Osuszacz żel krzemionkowy: zasada działania i zastosowanie

Szczegóły: Opublikowano: 25. November 2025

Osuszanie adsorpcyjne to innowacyjna technologia, która zdobywa coraz większą popularność w różnych dziedzinach przemysłu oraz budownictwa. Osuszacze powietrza typu adsorpcyjnego wykorzystują zjawisko sorpcji wilgoci.

Zasada działania osuszacza adsorpcyjnego

Osuszanie adsorpcyjne opiera się na zjawisku adsorpcji, czyli fizycznym procesie polegającym na przyczepianiu się cząsteczek jednej substancji (adsorbatu) do powierzchni innej substancji (adsorbentu). W przypadku osuszania adsorpcyjnego, adsorbatem jest wilgoć zawarta w powietrzu, a adsorbentem - specjalny materiał higroskopijny, który ma zdolność wiązania wody.

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.

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.

Rotor sorpcyjny i jego budowa

Rotor sorpcyjny (3) osuszacza powleczony jest specjalnym, odpornym na temperatury, silnie higroskopijnym żelem krzemionkowym co powoduje bardzo efektywne wyciąganie wilgoci z powietrza. Zbudowany jest z warstw koncentrycznych oraz leżących pomiędzy nimi warstw falistych, co skutecznie zwiększa jego powierzchnię. Struktura mikroporowa krzemu zwiększa efektywną powierzchnię, co prowadzi do spotęgowania wydajności osuszania.

Przeczytaj także: Instrukcja krok po kroku: Osuszacz w Solaris Urbino

Proces osuszania powietrza

Praca osuszaczy polega na ciągłym obrabianiu dwóch niejednakowej wielkości strumieni przepływającego przez niego powietrza. Stosunek ilościowy tych strumieni wynosi ok. 3:1. Rotor (3) podzielony jest na trzy części: osuszającą, chłodzącą i regenerującą. Jeden ze strumieni, większy, nazywany jest powietrzem procesowym (1-5) i jest osuszany przy przejściu przez rotor (3). Mniejszy, zwany powietrzem regeneracji (8-6) przechodzi przez część chłodzącą (chłodzi rotor) i jest podgrzewany na nagrzewnicy (4) do ok. 140oC.

Następnie przechodzi przez część regenerującą a energia zużywana jest do odparowania zaadsorbowanej wody, która usuwana jest z osuszacza wraz z powietrzem regeneracji. Proces ten odbywa się w sposób ciągły dzięki powolnemu obracaniu się rotora. W kolejnym cyklu część zregenerowana rotora zostaje schłodzona na drodze między regeneracją a suszeniem by móc efektywnie adsorbować wilgoć w sektorze powietrza procesu. Rolę powietrza chłodzącego odgrywa tu powietrze procesowe, którego część jest kierowana na strefę chłodzenia. To powietrze jest dalej podgrzewane i używane jako powietrze regeneracyjne.

Zalety osuszaczy adsorpcyjnych

Osuszacze adsorpcyjne charakteryzują się dużą wydajnością osuszania (większą niż w przypadku urządzeń kondensacyjnych) i zwartą konstrukcją. W porównaniu z innymi metodami osuszania powietrza, takimi jak osuszanie kondensacyjne czy osuszanie chłodnicze, osuszanie adsorpcyjne posiada szereg zalet. Przede wszystkim jest to technologia bardzo wydajna, która pozwala na osiągnięcie niskiego poziomu wilgotności względnej (nawet poniżej 10%).

Osuszanie adsorpcyjne jest również technologią energooszczędną, gdyż nie wymaga dużych ilości energii do działania. W związku z tym, 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. Inaczej niż kondensacyjne osuszacze powietrza, których obszar zastosowania wyznaczają granice fizyczne obiegu chłodzącego, osuszacze adsorpcyjne nie podlegają żadnym ograniczeniom w zakresie temperatury i wilgotności.

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.

Przeczytaj także: Osuszacze wilgoci - ranking

Montaż i eksploatacja osuszaczy adsorpcyjnych

Strumienie powietrza osuszaczy adsorpcyjnych muszą być poprowadzone kanałami wentylacyjnymi. Zazwyczaj odbywa się to za pomocą rur wentylacyjnych. Prowadzący na zewnątrz kanał powietrza wilgotnego powinien być zaizolowany. Jeżeli jako powietrze procesowe wykorzystywane jest powietrze zewnętrzne, wyjście powietrza wilgotnego musi być dostatecznie oddalone od czerpni powietrza zewnętrznego.

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.

Ciepło bierne w procesie osuszania

Obciążenie wirnika wysokimi temperaturami w wysokości mniej więcej 120°C w celu wydzielenia związanej adsorpcyjnie pary wodnej powoduje rozgrzanie środka wiążącego wirnika. Zmiana stanu skupienia w sektorze osuszania nie odbywa się dlatego idealnie adiabatycznie przy stałej entalpii. Pozostałe w wirniku ciepło jest określane mianem ciepła biernego i prowadzi do przegrzewania strumienia suchego powietrza o mniej więcej 1,5 K na każde g/kg wydajności osuszania.

W obliczeniach technicznych producentów ciepło bierne jest już uwzględnione i jest podawana rzeczywista temperatura strumienia suchego powietrza. W obszarach wrażliwych termicznie temperatura powietrza doprowadzanego powinna być regulowana przez chłodnicę końcową lub w połączeniu z grzałką końcową - bezpośrednio przez osuszacz.

Rekuperacja ciepła

Ze względu na uwarunkowany systemowo pobór energii przez grzałki regeneracyjne stosując większe osuszacze adsorpcyjne, zaleca się montaż w obiekcie jednostki do rekuperacji ciepła. W takiej sytuacji ogrzane wilgotne powietrze przed odprowadzeniem na zewnątrz jest poprowadzone przez wymiennik ciepła o przepływie krzyżowym, gdzie większość zawartej w nim energii cieplnej jest oddawana do strumienia powietrza potrzebnego do regeneracji.

Przeczytaj także: Jak naprawić błąd E5 w osuszaczu powietrza Ralf?

Zastosowanie osuszaczy adsorpcyjnych

Osuszacze adsorpcyjne AERIAL charakteryzują się dużą wydajnością osuszania (większą niż w przypadku urządzeń kondensacyjnych) i zwartą konstrukcją. Konstrukcja i zasada działania pozwala m.in. wykorzystanie w przypadku np. Osuszacz adsorpcyjny do zastosowań cywilnych i przemysłowych. Asortyment produktów FR jest idealny do zapewnienia procesu osuszania nawet w ekstremalnych warunkach (-20°C do +40°C). Dzięki temu może być stosowana w miejscach, gdzie wymagane są szczególnie niskie wartości wilgotności.

Osuszacze adsorpcyjne znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle pneumatycznym, gdzie mają kluczowe znaczenie w utrzymaniu stabilnych parametrów procesów. Znajdują zastosowanie w:

Układy zasilania sprężonym powietrzem
Wtryskiwarki
Pneumatyczne systemy transportowe
Systemy sterowania pneumatycznego
Przemysł spożywczy

Osuszacze adsorpcyjne w pneumatyce

W dzisiejszych czasach pneumatyka jest coraz bardziej popularnym rozwiązaniem w przemyśle, ponieważ pozwala na wykorzystanie powietrza jako medium do przesyłania energii. Jednym z najważniejszych elementów systemów pneumatycznych są osuszacze adsorpcyjne, które pozwalają na usunięcie wilgoci z powietrza. W kontekście pneumatyki, osuszacze adsorpcyjne pełnią kluczową rolę w procesie produkcyjnym, ponieważ umożliwiają utrzymanie powietrza w czystej i suchej postaci.

Warto zwrócić uwagę, że wybór odpowiedniego osuszacza adsorpcyjnego ma kluczowe znaczenie dla właściwej pracy systemu pneumatycznego. Należy uwzględnić różne czynniki, takie jak rodzaj adsorbentu, pojemność, a także skuteczność usuwania wilgoci.

Osuszacze adsorpcyjne działają na zasadzie usuwania wilgoci z powietrza poprzez adsorpcję na powierzchni adsorbentu. Adsorbent to materiał o dużej powierzchni właściwej, który jest w stanie absorbować lub adsorbować wilgoć. Proces usuwania wilgoci odbywa się w dwóch fazach. Pierwsza faza to adsorpcja, w której wilgoć z powietrza jest adsorbowana na powierzchni adsorbentu.

W osuszaczach adsorpcyjnych stosuje się zwykle dwa zbiorniki z adsorbentem. W jednym zbiorniku odbywa się proces adsorpcji, podczas gdy w drugim proces desorpcji. Warto również zwrócić uwagę, że osuszacze adsorpcyjne działają skutecznie nie tylko na wilgoć, ale także na inne zanieczyszczenia powietrza, takie jak związki olejowe czy pył.

Rodzaje osuszaczy adsorpcyjnych

Osuszacze jednostopniowe to modele, w których proces adsorpcji i desorpcji odbywa się w jednym zbiorniku z adsorbentem. Tego typu osuszacze są stosunkowo proste w budowie i łatwe w obsłudze, ale nie gwarantują takiej samej skuteczności w usuwaniu wilgoci jak osuszacze dwustopniowe.

Osuszacze dwustopniowe to bardziej zaawansowane modele, w których proces adsorpcji i desorpcji odbywa się w dwóch oddzielnych zbiornikach z adsorbentem.

Adsorbenty

Kolejnym ważnym czynnikiem przy wyborze osuszacza adsorpcyjnego jest rodzaj adsorbentu. Na rynku dostępne są osuszacze z różnymi rodzajami adsorbentów, na przykład suchy żel krzemionkowy, żel krzemionkowo-aluminiowy, węgiel aktywny, modyfikowane krzemionki, a także naturalne materiały takie jak drewno czy węgiel drzewny. Warto również wspomnieć o tym, że niektóre osuszacze adsorpcyjne są wyposażone w filtry powietrza, które dodatkowo poprawiają jakość powietrza i chronią przed zanieczyszczeniami takimi jak pył czy związki olejowe.

Czynniki wpływające na wybór osuszacza

Wymagania dotyczące wilgotności
Ciśnienie i przepływ powietrza
Rozmiar
Koszty

Konserwacja osuszaczy adsorpcyjnych

Regularna konserwacja i utrzymanie osuszaczy adsorpcyjnych są kluczowe dla zapewnienia ich właściwego działania i wydajności. Po pierwsze, należy regularnie sprawdzać poziom zużycia wkładów adsorpcyjnych. Wkłady te mają określony żywotny czas, po upływie którego należy je wymienić.

Po drugie, należy również regularnie czyszcić filtry powietrza, które znajdują się przed osuszaczem adsorpcyjnym. Filtry powietrza są odpowiedzialne za usuwanie zanieczyszczeń z powietrza, które mogą wpłynąć na jakość powietrza, a tym samym na wydajność osuszacza. Po trzecie, należy regularnie kontrolować ciśnienie robocze osuszacza adsorpcyjnego. W przypadku zbyt niskiego ciśnienia, osuszacz może działać nieprawidłowo lub w ogóle nie działać.

Wreszcie, należy regularnie sprawdzać stan uszczelek i elementów mechanicznych osuszacza adsorpcyjnego. W przypadku awarii lub zużycia elementów, należy je natychmiast naprawić lub wymienić, aby uniknąć problemów z jakością powietrza i uszkodzeń innych urządzeń.

Pochłaniacze wilgoci a osuszacze powietrza

Wilgoć w powietrzu może być problematyczna w wielu środowiskach, od domowych po przemysłowe. W celu jej kontrolowania stosuje się różne urządzenia, takie jak pochłaniacze wilgoci i osuszacze powietrza. Choć oba urządzenia służą do zmniejszania wilgotności, różnią się pod względem zasady działania, wydajności i zastosowania.

Pochłaniacz wilgoci - definicja i zasada działania

Pochłaniacz wilgoci to urządzenie, które absorbuje wilgoć z powietrza za pomocą materiałów higroskopijnych, takich jak żel krzemionkowy, chlorek wapnia czy węgiel aktywny. Pochłaniacze wilgoci wykorzystują higroskopijne materiały do absorpcji wilgoci. Gdy powietrze przepływa przez urządzenie, wilgoć jest zatrzymywana przez materiał pochłaniający, który później wymaga regeneracji lub wymiany.

Rodzaje pochłaniaczy wilgoci

Chemiczne pochłaniacze wilgoci - wykorzystują substancje chemiczne, takie jak chlorek wapnia, które reagują z wilgocią i zatrzymują ją.
Pochłaniacze wilgoci na bazie żelu krzemionkowego - wykorzystują żel krzemionkowy, który absorbuje wilgoć z powietrza.

Osuszacz sprężonego powietrza - definicja i zasada działania

Osuszacz sprzężonego powietrza to urządzenie, które aktywnie usuwa wilgoć z powietrza w instalacji za pomocą różnych technologii, takich jak kondensacja, adsorpcja czy technologia membranowa. Należy pamiętać, że osuszacze stosowane do pomieszczeń (stosowane w budownictwie) są konstrukcjami innymi od osuszaczy chłodniczych sprężonego powietrza.

Wspólną cechą obu rodzajów takich urządzeń jest zastosowanie układu chłodniczego. Osuszacze sprężonego powietrza przeznaczone są do instalacji sprężonego powietrza w przemyśle i nie są odpowiednie do opuszczania pomieszczeń.

Rodzaje osuszaczy powietrza

Osuszacze ziębnicze (chłodnicze) - schładzają sprężone powietrze do temperatury do ciśnieniowego punktu rosy +3 *C, co powoduje kondensację wilgoci w osuszaczu, w specjalnie skonstruowanym wymienniku ciepła.
Osuszacze adsorpcyjne - wykorzystują materiały adsorpcyjne, takie jak żel krzemionkowy, do zatrzymywania wilgoci, która jest następnie regenerowana.
Osuszacze membranowe - wykorzystują półprzepuszczalne membrany do separacji wilgoci ze sprężonego powietrza.

Wydajność i zastosowanie

Cecha	Pochłaniacze wilgoci	Osuszacze powietrza
Skuteczność	Zależy od typu użytego materiału higroskopijnego i warunków otoczenia. Są one skuteczne w małych, zamkniętych przestrzeniach.	Bardziej wydajne i mogą obsługiwać większe przestrzenie. Są w stanie utrzymać niską wilgotność w dużych pomieszczeniach i halach produkcyjnych.
Koszt eksploatacji	Niski koszt eksploatacji, ale wymagają regularnej wymiany materiału pochłaniającego lub całego pochłaniacza na nowy.	Wyższy koszt zakupu i eksploatacji w porównaniu do pochłaniaczy wilgoci, ale oferują wyższą wydajność i skuteczność.
Zakres działania	Skuteczne w kontrolowaniu wilgotności w małych przestrzeniach, takich jak szafy, samochody, spiżarnie czy małe pomieszczenia.	Stosowane w domach, biurach, magazynach, zakładach produkcyjnych i innych dużych przestrzeniach, gdzie kontrola wilgotności jest kluczowa.
Domowe zastosowania	Szafy i garderoby, spiżarnie i magazynki, samochody i kampery.	Pomieszczenia mieszkalne, piwnice i poddasza.
Przemysłowe zastosowania	Magazyny, transport morski.	Przemysł spożywczy, przemysł farmaceutyczny, przemysł elektroniczny, przemysł motoryzacyjny.

tags: #osuszacz #żel #krzemionkowy #zasada #działania