SU1749655A1 - Способ отделени масла от хладагента и маслоотделитель холодильной установки - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к холодильной технике, а именно к маслоотделител м , и позвол ет повысить эффективность отделени  масла от хладагента. Сущность: способ заключаетс  в том, что смесь хладагента и масла подвергают три- бозлектризации, пропускают через электростатическое поле неравномерной напр женности, увеличивающейс  по направлению движени  смеси, а затем пропускают через электростатическое поле, создаваемое внутри маслоотделител . лоотделитель содержит корпус 1, заполненный фильтрующим материалом и подключенный к линии заземлени , перфорированный отбойный диск 4, установленный коаксиально корпусу 1 перфори- рованный цилиндр 5, имеющий внутреннюю токопровод щую 6. подключенную к линии заземлени , и наружную диэлектрическую 7 поверхности и выполненный с внутренним диаметром, большим, чем наружный диаметр входного патрубка 2, расположенный по оси корпуса 1е первый высоковольтный электрод 8, токопровод - щие элементы 9 которого образуют конусообразную поверхность, направленную вершиной 10 к входному патрубку 2, имеющему внутреннюю диэлектрическую поверхность , и закреплены на диэлектрической раме 11, второй высоковольтный электрод 12, у которого токонесущие элементы распо- ложены на диэлектрической поверхности 7 цилиндра 5, верхнюю 14 и нижнюю 15 крышки . 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. 3 /J Ч 4 О О СЛ СП

Description

Изобретение относитс  к холодильной ехнике, а именно к способам и устройствам л  отделени  масла от хладагента в холоильных установках.

Известен способ отделени  масла от ладагента в маслоотделителе холодильной становки, имеющей испаритель, конденсаор и линейный ресивер, путем пропускани  смеси хладагента и масла через слой идкого хладагента и направлени  хладагента из конденсатора в линейный ресивер через маслоотделитель, в котором организуют его противоток с парами хладагента без дросселировани  последних,

Известны устройства дл  разделени  сред, преимущественно маслоотделители холодильной установки, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и по русно размещенные внутри него сепаратор, отбойную перегородку и поплавковый клапан.

Недостатком известных устройств  вл етс  их низка  эффективность разделени  срел вследствие недостаточных сил, действующих на выпадение капельной жидкости из парового или газового потока.

Известно также устройство дл  разделени  сред, преимущественно маслоотделитель холодильной установки, содержащее цилиндрический корпусе входным и выходным патрубками и по русно размещенные внутри него сепаратор, отбойную перегородку, отбойную тарель, поплавковый клапан, перфорированную решетку и источник электрического тока, отрицательный полюс которого подсоединен к сепаратору, и положительный - к отбой- ной перегородке.

Данное устройство позвол ет более эффективно осуществл ть разделение сред, однако к недостаткам его следует отнести то, что создаваемое в устройстве электрическое поле заставл ет работать нижнюю сет- чатую перегородку, в то врем  как остальные наход тс  за пределами действи  электрических сил, способствующих отделению масла из среды. Кроме того, необходимость добавлени  специальной присадки в масло усложн ет процесс разделени  смеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  маслоотделитель холодильной установки, содержащей заполненный фильтрующим материалом корпус, служаи ий одним электродом, по оси которого расположен перфорированный патрубок,  вл ющийс  заземленным электродом, и отбойный диск, при этом оба

электрода создают электростатическое поле .

Недостатком известного маслоотделител   вл етс  низка  эффективность отделени  масла вследствие большого межэлектродного рассто ни , снижающего действие электрических сил на частицы масла или привод щего к повышенным энергозатратам на создание электрического пол ,

0 кроме того, отсутствие дополнительного электростатического пол  также снижает эффективность отделени  масла.

Цель изобретени  - повышение эффек5 тивности отделени  масла от хладагента.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе отделени  масла от хладагента путем пропускани  смеси хладагента и масла через электростатическое поле, создавае0 мое внутри маслоотделител , смесь хладагента и масла подвергают трибоэлектризации, пропускают через электростатическое поле неравномерной напр - женности, увеличивающейс  по

5 направлению движени  смеси, а затем пропускают через электростатическое поле, создаваемое внутри маслоотделител  между высоковольтным электродом и заземленным корпусом.

0 Способ отделени  масла от хладагента реализован в маслоотделителе дл  холодильной установки, содержащем заполненный фильтрующим материалом корпус, служащий одним из электродом, по оси ко5 торого расположен входной патрубок и другой электрод, отбойный диск, в котором козксиально корпусу установлен перфорированный цилиндр, имеющий токопровод - щую внутреннюю и диэлектрическую

0 наружную поверхности, а по оси корпуса расположен первый высоковольтный электрод , токонесущие элементы которого образуют конусообразную поверхность, направленную вершиной к входному пат5 рубку, имеющую внутреннюю диэлектрическую поверхность и выполненному с наружным .диаметром меньшим, чем внутренний диаметр перфорированного цилиндра , на наружной диэлектрической

0 поверхности которого расположены токонесущие элементы второго высоковольтного электрода, при этом внутренн   токопрово- д ща  поверхность цилиндра и корпус заземлен .

5 Способ основан на том, что в процессе трибоэлектризации частицы масла, содержащиес  в хладагенте, отличные по своему размеру, приобретают различные разр ды. Следовательно, в электростатическом поле неравномерной напр женности, увеличивающейс  по направлению движени  смеси,

происходит дифференциальное отделение частиц масла, т.е. в области с малой напр женностью происходит отделение крупных частиц, а по мере увеличени  напр женности размер отдел емых частиц уменьшаетс . Дальнейшее пропускание смеси хладагента и масла через электростатическое поле и фильтрующий материал обеспечивает полное отделение оставшегос  масла,

Создание электростатического пол  между высоковольтным электродом и корпусом также способствует повышению эффективности отделени  масла, так как при этом электрические силы направл ют частицы масла перпендикул рно движению хладагента и не преп тствуют этому движению. Кроме того, повышаетс  безопасность эксплуатации , так как исключаетс  по вление напр женности на корпусе.

Установка в маслоотделителе коакси- ально его корпусу перфорированного цилиндра , имеющего токопровод щую внутреннюю поверхность и диэлектрическую наружную поверхность, обеспечивает возможность использовани  внутренней поверхности в качестве заземленного электрода , а на наружной поверхности размещать высоковольтный электрод. Перфораци  обеспечивает прохождение хладагента внутрь корпуса.

Расположение по оси корпуса высоковольтного электрода, токопровод щие элементы которого образуют конусообразную поверхность, направленную вершиной к входному патрубку, позвол ет создать электрическое поле неравномерной напр женности , увеличивающейс  по ходу хладагента, что обеспечивает дифференцированное по размерам отделение масла, т.е. в области с меньшей напр женностью отдел ютс  более крупные частицы масла, а далее по ходу хладагента с увеличением напр женности отдел ютс  более мелкие капли, что значительно повышает эффективность отделени  масла в маслоотделителе в целом.

Выполнение входного патрубка с наружным диаметром, меньшим, чем внутренний диаметр перфорированного цилиндра, позвол ет исключить попадание отдел емого масла ЁО входной патрубок (обратное сте- кание), так как масло, оседающее на внутренней поверхности цилиндра, под действием неравномерного электростатического пол  будет стекать на нижнюю крышку вокруг входного патрубка, мину  его. Выполнение входного патрубка с внутренней диэлектрической поверхностью позвол ет осуществл ть трибоэлектризацию

частиц масла, вследствие чего они приобретают электрические зар ды и повышаетс 

эффективность разделени .

Размещение токонесущих элементов второго высоковольтного электрода на наружной диэлектрической поверхности перфорированного цилиндра позвол ет

0 создать электрическое поле, способствующее отделению оставшегос  масла и не преп тствующее движению хладагента.

Заземление корпуса и .внутренней поверхности перфорированного цилиндра га5 рантирует исключение возможности по влени  напр жени  на корпусе или патрубках маслоотделител , что во многом повышает безопасность эксплуатации, а также обеспечивает требуемое направление сило0 вых линий создаваемых электростатических полей.

На чертеже схематически изображен маслоотделитель холодильной установки. Маслоотделитель содержит корпус 1,

5 заполненный фильтрующим материалом и подключенный к линии заземлени , входной 2 и выходной 3 патрубки, перфорированный отбойный диск 4, установленный коаксиально корпусу 1 перфорированный

0 цилиндр 5, имеющий внутреннюю токопровод щую 6, подключенную к линии заземлени , и наружную диэлектрическую 7 поверхности и выполненный с внутренним диаметром большим, чем наружный диа5 метр входного патрубка 2. расположенный по оси корпуса 1 первый высоковольтный электрод 8, токонесущие элементы 9 которого образуют конусообразную поверхность, направленную вершиной 10 к входному пат0 рубку 2, имеющему внутреннюю диэлектрическую поверхность, и закреплены на диэлектрической раме 11, второй высоковольтный электрод 12, у которого токонесущие элементы расположены на

5 диэлектрической поверхности 7 цилиндра 5, верхнюю 14 и нижнюю 15 крышки, патрубок 16 дл  слива масла, изол тор 17 дл  высоковольтной линии, сетчатый диск 18.

Маслоотделитель работает следующим

0 образом.

Подают заданный потенциал на токонесущие элементы 9 и 13 высоковольтных электродов 7 и 12, при этом возникает электрическое поле неравномерной напр жен5 ности между токонесущими элементами 9 и токопровод щей заземленной поверхностью 6, а также равномерное электрическое поле между токонесущими элементами 13 и заземленным корпусом 1. Поступающие через входной патрубок 2 в перфорированный цилиндр 5 пары хладагента подвергаютс  действию электрического пол  неравномерной напр женности, в результате чего сначала более крупные частицы масла, а затем по ходу движени  паров хладагента и увеличени  напр женности и более мелкие частицы масла приобретают электрический зар д, измен ют траекторию движени  и осаждаютс  на внутренней заземленной поверхности 6 цилиндра 5. Далее пэры хладагента через перфорацию цилиндра 5 поступают в зону корпуса 1, заполненную фильтрующим материалом, где подвергаютс  воздействию электрического пол , созданного между токонесущими элементами 12 и заземленным корпусом 1, при этом происходит механическое отделение оставшегос  масла, а также интенсивный процесс коагул ции мелкодисперсных частиц в более крупные, которые под действием электрических сил совершают движение , направленное к заземленному корпусу 1. Очищенные от масла пары хладагента проход т отбойный перфорированный диск 4 и через выходной патрубок 3 выход т из маслоотделител . Масло, осевшее на внутренней поверхности корпуса 1 на фильтрующем материале на внутренней поверхности цилиндра 5, под действием силы т жести проходит через сетчатый диск 18 и скапливаетс  в нижней крышке 15, откуда удал етс  через патрубок 16.

На токонесущие элементы 9 и 13 по мере необходимости (в зависимости от выбранного режима и вида хладагента) можно подавать импульсное или пульсирующее напр жение .

Следует также отметить, что скорость потока паров хладагента незначительна (не более 0,5 м/с), что способствует полному отделению масла из паров хладагента в сильном электрическом поле.

Способ осуществл ют следующим образом .

Смесь паров хладагента и масла подвергают трибоэлектризации на диэлектрической поверхности и пропускают через электростатическое поле неравномерной напр женности, увеличивающейс  по ходу движени  смеси, в котором сначала более крупные частицы, а по мере увеличени  напр женности и более мелкие частицы масла приобретают электрический зар д и, измен   направление траектории движени , отдел ютс  от паров хладагента, которые далее пропускают через электростатическое поле, создаваемое внутри маслоотделител  между высоковольтным электродом и заземленным корпусом, при этом оставшиес  частицы масла под действием электрических сил совершают направленное к заземленному корпусу движение и осаждаютс  на нем. Далее, освободившиес  от масла пары хладагента совершают дальнейшее движение, а отделившеес  масло направл ют в предназначенную дл  сбора емкость.

Целесообразно создавать электростатическое поле неравномерной напр женности , увеличивающейс  в 2-9 раз по ходу движени  смеси паров хладагента и масла. Такой интервал обусловлен тем, что обычно

размеры частиц масла отличаютс  в 2-3 раза , а величина приобретаемого зар да пр мо пропорциональна произведению квадрата размера частицы на напр женность электрического пол  (формула М.Потенье ):

0

5

0

q 12 лгЈо Е Fr

л е п о к t

(1)

4jtЈo+ rentct где Со - электрическа  посто нна ;

Е - напр женность электрического пол ;

R - радиус частицы;

е - зар д иона;

п- концентраци  ионов;

к - подвижность ионов;

I- врем  зар дки.

Таким образом, уменьшение размера частиц будет компенсироватьс  увеличением напр женности, следовательно, величина приобретаемого частицами зар да остаетс  посто нной и эффективность отделени  масла не уменьшитс .

П р и м е р 1, На токонесущие элементы 9 и 13 высоковольтных электродов 7 и 12

подают потенциал 5 кВ, Включают холодильную установку и подают пары хладагента , содержащие частицы масла, в маслоотделитель. По количеству удал емого из маслоотделител  масла определ ют эффективность осуществлени  способа,

П р и м е р 2. Осуществл етс  аналогично примеру 1, при этом на токонесущие элементы 9 и 13 подают потенциал 6 кВ.

П р и м е р 3, Осуществл етс  аналогично примеру 1, при этом на токонесущие элементы 9 и 13 подают потенциал 8 кВ.

П р и м е р 4, Осуществл етс  аналогично примеру 1, при этом на токонесущие элементы 9 и 13 подают потенциал 9 кВ.

Примере. Осуществл етс  аналогично примеру 1, при этом на токонесущие элементы 9 и 13 подают потенциал 10 кВ.

Результаты по примерам 1-5 представлены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемые способ и устройство позвол ют повысить эффективность отделени  масла от паров хладагента по сравнению с прототипом в 1,12-1,25 раза.

Величина подаваемого на токонесущие элементы потенциала зависит от многих факторов - скорости и температуры паров хладагента, геометрических размеров маслоотделител , вида хладагента и т.п. Из экс- периМ ентальныхисследований

установлено, что наиболее рациональным интервалом потенциала, подаваемого на токонесущие элементы,  вл етс  1-20кВ. При более низком потенциале эффективность отделени  падает вследствие малых величин зар дов, приобретаемых частицами масла, а также электрических сил, действующих на частицы масла. При более высоком потенциале нарушаетс  нормальна  работа маслоотделител  вследствие возникновени  предпробойного состо ни . Более высокий потенциал можно подавать при импульсном или пульсирую щем режиме работы источника питани .

Claims (2)

1. Формула изобретени  1-. Способ отделени  масла от хладагента путем пропускани  смеси хладагента и масла через электростатическое поле, создаваемое внутри маслоотделител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности отделени  масла, смесь хладагента и масла подвергают трибоэлектри- зации,пропускаютчерез

   электростатическое поле неравномерной напр женности, увеличивающейс  по най

   правлению движени  смеси, а затем пропускают через электростатистическое- поле, создаваемое внутри маслоотделител  между высоковольтным электродом и заземлен5 ным корпусом.
2. 2. Маслоотделитель холодильной установки , содержащий два электрода, один из которых высоковольтный, заполненный фильтрующим материалом корпус, по оси

   10 которого расположен входной патрубок и один из электродов, отбойный диск и перфорированный цилиндр, установленный коак- сиально орпусу, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности от15 делени  масла, перфорированный цилиндр выполнен с токопровод щей внутренней и диэлектрической наружной поверхност ми, а по оси корпуса расположен высоковольтный электрод, токонесущие элементы кото20 рого образуют конусообразную поверхность, направленную вершиной к входному патрубку, имеющему внутреннюю диэлектрическую поверхность и выполненную с наружным диаметром, меньшем, чем

   25 внутренний диаметр перфорированного цилиндра , на наружной диэлектрической поверхности которого расположены токонесущие элементы дополнительного высоковольтного электрода, при этом внут- 30 ренн   токопровод ща  поверхность цилиндра и корпус заземлены.