Jak Działa Osuszacz Adsorpcyjny: Zasada Działania i Zastosowania
- Szczegóły
Osuszacz adsorpcyjny to urządzenie służące do osuszania powietrza z zawartej w nim pary wodnej z wykorzystaniem właściwości materiału higroskopijnego, tzw. adsorbentu. Materiał higroskopijny chłonie wilgoć, osuszając w ten sposób strumień powietrza. Ta część procesu nazywana jest procesem adsorpcji. Nagromadzoną w środku sorpcyjnym wilgoć trzeba usunąć, dlatego przez adsorbent przepływa następnie w kierunku przeciwnym strumień gorącego powietrza, który wchłania parę wodną związaną w adsorbencie.
Zasada Działania Osuszacza Adsorpcyjnego
Ogólna zasada działania osuszaczy adsorpcyjnych jest prosta: wilgotne powietrze przepływa przez higroskopijny materiał (typowymi materiałami są: żel krzemionkowy, sita molekularne, aktywowany tlenek glinu) i w ten sposób jest suszone. Przechodzenie pary wodnej z wilgotnego sprężonego powietrza do materiału higroskopijnego "desykantu" powoduje, że środek osuszający stopniowo nasyca się zaadsorbowaną wodą. W związku z tym środek osuszający musi być regularnie regenerowany, aby odzyskać swoją zdolność suszenia.
W przypadku osuszacza adsorpcyjnego materiałem sorpcyjnym jest zazwyczaj wysoko higroskopijny żel krzemionkowy pokrywający wolno obracający się wirnik, który nieustannie obraca się między dwoma przeciwbieżnymi strumieniami powietrza. W sektorze adsorpcyjnym wirnika strumień powietrza jest osuszany. W sektorze regeneracyjnym wilgoć, nagromadzona w materiale sorpcyjnym, jest wypierana przez strumień ciepłego powietrza i ponownie przez nie wchłaniana.
Aby usunąć i odprowadzić zebraną adsorpcyjnie w wirniku parę wodną, trzeba pokonać siły adhezji działające na powietrzni środka sorpcyjnego. W tym celu strumień powietrza regeneracji należy odpowiednio podgrzać. Odpowiada za to grzałka regeneracyjna. W przypadku małych osuszaczy adsorpcyjnych strumień powietrza w sektorze regeneracji jest zawsze ogrzewany elektrycznie. Większe osuszacze adsorpcyjne mogą wykorzystywać do regeneracji wirnika różne media. W miarę możliwości w celu zapewnienia maksymalnej wydajności energetycznej należy wykorzystywać do regeneracji lub jej wsparcia media dostępne w miejscu instalacji.
Zalety Osuszaczy Adsorpcyjnych
- Skuteczne osuszanie i bardzo niska końcowa wilgotność sprężonego powietrza.
- Niezawodność.
- Niska energochłonność.
- Niskie koszty zakupu i eksploatacji.
Wady Osuszaczy Adsorpcyjnych
- Wyższe koszty eksploatacji: Koszty energetyczne związane z regeneracją adsorbentu, zwłaszcza w przypadku regeneracji ciepłej (zwykle przy dużych wydajnościach) są znacznie wyższe w porównaniu z eksploatacją osuszaczy kondensacyjnych / chłodniczych.
- Regularna konserwacja: Wymagają regularnej konserwacji i wymiany materiału adsorpcyjnego, co zwiększa koszty operacyjne.
- Większe zużycie energii: Proces regeneracji, zwłaszcza przy użyciu ciepła, jest energochłonny.
- Wrażliwość na przeciążenie: Względem przepływu nominalnego dla danego modelu osuszacza (zwłaszcza wersje z regeneracją na zimno).
- Wrażliwość na zanieczyszczenia: Obecność oleju w sprężonym powietrzu oraz wody w postaci ciekłej.
Zastosowanie Osuszaczy Adsorpcyjnych
Osuszacze adsorpcyjne są jednymi z najskuteczniejszych urządzeń do usuwania wilgoci. Ich liczne zalety sprawiają, że są stosowane w wielu zakładach przemysłowych, produkcyjnych, usługowych i innych. Ze względu na to, że osuszacze adsorpcyjne pracują na zasadzie sorpcji, czyli procesu w dużej mierze niezależnego od temperatury, a nie np. na kondensacji, doskonale sprawdzają się w niskich temperaturach.
Przeczytaj także: Rozwiązywanie problemów z nawilżaczem Boneco
Dlatego powinno się je stosować wszędzie tam, gdzie bardzo niskie wartości wilgotności powietrza doprowadzanego (< 6 g/kg) lub niskie temperatury otoczenia uzasadniają wyższe nakłady energetyczne lub gdzie kondensacyjne osuszacze powietrza nie są w stanie dostatecznie osuszyć powietrza.
Dowodem na skuteczność i niezawodność osuszaczy adsorpcyjnych jest ich zastosowanie w licznych branżach, do których należą m.in.:
- Lakiernictwo i przemysł motoryzacyjny.
- Rozlewnie wód i napojów.
- Respiratory i szeroko pojęty sprzęt medyczny.
- Produkcja układów scalonych.
- Urządzenia pomiarowe.
- Przemysł fotograficzny.
- Sterowanie sprężonym powietrzem.
- Transport produktów sypkich.
- Przemysł szklany.
- Komory pomiarowe i klimatyczne.
- Przemysł spożywczy.
Rodzaje Osuszaczy Adsorpcyjnych Ze Względu na Sposób Regeneracji
Wyróżniamy dwa rodzaje osuszaczy adsorpcyjnych, regenerowane na zimno i regenerowane na gorąco:
- Regenerowane na zimno: Przedmuch czystym, wcześniej osuszonym sprężonym powietrzem (strata ok. 15%).
- Regenerowane na gorąco: Wygrzewanie i przedmuch czystym, wcześniej osuszonym sprężonym powietrzem (strata ok. 2%).
- Regenerowane na gorąco bez strat: Przedmuch gorącym powietrzem pobranym z otoczenia i nagrzanym zewnętrznym elementem grzejnym z dmuchawą zasilaną energią elektryczną (strata 0%).
Metody Regeneracji w Osuszaczach Adsorpcyjnych
Regeneracja adsorbentu jest kluczowym procesem w osuszaczach adsorpcyjnych, pozwalającym na odnowienie zdolności osuszających materiału higroskopijnego. Istnieją cztery główne metody regeneracji, z których każda ma swoje specyficzne zastosowania i korzyści.
Osuszacze Adsorpcyjne Regenerowane na Zimno
W osuszaczach adsorpcyjnych regenerowanych na zimno, regeneracja odbywa się przez bezpośrednie przepuszczenie przez adsorbent części sprężonego powietrza, które zostało wcześniej osuszone. To powietrze spustowe pochłania wilgoć z adsorbentu, efektywnie go regenerując. Metoda ta jest najbardziej efektywna w systemach o mniejszych przepływach powietrza, gdzie minimalizacja zużycia energii jest priorytetem.
Przeczytaj także: Jak działa filtr węglowy powietrza?
Osuszacze Adsorpcyjne Regenerowane na Ciepło
Ta metoda polega na podgrzewaniu powietrza spustowego przed jego wprowadzeniem do adsorbentu. Ciepło ułatwia desorpcję wilgoci, zwiększając efektywność regeneracji. Metoda ta jest idealna dla średnich do dużych przepływów powietrza, gdzie oszczędność energii i zmniejszenie zużycia powietrza sprężonego są ważne.
Osuszacze Adsorpcyjne Regenerowane Dmuchawą
W tej metodzie powietrze z otoczenia jest dmuchane przez grzałkę elektryczną, a następnie przeprowadzane przez nasączony wilgocią adsorbent. Ciepło powietrza ułatwia desorpcję wilgoci. Metoda ta jest efektywna dla wszystkich rozmiarów przepływów, szczególnie tam, gdzie dostępne jest niskokosztowe źródło energii elektrycznej.
Osuszacze Adsorpcyjne HOC (Heat of Compression)
Wykorzystują ciepło generowane w procesie sprężania powietrza do regeneracji adsorbentu. Ciepło sprężonego powietrza, zamiast być marnowane, jest kierowane bezpośrednio do osuszacza, gdzie regeneruje adsorbent. Metoda ta najlepiej sprawdza się w systemach, gdzie ciągły proces sprężania i osuszania zachodzi równolegle, idealne dla kompresorów bezolejowych.
Porównanie Osuszaczy Adsorpcyjnych i Kondensacyjnych Sprężonego Powietrza
Dwa główne typy osuszaczy używane w zastosowaniach przemysłowych do osuszania sprężonego powietrza to osuszacze adsorpcyjne i kondensacyjne (chłodnicze). Wybór między nimi zależy od specyficznych potrzeb aplikacji, warunków pracy i wymagań technicznych.
Efektywność Osuszania
- Osuszacze adsorpcyjne: Mogą osiągnąć bardzo niski punkt rosy, nawet do -40°C lub niekiedy -70°C, co czyni je bardziej odpowiednimi dla aplikacji wymagających bardzo suchego powietrza.
- Osuszacze chłodnicze: Zwykle osiągają punkt rosy w granicach plus 3-5°C, co jest wystarczające dla większości standardowych aplikacji przemysłowych.
Koszty Eksploatacji
- Osuszacze adsorpcyjne: Wyższe koszty operacyjne związane z regeneracją adsorbentu i wyższym zużyciem energii.
- Osuszacze chłodnicze: Niższe koszty operacyjne dzięki mniejszemu zużyciu energii i prostszej konserwacji.
Wymagania Konserwacyjne
- Osuszacze adsorpcyjne: Wymagają regularnej konserwacji, przeglądów elementów wykonawczych (zawory) i wymiany materiału adsorpcyjnego.
- Osuszacze chłodnicze: Mniej intensywna konserwacja, co przekłada się na mniejsze koszty operacyjne i prostszą obsługę.
Zastosowanie w Przemyśle
- Osuszacze adsorpcyjne: Przemysł farmaceutyczny, chemiczny, produkcja elektroniki, systemy wymagające bardzo suchego powietrza.
- Osuszacze chłodnicze: Przemysł motoryzacyjny, elektroniczny, spożywczy, zakłady produkcyjne wymagające średniego poziomu wilgotności.
Tabela Porównawcza Metod Regeneracji Osuszaczy Adsorpcyjnych
| Typ Osuszacza | Zasada Działania | Zastosowanie | Zalety | Wady |
|---|---|---|---|---|
| Osuszacze adsorpcyjne regenerowane na zimno | Regeneracja przez bezpośrednie przepuszczenie części sprężonego powietrza. | Mniejsze przepływy powietrza. | Niskie koszty inwestycyjne, prostota konstrukcji. | Wyższe koszty operacyjne. |
| Osuszacze adsorpcyjne regenerowane na ciepło | Podgrzewanie powietrza spustowego przed wprowadzeniem do adsorbentu. | Średnie do dużych przepływów powietrza. | Znacząco niższe zużycie powietrza sprężonego, oszczędność energii. | Wyższe koszty początkowe, konieczność stosowania systemów grzewczych. |
| Osuszacze adsorpcyjne regenerowane Dmuchawą | Powietrze z otoczenia dmuchane przez grzałkę i przeprowadzane przez adsorbent. | Wszystkie rozmiary przepływów, dostępne niskokosztowe źródło energii elektrycznej. | Brak zużycia osuszonego powietrza sprężonego, oszczędność energii. | Potrzeba elektrycznego źródła ciepła, koszty eksploatacyjne. |
| Osuszacze adsorpcyjne HOC (Heat of Compression) | Wykorzystanie ciepła generowanego w procesie sprężania powietrza do regeneracji. | Kompresory bezolejowe, ciągły przepływ powietrza. | Minimalne zużycie energii, wykorzystanie ciepła sprężonego powietrza. | Ograniczone do systemów z ciągłym przepływem powietrza. |
Przeczytaj także: Ozonowanie klimy: zalety i wady popularnej metody.
tags: #jak #działa #osuszacz #adsorpcyjny #zasada #działania
