Osuszacz ziębniczy - zasada działania
- Szczegóły
Osuszacze ziębnicze są nieodzownym elementem systemów sprężonego powietrza, gwarantującym nie tylko efektywność energetyczną, ale i zapewniającym ochronę procesów przemysłowych przed negatywnym wpływem wilgoci. Powietrze atmosferyczne zawiera pewną ilość wody, a gdy powietrze jest sprężane, to stężenie wody wzrasta. Aby uniknąć przyszłych problemów w instalacji sprężarki, należy oczyścić sprężone powietrze.
Zasada działania osuszacza ziębniczego
Osuszanie ziębnicze oznacza, że sprężone powietrze jest schładzane, co umożliwia skraplanie dużej ilości wody i jej oddzielanie. Po ochłodzeniu i skropleniu wilgoci sprężone powietrze ponownie ogrzewa się do temperatury zbliżonej do temperatury pokojowej, aby na zewnątrz układu nie powstała skroplona para wodna. Ta wymiana ciepła pomiędzy wchodzącym i wychodzącym sprężonym powietrzem również obniża temperaturę wpływającego sprężonego powietrza i jako taka zmniejsza wymaganą wydajność chłodniczą obiegu czynnika chłodniczego.
Budowa i działanie
W nowoczesnych konstrukcjach obecnych na polskim rynku, stosowane są skuteczne rozwiązania zapewniające wysoką efektywność i sprzyjające zminimalizowaniu strat sprężonego powietrza. 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
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. W efekcie przy zwartej budowie uzyskuje się bardzo dobre właściwości termodynamiczne i co ważne znikomy spadek ciśnienia powietrza. Integralną częścią tego zespołu jest komora (czasem z demisterem) na zbierający się (grawitacyjnie) kondensat, w której bezpośrednio do króćca wylotowego zainstalowany jest spust kondensatu.
Przeczytaj także: Instrukcja krok po kroku: Osuszacz w Solaris Urbino
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.
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.
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.
Przeczytaj także: Osuszacze wilgoci - ranking
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.
Rodzaje osuszaczy ziębniczych
W osuszaczach ziębniczych bez cyklu pracy, system chłodzenia pracuje nieprzerwanie, niezależnie od aktualnego zapotrzebowania na sprężone powietrze. Z kolei osuszacze ziębnicze zmiennoobrotowe dostosowują pracę kompresora chłodziwa do aktualnych potrzeb systemu, co pozwala na optymalizację zużycia energii.
Sterowanie sprężarką czynnika chłodniczego za pomocą inteligentnych algorytmów sterowania może znacznie zmniejszyć zużycie energii nowoczesnych osuszaczy chłodniczych.
Cykliczne vs. Niecykliczne
Jak wspomniano powyżej, suszarki niecykliczne pracują stale. Ponieważ nie ma opcji wyłączenia, mają najniższy koszt z góry. Z suszarkami rowerowymi, istnieje więcej opcji do wyboru. Zazwyczaj są one dostępne w modelach z masą termiczną, napędem o zmiennej prędkości obrotowej i cyfrowym przewijaniem. Jeśli koszty energii są dla Ciebie ważne, warto zainwestować w cykliczny osuszacz powietrza z czynnikiem chłodniczym. Jednak nie muszą one prowadzić do większych oszczędności, jeśli używasz sprzętu przez cały dzień.
Zastosowanie i zalety osuszaczy ziębniczych
Osuszacze ziębnicze charakteryzują się niskimi kosztami inwestycyjnymi, operacyjnymi oraz konserwacji, co sprawia, że są atrakcyjne dla szerokiego spektrum zastosowań przemysłowych. Są niezastąpione w branżach, gdzie wymagane jest sprężone powietrze o wysokiej jakości, wolne od wilgoci.
Przeczytaj także: Jak naprawić błąd E5 w osuszaczu powietrza Ralf?
Są one dostępne jako maszyna wolnostojąca lub zintegrowany moduł osuszający wewnątrz sprężarki. W zależności od zastosowania, urządzenie to może być najlepszym rozwiązaniem dla Twojej produkcji.
Osuszacze z czynnikiem chłodniczym są używane dla temperatur punktu rosy w zakresie od + 2 ° C do + 10 ° C i wymieniona dolna granica, jest temperaturą zamarzania skroplonej wody.
Nowoczesne osuszacze z czynnikiem chłodniczym wykorzystują gazy chłodnicze o niskim współczynniku ocieplenia globalnego (GWP), co oznacza gazy chłodnicze, które - w razie przypadkowego uwolnienia do atmosfery - w mniejszym stopniu przyczyniają się do globalnego ocieplenia. Zgodnie z przepisami ochrony środowiska czynniki chłodnicze, które mają być stosowane w przyszłości będą musiały mieć jeszcze niższą wartość GWP.
Osuszacz ziębniczy czy adsorpcyjny?
Osuszacz ziębniczy działa poprzez chłodzenie powietrza i kondensację wody, natomiast adsorpcyjny wykorzystuje środek suszący (np. żel krzemionkowy), który pochłania wilgoć. Działanie osuszacza adsorpcyjnego wykorzystuje reakcję chemiczną, polegającą na wiązaniu wody z ciekłym lub stałym środkiem absorbującym wilgoć (absorbentem). Jest to proces nieodwracalny i wymaga użycia znacznych ilości kosztownego absorbentu. Zastosowano w nich metodę fizyczną polegającą na wiązaniu wody na powierzchni ciała stałego (np. dwutlenku krzemu), nazywanego desykantem lub złożem. Osuszacz adsorpcyjny posiada dwie kolumny wypełnione adsorbentem. Podczas pracy w jednej kolumnie następuje osuszanie przepływającego powietrza, natomiast w drugiej adsorbent jest regenerowany na zimno lub gorąco. Bardzo ważne jest, aby powietrze na wejściu osuszacza było pozbawione oleju.
Osuszacze sprężonego powietrza ziębnicze są najbardziej popularnym i najtańszym rozwiązaniem przemysłowym. Występują zarówno jako urządzenia indywidualne, jak i stanowiące część sprężarek. Osuszacz ziębniczy działa na zasadzie obniżania punktu rosy sprężonego powietrza (standardowo do ok. +3°C), poprzez jego schładzanie przy pomocy czynnika chłodzącego.
Podsumowanie
Osuszacz sprężonego powietrza jest niezbędnym urządzeniem w instalacji pneumatycznej. Służy do usuwania wody. Każdy kto ma do czynienia ze sprężonym powietrzem, musiał spotkać się także z uciążliwym problemem pojawiającej się wody. Krople wody, dostające się do lakieru i na lakierowaną powierzchnię, łatwo mogą zniszczyć efekt naszej pracy.
Obecność wody w sprężonym powietrzu jest zjawiskiem naturalnym, a wynika z obecności pary wodnej w powietrzu atmosferycznym. Największym zagrożeniem dla pracy elementów pneumatyki jest skroplona woda. Powoduje ona uszkodzenia uszczelnień, korozję części, wypłukuje smary. Po zmieszaniu wody z olejem powstaje szkodliwa ciecz, nazywana kondensatem.
tags: #osuszacz #ziębniczy #zasada #działania
