Osuszacze Ziębnicze: Zasada Działania, Budowa i Zastosowanie
- Szczegóły
Osuszacze ziębnicze są kluczowymi urządzeniami stosowanymi w wielu gałęziach przemysłu i usług, gdzie odpowiednia wilgotność powietrza jest niezbędna do sprawnego funkcjonowania. Osuszacze ziębnicze, jak sama nazwa wskazuje, służą do usuwania wilgoci z powietrza. Ich obecność w fabrykach i warsztatach wynika z konieczności uzdatniania sprężonego powietrza wytwarzanego m.in. przez sprężarki.
Zasada Działania Osuszacza Ziębniczego
Zasada działania osuszacza ziębniczego jest stosunkowo prosta: urządzenie schładza powietrze do temperatury bliskiej zamarzaniu wody, wskutek czego wilgoć w powietrzu skrapla się. Osuszacze ziębnicze działają w oparciu o zasadę obniżania temperatury powietrza do tak zwanego punktu rosy, czyli temperatury, przy której para wodna zaczyna skraplać się w ciecz. Działa on na zasadzie szybkiego schładzania powietrza do temperatury poniżej punktu rosy, co powoduje kondensację pary wodnej i przekształcenie jej w ciekłą wodę, która jest następnie usuwana z urządzenia.
Proces ten składa się z dwóch etapów. Pierwszy to schładzanie powietrza w wymienniku ciepła, gdzie jest ono wstępnie schładzane przez zimne powietrze opuszczające parownik. W trakcie tych etapów opary oleju i wody zawarte w sprężonym powietrzu skraplają się, a następnie są oddzielane od powietrza przez wysokowydajny separator i odprowadzane na zewnątrz za pomocą zaworu automatycznego spustu. Skropliny zbierane są w separatorze wody, a osuszacz odprowadza je na zewnątrz.
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 Osuszacza Ziębniczego
Osuszacze skonstruowane są z kilku podstawowych modułów. Wśród nich znajduje się separator czynnika ziębniczego, który dba o to, aby do sprężarki czynnika trafiał czynnik wyłącznie w stanie gazowym. Sprężarka z kolei odpowiada za doprowadzanie czynnika do wysokiego ciśnienia i wyższej temperatury. Kolejnymi istotnymi elementami są skraplacz i jego wentylator, który schładza czynnik ziębniczy i zmienia go z gazu w ciecz. Warto wspomnieć też o filtrze zabezpieczającym zawór przed zanieczyszczeniami i samym zaworze rozprężnym. Ten z kolei redukuje ciśnienie czynnika ziębniczego i obniża jego temperaturę.
Przeczytaj także: Jak rozpoznać twardą wodę?
Spójrzmy zatem na niektóre szczegóły konstrukcyjne głównych podzespołów osuszaczy chłodniczych:
- 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).
- Sprężarka czynnika chłodniczego to element, od którego jakości i niezawodności w znacznym stopniu zależy trwałość osuszacza, ale też decydujący o zużyciu energii.
- 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.
- Sterownik i kontrola stanu pracy - elementy decydujące o wygodzie i bezpieczeństwie użytkowania.
Wymiennik ciepła
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.
Sprężarka Czynnika Chłodniczego
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).
Dren Kondensatu
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
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.
Przeczytaj także: Poradnik: Lokalizacja i wymiana filtra powietrza Dacia 1.4
Rodzaje Osuszaczy Ziębniczych i Kryteria Wyboru
Osuszacze ziębnicze można podzielić na dwa rodzaje: osuszacze powietrza atmosferycznego oraz powietrza sprężonego. Pierwsze z nich znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie skraplanie się pary wodnej byłoby szkodliwe, a poziom wilgotności musi być kontrolowany. Drugi typ osuszaczy ziębniczych to osuszacze sprężonego powietrza. Ich zadaniem jest usuwanie wilgoci z powietrza pod ciśnieniem. Można spotkać je w sprężarkach powietrza, gdzie uzdatniają wytwarzane przez nie powietrze.
Jest kilka podstawowych odmian osuszaczy ziębniczych, różnice dotyczą głównie konstrukcji układu sterowania, sposobu chłodzenia, budowy wymiennika ciepła i np. zastosowania układów optymalizujących zużycie energii elektrycznej. 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. Niektórzy producenci oferują możliwość dostosowania osuszaczy chłodniczych do specyficznych potrzeb klienta, na przykład poprzez dostosowanie sterowania, poziomu chłodzenia, materiałów konstrukcyjnych itp.
Podstawowym parametrem istotnym w pracy i kategoryzowaniu osuszaczy ziębniczych jest tzw. ciśnieniowy punkt rosy. Określa on temperaturę, w której dochodzi do kondensacji pary wodnej przy danym ciśnieniu roboczym. W wyborze odpowiedniego modelu osuszacza ziębniczego pomaga norma ISO 8573-1, która określa czystość powietrza po uzdatnieniu w danym punkcie odbioru.
Zastosowanie Osuszaczy Ziębniczych
Osuszacze ziębnicze znajdują zastosowanie w wielu sektorach przemysłu, od spożywczego aż po budowlany. Są stosowane w wielu dziedzinach, takich jak przemysł spożywczy, chemiczny, farmaceutyczny oraz w budownictwie, w celu utrzymania odpowiedniego poziomu wilgotności powietrza w pomieszczeniach (osuszacze dla budownictwa) lub w procesach produkcyjnych (osuszacze dla przemysłu, tzn. do sprężonego powietrza). Są powszechnie używane w wielu różnych branżach, w tym w przemyśle motoryzacyjnym, spożywczym, chemicznym, energetycznym i farmaceutycznym, a także w sprzęcie pneumatycznym, narzędziach napędzanych powietrzem i procesach malowania.
Przykłady zastosowań:
Przeczytaj także: Woda destylowana: charakterystyka
- Archiwa i pomieszczenia, gdzie przechowuje się papier (lub podobne materiały higroskopijne)
- Miejsca związane z przetwórstwem żywności, takie jak mleczarnie, przetwórnie mięsa itp.
- Pomieszczenia podziemne, piwnice i wiele innych miejsc, w których poziom wilgotności może być za wysoki
- Place budowy
Korzyści ze Stosowania Osuszaczy Ziębniczych
Stosowanie osuszacza ziębniczego (chłodniczego) niesie ze sobą wiele korzyści. Zanieczyszczenia zawarte w sprężonym powietrzu w dłuższej perspektywie mogą mieć negatywny wpływ na urządzenia je wykorzystujące. To z kolei prowadzi do szybszego zużywania się (a nawet awarii) maszyn i urządzeń wykorzystywanych w firmie. Z tego względu w instalacjach sprężonego powietrza warto stosować osuszacze ziębnicze odpowiedniej klasy. To perspektywiczne rozwiązanie, które pozwoli zwiększyć efektywność pracy, osiągnąć realne oszczędności i zminimalizować ryzyko wystąpienia strat.
Do korzyści zaliczamy:
- Zwiększenie wydajności i żywotności sprzętu
- Poprawę jakości sprężonego powietrza
- Zminimalizowanie ryzyka korozji i zamarzania
- Zwiększenie ogólnej efektywności systemu sprężonego powietrza
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.
Koszty Eksploatacji i Żywotność
Koszty eksploatacji osuszacza ziębniczego zależą głownie od kosztów energii i części zamiennych. Żywotność osuszacza ziębniczego zależy od wielu czynników, takich jak jakość powietrza wejściowego, prawidłowy dobór, warunki pracy, jak również regularność i jakość przeprowadzanej konserwacji. Praktyka wskazuje, że osuszacze tego typu są eksploatowane niekiedy nawet do 15-20 lat.
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: #po #co #jest #osuszacz #ziębniczy #zasada
