Osuszacz chłodniczy: zasada działania i zastosowanie
- Szczegóły
Do niezawodnej, bezawaryjnej pracy zakładowej pneumatyki niezbędne jest zastosowanie powietrza, które jest czyste i odpowiednio osuszone. Podstawowymi urządzeniami w procesie zapewnienia jakości tego medium są osuszacze sprężonego powietrza.
Sprężone powietrze jest powszechnie stosowanym i dogodnym nośnikiem energii, lecz koszt jego wytwarzania i przygotowania do oczekiwanej klasy czystości ma znaczny udział w całorocznym budżecie podczas eksploatacji każdego zakładu.
Osuszacze ziębnicze (chłodnicze) to niezawodne urządzenia wykorzystywane do usuwania wilgoci z systemów sprężonego powietrza, które chronią urządzenia i procesy przed szkodliwym działaniem kondensatu. Osuszacz sprężonego powietrza to element wykorzystywany w systemach przemysłowych, który zapewnia ochronę przed wilgocią i zanieczyszczeniami. Dzięki niemu możliwe jest utrzymanie wysokiej jakości powietrza, co jest niezbędne w wielu procesach produkcyjnych.
Osuszacze te są szczególnie istotne w branżach, gdzie nawet najmniejsze ilości wilgoci mogą prowadzić do uszkodzeń sprzętu lub wpływać na jakość końcowego produktu. Wybór odpowiedniego osuszacza sprężonego powietrza zależy od specyficznych potrzeb danego zakładu oraz parametrów technicznych instalacji. Ważne jest, aby urządzenie było dostosowane do ciśnienia roboczego oraz przepływu powietrza, co zapewni jego efektywne działanie.
Zasada działania osuszacza chłodniczego
Zadaniem osuszacza chłodniczego jest usunięcie wody z powietrza wytworzonego przez sprężarkę na tyle skutecznie, by całkowicie wyeliminować proces pojawiania się kondensatu i zjawisko korozji w instalacji sprężonego powietrza zasilającej urządzenia produkcyjne. Za osuszaczem chłodniczym (w odróżnieniu od zwykłej chłodnicy powietrza) dodatkowo uzyskujemy korzyść w postaci redukcji wilgotności względnej powietrza na wyjściu do wartości RH < 30%, tj. progu pojawiania się zjawiska korozji w instalacji i w urządzeniach w niej zainstalowanych.
Przeczytaj także: Instrukcja krok po kroku: Osuszacz w Solaris Urbino
Osuszacz ziębniczy działa schładzając sprężone powietrze w 2-stopniowym wymienniku ciepła do temperatury, w której następuje intensywna kondensacja wilgoci zawartej w tym powietrzu. Kondensat jest następnie zbierany i usuwany z systemu do otoczenia przy pomocy wbudowanego spustu automatycznego, a osuszone powietrze jest ponownie ogrzewane do temperatury bliskiej temp.
Sprężone powietrze, które zostało wstępnie schłodzone w chłodnicy końcowej oraz nasycone wilgocią jest wprowadzane do osuszacza sprężonego powietrza i wstępnie chłodzone w pierwszym etapie chłodzenia - wymiennik ciepła „powietrze-powietrze” bez dodatkowej energii. Chłodzenie jest wykonywane w przepływie przeciwprądowym do już schłodzonego powietrza ogrzanego podczas tego procesu.
Dalsze chłodzenie do ciśnieniowego punktu rosy następuje w drugim etapie chłodzenia - wymienniku ciepła typu czynnik chłodniczy/powietrze. Cykliczny charakter pracy - wyłączający sprężarkę chłodniczą podczas ograniczonego zapotrzebowania na sprężone powietrze w celu ograniczenia zużycia energii elektrycznej. Falownik, który kontrolowany mikroprocesorowym sterownikiem dostosowuje pobór mocy przez sprężarkę chłodniczą oraz jej wydajność.
Limit nasycenia pary zostaje obniżony, co powoduje, że kondensat rozpada się i jest usuwany zaworem spustowym kondensatu. Środek chłodniczy jest wtryskiwany do wymiennika ciepła „środek chłodniczy-powietrze”, gdzie odparowuje, co powoduje chłodzenie sprężonego powietrza.
Elementy osuszacza chłodniczego
Spójrzmy zatem na niektóre szczegóły konstrukcyjne głównych podzespołów osuszaczy chłodniczych:
Przeczytaj także: Osuszacze wilgoci - ranking
- Wymiennik ciepła
- Sprężarka czynnika chłodniczego („freonu”)
- Spust kondensatu (dren)
- Sterownik i urządzenia kontroli parametrów pracy
1. Wymiennik ciepła
W mniejszych osuszaczach najczęściej o zwartej, kompaktowej konstrukcji. To nierozbieralny zespół stanowiący 3 sekcje tj. układ współpracujących ze sobą dwóch wymienników: powietrze-powietrze i powietrze - freon oraz komorę, w której zbierane są skropliny (kondensat).
- Sekcja powietrze-powietrze: tu odbierane jest wstępnie ciepło ze strumienia powietrza wlotowego przez powietrze (t = +3 °C) opuszczające główny wymiennik powietrze-freon. Jednocześnie powietrze osuszone jest tu ponownie podgrzewane do temperatury bliskiej temperaturze wlotowej.
- Sekcja powietrze-freon : główny wymiennik, w którym następuje intensywny odbiór ciepła ze sprężonego powietrza za pośrednictwem czynnika chłodniczego (freonu). Efektem jest obniżenie temperatury sprężonego powietrza i kondensacja wody, która na bieżąco jako kondensat jest usuwana na zewnątrz przez trzecią sekcje - komorę, do której podłączony jest dren / zawór spustowy. Taka konstrukcja zdecydowanie odróżnia osuszacz od zwykłych chłodnic i schładzarek.
Obecnie w dobrych osuszaczach wymiennik taki ma specjalnie opracowaną budowę o małych gabarytach, z kanałami obu sekcji o znacznym przekroju, lecz prowadzonymi tak, aby zapewnić maksymalnie efektywną wymianę ciepła (np. z zastosowaniem metody przeciwprądu i bez zbędnych zmian kierunku strumienia powietrza w wymienniku, jak w serii Drypoint RA firmy Beko Technologies czy CQ Buran firmy Donaldson).
W efekcie przy zwartej budowie uzyskuje się bardzo dobre właściwości termodynamiczne i co ważne znikomy spadek ciśnienia powietrza. W urządzeniach oferowanych przez Pneumat. to jedynie 0,15...0,17 bar.
Integralną częścią tego zespołu jest komora (czasem z demisterem) na zbierający się (grawitacyjnie) kondensat, w której bezpośrednio do króćca wylotowego zainstalowany jest spust kondensatu.
Zwykle zespół wymiennika jest jednym z najkosztowniejszych komponentów osuszacza chłodniczego, stanowiącym do 60-70% wartości całego urządzenia.
Przeczytaj także: Jak naprawić błąd E5 w osuszaczu powietrza Ralf?
2. Sprężarka czynnika chłodniczego
To element, od którego jakości i niezawodności w znacznym stopniu zależy trwałość osuszacza, ale też decydujący o zużyciu energii. Zwykle w mniejszych i średnich urządzeniach montowane są odpowiednio dobrane do typu czynnika chłodniczego sprężarki tłokowe, nierozbieralne i bezobsługowe. Bardziej niezawodne i wydajne energetycznie są sprężarki typu ”scroll” montowane coraz częściej w osuszaczach wiodących producentów.
W przypadkach, gdy mamy zmienne zapotrzebowanie na sprężone powietrze, warto zdecydować się na osuszacz z bardziej zaawansowanym sterownikiem umożliwiającym dostosowanie wydajności i poboru mocy elektrycznej do bieżącego obciążenia, albo z wbudowanym falownikiem (z płynną regulacją prędkości obrotowej sprężarki freonu).
Zwłaszcza osuszacze zwane „zmiennobrotowymi” typu „Eco” są obecnie godne szczególnej uwagi przy współpracy z kompresorami o zmiennej wydajności, gdyż pozwalają ograniczyć koszty energii aż do 50% względem urządzeń standardowych. Jest to niezwykle istotne, bowiem ok. 80% opłat związanych z siecią sprężonego powietrza to wydatki na energię elektryczną.
3. Dren kondensatu
Pozornie niewielki element, lecz niezwykle ważny w osuszaczu ziębniczym. Od sprawnego odprowadzania skroplin odseparowanych w wymienniku ciepła zależy skuteczność działania stacji uzdatniania sprężonego powietrza.
W przypadku niesprawności drenu lub zablokowania odpływu kondensatu nie uzyskamy oczekiwanego efektu osuszania - kondensat nie zostanie usunięty na zewnątrz, a po niedługim czasie nagromadzona w stacji osuszania woda może doprowadzić nawet do zablokowania wymiennika ciepła i jego zniszczenia. Dlatego istotne, by osuszacz był wyposażony w niezawodny, skuteczny (np. elektroniczny) i łatwy w konserwacji dren kondensatu.
4. Sterownik i kontrola stanu pracy
Elementy decydujące o wygodzie i bezpieczeństwie użytkowania. Doświadczenie wskazuje, że stacje osuszania wyposażone w nowoczesny, prosty w obsłudze sterownik, z czytelnym i intuicyjnym wyświetlaczem stanu i parametrów pracy jest chętniej wybierany przez użytkowników.
Podczas wyboru urządzenia do uzdatniania warto też zwrócić uwagę na rodzaj elementów automatyki optymalizujących pracę obwodu czynnika chłodniczego (jak np. zawór obejściowy „tzw. hot gas valve”) czy awaryjnych wyłączników ciśnieniowych.
Zastosowanie osuszaczy chłodniczych
Osuszacze ziębnicze to kluczowe urządzenia stosowane w wielu gałęziach przemysłu i usług, gdzie odpowiednia wilgotność powietrza jest niezbędna do sprawnego funkcjonowania. Znajdują zastosowanie w technice sprężonego powietrza, wydłużając żywotność sprzętu i poprawiając jakość pracy systemów pneumatycznych.
Chłodniczy osuszacz sprężonego powietrza wykorzystuje się we wszystkich instalacjach, w których wilgoć może spowodować uszkodzenie sprzętu lub narządzi zasilanych sprężonym powietrzem w przemyśle przetwórczym np.
Zastosowania osuszaczy ziębniczych są różnorodne i obejmują takie branże, jak przemysł chemiczny, spożywczy, farmaceutyczny, drzewny czy metalowy.
Zalety stosowania osuszaczy ziębniczych
- Zwiększenie wydajności i żywotności sprzętu.
- Poprawa jakości sprężonego powietrza.
- Zminimalizowanie ryzyka korozji i zamarzania.
- Zwiększenie ogólnej efektywności systemu sprężonego powietrza.
Osuszacze ziębnicze oferują wiele zalet, takie jak niskie koszty eksploatacji, łatwość obsługi, a także dużą skuteczność w usuwaniu wilgoci z powietrza.
Dobór osuszacza ziębniczego
Wybór odpowiedniego osuszacza sprężonego powietrza zależy od specyficznych potrzeb danego zakładu oraz parametrów technicznych instalacji. Ważne jest, aby urządzenie było dostosowane do ciśnienia roboczego oraz przepływu powietrza, co zapewni jego efektywne działanie.
Wybór zależy od wielu czynników, w tym od wymaganego poziomu wilgotności, przepływu powietrza i od warunków pracy, ciśnienia roboczego i temperatury sprężonego powietrza oraz otoczenia. Najpopularniejsze są osuszacze chłodzone powietrzem, o pkt. rosy pdp = +3*C i na ciśnienie robocze max.do 14-16 bar.
Niektórzy producenci oferują możliwość dostosowania osuszaczy chłodniczych do specyficznych potrzeb klienta, na przykład poprzez dostosowanie sterowania, poziomu chłodzenia, materiałów konstrukcyjnych itp. Najkorzystniej w takich przypadkach skontaktować się z firmą oferującą osuszacze, w której specjaliści i serwis z doświadczeniem w tym zakresie zaoferują urządzenie do danej aplikacji i o wymaganych parametrach.
Problemy Spowodowane Nadmierną Wilgocią
Nadmierna ilość wody w systemach sprężonego powietrza może prowadzić do różnych problemów:
- Korozja.
- Zamarzanie rurociągów.
- Uszkodzenia maszyn w fabrykach i awarie np. zaworów sterowania.
- Obniżenie wydajności urządzeń produkcyjnych.
- Zanieczyszczenie produktu końcowego.
Konserwacja Osuszacza Ziębniczego
Tak, osuszacze ziębnicze wymagają regularnej konserwacji, aby utrzymać ich wydajność i niezawodność. Regularna konserwacja w zasadzie ogranicza się do czyszczenia panela chłodnicy freonu i wymiany filtrów.
Osuszacze Ziębnicze a Osuszacze Adsorpcyjne
Główną różnicą między osuszaczami ziębniczymi a osuszaczami adsorpcyjnymi jest technologia zastosowana do usuwania wilgoci z powietrza. Osuszacze ziębnicze działają przez schładzanie powietrza do temperatury, przy której wilgoć kondensuje się, podczas gdy osuszacze adsorpcyjne wykorzystują materiały, które adsorbują wilgoć.
Przy użyciu osuszacza ziębniczego (chłodniczego) uzyskujemy stopień osuszenia na poziomie klasy „4” wg ISO 8573 (tzn. do 6 g H2O /m3), natomiast osuszacze adsorpcyjne umożliwiają uzyskanie klasy lepszej niż „3”, co oznacza zawartość wilgoci za osuszaczem 0,88 g/m3, a dla klasy „2” - nawet do jedynie 0,11 g/m3.
Wybór odpowiedniego osuszacza zależy od wielu czynników, w tym od wymaganego poziomu osuszenia, przepustowości systemu, warunków pracy, a także od budżetu.
tags: #osuszacz #chlodniczy #nominalna #1200 #l #zasada
