Osuszacz Ziębniczy: Zasada Działania i Zastosowanie
- Szczegóły
Osuszacz to urządzenie niezbędne w każdej instalacji sprężonego powietrza. Osuszacz ziębniczy (obok membranowego i adsorpcyjnego) jest jednym z najczęściej wykorzystywanych produktów tego typu. Służy do usuwania ze sprężanego powietrza szkodliwej dla innych elementów układu wilgoci.
Dzięki niemu zwiększa się żywotność pozostałych urządzeń, które mogą pracować dłużej bez ryzyka wystąpienia korozji. Osuszacz ziębniczy znajduje zastosowanie w wielu sektorach przemysłu, od spożywczego aż po budowlany.
Zasada Działania Osuszacza Ziębniczego
Urządzenie tego typu usuwa wilgoć z powietrza poprzez schłodzenie go i doprowadzenie do tzw. punktu rosy, czyli temperatury, w której dochodzi do kondensacji (skroplenia) gazu. W osuszaczach ziębniczych do schłodzenia gazu wykorzystuje się specjalne czynniki ziębnicze. Na przestrzeni lat stosowało się różne rozwiązania. Dzięki zastosowaniu odpowiedniego środka dochodzi do skutecznego odseparowania wody od powietrza.
Wilgoć gromadzona jest w separatorze, z którego następnie jest wydalana poza urządzenie. To szczególnie istotne w przypadku nieocieplonych budynków, w których trwają prace budowlane. Wilgoć przedostająca się do pomieszczeń może negatywnie wpływać nie tylko na urządzenia wykorzystywane przez pracowników, lecz także na instalację elektryczną i stosowane materiały budowlane. Opóźnia też pracę - wydłuża wysychanie zaprawy czy betonu, co często uniemożliwia rozpoczęcie kolejnego etapu budowy. Z tego względu osuszacz ziębniczy jest niezbędny na każdym placu budowy.
Dzięki zastosowaniu nowoczesnych technologii takie urządzenie może pracować niemalże bez przerwy. Zastosowanie czynnika chłodniczego w nowszych modelach zapewnia też oszczędność na poziomie do 40% względem dawniej stosowanych technologii.
Przeczytaj także: Instrukcja krok po kroku: Osuszacz w Solaris Urbino
Technologie Osuszania Sprężonego Powietrza
Obecnie na rynku mamy dostęp do kilku rodzajów osuszaczy sprężonego powietrza. Zasada działania każdego z nich jest nieco inna. Wyróżnia się następujące technologie osuszania: chłodnicze, adsorpcyjne, tandemowe, membranowe. Ważnym parametrem tych urządzeń jest temperatura, w której dochodzi do rozpoczęcia procesu skraplania pary wodnej przy aktualnym ciśnieniu roboczym.
Zależnie od tego, do jakich celów ma być przeznaczony osuszacz, powinien spełniać określone wymagania co do danej zawartości. Znając wymagania urządzenia, posługując się specjalną tabelą, można wyczytać temperaturę punktu rosy.
Zastosowanie Sprężonego Powietrza w Przemyśle
Sprężone powietrze to medium, które wykorzystuje się w wielu zakładach przemysłowych. Trudno się temu dziwić, skoro jest bezpieczne, niezawodne, a do tego jeszcze ogólnie dostępne. Ponadto stanowi doskonałą alternatywę dla energii elektrycznej. Może służyć do bardzo szerokiego zastosowania.
Prawdą jest to, że sprężone powietrze jest powszechnie stosowane w przemyśle. Ponadto ma wiele zastosowań. Wbrew pozorom zapotrzebowanie na odpowiednio uzdatnione sprężone powietrze nieustannie rośnie. Główne zastosowania sprężonego powietrza to: napęd pneumatyczny, transport pneumatyczny, automatyka pneumatyczna, obróbka powierzchni, nośnik, powietrze warsztatowe, pakowanie.
Przykładowo w przemyśle spożywczym sprężone powietrze stosuje się podczas transportu produktów do wytwarzania azotu, obierania, krojenia i pakowania. W zakładach chemicznych wykorzystuje się je do oczyszczania, osuszania i przenoszenia produktów, tworzenia kurtyn powietrznych, wytwarzania azotu czy sterowania zaworami. W motoryzacji służy do pompowania opon, lakierowania i wielu innych prac, które wykonuje się przy użyciu narzędzi zasilanych powietrzem.
Przeczytaj także: Osuszacze wilgoci - ranking
W przemyśle farmaceutycznym również wykorzystuje się sprężone powietrze. Przydaje się ono tam do oczyszczania i osuszania produktów, kontrolowania sprzętu podczas produkcji. Zakłady przemysłowe wykorzystują sprężone powietrze do uruchomienia różnego rodzaju narzędzi, urządzeń i sprzętu - sprzęty dźwigowe, do prac wykończeniowych, czyszczenia czy osuszania, ogrzewania i chłodzenia.
Jak Wybrać Odpowiedni Osuszacz Sprężonego Powietrza?
Wybór osuszacza wbrew temu, co się wydaje, nie jest taki oczywisty i łatwy. Jednym z kryteriów wyboru jest bez wątpienia norma ISO 8573-1. W ten sposób dokonuje się wybór rodzaju osuszacza. Następnie należy ustalić wydajność kompresorów.
Trzeba koniecznie pamiętać, że rodzaj sprężarki ma znaczenie z uwagi na to, że każda z nich generuje różne ilości par olejowych i różną temperaturę sprężonego powietrza. W związku z tym bardzo często stosuje się filtry odolejające przed osuszaczami.
Kolejna bardzo ważna sprawa to, to, że osuszacze mogą pracować w określonej temperaturze otoczenia i temperaturze sprężonego powietrza. Chodzi mianowicie o to, że kiedy temperatura jest zbyt wysoka, to urządzenie nie spełnia swojej roli. Co więcej, może nawet ulec uszkodzeniu.
Dokonując wyboru osuszacza, powinno się zwrócić uwagę na takie wydajność, spadek ciśnienia, a także koszty eksploatacji i zakupu. Wymieniając te czynniki, nie należy zapominać o oczekiwanym stopniu osuszenia.
Przeczytaj także: Jak naprawić błąd E5 w osuszaczu powietrza Ralf?
Wybierając osuszacz chłodniczy, trzeba zwrócić uwagę na następujące aspekty: wymagany punkt rosy, zużywana ilość sprężonego powietrza, maksymalny strumień powietrza, minimalne ciśnienie robocze, a także maksymalna temperatura na wlocie do osuszacza. Ponadto należy uwzględnić maksymalną temperaturę powietrza otaczającego, energooszczędność urządzenia, wymagane media, ilości dostępnego miejsca oraz koszt urządzenia.
Dla osoby, która nigdy nie miała do czynienia z osuszaczami może wydawać się, że ich wybór wcale nie jest trudny. Wystarczy zagłębić się w parametry tego urządzenia, aby zmienić zdanie. Nic w takim razie dziwnego w tym, że eksperci podkreślają, iż wyboru osuszacza powinien dokonywać ktoś, kto przede wszystkim orientuje się, na czym polegają poszczególne technologie osuszania.
Przed dokonaniem wyboru osuszacza należy sprawdzić, jakie trzeba spełnić wymagania, a mogą być różne, zależnie od rodzaju tego urządzenia.
Zalecenia Instalacyjne dla Różnych Typów Osuszaczy
- Osuszacze chłodnicze: Przed osuszaczem trzeba zainstalować filtr odpylający, cyklon zainstalować przed tym filtrem, a za osuszaczem umieścić filtr odolejający. Należy zapewnić prawidłowe chłodzenie osuszacza.
- Osuszacze adsorpcyjne: Przed osuszaczem należy zainstalować filtr odolejający, który powinien być poprzedzony filtrem odpylającym. Za osuszaczem powinien być zamontowany filtr odpylający. Dodatkowo trzeba zapewnić odpowiednią temperaturę otoczenia.
- Osuszacze tandemowe: Przed osuszaczem powinien znajdować się cyklon. W tym przypadku również trzeba zagwarantować odpowiednią temperaturę otoczenia.
Układ Chłodniczy a Osuszacz Sprężonego Powietrza
Osuszacze kondensacyjne opierają swoje działanie na odpowiednio dopasowanym układzie chłodniczym. To niejako trzon właściwie wykonanego urządzenia, którego zasady działania umożliwiają uzyskanie kondensacji pary wodnej, a w konsekwencji skuteczne obniżenie zawartości wody w dostarczanym sprężonym powietrzu.
Kolejnym istotnym aspektem dla układu, jest sama sprężarka chłodnicza odpowiedzialna za przepływ czynnika chłodniczego (freonu). W czasie gdy ciśnienie i temperatura w systemie wzrasta, sprężony gaz dociera do skraplacza, gdzie dochodzi do jego ochłodzenia. Proces ten wieńczy przejście substancji ze stanu gazowego w stan ciekły.
W kolejnym etapie skroplony czynnik przepływa przez filtr freonu, którego zadaniem jest pochłanianie pary wodnej, by następnie trafić do specjalnego zaworu rozprężającego, którego cechą charakterystyczną jest duża różnica ciśnień. Wówczas czynnik zaczyna ulegać rozprężeniu, a tym samym i odparowaniu, na skutek tego procesu dochodzi do gwałtownego spadku temperatury w wymienniku ciepła.
Podczas separowanego kontaktu ciepłego sprężonego powietrza z wychłodzonym układem freonowym, dochodzi do wykroplenia pary wodnej z układu sprężonego powietrza - powstały kondensat jest odprowadzony przez zainstalowany spust kondensatu.
Najważniejsze Czynniki w Czasie Pracy Osuszacza Sprężonego Powietrza
Kolejno przedstawione etapy osuszania sprężonego powietrza nasuwają jeden istotny wniosek. W procesie tym najważniejszym aspektem pozostaje spadek ciśnienia oraz temperatury czynnika chłodniczego, zjawisko to oddaje ciepło w procesie parowania. Ponadto temperatura poniżej punktu rosy powoduje usunięcie nadmiaru wilgoci na ściankach parownika, a tym samym gwarantuje wymagany w procesie eksploatacji efekt.
Budowa Osuszacza Ziębniczego
Spójrzmy zatem na niektóre szczegóły konstrukcyjne głównych podzespołów osuszaczy chłodniczych:
- Wymiennik ciepła
- Sprężarka czynnika chłodniczego („freonu”)
- Spust kondensatu (dren)
- Sterownik i urządzenia kontroli parametrów pracy
1. Wymiennik Ciepła
Zwykle z aluminium - 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.
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.
Tabela: Porównanie Osuszaczy Ziębniczych i Adsorpcyjnych
| Cecha | Osuszacz Ziębniczy | Osuszacz Adsorpcyjny |
|---|---|---|
| Koszt Utrzymania | Niski | Wysoki |
| Punkt Rosy | Ograniczony | Niski |
| Jakość Powietrza | Dobra | Najwyższa |
Zastosowanie Osuszaczy Ziębniczych w Różnych Branżach
Osuszacze ziębnicze znajdują zastosowanie w wielu sektorach przemysłu. Wykorzystuje się je m.in. w technice sprężonego powietrza, wydłużając żywotność sprzętu i poprawiając jakość pracy systemów pneumatycznych.
Osuszacze ziębnicze są kluczowym elementem w instalacjach próżniowych i pneumatycznych, chroniąc urządzenia przed wilgocią i poprawiając jakość powietrza. Ich odpowiedni dobór oraz regularna konserwacja zapewniają długotrwałą, bezawaryjną eksploatację. Inwestycja w wysokiej jakości osuszacz to krok w stronę zwiększenia efektywności procesów technologicznych.
Osuszacze ziębnicze są szczególnie polecane w przypadku zastosowań przemysłowych, gdzie wymagane jest utrzymanie niskiego poziomu wilgoci w sprężonym powietrzu. Dzięki nim można uniknąć korozji, uszkodzeń urządzeń oraz negatywnego wpływu wilgoci na procesy produkcyjne.
Zastosowania osuszaczy ziębniczych są różnorodne i obejmują takie branże, jak przemysł chemiczny, spożywczy, farmaceutyczny, drzewny czy metalowy.
tags: #osuszacz #zebniczy #zasada #działania
