УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ГЕРМЕТИЧНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ОТ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА Российский патент 2001 года по МПК A62B11/00 F25B9/14 

Изобретение относится к области криогенной техники и криогенных холодильных машин, работающих по обратному циклу Стирлинга, может быть использовано в качестве установки для очистки воздуха в герметичных помещениях специальных фортификационных сооружений, подводных лодок, орбитальных станций и т.д.

Известны технические решения для газификации сжиженных газов перед их раздачей потребителям с применением насосов высокого давления (Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова. М.: Иностранная литература, 1961, стр. 287-288).

Известно устройство емкости с вакуумно-порошковой изоляцией для хранения криогенных жидкостей (Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., М.: Энергоиздат, 1981, стр. 202).

Известно, что в области криогенных температур (60-160 K) наиболее высокоэффективным циклом является обратный цикл Стирлинга. Эффективность криогенных машин, работающих по обратному циклу Стирлинга, практически в 2 раза выше по сравнению с другими установками, применяемыми для сжижения газов (Усюкин И. П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, стр. 185-186).

Известно, что при ожижении воздуха в криогенной машине, работающей по обратному циклу Стирлинга, содержащей холодильник, регенератор и конденсатор, происходит очистка воздуха от углекислого газа и паров воды, вымораживаемых на поверхности детандерной головки (конденсатора) в виде "шубы" из льда и углекислоты, периодически удаляемых после нескольких дней непрерывной работы (Справочник по физико-техническим основам криогеники. /Под ред. М.П. Малкова. Изд. 2-е перераб. и доп., М.: Энергия, 1973, стр. 294). Однако ранее криогенные машины Стирлинга в системах очистки воздуха от вредных примесей не применялись.

Известно техническое решение устройства для поглощения углекислого газа из воздуха герметичного помещения, включающего в себя линию подачи грязного воздуха, электровентилятор и электронагреватель (Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Л.: Судостроение, 1979, стр. 128). Однако данные технические решения основаны на использовании химических реагентов, имеют значительные массогабаритные характеристики и энергетические затраты.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в снижении массогабаритных характеристик и энергетических затрат установок, предназначенных для поглощения углекислого газа из воздуха внутри герметичных помещений.

Для достижения этого технического результата установка для очистки воздуха герметичных помещений от углекислого газа, включающая в себя линию подачи грязного воздуха, электровентилятор и электронагреватель, снабжена регенеративным теплообменником, криогенной машиной Стирлинга, сливной линией жидкого воздуха, теплоизолированной емкостью для хранения жидкого воздуха, испарителем, связанным с теплоизолированной емкостью линией подачи жидкого воздуха, содержащей регулировочный и обратный клапана, линией газообразного чистого воздуха, соединяющей испаритель с внутренним пространством помещения, проходящей через регенеративный теплообменник и содержащей электронагреватель, при этом линия подачи грязного воздуха содержит механический фильтр и проходит в конденсатор криогенной машины через регенеративный теплообменник и испаритель.

Введение в состав установки для очистки воздуха герметичных помещений от углекислого газа регенеративного теплообменника, криогенной машины Стирлинга, теплоизолированной емкости для хранения жидкого воздуха, испарителя и линии газообразного чистого воздуха с электронагревателем, позволяет получить новое свойство, заключающееся в замораживании углекислого газа, паров воды и других вредных примесей в конденсаторе криогенной машины Стирлинга, а также снижении массогабаритных характеристик и энергетических затрат установок, предназначенных для поглощения углекислого газа из воздуха внутри герметичных помещений.

На чертеже изображена установка для очистки воздуха герметичных помещений от углекислого газа.

Установка для очистки воздуха состоит из линии подачи грязного воздуха 1, электровентилятора 2, механического фильтра 3, регенеративного теплообменника 4, криогенной машины Стирлинга 5 с конденсатором 6, линии слива жидкого воздуха 7, теплоизолированной емкости для хранения жидкого воздуха 8, линии подачи жидкого воздуха 9, с распложенными на ней регулирующим клапаном 10 и обратным клапаном 11, испарителя 12, линии газообразного чистого воздуха 13 с расположенным на ней электронагревателем 14.

Установка для очистки воздуха герметичных помещений от углекислого газа работает следующим образом.

Из помещения грязный воздух по линии 1 засасывается электровентилятором 2 и подается в механический фильтр 3, где он очищается от пыли и грязи. После этого воздух поступает в регенеративный теплообменник 4, где охлаждается встречным потоком холодного воздуха, а затем поступает в испаритель 12, где охлаждается до низких температур с частичным вымораживанием вредных примесей. Из испарителя 12 воздух поступает в конденсатор 6 криогенной машины Стирлинга 5, где он конденсируется, переходя в жидкую фазу. При этом на стенках конденсатора 6 вымораживаются остаточные вредные примеси, и прежде всего, углекислый газ. Очищенный жидкий воздух сливается самотеком по линии 7 слива жидкого воздуха в теплоизолированную емкость 8 для хранения жидкого воздуха. Из емкости 8 по линии жидкого воздуха 9, через регулировочный клапан 10 и обратный клапан 11 жидкий воздух поступает в испаритель 12, где за счет теплообмена он испаряется, переходя в газообразное состояние. Из испарителя 12 по линии газообразного чистого воздуха 13 воздух поступает в регенеративный теплообменник 4, где происходит его предварительный подогрев, а затем перед подачей в помещение - в электронагреватель 14, где происходит нагрев воздуха до необходимой температуры.

Установка относится к области криогенной техники и может быть использована в качестве установки для очистки воздуха в герметичных помещениях специальных фортификационных сооружений, подводных лодок, орбитальных станций и т. д. Установка для очистки воздуха герметичных помещений от углекислого газа включает в себя линию подачи грязного воздуха, электровентилятор и электронагреватель, а также снабжена регенеративным теплообменником, криогенной машиной Стирлинга, сливной линией жидкого воздуха, теплоизолированной емкостью для хранения жидкого воздуха, испарителем, связанным с теплоизолированной емкостью линией подачи жидкого воздуха, содержащей регулирующий и обратный клапаны, линией газообразного чистого воздуха, соединяющей испаритель с внутренним пространством помещения, проходящей через регенеративный теплообменник и содержащей электронагреватель. Линия подачи грязного воздуха содержит механический фильтр и проходит в конденсатор криогенной машины через регенеративный теплообменник и испаритель. Данная установка позволяет снизить массогабаритные характеристики и энергетические затраты. 1 ил.

Установка для очистки воздуха герметичных помещений от углекислого газа, включающая в себя линию подачи грязного воздуха, электровентилятор и электронагреватель, отличающаяся тем, что снабжена регенеративным теплообменником, криогенной машиной Стирлинга, сливной линией жидкого воздуха, теплоизолированной емкостью для хранения жидкого воздуха, испарителем, связанным с теплоизолированной емкостью линией подачи жидкого воздуха, содержащей регулирующий и обратный клапаны, линией газообразного чистого воздуха, соединяющей испаритель с внутренним пространством помещения, проходящей через регенеративный теплообменник и содержащей электронагреватель, при этом линия подачи грязного воздуха содержит механический фильтр и проходит в конденсатор криогенной машины через регенеративный теплообменник и испаритель.