Подготовка сжатого воздуха

Воздухоподготовка или подготовка сжатого воздуха перед выдачей его в пневматическую магистраль к потребителю, предполагает очистку сжатого воздуха от механических загрязнений (частиц, пыли), капельного масла и воды, бактерий, а также водяного и масляного пара до значений, предписанных тем или иным технологическим процессом и условиями транспортировки воздуха.

Атмосферный воздух всегда в своем составе содержит определенное количество воды в виде пара. И осушение сжатого воздуха - неотъемлемая, а зачастую и самая основная часть общего процесса воздухоподготовки.

По определению, точка росы - это температура воздуха, при которой находящийся в воздухе водяной пар становится насыщенным, т.е. начинается процесс его конденсации в капельном виде. Физика процесса заключается в количестве молекул воды в определенном объеме, и скорости движения этих молекул. Взаимосвязь прямая: больше температура воздуха - выше скорость движения молекул воды - большее количество молекул может находиться в указанном объеме воздуха. Со снижением температуры воздуха снижается и скорость движения молекул, а со снижением скорости, молекулы, сталкиваясь, начинают формировать капли и конденсироваться на поверхность. Этот пример хорошо виден в летнее время, когда вечером со снижением температуры ощутимо увеличивается влажность воздуха. И это тем заметнее, чем больше влаги было в теплом воздухе.

Количественные свойства воздуха удерживать парообразную воду зависят только от температуры воздуха. Давление в этом процессе ощутимой роли не играет. Так при сжатии 7 кубических метров воздуха в 7 раз (до давления 7 бар), концентрация водяных паров в объеме увеличивается пропорционально давлению. Но т.к. паров воды в одном кубическом метре стало в 7 раз больше, а температура осталась неизменной, происходит процесс конденсации воды до такого остаточного количества, которое может находится в парообразном состоянии в 1 кубическом метре сжатого воздуха при текущей температуре. Чтобы охарактеризовать количество водяного пара, который может содержаться в сжатом воздухе, в компрессорной технике существует величина, называемая точкой росы под давлением (ТРД). ТРД - это температура, при которой водяные пары конденсируются при текущем значении давления.

Существует как минимум 3 распространенных метода осушения сжатого воздуха:
- охлаждение сжатого воздуха, в результате чего происходит конденсация водяных паров. Температура, до которой охлаждается сжатый воздух в то же время является температурой точки росы. Типовым является показатель ТРД +3 градуса Цельсия. Это также значит, что при охлаждении воздуха ниже +3 градусов, оставшаяся в нем влага вновь начнет конденсироваться. Использовать рефрижераторные осушители сжатого воздуха можно только в том случае, если пневматическая магистраль проходит в помещении, где температура заведомо будет выше температуры точки росы.
- адсорбционный, при котором происходит поглощение молекул воды специальным пористым материалом - адсорбентом или сиккативом - при прохождении сжатого воздуха через толщу материала. Как правило, таким материалом является оксид алюминия. Температура точки росы под давлением после адсорбционного осушителя может достигать -40, -20, а в отдельных случаях и -70 градусов цельсия.
- мембранный, являющий собой процесс тангенциальной фильтрации, когда при пропускании сжатого воздуха через трубчатую мембрану, молекулы воды выводятся через ее стенки наружу, осушая тем самым воздушный поток. В силу чувствительности мембран к остаточному содержанию масла в сжатом воздухе, такой тип осушителей применяется достаточно редко, и, в основном, на безмасляных компрессорных установках.

Холодильные или рефрижераторные осушители сжатого воздуха - самый распространенный на сегодня тип осушителей. Объясняется это тем, что при оснащении производств небольшими локальными компрессорами непосредственно на месте использования, отпадает необходимость в протяженной магистрали к оборудованию, а точка росы в +3 градуса покрывает львиную долю потребностей в сжатом воздухе.

Принцип действия заключается в охлаждении воздуха при прохождении сжатого воздуха через теплообменник, второй контур которого представляет собой испаритель хладоагрегата. В результате, хладагент, расширяясь в испарителе, поглощает теплоту сжатого овздуха, остужая его до +3 градусов. Сконденсированная вода скапливается внизу контура сжатого воздуха, и отводится из теплообменника с помощью конденсатоотводчика.

Хладагент, перешедший в газообразное состояние, поступает на вход компрессора хладоагрегата, где сжимается до давления конденсации. На следующем этапе происходит его постепенный переход в жидкое состояние - конденсация. Происходит это в конденсаторе, который также является теплообменником (только с одним контуром) с воздушным охлаждением. Дальше процесс повторяется.

Адсорбционные осушители сжатого воздуха представляют наиболее разнообразный класс осушителей. Они применяются, когда на предприятии существует централизованная компрессорная, а передача сжатого воздуха происходит по трубам, проложенным на улице. Осушение воздуха до температуры точки росы в -40 градусов при такой схеме исключает перемерзание пневмомагистрали даже в сильные морозы. Другая причина применения адсорбционных осушителей кроется в требованиях технологического процесса того или иного производства. Часто подобные требования встречаются на фармацевтических предприятиях, и в пищевом секторе производства. Осушенный до ТР -40 градусов воздух имеет в своем объеме настолько мало влаги, что развитие микроорганизмов становится практически невозможным. В связке со стерилизующей фильтрацией такое решение позволяет получить сжатый воздух, который может контактировать с продуктом. В основе работы адсорбционных осушителей лежит свойство некоторых пористых материалов задерживать в объеме своих пор молекулы воды. Таким образом, при прохождении сжатого воздуха через объем, заполненный адсорбентом, влага, содержащаяся в нем, задерживается в порах материала, снижая температуру точки росы до -40 градусов и ниже. Процесс адсорбции конечен, при определенной степени насыщения молекулы воды уже не могут задерживаться материалом. Для восстановления свойств сиккатива требуется обратный процесс: десорбция сухим воздухом при атмосферном давлении. Будучи очень гигроскопичным, осушенный воздух вытягивает молекулы воды из пор адсорбента, и уносит их в атмосферу. Такой процесс носит название короткоцикловой безнагревной адсорбции (КЦА). т.к. снабжение сжатым воздухом требуется постоянно, в адсорбционных осушителях применяется схема с двумя резервуарами, каждый из которых попеременно переходит из процесса адсорбции в регенерацию, в то время как другой в этот момент подключается в работу по осушению. Если процесс адсорбции протекает везде одинаково, то процесс регенерации может происходить совершенно разными способами: классическим считается регенерация осушенным воздухом (безнагревная короткоцикловая адсорбция), при которой отбирается 15-20% объема уже осушенного воздуха от колонны, работающей в данный момент на осушение. Иногда для экономии осушенного воздуха применяют продувку наружным воздухом с помощью воздуходувки. Дальше в этом ряду стоит регенерация с нагревом сиккатива (адсорбента) с помощью ТЭНов, встроенных в резервуары. И, наконец, один из очень перспективных способов регенерации адсорбента в осушителях - горячая вакуумная регенерация. При таком методе регенерируемая колонна с нагретым адсорбентом подключается к вакуумному насосу, и в результате понижения давления извлечение молекул воды происходит быстрее, т.к. в условиях разрежения летучесть водяных паров возрастает.

Мембранные осушители воздуха встречаются намного реже предыдущих двух типов осушителей сжатого воздуха. Их температура точки росы колеблется от -20 градусов Цельсия до 0. В основе их работы лежит свойство трубчатой мембраны пропускать молекулы воды через свои стенки наружу, а воздух под давлением только вдоль себя. Просочившаяся на внешнюю сторону мембранных волокон влага удаляется небольшим количеством осушенного воздуха, который сразу выводится из корпуса мембранного блока наружу. Наибольшее применение мембранные осушители получили в лабораторных исследованиях, микроэлектронике и производствах взрывоопасных материалов, т.к. для процесса осушения не требуется переключение клапанов. Более того, эти осушители имеют более ровную кривую температуры точки росы под давлением, чем адсорбционные осушители из-за отсутствия переключения между колоннами и наличия ключевых процессов. Основные требования для долгой службы мембранных осушителей - отсутствие масла в сжатом воздухе, очистка от механических частиц, соблюдение температурного режима и максимального давления.

Для выбора оптимального осушителя для Вашего производства позвоните нам, или присылайте запрос на электронную почту. Специалисты компании помогут определиться с необходимым типом и размерностью осушителя сжатого воздуха, а если Вы знаете, что именно Вам требуется, подберут оптимальный вариант по цене и условиям поставки.