Czym jest sprzęt sprężonego powietrza? Jaki sprzęt jest dostępny?

Czym jest sprzęt sprężonego powietrza? Jaki sprzęt jest dostępny?

Urządzenie sprężonego powietrza to urządzenie wytwarzające sprężone powietrze – sprężarka powietrza (sprężarka powietrza). Istnieje wiele rodzajów sprężarek powietrza, wśród których najpopularniejsze to sprężarki tłokowe, odśrodkowe, śrubowe, łopatkowe, spiralne i tak dalej.
Sprężone powietrze wylotowe sprężarki powietrza zawiera dużą ilość zanieczyszczeń, takich jak wilgoć, olej i kurz. Aby zapobiec zakłóceniom w normalnym funkcjonowaniu układu pneumatycznego, konieczne jest zastosowanie odpowiednich urządzeń oczyszczających.

Sprzęt do oczyszczania powietrza to ogólne określenie obejmujące wiele urządzeń i sprzętu. W przemyśle sprzęt do oczyszczania powietrza jest często nazywany również sprzętem do obróbki końcowej, zazwyczaj w odniesieniu do zbiorników magazynowych gazu, suszarek, filtrów itp.
● zbiornik powietrza
Funkcją zbiornika gazu jest eliminacja pulsacji ciśnienia, wykorzystanie rozprężania adiabatycznego i naturalnego chłodzenia w celu obniżenia temperatury, dalsze oddzielenie wilgoci i oleju w sprężonym powietrzu oraz magazynowanie określonej ilości gazu. Z jednej strony, może on złagodzić sprzeczność polegającą na tym, że zużycie powietrza jest większe niż wydajność sprężarki powietrza w krótkim czasie. Z drugiej strony, może on zapewnić krótkotrwałe zasilanie w powietrze w przypadku awarii sprężarki lub odcięcia zasilania, zapewniając bezpieczeństwo urządzeń pneumatycznych.

●suszarka do powietrza

Osuszacz sprężonego powietrza, jak sama nazwa wskazuje, to rodzaj urządzenia do usuwania wody ze sprężonego powietrza. Istnieją dwa powszechnie stosowane rodzaje: liofilizatory i osuszacze adsorpcyjne, a także osuszacze rozpływowe i osuszacze membranowe polimerowe. Osuszacz chłodniczy jest najczęściej stosowanym urządzeniem do osuszania sprężonego powietrza i jest zazwyczaj stosowany w sytuacjach, gdy wymagane są ogólne wymagania dotyczące jakości powietrza. Osuszacz chłodniczy wykorzystuje tę właściwość, że ciśnienie parcjalne pary wodnej w sprężonym powietrzu jest określone przez temperaturę sprężonego powietrza, co umożliwia chłodzenie, osuszanie i osuszanie. Osuszacze chłodnicze sprężonego powietrza są w przemyśle powszechnie nazywane „osuszaczami chłodniczymi”. Ich główną funkcją jest redukcja zawartości wody w sprężonym powietrzu, czyli obniżenie „temperatury punktu rosy” sprężonego powietrza. W ogólnym przemysłowym systemie sprężonego powietrza jest to jedno z niezbędnych urządzeń do osuszania i oczyszczania sprężonego powietrza (znanego również jako postprocessing).

1 podstawowa zasada

Sprężone powietrze może służyć do usuwania pary wodnej poprzez sprężanie, chłodzenie, adsorpcję i inne metody. Liofilizator to metoda chłodzenia. Wiadomo, że powietrze sprężone przez sprężarkę zawiera różne gazy i parę wodną, ​​a zatem jest to powietrze wilgotne. Zawartość wilgoci w wilgotnym powietrzu jest zazwyczaj odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia, to znaczy, im wyższe ciśnienie, tym niższa zawartość wilgoci. Po zwiększeniu ciśnienia, para wodna w powietrzu, przekraczająca dopuszczalną zawartość, skrapla się w wodę (to znaczy, objętość sprężonego powietrza zmniejsza się i nie może pomieścić pierwotnej pary wodnej).

Oznacza to, że w stosunku do powietrza pierwotnie wdychanego, zawartość wilgoci staje się mniejsza (tu chodzi o powrót tej części sprężonego powietrza do stanu niesprężonego).

Jednakże, powietrze wylotowe sprężarki nadal jest sprężone, a jego zawartość pary wodnej osiąga maksymalną możliwą wartość, czyli znajduje się w stanie krytycznym gazu i cieczy. Sprężone powietrze w tym momencie nazywane jest stanem nasyconym, więc pod niewielkim ciśnieniem para wodna natychmiast zmieni stan ze stanu gazowego w ciekły, czyli nastąpi skroplenie wody.

Zakładając, że powietrze jest wilgotną gąbką, która wchłonęła wodę, jego wilgotność jest równa wchłoniętej wodzie. Jeśli część wody zostanie wyciśnięta z gąbki siłą, wówczas wilgotność gąbki ulega względnemu zmniejszeniu. Jeśli pozwolimy gąbce się zregenerować, będzie ona naturalnie bardziej sucha niż pierwotna gąbka. To również osiąga cel usuwania wody i suszenia przez ciśnienie.
Jeśli po osiągnięciu określonej siły podczas ściskania gąbki nie zostanie użyta żadna dalsza siła, woda przestanie być wyciskana, co oznacza stan nasycenia. Kontynuuj zwiększanie siły ściskania, a woda nadal będzie wypływać.

Dlatego też sam korpus sprężarki powietrza ma za zadanie usuwanie wody, a stosowana metoda polega na wywieraniu ciśnienia, ale nie jest to cel sprężarki powietrza, a raczej „nieprzyjemny” ciężar.

Dlaczego „ciśnienie” nie jest stosowane do usuwania wody ze sprężonego powietrza? Wynika to głównie ze względów ekonomicznych, a mianowicie ze zwiększenia ciśnienia o 1 kg. Zużycie około 7% energii jest całkowicie nieekonomiczne.

Odwadnianie „chłodzące” jest stosunkowo ekonomiczne, a osuszacz chłodniczy wykorzystuje tę samą zasadę, co osuszanie klimatyzatora, aby osiągnąć ten cel. Ponieważ gęstość nasyconej pary wodnej ma pewną granicę w zakresie ciśnienia aerodynamicznego (2 MPa), można założyć, że gęstość pary wodnej w nasyconym powietrzu zależy jedynie od temperatury i nie ma nic wspólnego z ciśnieniem powietrza.

Im wyższa temperatura, tym większa gęstość pary wodnej w nasyconym powietrzu, a tym samym więcej wody. I odwrotnie, im niższa temperatura, tym mniej wody (co można wywnioskować ze zdrowego rozsądku: zima jest sucha i zimna, lato gorące i wilgotne).

Schłodź sprężone powietrze do możliwie najniższej temperatury, aby zmniejszyć gęstość zawartej w nim pary wodnej i utworzyć „kondensację”, zbierz małe kropelki wody powstałe w wyniku kondensacji i odprowadź je, aby osiągnąć cel usunięcia wilgoci ze sprężonego powietrza.

Ponieważ proces ten obejmuje kondensację i skraplanie do postaci wody, temperatura nie może być niższa niż „punkt zamarzania”, w przeciwnym razie zjawisko zamarzania nie będzie skutecznie odprowadzać wody. Zazwyczaj nominalna „temperatura punktu rosy ciśnieniowej” liofilizatora wynosi 2–10°C.

Na przykład „ciśnieniowy punkt rosy” wynoszący 0,7 MPa w temperaturze 10°C jest przeliczany na „atmosferyczny punkt rosy” wynoszący -16°C. Można zatem założyć, że w przypadku stosowania w środowisku o temperaturze nie niższej niż -16°C, po wypuszczeniu sprężonego powietrza do atmosfery nie będzie w nim wody w stanie ciekłym.

Wszystkie metody usuwania wody ze sprężonego powietrza są jedynie względnie suche i spełniają określony stopień suchości. Całkowite usunięcie wilgoci jest niemożliwe, a dążenie do uzyskania stanu suchego wykraczającego poza wymagania użytkowe jest bardzo nieekonomiczne.
2 zasada działania

Osuszacz chłodniczy sprężonego powietrza chłodzi sprężone powietrze, co pozwala na skroplenie pary wodnej zawartej w sprężonym powietrzu i przekształcenie jej w kropelki cieczy. Dzięki temu możliwe jest zmniejszenie zawartości wilgoci w sprężonym powietrzu.
Skroplone krople są odprowadzane z urządzenia przez automatyczny system odwadniania. Dopóki temperatura otoczenia rurociągu wylotowego z suszarki nie jest niższa niż temperatura punktu rosy na wylocie z parownika, nie wystąpi wtórna kondensacja.

3 przepływ pracy

Proces sprężonego powietrza:
Sprężone powietrze dostaje się do wymiennika ciepła powietrza (podgrzewacza) [1], który początkowo obniża temperaturę sprężonego powietrza o wysokiej temperaturze, a następnie dostaje się do wymiennika ciepła freon/powietrze (parownika) [2], gdzie sprężone powietrze jest bardzo szybko chłodzone, znacznie obniżając temperaturę do temperatury punktu rosy, a oddzielona woda w stanie ciekłym i sprężone powietrze są oddzielane w separatorze wody [3], a oddzielona woda jest odprowadzana z maszyny przez automatyczne urządzenie spustowe.

Sprężone powietrze i czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze wymieniają ciepło w parowniku [2]. W tym momencie temperatura sprężonego powietrza jest bardzo niska, w przybliżeniu równa temperaturze punktu rosy wynoszącej 2–10°C. Jeśli nie ma specjalnych wymagań (tj. nie ma wymogu niskiej temperatury dla sprężonego powietrza), zazwyczaj sprężone powietrze powraca do wymiennika ciepła powietrza (podgrzewacza wstępnego) [1], aby wymienić ciepło z wysokotemperaturowym sprężonym powietrzem, które właśnie wpłynęło do osuszacza. Cel tego działania:

① Efektywne wykorzystanie „chłodzenia odpadowego” osuszonego sprężonego powietrza do wstępnego schłodzenia sprężonego powietrza o wysokiej temperaturze, które właśnie wpłynęło do suszarki chłodniczej, w celu zmniejszenia obciążenia chłodniczego suszarki chłodniczej;

② Zapobiegaj problemom wtórnym, takim jak kondensacja, kapanie i rdza na zewnętrznej stronie tylnego odcinka rurociągu, spowodowanym przez wysuszone sprężone powietrze o niskiej temperaturze.

Proces chłodzenia:

Czynnik chłodniczy freon dostaje się do sprężarki [4], a po sprężeniu ciśnienie wzrasta (a wraz z nim temperatura), a gdy jest ono nieznacznie wyższe od ciśnienia w skraplaczu, para czynnika chłodniczego pod wysokim ciśnieniem jest odprowadzana do skraplacza [6]. W skraplaczu para czynnika chłodniczego o wyższej temperaturze i ciśnieniu wymienia ciepło z powietrzem o niższej temperaturze (chłodzenie powietrzem) lub wodą chłodzącą (chłodzenie wodą), skraplając w ten sposób czynnik chłodniczy freon do stanu ciekłego.

W tym momencie ciekły czynnik chłodniczy wpływa do wymiennika ciepła freon/powietrze (parownika) [2] przez kapilarę/zawór rozprężny [8], aby obniżyć ciśnienie (schłodzić) i pochłonąć ciepło sprężonego powietrza w parowniku, które ma zostać odparowane. Obiekt do schłodzenia – sprężone powietrze – jest chłodzony, a odparowana para czynnika chłodniczego jest zasysana przez sprężarkę, aby rozpocząć kolejny cykl.

Czynnik chłodniczy przechodzi cykl czterech procesów: sprężania, skraplania, rozprężania (dławienia) i parowania w układzie. Dzięki ciągłym cyklom chłodzenia osiągany jest cel zamrożenia sprężonego powietrza.
4 Funkcje każdego komponentu
wymiennik ciepła powietrza
Aby zapobiec tworzeniu się skroplin na zewnętrznej ścianie rurociągu zewnętrznego, liofilizowane powietrze opuszcza parownik i ponownie wymienia ciepło z gorącym, wilgotnym i wysokotemperaturowym sprężonym powietrzem w wymienniku ciepła. Jednocześnie temperatura powietrza wpływającego do parownika ulega znacznemu obniżeniu.

wymiana ciepła
Czynnik chłodniczy pochłania ciepło i rozpręża się w parowniku, zmieniając stan skupienia ze stanu ciekłego w stan gazowy, a sprężone powietrze jest chłodzone poprzez wymianę ciepła, tak że para wodna w sprężonym powietrzu zmienia stan skupienia ze stanu gazowego w stan ciekły.

separator wody
Wytrącona woda w stanie ciekłym jest oddzielana od sprężonego powietrza w separatorze wody. Im wyższa wydajność separacji separatora wody, tym mniejszy udział wody w stanie ciekłym ponownie ulatnia się do sprężonego powietrza i tym niższy punkt rosy sprężonego powietrza.

kompresor
Gazowy czynnik chłodniczy trafia do sprężarki chłodniczej, gdzie ulega sprężeniu i przekształca się w gazowy czynnik chłodniczy o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu.

zawór obejściowy
Jeśli temperatura wytrąconej wody spadnie poniżej temperatury zamarzania, skroplony lód spowoduje zablokowanie układu. Zawór obejściowy może regulować temperaturę chłodzenia i utrzymywać punkt rosy na stabilnym poziomie (od 1 do 6°C).

skraplacz

Skraplacz obniża temperaturę czynnika chłodniczego, który zmienia stan skupienia ze stanu gazowego o wysokiej temperaturze w stan ciekły o niskiej temperaturze.

filtr
Filtr skutecznie filtruje zanieczyszczenia czynnika chłodniczego.

Zawór kapilarny/rozprężny
Po przejściu czynnika chłodniczego przez rurkę kapilarną/zawór rozprężny jego objętość zwiększa się, jego temperatura spada, a czynnik staje się cieczą o niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu.

Separator gazu i cieczy
Ponieważ ciekły czynnik chłodniczy przedostający się do sprężarki powoduje szok cieczowy, który może uszkodzić sprężarkę chłodniczą, separator gazu i cieczy czynnika chłodniczego gwarantuje, że do sprężarki chłodniczej może przedostać się wyłącznie gazowy czynnik chłodniczy.

automatyczny spust
Automatyczny spust regularnie odprowadza z urządzenia wodę gromadzącą się na dnie separatora.

suszarka

Osuszacz chłodniczy charakteryzuje się kompaktową konstrukcją, wygodą użytkowania i konserwacji oraz niskimi kosztami utrzymania. Nadaje się do zastosowań, w których temperatura punktu rosy sprężonego powietrza nie jest zbyt niska (powyżej 0°C).
Osuszacz adsorpcyjny wykorzystuje środek osuszający do osuszania i osuszania sprężonego powietrza, które jest przez niego tłoczone. Regeneracyjne osuszacze adsorpcyjne są często używane codziennie.
● filtr
Filtry dzielą się na filtry głównego rurociągu, separatory gaz-woda, filtry dezodoryzujące z węglem aktywnym, filtry sterylizujące parą itp. Ich funkcją jest usuwanie oleju, kurzu, wilgoci i innych zanieczyszczeń z powietrza w celu uzyskania czystego sprężonego powietrza.