Для снижения энергопотребления компрессора в системе воздушного разделения и повышения надежности работы компрессора в данной статье предложен многоступенчатый охладитель-осушитель с матричной структурой для осушения воздуха на входе компрессора. Был построен экспериментальный стенд для многоступенчатого охлаждения и осушения, проведены тесты осушающих характеристик осушителя. Экспериментальные результаты показали, что при фиксированной влажности и температуре входящего воздуха, равных 11,7 г/(кг сухого воздуха) и 24,4 ℃, при увеличении массового расхода воздуха с 0,48 кг/с до 0,78 кг/с влажность выходящего воздуха увеличилась с 7,1 г/(кг сухого воздуха) до 7,7 г/(кг сухого воздуха); при фиксированных массовом расходе и температуре входящего воздуха 0,53 кг/с и 25,2 ℃ при повышении температуры охлаждающей воды с 6,9 ℃ до 11,9 ℃ влажность выходящего воздуха возросла с 7,1 г/(кг сухого воздуха) до 9,4 г/(кг сухого воздуха). Одновременно была разработана стационарная численная модель процессов тепломассообмена внутри осушителя, результаты моделирования сопоставлены с экспериментальными данными. Результаты показали, что средняя погрешность модели для влажности и температуры выходящего воздуха составила 8,6% и 2,1% соответственно, что свидетельствует о хорошей надежности модели. Далее было проведено моделирование для сравнения осушающих характеристик многоступенчатой матричной структуры и одноступенчатой крестотоковой структуры охладителя-осушителя. Установлено, что применение многоступенчатой структуры значительно повышает эффективность осушения: при массовом расходе входящего воздуха и охлаждающей воды 0,53 кг/с и 0,3 кг/с соответственно количество осушенного воздуха увеличивается на 4,3%, а эффективность осушения возрастает на 2,5%; увеличение длины модуля насадки позволяет повысить эффективность осушения. При фиксированном объеме прямоугольного модуля насадки 0,054 м3 при увеличении длины модуля с 0,14 м до 0,28 м коэффициент массообмена увеличивается с 4,3 г/(м2·с) до 6,5 г/(м2·с), а эффективность осушения повышается с 66,4% до 79,2%.

охлаждающее осушение;насадочная колонна;численное моделирование;эффективность осушения