RU39282U1

RU39282U1 - THERMOELECTRIC DRY GAS DRYER

Info

Publication number: RU39282U1
Application number: RU2003113933/20U
Authority: RU
Inventors: В.Б. Груздев
Original assignee: Груздев Вячеслав Борисович
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-07-27

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для осушения газов, транспортируемых под избыточным давлением, и может быть использована в газовой, химической, топливно-энергетической промышленности применительно к электрическим машинам и в электронном приборостроении. Полезная модель направлена на создание экономичного, компактного, удобного в эксплуатации устройства для осушения газов. Термоэлектрический осушитель газов Груздева содержит камеру осушения с устройствами для подвода влажного газа и отвода осушенного газа и конденсата. На камере осушения установлен термоэлектрический охладитель, составленный из элементов Пельтье. Поверхности холодных спаев элементов Пельтье установлены с тепловым контактом на наружной поверхности камеры осушения, а поверхности горячих спаев элементов Пельтье установлены с тепловым контактом на радиаторе, который размещен на термоэлектрическом охладителе и вместе с ним заключен в корпус. Радиатор образует с корпусом каналы, сообщенные с устройством для подвода и отвода охлаждающей среды. Для контроля влажности осушенного газа устройство снабжено влагомером. Конструкция осушителя позволяет быстро восстанавливать эффективную работу камеры осушения путем изменения полярности подключения термоэлектрического охладителя к источнику питания.The utility model relates to devices for draining gases transported under overpressure, and can be used in the gas, chemical, fuel and energy industries as applied to electric machines and in electronic instrumentation. The utility model is aimed at creating an economical, compact, easy-to-use device for drying gases. Gruzdev's thermoelectric gas dehumidifier contains a dehumidification chamber with devices for supplying moist gas and for draining dried gas and condensate. A thermoelectric cooler composed of Peltier elements is installed on the dehumidification chamber. The surfaces of the cold junctions of the Peltier elements are installed with thermal contact on the outer surface of the drainage chamber, and the surfaces of the hot junctions of the Peltier elements are installed with thermal contact on the radiator, which is placed on the thermoelectric cooler and enclosed with it in the housing. The radiator forms channels with the casing connected to the device for supplying and discharging the cooling medium. To control the humidity of the dried gas, the device is equipped with a moisture meter. The design of the dehumidifier allows you to quickly restore the effective operation of the dehumidification chamber by changing the polarity of the thermoelectric cooler to the power source.

Description

Полезная модель относится к устройствам для осушки газов, транспортируемых под избыточным давлением, и может быть использована в газовой, химической промышленности, электронном приборостроении, а также в топливно-энергетической промышленности, применительно к электрическим машинам различной мощности.The utility model relates to devices for drying gases transported under overpressure, and can be used in the gas, chemical industry, electronic instrumentation, as well as in the fuel and energy industry, as applied to electric machines of various capacities.

Известно, что для отъема тепла, регенерируемого ротором и статором во время работы электрической машины, применяют замкнутую систему вентиляции различных газов, включая и водород, с системой охлаждения их как внутри корпуса машины, так и вне ее корпуса. В процессе отъема тепла газ насыщается влагой, которая со временем снижает эффективность работы электрической машины, разрушает ее конструктивные элементы.It is known that to remove the heat generated by the rotor and stator during operation of the electric machine, a closed ventilation system for various gases, including hydrogen, is used with their cooling system both inside the machine body and outside its body. In the process of heat removal, the gas is saturated with moisture, which over time reduces the efficiency of the electric machine, destroys its structural elements.

Для выделения влаги из отработавшего газа используют принцип работы холодильника, что предусматривает наличие испарителя (конденсатора влаги, работающего на принципе замораживания) и холодильного агрегата, например, типа ФАК-1.5МЗ, выпускаемого Ярославским заводом холодильных машин, в To isolate moisture from the exhaust gas, the principle of operation of the refrigerator is used, which provides for the existence of an evaporator (a moisture condenser operating on the principle of freezing) and a refrigeration unit, for example, type FAK-1.5MZ produced by the Yaroslavl plant of refrigeration machines, in

состав которого входят компрессор для отсасывания из испарителя паров хладагента, конденсатор, ресивер, электродвигатель с вентилятором, реле давления. Такого типа холодильный агрегат используется в схеме водородного охлаждения электрической машины ТВВ-500-2 (см. Руководство по эксплуатации ФАК-1.5МЗ). Как видно, такая установка осушения охлаждающих газов имеет большие габариты. Однако основным недостатком эксплуатации установки является необходимость остановки ее работы в течение 10-12 часов для размораживания испарителя после каждых 24-36 часов непрерывной работы установки.the composition of which includes a compressor for aspirating refrigerant vapor from the evaporator, a condenser, a receiver, an electric motor with a fan, and a pressure switch. This type of refrigeration unit is used in the hydrogen cooling circuit of the TVV-500-2 electric machine (see the FAK-1.5MZ operating manual). As you can see, this installation of drainage of cooling gases has large dimensions. However, the main disadvantage of the operation of the installation is the need to stop its operation for 10-12 hours to defrost the evaporator after every 24-36 hours of continuous operation of the installation.

Ближайшим по технической сущности аналогом предлагаемой полезной модели является патент №2090248 на изобретение «Устройство для осушки газов вымораживанием». Устройство содержит камеру осушения с патрубками для подвода и отвода газа, в частности воздуха, и устройство для отвода конденсата. Камера выполнена из двух коаксиально расположенных отрезков труб и снабжена вертикальной перегородкой, которая образует две изолированные друг от друга полости. В каждой полости расположены теплообменные поверхности в виде пластин из искусственного меха и теплообменник. Особенностью эксплуатации данного устройства является поочередное подключение полостей камеры осушения, которое обеспечивает безостановочную работу осушителя. При накоплении снега и льда на пластинах работающей полости оттаивание осуществляется включением теплообменника, с одновременным подключением к работе другой полости. Данное устройство компактно и обеспечивает безостановочный процесс осушения газа, но энергоемко и недостаточно экономично.The closest in technical essence to the analogue of the proposed utility model is the patent No. 2090248 for the invention "Device for drying gases by freezing." The device comprises a drying chamber with nozzles for supplying and discharging gas, in particular air, and a device for draining condensate. The camera is made of two coaxial pipe sections and is equipped with a vertical partition that forms two cavities isolated from each other. In each cavity, heat exchange surfaces in the form of faux fur plates and a heat exchanger are located. A feature of the operation of this device is the alternate connection of the cavities of the drainage chamber, which ensures non-stop operation of the dryer. With the accumulation of snow and ice on the plates of the working cavity, thawing is carried out by turning on the heat exchanger, while connecting another cavity to the work. This device is compact and provides a non-stop process of gas dehydration, but energy-intensive and not economical enough.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание экономичного, компактного, удобного в эксплуатации устройства для осушения газов.The technical result of the proposed utility model is the creation of an economical, compact, easy-to-use device for drying gases.

Для достижения указанного технического результата предлагается термоэлектрический осушитель газов Груздева. Он содержит устройство для охлаждения газа и конденсации влаги и камеру осушения с устройствами для подвода газа и отвода осушенного газа и конденсата. Устройство для охлаждения газа и конденсации влаги состоит из корпуса, в котором установлен термоэлектрический охладитель, работающий на элементах Пельтье, и радиатор.To achieve the specified technical result, a thermoelectric gas dryer Gruzdev is proposed. It contains a device for cooling the gas and condensation of moisture and a drying chamber with devices for supplying gas and draining the dried gas and condensate. A device for gas cooling and moisture condensation consists of a housing in which a thermoelectric cooler operating on Peltier elements is installed, and a radiator.

Термоэлектрический охладитель поверхностями холодных спаев элементов Пельтье установлен с тепловым контактом на наружной поверхности камеры осушения. Радиатор расположен на наружной поверхности термоэлектрического охладителя так, что обеспечивается тепловой контакт радиатора с поверхностями горячих спаев элементов Пельтье. Радиатор образует с корпусом каналы, сообщенные с устройством для подвода и отвода охлаждающей его среды. Для контроля влажности осушенного газа термоэлектрический осушитель снабжен влагомером.The thermoelectric cooler with the surfaces of the cold junctions of the Peltier elements is installed with thermal contact on the outer surface of the drainage chamber. The radiator is located on the outer surface of the thermoelectric cooler so that the radiator is in thermal contact with the surfaces of the hot junctions of the Peltier elements. The radiator forms channels with the body that are in communication with the device for supplying and discharging its cooling medium. To control the humidity of the dried gas, the thermoelectric dryer is equipped with a moisture meter.

Работа термоэлектрического охладителя основана на использовании термоэлектрического эффекта Пельтье. Он заключается в том, что при протекании тока через цепь, составленную из разнородных проводящих материалов, на их спаях в зависимости от направления тока происходит либо поглощение, либо выделение тепла. Это позволяет при превышении допустимой величины влажности в осушенном газе (показания влагомера) использовать термоэлектрический охладитель также и для нагревания камеры осушения с целью восстановления ее эффективной работы за счет быстрого The operation of the thermoelectric cooler is based on the use of the thermoelectric Peltier effect. It consists in the fact that when a current flows through a circuit composed of dissimilar conductive materials, either their absorption or heat generation occurs at their junctions, depending on the direction of the current. This makes it possible to use a thermoelectric cooler to heat the dehumidification chamber in order to restore its effective operation due to the rapid permissible humidity in the dried gas (moisture meter readings)

удаления конденсата с внутренней ее поверхности путем изменения полярности подключения термоэлектрического охладителя по отношению к источнику тока.removal of condensate from its inner surface by changing the polarity of the connection of the thermoelectric cooler with respect to the current source.

Предложенная конструктивная компоновка составных частей термоэлектрического осушителя газов обеспечивает компактность и удобство эксплуатации устройства в целом.The proposed structural arrangement of the components of a thermoelectric gas dryer provides compactness and ease of operation of the device as a whole.

Высокая экономичность предлагаемого устройства обеспечивается отсутствием мощных холодильных агрегатов, которые обычно используются в системах охлаждения электрических машин, и небольшим расходом электроэнергии на работу термоэлектрического охладителя.The high efficiency of the proposed device is ensured by the lack of powerful refrigeration units, which are usually used in cooling systems of electric machines, and a small energy consumption for the operation of a thermoelectric cooler.

Предлагаемая конструкция термоэлектрического осушителя газов Груздева представлена на чертеже.The proposed design of a thermoelectric gas dryer Gruzdev is presented in the drawing.

Фигура - продольный разрез устройства Термоэлектрический осушитель газов Груздева состоит из камеры 1 осушения с устройством 2 подвода увлажненного газа, устройством 3 отвода осушенного газа и устройством 4 отвода конденсата. На наружной поверхности камеры 1 установлен термоэлектрический охладитель 5, состоящий из элементов Пельтье или их блоков 6, поверхности холодных спаев которых находятся в тепловом контакте со стенкой камеры 1. На наружной поверхности термоэлектрического охладителя 5 расположен радиатор 7 с обеспечением теплового контакта между ними поверхностями горячих спаев блоков 6 термоэлектрического охладителя 5. Термоэлектрический охладитель 5 и радиатор 7 заключены в корпус 8. между корпусом 8 и радиатором 7 образованы каналы 9 для подвода и отвода охлаждающей среды с помощью предназначенного для этого устройства (не показано). Для контроля влажности осушенного газа используется влагомер 10, сообщенный с устройством 3.Figure is a longitudinal section of the device. Gruzdev's thermoelectric gas dehumidifier consists of a dehumidification chamber 1 with a humidified gas supply device 2, a dried gas removal device 3 and a condensate drain device 4. A thermoelectric cooler 5 is installed on the outer surface of the chamber 1, consisting of Peltier elements or their blocks 6, the surfaces of the cold junctions of which are in thermal contact with the wall of the chamber 1. On the outer surface of the thermoelectric cooler 5 there is a radiator 7 with thermal contact between the surfaces of the hot junctions blocks 6 of the thermoelectric cooler 5. The thermoelectric cooler 5 and the radiator 7 are enclosed in the housing 8. between the housing 8 and the radiator 7 channels 9 are formed for supply and removal of cooling medium using a device intended for this (not shown). To control the moisture content of the dried gas, a moisture meter 10 is used, which is in communication with the device 3.

Термоэлектрический осушитель газов работает следующим образом. Увлажненный горячий газ избыточного давления поступает через устройство 2 в камеру осушения 1, где он охлаждается термоэлектрическим охладителем 5. При этом влага конденсируется на поверхности внутренней стенки камеры 1. В термоэлектрическом охладителе 5 тепло с горячих спаев отводится через радиатор 7, который охлаждается потоком охлаждающей среды (жидкость или газ), циркулирующей по каналам 9 в корпусе 8. Осушенный охлажденный газ отводится через устройство 3, и его влажность контролируется с помощью влагомера 10. Конденсат, скапливающийся в камере 1 в процессе осушения газов, отводится через устройство слива 4.Thermoelectric gas dryer is as follows. The humidified hot gas of excess pressure enters through the device 2 into the drying chamber 1, where it is cooled by the thermoelectric cooler 5. In this case, moisture condenses on the surface of the inner wall of the chamber 1. In the thermoelectric cooler 5, heat from the hot junctions is removed through the radiator 7, which is cooled by the flow of cooling medium (liquid or gas) circulating through the channels 9 in the housing 8. The dried, cooled gas is discharged through the device 3, and its humidity is controlled using a moisture meter 10. Condensate accumulating in the chamber 1 in the process of drying gases, is discharged through the drain 4.

Термоэлектрический охладитель 5 подключен к источнику постоянного тока (не показан). При недопустимой величине влажности газа, отводимого из камеры 1, определяемой по показаниям влагомера 10, меняют полярность подключения термоэлектрического охладителя 5 к источнику тока. При этом работа устройства в качестве осушителя газа прекращается на 10-15 минут. Вместо охлаждения происходит процесс нагрева камеры 1, и ее стенки освобождаются от конденсата, затрудняющего теплообмен с термоэлектрическим охладителем 5. После этого восстанавливают рабочее подключение к источнику питания и дальнейший процесс по осушению газа.The thermoelectric cooler 5 is connected to a direct current source (not shown). If the humidity of the gas discharged from the chamber 1 is unacceptable, determined by the readings of the moisture meter 10, the polarity of the connection of the thermoelectric cooler 5 to the current source is changed. At the same time, the operation of the device as a gas dryer is stopped for 10-15 minutes. Instead of cooling, the heating process of the chamber 1 takes place, and its walls are freed from condensate, which impedes heat exchange with the thermoelectric cooler 5. After that, the working connection to the power source and the further process of gas dehydration are restored.

Таким образом, конструкция термоэлектрического осушителя газов Груздева отличается простатой, компактностью, удобством в эксплуатации и экономичностью.Thus, the design of Gruzdev's thermoelectric gas dryer is distinguished by its prostate, compactness, ease of use and economy.

Применение термоэлектрического осушителя газов Груздева в системах охлаждения водородом мощных электрических машин повысит надежность работы этих систем в целом, сократит время простоя оборудования.The use of Gruzdev's thermoelectric gas dryer in hydrogen cooling systems of powerful electric machines will increase the reliability of these systems as a whole, and reduce equipment downtime.

Claims

A thermoelectric gas dryer containing a device for cooling gas and moisture condensation and a drying chamber with devices for supplying gas and draining dried gas and condensate, characterized in that the device for cooling gas and moisture condensation contains a thermoelectric cooler enclosed in a housing composed of Peltier elements, and a radiator, and the thermoelectric cooler with the surfaces of the cold junctions of the Peltier elements is installed with thermal contact on the outer surface of the drainage chamber, the radiator is it is placed on the outer surface of the thermoelectric cooler with thermal contact on the surfaces of the hot junctions of the Peltier elements and forms channels connected to the body for supplying and discharging the cooling medium, and the device for draining the dried gas is equipped with a moisture meter.