that has undergone heat exchange with the atmospheric air may vary depending on the pressure, the heat exchange capacity, the temperature and the humidity of the atmospheric air. However, most of the compressed air contains the condensed water and the cooled air passing through the turbine, .

일반적인 공기 사이클 시스템의 수분 분리기의 경우, 터빈 통과 전 혹은 터빈 통과 과정에서 발생한 응축수에 대해서 터빈 후단에 코어레서 백(Coalescer Bag)을 설치하여 미세한 수분을 응집시킨 후 입자가 커진 물방울을 관성형 필터 등에 의해서 제거하는 방식을 택하고 있다. 이러한 방식은 구조가 단순하고 공간을 작게 차지한다는 장점이 있지만, 코어레서 백에서의 응집 효율에 한계가 있고, 또한 관성형 필터에서도 응집된 물방울에 대해 응집 효율을 높이려면 압력 손실이 커진다는 문제점이 있다.In the case of a water separator in a general air cycle system, a coalescer bag is installed at the downstream of the turbine to condense water before passing through the turbine or through the passage of the turbine, And the like. This method has a merit that the structure is simple and takes up a small space, but there is a limit in the coagulation efficiency in the coalescence bag, and in the tube-shaped filter, there is a problem that the pressure loss becomes large have.

도 2a 내지 도 3b를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 사이클 시스템의 수분 분리기를 설명하면 다음과 같다.The moisture separator of the air cycle system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 3B.

도 2a 내지 도 3b를 참고하면, 수분 분리기(50)는 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)를 중심으로 상부 챔버(54)와 하부 챔버(53)를 구비하고, 하부 챔버(53)에 코어레서 겸용 필터(51)(이하, '코어레서 필터'라 한다)가 위치하여 이를 통과한 공기가 바로 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)로 유입되도록 구성된다. 터빈(41)(도 1 참조)을 통과하며 냉각된 응축수를 함유한 공기는 먼저 코어레서 필터(51)로 유입된다.2A to 3B, the moisture separator 50 includes an upper chamber 54 and a lower chamber 53 with a wire mesh pad demister 52 as a center, a lower chamber 53 with a core- The filter 51 (hereinafter, referred to as a 'core filter') is located and the air passing through the filter 51 is directly introduced into the wire mesh pad demister 52. The air passing through the turbine 41 (see FIG. 1) and containing the cooled condensed water first flows into the core reactor filter 51.

코어레서 필터(51)는 한쪽에 공기 유입구(개구부)(57)를 가진 원통형(관형)일 수 있으며, 나머지 면은 폴리프로필렌 등의 섬유막으로 구성된 부직포 등의 필터미디어(56)로 둘러싸여 있다. 원통형(관형)의 반대쪽에는 막음판이 위치한다. 필터미디어(56)로 사용되는 섬유막은 공극 입경 10㎛ 이내, 보다 바람직하게는 1㎛ 이내로 구성한다. 또한 압력 손실을 최소화 하기 위해 섬유막의 두께는 1mm 이하가 바람직하며, 한 겹 또는 여러 겹으로 만들 수 있다. 또한, 실리콘 등을 이용하여 섬유막 표면에 발수성 부가 처리가 된 부직포를 사용하는 경우 응집 효율이 보다 높아질 수 있다.The core filter 51 may be cylindrical (tubular) having an air inlet (opening) 57 on one side and the other side is surrounded by a filter media 56 such as a nonwoven fabric made of a fibrous film such as polypropylene. The blocking plate is located on the opposite side of the cylindrical (tubular) shape. The fiber membrane used as the filter medium 56 is configured to have a void diameter of 10 占 퐉 or less, more preferably 1 占 퐉 or less. Also, in order to minimize the pressure loss, the thickness of the fiber membrane is preferably 1 mm or less, and it can be formed into one layer or multiple layers. Further, when a non-woven fabric having a water-repellent addition treatment is applied to the surface of the fiber membrane using silicone or the like, the cohesion efficiency can be further increased.

원통 내외부의 압력차에 의한 변형 방지를 위해 타공판 및 와이어 메쉬 망 등으로 구성된 하우징이 제공될 수 있다. 예를 들어, 두 겹의 하우징(59)이 필터미디어(56)를 사이에 두고 배치되어 원통의 외부와 내부를 동시에 지지할 수 있다. 필터미디어(56)와 두 겹의 하우징(59)이 관부를 구성한다. 또한, 필터미디어(56)의 면적을 최대한 확보하기 위해 복수의 코어레서 필터(51)를 나란히 설치할 수 있다. 도 2b에서는 두 개의 코어레서 필터(51)가 수평 방향으로 나란히 설치된 경우를 예로 들어 도시하였다.A housing made of a perforated plate, a wire mesh net, or the like may be provided to prevent deformation due to a pressure difference between inside and outside the cylinder. For example, a two-ply housing 59 may be disposed with the filter media 56 therebetween to simultaneously support the outside and inside of the cylinder. The filter media 56 and the double-layered housing 59 constitute the tube portion. Further, in order to secure the maximum area of the filter media 56, it is possible to arrange a plurality of core-less filters 51 side by side. 2B shows an example in which two coreresin filters 51 are arranged side by side in the horizontal direction.

코어레서 필터(51)의 형상은 도면에 제시된 원통형뿐만 아니라 필터미디어(56)를 지그재그 형태로 배열한 주름판 형태 등 다양한 형태의 구성이 가능하며, 교체가 용이하도록 하우징(59)을 구성하는 것이 바람직하다.The core filter 51 may have various shapes such as a cylindrical shape shown in the drawing, a corrugated plate in which filter media 56 are arranged in a zigzag shape, desirable.

코어레서 필터(51)로 유입된 공기는 필터미디어(56)를 통과하면서 대략 0.5㎛ 이상의 크기를 가진 미세 물방울로 응집된다. 일부 물방울은 필터미디어(56)를 통과하지 못하여 필터미디어(56) 내측에 모이며, 이는 중력 방향의 바닥면에 구성된 드레인 홀(58)을 통해 외부로 배출된다. 드레인 홀(58)은 막음판의 최하단에 위치할 수 있다. 필터미디어(56)를 통과한 미세 물방울을 함유한 공기는 코어레서 필터(51) 상부의 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)로 유입된다.The air introduced into the core filter (51) passes through the filter media (56) and coalesces with minute droplets having a size of about 0.5 mu m or more. Some water droplets fail to pass through the filter media 56 and accumulate inside the filter media 56 and are discharged to the outside through the drain holes 58 formed in the bottom surface in the direction of gravity. The drain hole 58 may be located at the lowermost end of the blocking plate. The air containing fine droplets that have passed through the filter media 56 flows into the wire mesh pad demister 52 on the core lesser filter 51.

와이어 메쉬 패드 디미스터(52)는 0.5㎛ 이상의 미세 물방울을 상부 공간으로의 재비산 없이 높은 효율로 응집시킬 수 있도록 선정한다. 예를 들어 공간율 90% 이상, 표면적 700㎡/㎥ 이상, 유속 5m/s 이하가 될 수 있는 유로 단면적을 가질 수 있으며, 이때 두께는 약 100~300mm 사이로 할 수 있다. 또한 와이어 메쉬의 소재는 내구성 등을 고려하여 스텐레스 와이어 등으로 하는 것이 바람직하다.The wire mesh pad demister 52 is selected so that fine droplets of 0.5 μm or more can be agglomerated with high efficiency without re-scattering into the upper space. For example, a space cross-sectional area of 90% or more, a surface area of 700 m 2 / m 3 or more, and a flow rate of 5 m / s or less, wherein the thickness may be about 100 to 300 mm. The wire mesh is preferably made of stainless steel or the like in consideration of durability and the like.

코어레서 필터(51)를 통과하면서 0.5㎛ 이상의 크기로 응집된 미세 물방울은 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)의 하부로부터 상부로 올라가면서 와이어 메쉬와 접촉하며 더욱 큰 크기의 물방울로 응집되고 중력에 의해서 하부로 흘러내리게 된다. 와이어 메쉬 패드 디미스터(52) 하부 공간 바닥면에 모인 응축수는 드레인 홀(58)을 통하여 외부로 배출된다.Fine droplets that have agglomerated to a size of 0.5 탆 or more while passing through the core filter 51 are brought into contact with the wire mesh from the bottom of the wire mesh pad demister 52 to the wire mesh and are agglomerated with water droplets of a larger size, And flows downward. The condensed water collected on the bottom surface of the lower space of the wire mesh pad demister (52) is discharged to the outside through the drain hole (58).

코어레서 필터(51) 없이 와이어 메쉬 패드 디미스터(52) 만으로 수분 분리기(50)를 구성할 경우, 일반적으로 0.8㎛ 이하의 미스트를 응집시키기가 어렵고, 폴리프로필렌 등의 소재로 하여 미세한 공극을 가진 와이어 메쉬 패드 디미스터를 적용할 경우 이물질 등에 의해 쉽게 막혀버릴 우려가 높고, 건조를 위해 열풍 공급시 내구성이 떨어질 우려가 있다.When the water separator 50 is formed of only the wire mesh pad demister 52 without the core lesser filter 51, it is generally difficult to agglomerate the mist of 0.8 μm or less, When a wire mesh pad demister is applied, there is a high possibility that the wire mesh pad is easily clogged by foreign matter, and the durability is lowered when hot air is supplied for drying.

본 실시예의 경우, 코어레서 필터(51)가 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)로 유입되는 공기 중의 이물질을 미리 걸러주므로, 와이어 메쉬 패드 디미스터(52) 자체는 반영구적으로 사용이 가능하다.In this embodiment, since the core filter 51 pre-filters foreign matter in the air flowing into the wire mesh pad demister 52, the wire mesh pad demister 52 itself can be used semi-permanently.

전술한 수분 분리기(50)를 적용한 공기 사이클 시스템(100)을 도 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.The air cycle system 100 to which the above-described water separator 50 is applied will be described with reference to FIG.

먼저 가스 터빈으로부터 공급되는 압축 공기는, 공기 여과 필터(10)를 거쳐서 대기 공기 열교환기(20)로 공급되어 대기로부터 유입되는 공기와 열교환을 하게 된다. 예를 들어 가스 터빈으로부터 공급된 압축 공기는 게이지 압력 3bar, 온도 200℃일 수 있다.First, the compressed air supplied from the gas turbine is supplied to the atmospheric air heat exchanger 20 through the air filtering filter 10 to perform heat exchange with air introduced from the atmosphere. For example, compressed air supplied from a gas turbine may have a gauge pressure of 3 bar, temperature of 200 ° C.

대기 온도가 25℃, 상대 습도를 80%라고 가정하고, 열교환기 용량 및 효율에 따라 다르지만 대기 공기 열교환기(20)에서의 열교환 후의 압축 공기 온도를 40℃라고 가정한다. 이때 가스 터빈에서 공급된 압축 공기 역시 동일한 대기 공기를 흡입하여 압축하였으므로, 압축 공기의 이슬점은 약 45℃가 된다. 따라서 열교환 후의 온도가 이슬점 아래로 내려갔으므로 응축수가 발생하게 된다. 압축 공기에 함유된 수분이 건조 공기 1kg당 16g이라고 가정하면, 응축수는 약 4g 정도 발생할 수 있다.It is assumed that the atmospheric temperature is 25 ° C and the relative humidity is 80%, and that the temperature of the compressed air after heat exchange in the atmospheric air heat exchanger 20 is 40 ° C, depending on the heat exchanger capacity and efficiency. At this time, since the compressed air supplied from the gas turbine also sucked the same atmospheric air, the dew point of the compressed air becomes about 45 ° C. Therefore, since the temperature after the heat exchange has dropped below the dew point, condensed water is generated. Assuming that the moisture contained in the compressed air is 16 g per 1 kg of dry air, condensation water may occur in about 4 g.

발생한 응축수는 일차적으로 고압 공기 응축수 분리기(30)를 통과하면서 분리된다. 고압 공기 응축수 분리기(30)는 고압의 고속 유동에 효과적인 관성형 분리기를 적용할 수 있다. 일부 공기와 함께 분리된 응축수는 대기 공기 열교환기(10)의 대기 공기 유입구로 분사되어 압축 공기와 현열 및 잠열 교환을 통해 열교환기의 효율을 향상시키는데 사용될 수 있다.The resulting condensate is primarily separated as it passes through the high-pressure air condensate separator (30). The high-pressure air condensate separator 30 can apply a tubular separator effective for high-speed, high-speed flow. The separated condensed water with some air may be injected into the atmospheric air inlet of the atmospheric air heat exchanger 10 and used to improve the efficiency of the heat exchanger through sensible heat and latent heat exchange with compressed air.

일차적으로 응축수를 분리한 압축 공기는 터빈(41)으로 유입되는데 터빈 노즐(46)을 통해 고속으로 터빈 블레이드에 분사되어 터빈(41)을 회전시키며 팽창하여 배출된다.The compressed air, which is primarily separated from the condensed water, flows into the turbine 41 and is injected into the turbine blade at a high speed through the turbine nozzle 46 to rotate and expand the turbine 41 to be discharged.

터빈(41)을 통과하면서 팽창한 공기는 급격히 압력과 온도가 하강하게 되며, 터빈 효율에 따라 다르지만 예를 들어 게이지 압력 0.3bar, 온도 0℃까지 하강한다고 가정한다. 해당 압력에서의 공기의 이슬점은 약 20℃이므로 응축수가 발생하게 되며, 발생량은 약 9g 정도일 수 있다. 이때 발생한 응축수는 대부분 1㎛ 이내의 미스트 형태로 존재하게 되므로 미세한 입자의 수분을 효과적으로 제거할 수 있는 수분 분리기가 요구된다.It is assumed that the air that has expanded while passing through the turbine 41 is suddenly lowered in pressure and temperature, and is lowered to, for example, a gauge pressure of 0.3 bar and a temperature of 0 ° C, depending on the turbine efficiency. Since the dew point of the air at the pressure is about 20 ° C, condensed water is generated, and the amount of generated water can be about 9 g. Most of the generated condensed water exists in the form of mist within 1 μm. Therefore, a water separator capable of effectively removing moisture of fine particles is required.

전술한 바와 같이, 터빈(41)을 통과한 공기는 수분 분리기(50)로 유입되어 두 개의 코어레서 필터(51)의 개구부(57)를 통해 원통형의 필터미디어(56)를 통과하게 된다. 이때 입자가 큰 수분은 필터미디어(56)의 발수성으로 인해 필터미디어를 통과하지 못하고 원통 내부의 바닥으로 모이게 되고 이는 드레인 홀(58)을 통해 외부로 배출된다.The air that has passed through the turbine 41 flows into the water separator 50 and passes through the cylindrical filter media 56 through the openings 57 of the two core lesser filters 51. [ At this time, the large moisture of the particles does not pass through the filter media due to the water repellency of the filter media 56, but collects at the bottom of the inside of the cylinder and is discharged to the outside through the drain hole 58.

코어레서 필터(51)를 통과한 수분 미스트와 공기는 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)로 유입되고 상부로 유동하면서 응집되어 크기를 키운 물방울은 중력에 의해 하부 챔버(53)의 바닥으로 떨어져 수분 배출구(55)로 배출된다.The water mist and air that have passed through the core filter 51 flow into the wire mesh pad demister 52, and the water droplets that have grown in size as they flocculate while flowing upward fall to the bottom of the lower chamber 53 by gravity, (55).

일부 공기와 함께 배출된 응축수 일부 또는 전부는 터빈 조립체 하우징(44)의 냉각 회로(45)로 공급되어 베어링이나 윤활 오일 등을 냉각 후 대기 공기 열교환기(20)의 대기 공기 유입구로 분사되어 현열 및 잠열 교환을 통해 열교환기 효율을 향상시키는데 사용될 수 있다. 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)를 통과하며 응축수 미스트를 대부분 걸러낸 건조 냉각 공기는 상부 챔버(54)를 통해 팬 배출 공기 열교환기(60)로 공급된다. Some or all of the condensed water discharged together with some air is supplied to the cooling circuit 45 of the turbine assembly housing 44 to cool the bearing or lubricating oil and then to the atmospheric air inlet of the atmospheric air heat exchanger 20, Can be used to improve heat exchanger efficiency through latent heat exchange. Dry cooling air, which has passed through the wire mesh pad demister 52 and is mostly filtered through the condensate mist, is supplied to the fan discharge air heat exchanger 60 through the upper chamber 54.

한편, 앞서 터빈(41)과 동축으로 조립되어 터빈(41)의 동력으로 회전하는 팬(42)에 의해 대기로부터 대기 공기 열교환기(20)로 유입되어 압축 공기와 열교환을 마친 고온의 공기는 삼방 밸브인 배출 온도 조절 밸브(74)를 통해 외부로 바로 방출되거나 팬 배출 공기 열교환기(60)를 거친 후 방출될 수 있다.On the other hand, the high-temperature air which has been previously coaxially assembled with the turbine 41 and flows into the atmospheric air heat exchanger 20 from the atmosphere by the fan 42 rotating by the power of the turbine 41 and has undergone heat exchange with the compressed air, Can be discharged directly through the discharge temperature control valve 74 which is a valve or after passing through the fan discharge air heat exchanger 60.

따라서 팬 배출 공기 열교환기(60)로 유입된 건조 냉각 공기와 고온의 팬 배출 공기를 열교환시킬 수 있으며 이를 통해 건조 냉각 공기의 온도를 상승시키고 상대 습도를 더욱 낮출 수 있다. 배출 온도 센서(92)는 최종 배출되는 건조 냉각 공기의 온도를 감지하여 전력 변환 및 제어 장치(80)에서 지령된 온도를 맞추기 위해 배출 온도 조절 밸브(74)의 각 라인별 공기 분배량을 조절한다.Therefore, it is possible to exchange heat between the dry cooling air flowing into the fan discharge air heat exchanger (60) and the hot fan discharge air, thereby raising the temperature of the dry cooling air and further lowering the relative humidity. The discharge temperature sensor 92 senses the temperature of the finally discharged dry cooling air and adjusts the air distribution amount for each line of the discharge temperature control valve 74 to adjust the temperature commanded by the power conversion and control device 80 .

팬 배출 공기 열교환기(60)를 통과한 건조 냉각 공기는 유량 조절 밸브(72) 및 유량계(90) 통과 후 최종 사용처로 공급된다. 이때 유량계(90)는 오리피스 유량계 또는 벤츄리 유량계 등 다양한 형태의 유량계를 적용할 수 있다.The dry cooling air having passed through the fan discharge air heat exchanger (60) is supplied to the end use place after passing through the flow control valve (72) and the flow meter (90). At this time, the flow meter 90 can be applied to various types of flow meters such as an orifice flow meter or a venturi flow meter.

한편, 터빈(41)에서 배출되는 공기의 온도는 대기 조건에 따라 영하로 떨어질 수 있는데, 이로 인한 터빈(41) 출구의 결빙, 코어레서 필터(51)와 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)의 결빙을 막기 위한 장치가 필요하다.On the other hand, the temperature of the air discharged from the turbine 41 may drop below freezing according to atmospheric conditions. As a result, the freezing of the outlet of the turbine 41, the freezing of the core filter 51 and the freezing of the wire mesh pad demister 52 A device is required to prevent such a problem.

이를 위해, 대기 공기 열교환기(20)로 유입되기 전의 압축 공기 일부를 대기공기 열교환기(20)를 우회시켜 터빈(41)으로 공급시켜 터빈(41) 통과 후의 냉각된 공기 온도가 0℃ 이하로 떨어지지 않도록 조절하는 방빙 조절 밸브(70)가 설치된다. 방빙 온도 센서(91)에서 터빈(41) 배출 공기 온도를 감지하여 온도가 0℃ 이상으로 유지되면 방빙 조절 밸브(70)를 닫아두고, 0℃에 가깝게 떨어지면 방빙 조절 밸브(70)를 열어 고온의 압축 공기가 대기 공기 열교환기(20)를 통과하지 않고 바로 터빈(41)으로 공급되도록 하여 온도를 상승시킬 수 있다.A part of the compressed air before being introduced into the atmospheric air heat exchanger 20 is bypassed to the turbine 41 by bypassing the atmospheric air heat exchanger 20 so that the temperature of the cooled air after passing through the turbine 41 becomes 0 An ice-making control valve 70 is provided for controlling the ice-making valve 70 so as not to fall. When the temperature of the turbine 41 is detected by the ice-making temperature sensor 91 and the temperature is maintained at 0 ° C or higher, the ice-making control valve 70 is closed. When the temperature is close to 0 ° C, The compressed air can be supplied directly to the turbine 41 without passing through the atmospheric air heat exchanger 20, thereby raising the temperature.

특히, 수분 분리기(50)의 수분 제거 효율을 높이려면, 터빈(41)에서 배출되는 공기의 온도를 결빙이 되지 않는 한에서 최대한 낮게 유지시켜 응축수를 많이 발생시켜야 한다. 이를 위해 방빙 조절 밸브(70)는 터빈(41)에서 배출되는 공기의 온도가 0℃에 최대한 가까운 영상에서 유지될 수 있도록 정밀하게 제어되어야 한다.Particularly, in order to increase the water removal efficiency of the water separator 50, the temperature of the air discharged from the turbine 41 must be kept as low as possible without freezing, thereby generating a large amount of condensed water. For this, the ice-making control valve 70 should be precisely controlled so that the temperature of the air discharged from the turbine 41 can be maintained at an image as close as possible to 0 ° C.

본 실시예의 공기 사이클 시스템(100)에서는 소형 발전기, 전자식 온도 센서, 다이아프램식 공압 밸브, 전공 레귤레이터의 조합을 통해 공기 사이클 시스템(100) 기동시 터빈(41)에서 배출되는 공기의 온도가 순간적으로 영하로 떨어져 결빙이 되는 것을 방지하도록 빠르고 정밀한 제어가 가능하다.In the air cycle system 100 of the present embodiment, the temperature of the air discharged from the turbine 41 at the time of starting the air cycle system 100 is instantaneously supplied through a combination of the small generator, the electronic temperature sensor, the diaphragm type pneumatic valve, Fast and precise control is possible to prevent freezing and freezing down.

전술한 바와 같이 수분 분리기(50)를 통과한 건조 냉각 공기는 팬 배출 공기 열교환기(60)를 통과하여 필요한 경우 온도를 상승시킬 수 있는데, 만약 건조 냉각 공기를 팬 배출 공기 열교환기(60)의 용량을 초과하는 고온으로 가열시켜 최종 사용처로 공급해야 할 경우, 가열 조절 밸브(71)를 사용하여 고온의 공기를 팬 배출 공기 열교환기(60)와 유량 조절 밸브(72) 사이의 라인에 합류시켜 건조 냉각 공기의 온도를 더욱 상승시킬 수 있다.As described above, the dry cooling air passing through the water separator 50 can pass through the fan discharge air heat exchanger 60 to raise the temperature if necessary. If the dry cooling air is supplied to the fan discharge air heat exchanger 60 When the air is heated to a high temperature exceeding the capacity and is to be supplied to the end use place, the hot regulating valve 71 is used to join the hot air to the line between the fan exhaust air heat exchanger 60 and the flow regulating valve 72 The temperature of the dry cooling air can be further increased.

본 실시예의 공기 사이클 시스템(100)의 유량 제어는 터빈 노즐(46)의 베인 각도를 가변시킬 수 있는 가변 터빈 노즐을 적용하여 터빈 노즐을 통과하는 유로 단면적을 조절함으로써 유량을 조절할 수 있다. 또는, 고정 터빈 노즐을 사용하고 유량 조절 밸브(72) 및 이와 연계되어 작동하는 바이패스 조절 밸브(73)를 동시에 조절함으로써 최종 배출되는 건조 냉각 공기의 유량을 제어하거나, 가변 터빈 노즐(46), 유량 조절 밸브(72), 바이패스 조절 밸브(73)를 동시에 사용하여 터빈 효율을 최대로 높이면서도 유량 조절을 빠르게 할 수도 있다.
예를 들어, 바이패스 조절 밸브(73)를 통해 바이패스된 공기는 수분 분리기(50)에서 배출된 응축수 라인에 합류될 수 있으며, 바이패스된 공기와 응축수는 터빈 조립체 하우징(44)을 냉각시키는데 사용되거나, 곧바로 대기 공기 열교환기(20)의 대기 공기 유입구로 분사될 수 있다.The flow rate control of the air cycle system 100 of the present embodiment can adjust the flow rate by adjusting the cross-sectional area of the flow passage passing through the turbine nozzle by applying a variable turbine nozzle capable of varying the vane angle of the turbine nozzle 46. Alternatively, it is possible to control the flow rate of the finally discharged dry cooling air by using the fixed turbine nozzle and simultaneously adjusting the flow control valve 72 and the bypass control valve 73 operating in conjunction with it, or to control the flow rate of the variable turbine nozzle 46, The flow control valve 72 and the bypass control valve 73 can be used at the same time to maximize the turbine efficiency and speed up the flow rate control.
For example, the air bypassed through the bypass control valve 73 may be merged into the condensed water line discharged from the water separator 50, and the bypassed air and condensed water may cool the turbine assembly housing 44 Or may be directly injected into the atmospheric air inlet of the atmospheric air heat exchanger 20.

일반적으로 공기 사이클 시스템은 독립적인 장비로서 전원 공급이 되지 않고 공급되는 압축 공기에 의한 공압 제어 방식을 채택하고 있다. 그러나 공압 제어 방식은 온도 감지 등이 부정확하고 자동 온도 조절 기능을 구현하기 어려우며 유량 제어 역시 오작동이 많다는 문제점을 가지고 있다.In general, the air-cycle system is a stand-alone equipment that adopts a pneumatic control system with compressed air supplied without power supply. However, the pneumatic control system has a problem that the temperature sensing is inaccurate and it is difficult to implement the automatic temperature control function, and the flow control also has a lot of malfunctions.

본 실시예의 공기 사이클 시스템(100)은 터빈 조립체(40)의 회전축에 소형 발전기(43)를 설치하여 터빈(41)이 회전하면 전기를 발생시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이 발전기(43)는 터빈 동력을 소모하지 않기 위해 100W 미만의 소용량으로 하는 것이 바람직하다. 발전기(43)에서 만들어진 전기는 전력 변환 및 제어 장치(80)로 보내져서 DC 전류로 변환되어 각 제어 장치를 위한 전원 공급용으로 사용될 수 있다.The air cycle system 100 of the present embodiment is constructed such that a small generator 43 is installed on the rotating shaft of the turbine assembly 40 to generate electricity when the turbine 41 rotates. It is preferable that the generator 43 has a small capacity of less than 100 W in order not to consume the turbine power. The electricity generated by the generator 43 may be sent to the power conversion and control device 80 and converted to a DC current so that it can be used for power supply for each control device.

소용량의 전기로 전체 시스템 제어를 하기 위해서는 전동 액츄에이터가 부착된 밸브보다는, 시스템의 압축 공기를 활용하여 전공 레귤레이터와 다이아프램식 공압 밸브를 조합하여 소용량의 전기로 상대적으로 큰 동력이 소모되는 밸브를 구동하는 것이 바람직하다.In order to control the whole system of low-capacity electric furnace, a valve that uses a compressed air of the system, rather than a valve with an electric actuator, is combined with a diaphragm type pneumatic valve to drive a valve consuming relatively large power .

즉 방빙 조절 밸브(70), 가열 조절 밸브(71), 유량 조절 밸브(72), 바이패스 조절 밸브(73), 배출 온도 조절 밸브(74) 등은 압축 공기로 구동되는 다이아프램식 공압 밸브로 구성하며, 가열 조절 밸브 조정용 레귤레이터(81), 배출 온도 조절 밸브 조정용 레귤레이터(82), 유량 조절 밸브 및 바이패스 조절 밸브 조정용 레귤레이터(83), 방빙 조절 밸브용 레귤레이터(84) 등은 전공 레귤레이터로 구성하는 것이 바람직하다.The bypass control valve 73 and the discharge temperature control valve 74 are diaphragm type pneumatic valves driven by compressed air The regulator 81 for regulating the heating regulating valve, the regulator 82 for regulating the exhaust temperature regulating valve, the regulator 83 for regulating the flow regulating valve and the bypass regulating valve, and the regulator 84 for the regulating valve for the regulating valve 81 are constituted by a regulator .

한편, 본 실시예의 수분 분리기(50)에 적용된 코어레서 필터(51)와 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)는 작동 정지 후 보관 시 내부에 남겨진 수분으로 인하여 결빙될 우려가 있다. 따라서 공기 사이클 시스템(100) 정지시 내부의 수분을 건조시키기 위해 다음과 같은 방법을 사용한다.On the other hand, the core threader filter 51 and the wire mesh pad demister 52 applied to the water separator 50 of the present embodiment may be frozen due to moisture left inside during storage after stopping the operation. Therefore, the following method is used to dry the internal moisture when the air cycle system 100 is stopped.

시스템 정지 지령이 내려지면, 유량 조절 밸브(72)를 완전히 닫아 사용처로 공급되는 건조 냉각 공기를 막고, 바이패스 조절 밸브(73)를 열어 공기를 바이패스 시킨다. 이때 가열 조절 밸브(71)를 열어 고온의 압축 공기를 공급하면 수분 분리기(50)의 상부 챔버(54)를 통해 정상 유동 방향의 역방향으로 고온의 압축 공기가 와이어 메쉬 패드 디미스터(52)와 코어레스 필터(51)를 통과하여 바이패스 조절 밸브(73)를 통해 외부로 배출되면서 내부를 건조시키게 된다.When the system stop command is issued, the flow control valve 72 is completely closed to block the dry cooling air supplied to the use place, and the bypass control valve 73 is opened to bypass the air. At this time, when the hot regulating valve 71 is opened and high-temperature compressed air is supplied, the high-temperature compressed air in the reverse direction of the normal flow direction through the upper chamber 54 of the water separator 50 flows through the wire mesh pad demister 52 and the core Passes through the non-return filter (51), is discharged to the outside through the bypass control valve (73), and the inside is dried.

또는, 바이패스 조절 밸브(73)를 유량 조절 밸브(72) 직전단에 설치하고, 유량 조절 밸브(72)는 닫고 바이패스 조절 밸브(73)는 열어 둔 채, 방빙 조절 밸브(70)을 열어 터빈에서 배출되는 온도를 상승시킨 후 수분 분리기(50)를 통과시켜 바이패스 시킴으로써 내부를 건조시키는 방법도 가능하다. 이를 통해, 작동 정지 후 보관 시 내부의 수분을 제거함으로써 내부에 발생할 수 있는 결빙을 방지하고 곰팡이가 발생하기 어려운 조건을 만들 수 있다.Alternatively, the bypass control valve 73 may be provided at a position immediately before the flow control valve 72, and the bypass control valve 73 may be opened while the flow control valve 72 is closed and the bypass control valve 73 is left open It is also possible to increase the temperature of the exhaust gas discharged from the turbine and then bypass the water separator 50 to dry the interior. Through this, it is possible to prevent the freezing that may occur in the inside by removing moisture inside when storing after stopping, and it is possible to make a condition that mold is hard to occur.

또한, 대기 조건이 영하인 경우, 보관 후 작동을 할 때도 전술한 두 가지 방법을 이용하여 고온의 공기를 수분 분리기(50)에 정상 유동 방향 또는 역방향으로 공급하면 설사 내부에 결빙이 되어 있더라도 짧은 시간 안에 융해시켜 정상적인 작동이 되도록 할 수 있다.Also, when the atmospheric condition is below zero, the hot air is supplied to the water separator (50) in the steady flow direction or the reverse direction by using the above two methods when operating after storage, So that it can be operated normally.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

10: 공기 여과 필터 20: 대기 공기 열교환기
30: 고압 공기 응축수 분리기 41: 터빈
42: 팬 43: 소형 발전기
44: 터빈 조립체 하우징 45: 터빈 조립체 냉각 회로
46: 터빈 노즐 50: 수분 분리기
51: 코어레서 필터 52: 와이어 메쉬 패드 디미스터
53: 하부 챔버 54: 상부 챔버
56: 필터미디어 69: 하우징
70: 방빙 조절 밸브 71: 가열 조절 밸브
72: 유량 조절 밸브 73: 바이패스 조절 밸브
74: 배출 온도 조절 밸브 80: 전력 변화 및 제어 장치
90: 유량계 91: 방빙 온도 센서
92: 배출 온도 센서10: air filtering filter 20: atmospheric air heat exchanger
30: high pressure air condensate separator 41: turbine
42: fan 43: small generator
44: turbine assembly housing 45: turbine assembly cooling circuit
46: turbine nozzle 50: water separator
51: Core Lesser Filter 52: Wire Mesh Pad Demister
53: lower chamber 54: upper chamber
56: filter media 69: housing
70: Arrest control valve 71: Heating control valve
72: Flow control valve 73: Bypass control valve
74: exhaust temperature control valve 80: power change and control device
90: flow meter 91: ice-temperature sensor
92: Exhaust temperature sensor

Claims (16)

압축 공기 중의 응축수 미스트를 분리하는 수분 분리기로서,
표면이 발수성 처리된 한 겹 이상의 섬유막으로 구성된 필터미디어 및 필터미디어의 내측 표면과 외측 표면을 지지하며 단단한 다공판으로 구성된 하우징으로 이루어진 관부와, 상기 관부의 일측에 제공되어 상기 관부의 내부로 압축 공기를 유입시키는 공기 유입구와, 상기 관부의 타측에 위치하며 최하단에 응축수 배출을 위한 드레인 홀이 형성된 막음판을 포함하며, 상기 필터미디어에서 압축 공기 중의 수분 미스트를 1차로 응집시키고 이물질을 걸러내는 코어레서 필터; 및
금속 와이어로 제작되고, 상기 코어레서 필터의 상부에 위치하여 상기 필터미디어를 통과한 압축 공기를 제공받으며, 압축 공기 중의 수분 미스트를 2차로 응집시켜 중력에 의해 수분을 분리하는 와이어 메쉬 패드 디미스터
를 포함하는 수분 분리기.1. A moisture separator for separating condensed water mist in compressed air,
A tube portion comprising a filter medium composed of one or more water-repellent fibrous membranes whose surface is water-repellent and a housing composed of a rigid perforated plate for supporting an inner surface and an outer surface of the filter medium, and a housing portion provided on one side of the tubular portion, And a drain hole for discharging condensed water is formed at the lowermost end of the tube portion, wherein the filter medium is configured to coagulate the moisture mist in the compressed air primarily and filter the foreign matter, filter; And
A wire mesh pad demister, which is made of a metal wire, is positioned above the core filter and is supplied with compressed air having passed through the filter medium, and cools the water mist in the compressed air by the second order to separate moisture by gravity.
/ RTI > 제1항에 있어서,
상기 필터미디어는 10㎛ 이하의 공극 입경을 가지는 수분 분리기.The method according to claim 1,
Wherein the filter media has a pore size of 10 mu m or less. 제1항에 있어서,
상기 와이어 메쉬 패드 디미스터는 공간율 90% 이상 및 표면적 700m2/m3 이상을 만족하는 유로 단면적을 가지는 수분 분리기.The method according to claim 1,
Wherein the wire mesh pad demister has a flow cross sectional area satisfying a space rate of 90% or more and a surface area of 700 m 2 / m 3 or more. 삭제delete 삭제delete 외부로부터 공급된 고온의 압축 공기를 대기 공기와 열교환시켜 압축 공기의 온도를 낮추는 대기 공기 열교환기;
상기 대기 공기 열교환기에서 배출된 압축 공기를 제공받아 회전하며, 터빈 블레이드 사이로 압축 공기를 통과 및 팽창시켜 압축 공기의 온도와 압력을 급격히 낮추는 터빈; 및
상기 터빈에서 배출된 압축 공기를 제공받고, 압축 공기 중의 수분 미스트를 제거하여 건조 냉각 공기를 만드는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 수분 분리기
를 포함하는 공기 사이클 시스템.An atmospheric air heat exchanger for exchanging hot compressed air supplied from the outside with atmospheric air to lower the temperature of the compressed air;
A turbine that rotates by receiving the compressed air discharged from the atmospheric air heat exchanger and rapidly lowers the temperature and pressure of the compressed air by passing and expanding the compressed air through the turbine blades; And
The water separator according to any one of claims 1 to 3, which is provided with compressed air discharged from the turbine and removes moisture mist in the compressed air to produce dry cooling air.
. 제6항에 있어서,
상기 대기 공기 열교환기와 상기 터빈 사이에 관성형의 고압 공기 응축수 분리기가 설치되어 압축 공기 중의 응축수를 분리시키고,
상기 고압 공기 응축수 분리기에서 분리된 응축수는 상기 대기 공기 열교환기의 대기 공기 유입구로 분사되어 압축 공기와 현열 및 잠열 교환을 하는 공기 사이클 시스템.The method according to claim 6,
A tubular high pressure air condensate separator is installed between the atmospheric air heat exchanger and the turbine to separate condensed water from the compressed air,
Wherein the condensed water separated from the high-pressure air condensed water separator is injected into an atmospheric air inlet of the atmospheric air heat exchanger to exchange sensible heat and latent heat with compressed air. 제6항에 있어서,
상기 터빈에 팬이 동축 결합되어 대기 공기를 흡입하고,
상기 터빈 및 상기 팬은 터빈 조립체 하우징에 결합되며,
상기 수분 분리기에서 분리된 응축수는 상기 터빈 조립체 하우징의 냉각 회로로 공급되어 상기 터빈 조립체 하우징을 냉각시킨 후 상기 대기 공기 열교환기의 대기 공기 유입구로 분사되어 압축 공기와 현열 및 잠열 교환을 하는 공기 사이클 시스템.The method according to claim 6,
A fan is coaxially coupled to the turbine to suck atmospheric air,
The turbine and the fan are coupled to a turbine assembly housing,
The condensed water separated by the water separator is supplied to a cooling circuit of the turbine assembly housing to cool the turbine assembly housing and then to an atmospheric air inlet of the atmospheric air heat exchanger to exchange sensible heat and latent heat with compressed air. . 제8항에 있어서,
상기 수분 분리기 후단에 건조 냉각 공기가 통과하는 팬 배출 공기 열교환기가 설치되고,
상기 팬에서 배출된 고온의 대기 공기는 삼방 밸브인 배출 온도 조절 밸브를 통해 외부로 방출되거나 상기 팬 배출 공기 열교환기로 투입되어 건조 냉각 공기와 열교환되는 공기 사이클 시스템.9. The method of claim 8,
A fan discharge air heat exchanger through which dry cooling air passes is installed at a rear end of the water separator,
Wherein the high temperature atmospheric air discharged from the fan is discharged to the outside through a discharge temperature control valve which is a three-way valve, or is introduced into the fan discharge air heat exchanger and is heat-exchanged with the dry cooling air. 제9항에 있어서,
상기 팬 배출 공기 열교환기를 통과한 건조 냉각 공기는 유량 조절 밸브와 유량계를 통과한 후 최종 사용처로 공급되고,
건조 냉각 공기를 상기 팬 배출 공기 열교환기의 용량을 초과하는 고온으로 가열시켜야 하는 경우, 가열 조절 밸브를 이용하여 외부로부터 공급되는 고온의 압축 공기를 상기 팬 배출 공기 열교환기와 상기 유량 조절 밸브 사이의 라인에 합류시켜 건조 냉각 공기의 온도를 추가로 상승시키는 공기 사이클 시스템.10. The method of claim 9,
The dry cooling air having passed through the fan discharge air heat exchanger is supplied to an end use place after passing through a flow rate control valve and a flow meter,
When the dry cooling air is to be heated to a high temperature exceeding the capacity of the fan discharge air heat exchanger, high temperature compressed air supplied from the outside by using the heating control valve is supplied to the line between the fan discharge air heat exchanger and the flow rate control valve To further increase the temperature of the dry cooling air. 제6항에 있어서,
상기 터빈과 외부의 압축 공기 공급원 사이에 방빙 조절 밸브가 설치되며,
상기 방빙 조절 밸브는 상기 대기 공기 열교환기로 유입되기 전의 압축 공기 일부를 우회시켜 상기 터빈으로 직접 공급함으로써 상기 터빈 통과 후의 압축 공기 온도가 영하로 내려가지 않게 조절하는 공기 사이클 시스템.The method according to claim 6,
An ice-making regulating valve is provided between the turbine and an external compressed air supply source,
The air conditioning control valve bypasses a portion of the compressed air before being introduced into the atmospheric air heat exchanger and directly supplies the compressed air to the turbine so as to control the temperature of the compressed air after passing through the turbine so as not to fall below zero. 제11항에 있어서,
상기 터빈과 상기 수분 분리기 사이에 방빙 온도 센서가 설치되어 상기 터빈에서 배출되는 압축 공기의 온도를 감지하며,
상기 방빙 온도 센서가 감지한 온도가 영상이면 상기 방빙 조절 밸브가 닫히고, 영하이면 상기 방빙 조절 밸브가 개방되어 고온의 압축 공기를 상기 터빈으로 바로 공급함으로써 상기 터빈에서 배출되는 공기의 온도를 0℃에 가깝게 유지시키는 공기 사이클 시스템.12. The method of claim 11,
An ice-making temperature sensor is installed between the turbine and the water separator to sense the temperature of the compressed air discharged from the turbine,
If the temperature sensed by the ice-making temperature sensor is an image, the ice-making control valve is closed. If the temperature is zero, the ice-making control valve is opened to directly supply high-temperature compressed air to the turbine, An air cycle system that keeps it close. 제10항에 있어서,
상기 터빈의 공기 유입구에 터빈 노즐이 설치되고,
상기 터빈과 상기 수분 분리기 사이에 상기 유량 조절 밸브와 연계되어 작동하는 바이패스 조절 밸브가 설치되며,
상기 유량 조절 밸브와 상기 바이패스 조절 밸브를 이용하여 최종 배출되는 건조 냉각 공기의 유량을 제어하는 공기 사이클 시스템.11. The method of claim 10,
A turbine nozzle is installed in the air inlet of the turbine,
A bypass control valve is provided between the turbine and the water separator to operate in conjunction with the flow control valve,
And controlling the flow rate of the dry cooling air finally discharged using the flow control valve and the bypass control valve. 제13항에 있어서,
상기 터빈 노즐은 베인의 각도 조절이 가능한 가변 터빈 노즐이며, 상기 유량 조절 밸브 및 상기 바이패스 조절 밸브와 함께 작동하여 최종 배출되는 건조 냉각 공기의 유량을 제어하는 공기 사이클 시스템.14. The method of claim 13,
Wherein the turbine nozzle is an adjustable variable turbine nozzle of a vane and operates in conjunction with the flow control valve and the bypass control valve to control the flow rate of dry cooling air to be finally discharged. 제6항에 있어서,
상기 터빈에 소형 발전기가 동축 결합되어 전기를 생산하며,
상기 소형 발전기에서 만들어진 전기는 전력 변환 및 제어 장치로 보내져 DC 전류로 변환되고, 제어 장치를 위한 전원 공급용으로 사용되는 공기 사이클 시스템.The method according to claim 6,
A small generator is coaxially coupled to the turbine to produce electricity,
The electricity generated by the miniature generator is sent to a power conversion and control device, converted to a DC current, and used for power supply to the control device. 제15항에 있어서,
상기 제어 장치는 밸브 조정을 위한 복수의 레귤레이터를 포함하는 공기 사이클 시스템.16. The method of claim 15,
Wherein the control device comprises a plurality of regulators for valve adjustment.
KR1020130080833A 2013-07-10 2013-07-10 Moisture separator and air cycle system with the same KR101898266B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130080833A KR101898266B1 (en) 2013-07-10 2013-07-10 Moisture separator and air cycle system with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130080833A KR101898266B1 (en) 2013-07-10 2013-07-10 Moisture separator and air cycle system with the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150007028A KR20150007028A (en) 2015-01-20
KR101898266B1 true KR101898266B1 (en) 2018-10-29

Family

ID=52570121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130080833A KR101898266B1 (en) 2013-07-10 2013-07-10 Moisture separator and air cycle system with the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101898266B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001509581A (en) 1997-07-11 2001-07-24 アライド−シグナル・インコーポレーテッド Air cycle environmental control system with condensation related steam cycle system
KR200307290Y1 (en) * 2002-10-02 2003-04-18 문준식 Wire Mesh Set on the Perforated Hole Type Sieve Plate Scrubber
US20050051503A1 (en) * 2003-09-06 2005-03-10 Holland Robert W. Coalescer media flexible container and method of use
KR100827484B1 (en) * 2007-07-27 2008-05-06 김정수 Coke oven gas of tar and moisture elemination apparatus and method of that

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001509581A (en) 1997-07-11 2001-07-24 アライド−シグナル・インコーポレーテッド Air cycle environmental control system with condensation related steam cycle system
KR200307290Y1 (en) * 2002-10-02 2003-04-18 문준식 Wire Mesh Set on the Perforated Hole Type Sieve Plate Scrubber
US20050051503A1 (en) * 2003-09-06 2005-03-10 Holland Robert W. Coalescer media flexible container and method of use
KR100827484B1 (en) * 2007-07-27 2008-05-06 김정수 Coke oven gas of tar and moisture elemination apparatus and method of that

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150007028A (en) 2015-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10118116B2 (en) Moisture separator and air cycle system with the same
KR0163407B1 (en) Environmental control system condensing cycle
US20020121103A1 (en) Method and apparatus for improved aircraft environmental control system utilizing parallel heat exchanger arrays
US20120031596A1 (en) Heat exchanger media pad for a gas turbine
EP3034965B1 (en) A shell-and-plate condenser, a method for removing oil from a refrigerant and use of a shell-and-plate condenser
JP2008106769A (en) Turbine intake air processing device
CN106642349A (en) Intelligent air-cooled type constant temperature and humidity air conditioner and temperature and humidity adjustment method thereof
US5261946A (en) Air line vapor trap with air-warming system
CH717534B1 (en) Air filter device of fuel cell vehicle for extremely cold environment and air filter method thereof.
KR101898266B1 (en) Moisture separator and air cycle system with the same
CN106642470A (en) Water-cooling type thermostatic and humidity-static air conditioner
US20160290716A1 (en) Commercial laundry dryer energy recovery system
CN115253618B (en) Vortex tube with porous material liquid discharge structure and gas-liquid separation method thereof
EP0087229B1 (en) Separating devices and methods
JP2000317349A (en) Cyclone dust collector and air cycle system using the same
US20050011172A1 (en) Filter unit
CN106524298A (en) Constant-temperature and constant-humidity purification air conditioning unit
JP2001263950A (en) Open type air cycle drying system
CN105477943A (en) Method for controlling moisture on air filtering elements
US20200256585A1 (en) Air intake filter assemblies with a multi-level fine filter for heating, ventilation, and/or air conditioning (hvac) systems
CN111785487A (en) Maintenance-free moisture absorption device and control method thereof
RU2412746C2 (en) Gas drying unit
KR101676862B1 (en) Self cleaning type total heat exchange system
JP4453795B2 (en) Air conditioning system for aircraft
JP3177160B2 (en) Operating method of back pressure collapsible bag filter

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant