Важнейший показатель качества сжатого воздуха – его влажность. Данный показатель регламентируется стандартами ГОСТ и ISO и является гарантией правильной работы пневмоинструмента. В результате осушения воздуха не появляется коррозия, ржавчина, что продлевает срок службы инструмента. Результат достигается путем достижения точки росы.
Точка росы – термин, обозначающий количество содержащейся в сжатом воздухе влаги. Измеряют в мг на м3. Точка росы – это температура, при которой охлаждённый воздух начинает оседать в виде капель влаги.
Другими словами – удаление конденсата происходит за счет соблюдения постоянной низкой влажности воздуха, достигаемой либо адсорбцией, либо охлаждением.
Типы осушителей сжатого воздуха
- нециклические осушители;
- с внешним нагревом;
- циклические;
- использующие тепло от сжатого воздуха;
- с внутренним нагревом;
- осушители без нагрева;
- с принудительной вентиляцией и подогревом;
- деликвисцентные осушители.
По принципу работы осушители делятся на:
- адсорбционные осушители: водяной пар, который присутствует в сжатом воздухе, собирается адсорбентом, после чего влагу удаляют при помощи нагрева или продува. В зависимости от того, какое адсорбирующее вещество применяют, точка росы достигает -40°С -70°С;
- рефрижераторные осушители: принцип работы как у холодильника – воздух охлаждается до точки росы ( 3°С). Вариант является экономичным, не требующим больших вложений и дорогостоящего обслуживания оборудования;
- мембранные осушители: влага задерживается специальной мембраной, расположенной внутри корпуса. Состоит мембрана из тонких волокон или трубочек, через которые пропускают сжатый воздух для отделения влаги. Температура точки росы находится между показателями адсорбционного и рефрижераторного осушителей. Плюсы – в мембранном осушителе отсутствуют детали и материалы, требующие замены.
В цепи оборудование устанавливают после воздушного компрессора в сочетании с фильтрами разной степени очистки воздуха от масла и твердых частиц.
От выбора осушителя сжатого воздуха для компрессора зависит срок службы пневматического оборудования. Осушитель снижает массовую долю примесей, защищает детали механизма от коррозионных процессов, исключает замерзание и, как следствие, образование наледи при достижении низких температур.
Критерии выбора осушителя
Основными критериями для выбора осушителя являются:
- производительность;
- входное давление воздуха;
- температура окружения;
- температура выходящего воздуха (на выходе у поршневого компрессора до +45°С);
- очка росы. Для подбора оптимального вида осушителя необходимо ориентироваться на поправочные коэффициенты. Обычно их указывают в поправочных таблицах, предоставляемых производителем.
При выборе оборудования обращают внимание на условия, при которых должно эксплуатироваться пневмооборудование, а затем – осуществлять подбор согласно подходящим значениям точки росы.
Область применения и конструктивные особенности
Чаще всего осушители воздуха применяются на производствах – промышленное оборудование часто сопровождается выбросом в окружающий воздух паров масла и воды.
Основные конструктивные элементы: корпус, соединенный с пневмопроводом, и стакан, состоящий из заслонки, дефлектора, фильтра, крыльчатки и пробки.
Принцип работы прост: поступающий в корпус механизма сжатый воздух перемещается к крыльчатке, где при помощи лопастей, направляющих воздушные потоки, начинает закручиваться. Под воздействием центробежной силы частички влаги выпадают на стенках стакана, а посте конденсации стекают на дно. Удаление происходит при помощи открытия специальной пробки. При этом к дефлектору, который имеет фильтр для удержания твердых частиц, направляется воздушный поток с поднятыми частицами.
Принцип работы рефрижераторного осушителя
Так как влажность воздуха, нагнетаемого компрессором, может достигать 90%, то последствия попадания влаги в механизм могут быть различными: от коррозионных процессов до остановки работы всего механизма или сбоев в стандартных программах. Удаление влаги – это один из наиболее эффективных способов сохранности оборудования.
Наиболее распространенным является использование рефрижераторного осушителя. Его принцип работы такой же, как у кондиционера и холодильника. Хладагентом выступает фреон (это и послужило причиной установления названия «холодильный»). Влага из сжатого воздуха сначала подвергается конденсации, а потом удаляется. При возрастании разницы температур воздуха на входе и выходе растет и количество удаляемой влаги.
В сжатом воздухе остается меньше влаги, если температура, до которой охлаждали воздух, была максимально низкой. Чем ниже температура – тем больше конденсируется влаги.
Для рефрижераторного осушителя точка росы 3°С – это температура, при которой при постоянном давлении пар достигает точки насыщения и выпадает в конденсат. В зависимости от степени насыщения воздуха водяными парами точка росы достигает приближения к фактической температуре.
Процесс работы осушителя
Рефрижераторный осушитель сжатого воздуха работает по схеме:
Пригоняемое сжатым воздухом тепло в теплообменнике поглощается охлажденным воздухом, движущемся в противоположном направлении. На этом этапе происходит конденсация почт 60% всей влаги из сжатого воздуха, при этом не происходит затрат дополнительной энергии.
Проходя через теплообменник и охлаждаясь после этого сжатый воздух достигает необходимой для конденсирования температуры. Циркуляция хладагента обеспечивается компрессором. Влага, оставшаяся после достижения необходимого давления, охлаждается, а затем удаляется автоматически.
Минусом подобных устройств является невозможность понижать точку росы.
Принцип работы
Рефрижераторный осушитель состоит из двух контуров. В одном происходит циркуляция хладагента, в другом – охлажденного воздуха. В процессе охлаждения воздуха влага из него удаляется в теплообменниках: тип «воздух-воздух» в первую очередь, тип «воздух-хладагент» - во вторую. Второй вид «воздух-хладагент» является, по факту, испарителем. Тепло от входящего влажного воздуха в теплообменнике первого типа частично передается сухому воздуху на выходе. При этом является возможным экономить до 50% энергии, которая необходима для осушения воздуха. В испарителе происходит кипение хладагента, который благодаря преобразованию энергии из воздуха, снижает температуру к точке росы. Из таким образом охлажденного воздуха влага оседает в виде конденсата, образовывая капли воды. Для того, чтобы капли убрать, воздух прогоняют через сепаратор (отделитель конденсата с центробежной силой). Движение в сепараторе осуществляется по спирали, при этом осевшие капли центробежная сила отбрасывает к стенкам сепаратора, где они стекают на дно. Со дна их автоматически убирают автоматическим клапаном сброса конденсата.
Контур хладагента очень похож на холодильник – холодильный компрессор гонит хладагент по кругу. В конденсатор поступает хладагент, который предварительно был сжат и нагрет в компрессоре. Этот конденсатор представляет собой теплообменник, где через специальную систему трубок, которые окружены ребристыми алюминиевыми структурами и передающими тепло, осуществляется прохождение горячего теплоносителя. У меди и алюминия высокая теплопроводность, что делает процесс теплоотвода значительно проще. Кроме того, на конденсаторе устанавливается специальный вентилятор, увеличивающий степень охлаждения алюминиевых решеток. Хладагент в охлаждённом состоянии после конденсатора оказывается в специальной трубке, диаметр которой достаточно мал. Согласно закону Бернулли, скорость течения в канале увеличивается соответственно сужению канала, следственно понимается давление и температура. Если температура на капиллярной трубке упадет до отрицательных значений, то на испарителе начнет образовываться лед. Для контроля температуры установлен специальный датчик, настроенный на минимальное допустимое значение. При достижении минимального значения открывается автоматический электроклапан, который перенаправляет хладагент по специальному байпасному контуру. Контур проходит в обход холодильного конденсатора. В случае возможности обледенения в испаритель направляется порция горячего хладагента, которая нагревает его и препятствует появлению льда. В наиболее распространенных осушителях точка росы +3°С, а влаги в сухом воздухе не больше 5 г/м3.
Адсорбционный осушитель
Основной рабочей частью адсорбционных осушителей является адсорбционный ротор. Он заполняется специальным адсорбентом, выполняющим две функции: удалении оседающий в роторе влаги и осушение потока поступающего воздуха.
Применение получило распространение в медицине, электронной промышленности, пищевой сфере, а также при перемещении легких сыпучих материалов.
В регионах, где сильные морозы, такой тип осушителей весьма актуален. При этом точка росы должна быть ниже поступающего сжатого воздуха.
Соответственно, по методам регенерации адсорбционный тип делится на:
холодную (подходит для небольших объемов воздуха);
горячую внешнюю (применяется для больших объемов);
горячую под вакуумом регенерации (для работы можно использовать атмосферный воздух).
Мембранные осушители
К мембранным осушителям относят осушающие мембраны, удаляющие водяной пар из сжатого воздуха. Такие агрегаты подходят для производств и обладают рядом плюсов:
- предназначены для длительной непрерывной работы;
- малошумные;
- надежные;
- не потребляют электроэнергию.
За счет подавления точки росы их используют на производствах при осуществлении покраски распылением, в медицине, производстве пневматического оружия и тормозных систем поездов и машин.
Практическое применение
Осушители воздуха применяются на производствах, где необходимо 100% отсутствие влаги или же содержание ее должно быть минимально.
Наибольшее применение получили в:
фармацевтической промышленности;
химическом производстве;
транспортостроении (на производстве тормозных систем поездов и большегрузов);
при изготовлении кабельной продукции для телекоммуникаций;
отрасли, связанной с нанесение краски;
воздушных системах управления.
В указанных сферах отказ от применения осушителей приводит к попаданию масел или влаги в части машин и механизмов. В результате происходит сбой производства, брак продукции или даже полная остановка производства.
ТОП-3 осушителей воздуха
При выборе осушителя воздуха следует ориентироваться на потребности конкретного производства, а также критерии, влияющие на качество осушения.
Наиболее популярными для промышленных целей являются осушители:
1. Atlas Copco FD 10:
- тип: рефрижераторный;
- производительность: 10 л/мин;
- точка росы: +5 градусов;
- давление: 16 Бар;
- страна производства: Бельгия;
- стоимость: около 122 тысячи рублей.
2. Atlas Copco FD 100 VSD:
- тип: рефрижераторный;
- производительность: 100 л/с;
- давление: 14.5 Бар;
- страна производства: Бельгия;
- стоимость: около 466 тысяч рублей.
.
3. Atlas Copco CD 25(S) - 20C:
- тип: адсорбционный;
- производительность: 25 л/с;
- точка росы: -20 градусов;
- давление: 14 Бар;
- страна: Бельгия;
- стоимость: около 366 тысяч рублей.
Важно понимать, что повысить эффективность работы осушителя можно при помощи использований различных комбинаций дополнительных устройств (разнообразных ресиверов, фильтров, сепараторов).