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压力干燥装置的研制与使用

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2011-12-21 13:55:08 人气: 标签:

  压力容器和压力管道在使用一段时间后为了排除隐患和缺陷,必须定期进行耐压试验,一般采用水压试验。试验后如果不进行干燥,不仅会引起压力容器和压力管道内壁和附属设备的腐蚀,使所输产品受到污染,而且在一定温度和压力下瓶内空气将与水结合形成水合物。水合物大量形成,使压力容器和压力管道内气体会造成压力管道堵塞而引发事故。特别是阀门、仪表管路系统等处更容易因水合物的形成而失灵,避免这些问题的途径是在压力容器和压力管道水压试验后进行干燥,彻底除去压力容器和压力管道中的游离水和绝大部分水蒸气。当前压力容器的干燥或者由大的修理厂进行回收加热高温除湿,或者只用空气吹扫。前者不仅不方便,还造成人力物力运力的极大浪费;后者效果明显达不到要求;而针对小口径的压力管道的干燥研究更是没有进行。本文针对以上现象提出便携式干燥机的方案,并在实际运用中取得不错的效果。

  1干燥机设计常用的干燥方法主要有真空干燥法、干空气(或氮气)等吹扫干燥法和甲醇或乙二醇等扫线干燥法。对于长距离大口径压力管道,以上方法使用效果很好,而且已经有大量文献研究。然而,对于压力容器和压力管道的干燥还没有相关的研究。因此,为了满足实际需求,综合考虑使用环境,设备价格,干燥成本以及干燥要求等因素后,决定按照图1方案使用干空气吹扫干燥法对压力容器和压力管道进行干燥除湿。

  干空气吹扫干燥的原理是:低露点的空气进入压力容器和压力管道后会促使残留在管壁上的水蒸发,湿气由空气流带走。判断干燥的方法是:监测压力容器和压力管道出口空气的湿度或露点,当其小于预定值时,表明压力容器和压力管道已经干燥;另一种方法是同时监测入口和出口的露点,当两者相等时,表明压力容器和压力管道已经干燥。影响干空气干燥效果和时间的因素有以下几个方面:(1)干空气的最初含水量。理论上使用的干空气越干,干燥时间越短。

  (2)环境温度。压力管道所处的环境温度越高,越有利于水分的蒸发,同时干空气的吸水能力越大,干燥效果越好。

  (3)压力管道内的残留水量。压力管道内的残留水量越少,分布越均匀,干燥时间越短。

  (4)干空气的流量。干空气流量越大,干燥时间越短,但5~8m/s的干空气流速在效果和经济上都比较好,再增加干空气的流速对干燥的效果影响不大。

  产品与市场2干燥机子系统设计根据以上的分析,考虑使用电加热器加热空气,再用风机将热的干燥空气送入压力容器和压力管道中。使用湿度控制系统控制干燥机工作,使用温度控制系统控制加热器工作时的温度。压力容器和压力管道加热温度不能过高,因此需要在设备中使用测温计、温度控制器和继电器控制电加热器电路的通断以达到控制温度的目的。当压力容器内部湿度等于要求湿度时,干燥机()停机。因此,我们要对电加热器、风机、以及温湿度控制系统进行设计和选型。

  2.1湿度控制系统湿度控制系统由湿度控制器、传感器和继电器组成。通过湿度控制器,设定压力容器/管道要达到的湿度值。使用湿度传感器,监测压力容器和压力管道出口的空气湿度或露点,同时向温度控制系统发送实时的湿度数据。当其小于预定值时,表明压力容器和压力管道已经干燥。温度控制器向继电器发出信号,继电器断路,干燥系统停止工作。

  2.2温度控制系统为了保证加热干燥不会对压力容器和压力管道的材料性能产生不良影响,加热温度不能超过120℃。这样就要求在干燥机的设计中考虑到电加热器工作的功率问题。首先将温度控制器的报警温度设定为120℃,通过安放在电加热器内部的测温元件,实时测量电加热器内部气体温度,当温度超过120℃时,和测温元件相连的控制器向继电器发出信号,继电器使电路断路,来减小电加热器功率;当测温元件测得电加热器温度低于120℃时,控制器通过继电器控制电路通路,来提高电加热器的功率。这里选用热电偶温度计作为测温元件,搭配使用温度控制器。具体实现电路参考图2。根据实际需要,有两种方案:方案1是继电器电路控制一根或多根电加热元件,当温度超过额定温度时,自动断电,使一部分电热元件停止工作,降低电加热器功率,从而达到降低空气温度的目的;方案2是继电器连接整个电加热器,当温度超过额定温度时,自动断电,使整个电加热器停止工作,降低空气温度。

  方案1适用于电加热器工作功率小,测温计对温度反应灵敏度要求不高的情况;方案2适用于电加热器整体工作功率大,对温度的要求严格的情况。我们设计的压力容器和压力管道干燥机只是需要在压力容器和压力管道内通入热空气,对温度的变化范围要求不苛刻,因此采用方案1。

  2.3风机的选定根据便携的要求选择小功耗的中压离心式风机。风机选择主要看风量和风压,在这里,我们以干燥半径r=10mm的压力管道为例。压力管道入口面积为:S=r 2(1)气体流量为:V=Sv(2)在考虑到在气体传输过程中的损耗,得出风机的理论出风量要大于9.0432m 3/h。这个值要远小于任何一款离心式风机的额定出风量。主要是由于压力容器和压力管道口径小,会产生很大的风阻,使得离心式风机的实际送风量远不能达到理论值。在本设计中重点在于快速加热压力容器和压力管道,没有必要也不可能去考虑风速。这样就会出现两种情况:风速快,需要提高加热器功率;风速低,需要降低加热器功率。在条件允许的范围内,加热器功率越大越好。因此,在计算中按风速最不乐观的估计进行计算,定风速为8m/s。

  2.4电加热器的设计

  选电加热元件时,一般均按加热空气的温差5~10℃考虑。当温差大时,宜选用排数多的或多级串联使用,电热元件排列均为错列布置,一般分为3、4、5排。SRQ型管状电热元件适用于湿度不大于90%的无爆炸无腐蚀性的空气加热风管系统。其最高工作温度为360℃,安装方式如所示。

  选用该种方式主要有两点好处:①采用交叉式排列,使电热元件和流动的空气接触时能加大空气流动阻力,有利于更充分的传热;②采用多级串联,将大功率的电热元件分成多个小功率的电热元件,这样一方面提高了空气在加热器内的行程,另一方面降低了电热元件使用功率,延长了电热元件的寿命。

  选用四根型号为SRQ2-220/1.5的电热元件,单根功率为w,则电加热器的功率W为:W=4gw(3)用电加热器对流量为V的空气进行加热,要使温度由20℃升高至120℃,可通过下面的气体体积公式(4)求得:△t=W/CV(4)单根电热元件功率为w=1.5Kw,则电加热器的功率W=6Kw,空气的比热C=1.005kJ/Kkg,=1.2kg/m 3,则温度升高=100℃时,V=49m 3。说明电加热器功率足以加热风机送来的空气。

  3应用实例通过对一组两头开口的气瓶在不同的温度和湿度条件下进行干燥对比试验,得出表1数据,发现使用热空气干燥的方法能够大幅度减少工作时间,提高工作效率。同时,在使用过程中体现出了安全可靠和使用方便的优点,充分证明了该设计的有效性。

  4结论第一,整机设计轻巧,便于携带;第二,采用交叉式排列电,使热元件和流动的空气接触时能加大空气流动阻力,有利于更充分的传热;第三,采用多级串联,将大功率的电热元件分成多个小功率的电热元件,这样一方面提高了空气在加热器内的行程,另一方面降低了电热元件使用功率,延长了电热元件的寿命;第四,使用温湿度控制系统,能够方便的调节干燥度和加热温度,并且能够实现过热保护。

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