Кроме того, можно использовать дополнительное сжатие. Это еще больше сжимает воздух, и образуется конденсат. Затем воздух расширяется до рабочих значений. При использовании этого метода точка росы может быть д о-60°C. Основным недостатком этого метода является его дороговизна.
Что такое точка росы, и почему она является одним из ключевых факторов при выборе осушителя для любой пневматической системы
Воздух всегда содержит влагу в своем составе. Если температура постоянна или изменяется медленно, она практически не влияет. Однако если воздух внезапно охлаждается, содержащаяся в нем влага начинает конденсироваться, то есть собираться в крупные капли и оседать на поверхностях. Именно так обычно формируется привычный туман на более низких высотах.
Конденсация происходит, когда воздух превышает критическую температуру, после которой он становится на 100% насыщенным. Другими словами: Когда газообразная среда достигает влажности 100 %, начинается процесс конденсации.
В компрессорных установках воздух помимо влаги содержит пыль и масляные примеси. Поэтому конденсат из пневматической системы может быть маслянистым, жирным или содержать агрессивные компоненты. Его образование отличается от конденсации при нормальном атмосферном давлении и вызвано непреднамеренным нагревом сжатой среды:
- Сначала воздух проходит процесс сжатия, из-за этого его температура значительно повышается, даже несмотря на охлаждение маслом или впрыск воды.
- Далее сжатый воздух попадает в пневмомагистраль (трубопровод), где из-за соприкосновения горячего воздуха и стенок трубы с гораздо более низкой температурой, он начинает быстро остужаться.
- Из-за быстрого понижения температуры образуется конденсат, который необходимо как-то удалить из пневмосистемы.
Понятие температуры точки росы.
Для удаления конденсата из сжатой газовой среды используются специальные устройства, называемые осушителями. Существуют различные типы кондиционеров (охлаждающие, адсорбционные или абсорбционные), но их основная функция заключается в удалении избыточной влаги. Мембранные установки работают путем «поглощения» конденсата через мембраны, а охлаждающие и адсорбционные установки работают по принципу точки росы.
Точка росы (DP) — это температурный порог, при котором воздух начинает конденсироваться. Это означает, что когда газообразная среда достигает температуры точки росы, конденсация еще не происходит. Однако если температура опускается ниже этого значения, начинает образовываться конденсат, так как газ насыщается влагой.
Должно быть ясно, что TP сжатого воздуха (TPD) и TP воздуха при нормальном атмосферном давлении отличаются. Сжатый воздух имеет гораздо более высокую ТП.
Как выбрать осушитель сжатого воздуха?
Тип осушителя для компрессорной системы выбирается на основе значения TR. Предположим, что приобретен осушитель воздуха со значением TDP 0°C. На практике это означает, что в воздухе, проходящем через такое устройство, не будет происходить конденсация капель влаги, если температура окружающей среды или воздуховода не опустится ниже этого значения.
Поэтому при выборе осушительного агрегата для компрессорной установки необходимо заранее рассчитать точку росы T ρ:
- рассчитывать рабочие температуры – будет ли температура в помещении, где установлена пневматическая система опускаться до минусовых температур;
- учитывать расположение магистрали – будет ли трубопровод со сжатым воздухом выходить на улицу или в неотапливаемое помещение.
Формула для приблизительного расчета точки росы T ρ в градусах Цельсия (только для положительных температур): Формула имеет погрешность ± 0,4 °C в следующем диапазоне значений:
Существует более простая формула для приблизительного расчета, которая дает ошибку ±1,0 °C для относительной влажности для объемных долей более 0,5:
Эта формула может быть использована для расчета относительной влажности по известной точке росы:
Эти значения используются для расчета минимальных температур (RH) и выбора осушителя для компрессора.
Сухость воздуха.
Осушитель воздуха с правильным значением DRD также важен для поддержания неконденсируемого содержания влаги в сжатом воздухе. Осушитель не удаляет всю влагу из сжатого воздуха. Если сжатый воздух в дальнейшем будет использоваться в установках с высокими требованиями к сухости, это необходимо учитывать. К сжатому воздуху предъявляются более высокие критерии (содержание влаги без конденсации):
- металлургия – сжатый воздух подается в печи;
- электронике;
- резке металла;
- медицине.
В этом случае требуемое значение рассчитывается по специальным таблицам с указанием содержания влаги в газовой среде для различных ТПД. Сначала рассчитывается максимально допустимое содержание влаги в воздухе, и только потом по таблице определяется значение TRD.
Виды осушителей по значениям ТРД.
По принципу PDM работают два типа компрессорных установок: чиллеры и адсорбционные осушители.Чиллерыобычно рассчитаны на TDP +3°C. Это означает, что устройство удаляет из среды сжатого газа то количество влаги, которое конденсируется при данном значении температуры. Однако, если температура в помещении, где находится компрессорная установка или линия сжатого воздуха, ниже, температура сжатого газа опустится ниже ТПР +3°C. Следовательно, образуется конденсат.
Поэтому холодильные сушилки рекомендуется использовать в отапливаемых зданиях, где температура не опускается ниже нуля. А также для пневматических систем, линии которых не находятся на открытом воздухе и не подвергаются воздействию отрицательных температур.
Адсорбционный осушительС другой стороны, сушилки с влагопоглотителем имеют широкий температурный диапазон о т-40 д о-70°C. Они удаляют из сжатого воздуха влагу, которая конденсируется при этих температурах. В результате получается сухой воздух, пригодный для широкого спектра применений.
Производители компрессорных систем указывают в своих спецификациях максимальные значения TPD, рекомендуемые для предотвращения коррозии. Однако это не исключает использования более сухого воздуха. Поскольку в нем содержится меньше неконденсированной влаги, снижается риск образования конденсата в случае случайного снижения температуры окружающей среды. Он также продлевает срок службы любого пневматического оборудования, в котором сжатый воздух впоследствии используется или через которое он транспортируется.
Почему важно определять точку росы в практической деятельности?
Точка росы является одним из наиболее важных технических параметров, определяющих максимальное количество влаги, которое может содержаться в воздухе при данной температуре. Чем выше влажность, тем больше значение точки росы приближается к температуре. Расчет этого параметра важен в нескольких областях:
В строительно-монтажных работах точка росы влияет на прочность материалов и коррозионную стойкость конструкций.
Он также является критическим параметром при строительстве наружных стен с теплоизоляцией. В холодное время года, когда наружная температура намного ниже внутренней, неизбежно образуется точка росы, где воздушные массы соприкасаются друг с другом и образуется конденсат. Если это происходит внутри стены, она разрушается; если ближе к внутренней стороне, на стенах может образоваться конденсат, разрушающий поверхность и способствующий образованию плесени.
В отделочных работах этот параметр помогает при выборе подходящих отделочных материалов, поскольку даже материал, устойчивый к внешней влаге, может быть поврежден конденсатом на внутренней стороне.
Определение точки росы в производстве сжатого воздуха
Важность этого фактора нельзя недооценивать при выборе оборудования для станции сжатого воздуха. Производители компрессорного оборудования должны указывать в паспорте требования к максимальному содержанию влаги для предотвращения коррозии и повреждения оборудования.
Для определения температуры образования конденсата в сжатом воздухе применяется параметр точка росы под давлением (ТРД / PDP) — это температура, при которой сжатый воздух (p>1 бар абсолютного давления) на 100 % насыщен влагой. Если температура сжатого воздуха опускается ниже этого значения, водяной пар в воздухе начинает конденсироваться.
Следует отметить, что водяной пар не только начинает конденсироваться при понижении температуры воздуха, но и одновременно уменьшается объем воздуха (сжатие), что снижает способность воздуха поглощать влагу.
Чем ниже значение TRD, тем меньше содержание водяного пара в сжатом воздухе и тем выше стоимость осушения воздуха.
Наиболее распространенными значениями точки росы, используемыми при проектировании систем производства сжатого воздуха, являются +3°, -20°, -40° и-70° C.
ВАЖНО: Не следует путать точку росы атмосферного воздуха с точкой росы под давлением (PDP)! Например, TPD +2°C при давлении 7 бар соответствуе т-23°C при атмосферном давлении.
ПРИМЕР: Компрессор с рабочим давлением 7 бар и производительностью 200 л/с, всасывающий воздух с температурой 20 °C и относительной влажностью 80 %, подает 80 л воды в линию сжатого воздуха в течение восьмичасового рабочего дня.
Почему необходимо осушение сжатого воздуха?
При выборе систем осушения сжатого воздуха необходимо учитывать значение точки росы под давлением.
Компрессор всасывает из атмосферы воздух, содержащий влагу. Чем выше температура, тем лучше способность воздуха поглощать водяной пар.
Каждому значению температуры соответствует определенное максимальное значение влажности, при котором относительная влажность достигает 100%. Температура, при которой достигается эта степень насыщения, называется температурой точки росы. Степень насыщения является функцией температуры, а не давления.
Представим себе контейнер, в котором находится 1 м3 воздуха при температуре 200°C. При насыщении он содержит 17,3 г воды, независимо от того, находится ли он под давлением 1 или 10 бар. Сжатие уменьшает объем воздуха и таким образом преодолевает состояние насыщения. Когда воздух сжимается и его объем уменьшается, его температура повышается, и поэтому он остается ненасыщенным. Например, конденсат может образовываться, когда воздух выходит из компрессора на пути его потока. Чтобы избежать этого, на выходе из компрессора устанавливаются осушители сжатого воздуха.
