Устройство для осушения воздуха Советский патент 1983 года по МПК F25B21/02 

to

00

со

vj

Изобретение относится к устройствам для осушения воздуха методом конденсации или вымораживания преимущественно в замкнутых объемах, например, контейнерах с приборами, где требуется глубокая осушка воздуха и поддержание заданной относительной влажности воздуха с высокой точностью.

Известен термоэлектрический осушитель воздуха, содержаший термобатарею, теплопоглош,ающий радиатор, теплорассеиваюший теплообменник, разделенный на секции. Для обеспечения возможности регулирования параметров осушителя при осушении воздуха расширительного бака трансформатора секции снабжены проушинами с резьбовыми отверстиями разного диаметра, через которые пропушены несущие шпильки. Конструкция позволяет раздвигать и сдвигать термоэлектрические секции по высоте бака, что позволяет регулировать количество осушаемого воздуха и степень осушения 1.

Недостатками осушителя являются обеспечение возможности лишь грубого регулирования степени сушки воздуха в небольших пределах и сложность конструкции.

Известно устройство для осушения воздуха, содержащее основную термобатарею с холодными и горячими спаями, снабженными радиаторами, источник электроэнергии и автономную термобатарею, один из спаев которой имеет тепловой контакт с атмосферой. Устройство позволяет в некоторых пределах регулировать относительную влажность воздуха на выходе из него за счет изменения количества воздуха, подсасываемого через регулируемое проходное сечение окна 2.

Недостатком устройства является ограниченная область применения ввиду малого диапазона поддерживаемой относительной влажности воздуха. Устройство обеспечивает осушение воздуха до точки росы лишь выше 0°С, так как оно не работает в режиме оттаивания снега. Устройство конструктивно сложно: дополнительная термобатарея имеет механизм перемещения, окно с регулируемым проходным сечением, вентилятор, корпус. Кроме того, устройство недостаточно надежно ввиду наличия механически движущихся элементов.

Цель изобретения - расширение диапазона поддерживаемой влажности воздуха, упрощение конструкции устройства и обеспечение автоматического регулирования режима его работы.

Цель достигается тем, что известное устройство для осушения воздуха, содержащее основную термобатарею с холодными и горячими спаями, снабженными радиаторами, источник электроэнергии и автономную термобатарею, один из спаев которой имеет теп.ловой контакт с атмосферой, дополнительно содержит позиционный регулятор напряжения, установленный между источником электроэнергии и основной термобатареей и подсоединенный к автономной термобатарее, второй спай которой установлен на радиаторе горячего спая основной термобатареи.

На чертеже изображено описываемое устройство.

Устройство содержит основную термобатарею 1 с холодными спаями 2 и горячими спаями 3, каждый из которых снабжен радиаторами 4 и 5 соответственно, источниик электроэнергии 6, автономную термобатарею 7, со спаями 8 и 9, позиционный регулятор 10, напряжения компаратора И и 12, усилителя 13, задающего устройства 14, триггера 15 и усилителя 16 выпрямителя 17.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения устройства температура окружающей среды равна температуре радиатора 4 и спаев 8, дополнительной термобатареи 7, размещенных на радиаторе 4. Термо-ЭДС, вырабатываемая термобатареей 7, а соответственно и выходной

сигнал усилителя 13, пропорциональный разности температур между радиатором 4 и окружающей средой, равны нулю. Задающее устройство 14 вырабатывает эталонные напряжения УЭТ, и Ugr,, причем Ugr иэт7- На входах компараторов 11 и 12

термо-ЭДС дополнительной термобатареи 7, усиленное усилителем 13 сравнивается с эталонными напряжениями 13., и Оэтт- В момент включения усилителя 13 выходное напряжения Ujj (фиг. 2а) равно нулю и справедливо неравенство U,3 этг эт

При выполнении этого условия выходные напряжения с компараторов 11 и 12 (Un и и is) соответственно равны Un 1, и Ui2 О (выход компаратора 11 соединен с S-входом триггера 15, а выход компаратора 12 соединен с R-входом триггера 15. В момент включения 5 1 и R 0 и триггер 15 устанавливается в единичное состояние Ui5 1. Выходной сигнал триггера 15 через усилитель мощности 16 поступает на управляемый выпрямитель 17. Ток основной

термобатареи 1, определяемый состоянием управляемого выпрямителя 17, соответствует максимальному значению и работе основной термобатареи 1 в режиме охлаждения. Температура радиатора 4 понижается, при этом тепловая мощность, выделяемая

термобатареей 1, поступает на радиатор 5, где рассеивается в окружающую среду или за счет конвективного движения воздуха, либо за счет принудительного обдува. При понижении температуры радиатора 4 ниже

точки росы окружающего воздуха на его поверхности начинает конденсироваться влага в виде снега или капель. По мере понижения температуры теплопоглощающего радиатора 4 на дополнительной термобатарее 7 растет терме-ЭДС, пропорциональная разности температур между температурой окружающей среды и температурой теплопоглощающего радиатора 4. Усиленный сигнал дополнительной термобатареи 7 сравнивается с эталонными напряжениями и, когда иэт7 и,з , компаратор 12 срабатывает и его выходной сигнал 0,2 становится равным единице, при этом выходной сигнал компаратора 11 также равен единице, т.е. на входы RS триггера 15 поданы входные сигналы , S l. В результате сохраняется прежнее выходное состояние триггера 15, т.е. на выходе усилителя 16 остается высокий потенциал: через термобатарею 1 продолжает течь ток, термо-ЭДС дополнительной термобатареи 7 возрастает. Когда срабатывает компаратор И, UM 0 на входе триггера 15 устанавливаются сигналы 5 0, R 1 и триггер 15 устанавливается в нулевое состоя ние. При этом управляемый выпрямитель 17 обесточивает основную термобатарею 1. Тем пература радиатора 4 начинает повышаться, как за счет перетекания тепла от радиатора 5 через термобатарею 1, так и за счет непосредственноьго теплообмена с окружающей средой. Идет процесс оттайки. Намороженный снег тает, и вода стекает в сливной коллектор (на чертеже не показан). При повышении температуры радиатора 4 термо-ЭДС дополнительной термобатареи 7 начинает уменьшаться. Когда U Ugr, срабатывает компаратор 11, на входах RS триггера 15 , , и триггер сохраняет свое состояние. Продолжается процесс оттайки. Далее, когда Uj иэт7 срабатывает компаратор 12, на входах RS триггера 15 R 0, S 1 и триггер 15 устанавливается в единичное состояние. На выходе усилителя мощности 16 появляется высокий потенциал и управляемый выпрямитель 17 подает ток на термобатарею 1. Температура радиатора 4 начнет понижаться термо-ЭДС дополнительной термобатареи 7 увеличивается и цикл работы устройства повторяется. При каждом оттаивании удаляется часть сконденсированной влаги и точка росы воздуха в замкнутом объеме от цикла к циклу понижается, асимптотически приближаясь к заданной, и затем поддерживается на уровне, определяемом величиной Ugr, - При этом время намораживания, и, следовательно. время цикла от цикла к циклу увеличивается по мере понижения влагосодержания воздуха. Изменяя величину USTI, можно задавать любой уровень относительной влажности воздуха в замкнутом объеме по точке росы. Величина Ugr выбирается из тех соображений, чтобы при отключении основной термобатареи 1 температура радиатора 4 повысилась настолько, чтобы произошло полное оттаивание снега. При этом температура радиатора 4 в конце оттаивания должна быть на несколько градусов ниже температуры окружающего воздуха, но не ниже 0°С. Аналогичным образом устройство работает и в том случае, когда заданная точка росы выще 0°С. В этом случае влага выделяется непрерывно в виде капель и стекает в сливной коллектор, а режим оттаивания может отсутствовать вовсе или заменяться кратковременным нагревом радиатора 4 при отключении основной термобатареи 1. Устройство работает в экономичном режиме, так как время цикла обратно пропорционально влагосодержанию воздуха в осушаемом объеме. При высокой влажнос снеговая шуба нарастает быстро и превращается в тепловую изоляцию, при этом температура радиатора 4 быстро понижается, соответственно сигнал усилителя 13 быстро растет до величины UST, и основная термобатарея 1 отключается. По мере понижения влагосодержания воздуха снеговая шуба нарастает медленно и соответственно растет время намораживания ;.... ТаВ описываемом устройстве расширен диапазон поддерживаемой влажности воздуха по точке росы ниже 0°С и до минус Устройство может работать при температуре окружающего воздуха от О до 100°С и обеспечивает поддержание любой влажности воздуха по точке росы в диапазоне от 100°С до минус 60°С. Точность же поддержания влажности воздуха в диапазоне температур определяется щириной диапазона, так как коэффициент термо-ЭДС дополнительной термобатареи зависит от температуры. В диапазоне температур 5-35°С устройство обеспечивает точность поддержания заданной влажности ± 3°.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУШЕНИЯ ВОЗДУХА, содержащее основную термобатарею с холодными и горячими спаями, снабженными радиаторами, источник электроэнергии и автономную термобатарею, один из спаев которой имеет тепловой контакт с атмосферой, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического регулирования режима работы устройства, оно дополнитель но содержит позиционный регулятор напряжения, установленный между источником электроэнергии и основной термобатареей и подсоединенный к автономной термобатарее, второй спай которой установлен на радиаторе горячего спая основной термобатареи.