Проблемът е в самия въздух - когато атмосферният въздух се охлажда, какъвто е случаят при сгъстяването му в компресор, водната пара се утаява под формата на кондензат. При обикновени условия еди 30 kW компресор с капацитет от 5 m3/min. при 7.5 bar ще "произведе" приблизително 20 l кондензат на смяна. Кондензатът трябва да бъде премахнат от въздушната система, за да се избегнат потенциални повреди. Ето защо, изсушаването на сгъстения въздух е важна част от неговата обработка. Тази статия съдържа ценна информация по отношение на ефективното и екологично изсушаване на сгъстения въздух.
1. Един практически пример
Ако маслен винтов компресор засмуква въздух при налягане равно на атмосферното с относителна влажност 60% и околна температура 20 градуса с дебит от 10 m3/min, то този въздух съдържа приблизително 100 g водни пари. Ако този въздух се сгъсти до абсолютно налягане от 10 bar при коефициент на компресия 1:10, то тогава се получава един т. нар. работен куб. м. При температура от 80ºC, обаче, след компресия въздухът може да се абсорбира до 290 g вода на m3. Тъй като са налични едва 100 g, въздухът е твърде сух с относителна влажност 35%, така че не може да се образува кондензат. Тогава температурата на въздуха намалява от 80ºC на около 30ºC в последващия охладител на компресора. При тази температура 1 m3 въздух може да абсорбира само около 30 g вода, така че това води до излишък от около 70 g/min., който кондензира и се отделя. Това означава, че приблизително 35 l кондензат се събира в рамките на осем часова работна смяна. Допълнителни 6 l за смяна се отделят от хладилен изсушител, ако е разположен по тръбопровода.
Първоначално въздухът в тези изсушители се охлажда до +3ºC и после отново се загрява до температура на околната среда. Това води до дефицит от насищане с водни пари от около 20% и по този начин до по-добро качество на относително по-сухия въздух.
2. Причина за влажността
Обкръжаващия ни въздух винаги, в по-голяма или по-малка степен, съдържа определено количество вода. Действителното количество влага зависи от температурата на въздуха. Например, въздух наситен с водни пари до 100%, при температура от +25ºC съдържа почти 23 g вода на кубически метър.
3. Отделяне на кондензата
Кондензат се формира, ако обема и температурата на въздуха се намалят едновременно. По този начин се намалява капацитета на въздуха да абсорбира вода. Точно това се случва на изхода и след допълнителния охладител на компресора.
4. Кратко пояснение на някои важни термини
а/ Абсолютна влажност
Абсолютната влажност е съдържанието на вода във въздуха изразено в g/m3.
б/ Относителна влажност
Относителната влажност е съотношение на моментната абсолютна влажност към най-високата възможна влажност за дадена температура (100% Hrel). Тя е променлива в зависимост от температурата; топлият въздух може да задържа повече водни пари в сравнение със студения.
в/ Атмосферна точка на оросяване
Атмосферната точка на оросяване представлява онази температура, при която въздухът достига 100% степен на насищане с влажност (Hrel) при атмосферно налягане (условия на околната среда).
г/ Точка на оросяване при налягане
Точката на оросяване при налягане (PDP) представлява температурата, при която сгъстения въздух достига точката си на насищане с влажност (100% Hrel) при абсолютно налягане. Това означава, в горепосочения случай, че въздухът подложен на налягане от 10 bar с точка на оросяване при налягане от +3ºC има абсолютна влажност от 6 g на работен m3. Казано по-ясно - ако споменатият m3 се разшири от 10 bar до атмосферно налягане, то тогава неговия обем ще се увеличи десетократно. Компонентът на водните пари от 6 g се запазва непроменен, но сега вече е разпределен в 10 пъти по-голям обем. Това означава, че всеки m3 свободен въздух сега съдържа само 0.6 g водни пари, което отговаря на точка на оросяване при атмосферни условия равна на -24ºC.
5. Икономично и екологично изсушаване на сгъстен въздух
Законодателствата за околната среда, касаещи охлаждащите агенти, не могат да променят факта, че адсорбционните изсушители не осигуряват алтернатива на хладилните изсушители нито от икономична, нито от екологична гледна точка. Хладилните изсушители консумират само 3% от мощността, от която се нуждае компресора за производство на сгъстен въздух; докато адсорбционните изсушители консумират от 10%-25%, в някои случаи и повече. Ето защо, хладилните изсушители винаги трябва да се използват там, където е възможно. Употребата на адсорбционен изсушител има смисъл единствено, ако е необходимо изключително високо качество на сухия въздух с точка на оросяване при налягане в много ниски граници до -20ºC, -40ºC или -70ºC.
В течение на работния ден системите за сгъстен въздух често изпитват значителни колебания в необходимостта от сгъстен въздух. Това се случва и в течение на годината в резултат на големи колебания в температурата. Следователно изсушителите на сгъстен въздух трябва да бъдат проектирани така, че да се справят с най-неблагоприятните работни условия, които могат да възникнат, например: най-ниско налягане, максимална консумация на сгъстен въздух, както и максимална температура на околната среда и сгъстен въздух на входа. Преди това изискване се решаваше просто чрез продължителна работа на хладилния изсушител, което - особено при работа с частично натоварване - водеше до значителна загуба на енергия. Модерните хладилни изсушители с ефективен контрол на цикъла, от друга страна, осигуряват постоянно качество на въздуха и са в състояние да адаптират потреблението на енергия според променящите се условия на работа.
Следоватетелно, те са в състояние да постигнат средно годишно спестяване на енергия от повече от 50%.
Особено важно е да се използва енергийно ефективна технология за достигане на точки на оросяване под налягане в минус диапазона, тъй като адсорбционите изсушители, необходими за постигане на това ново ниво на производителност, имат много високо потребление на енергия.
Въпреки това, използвайки рентабилен и енергийно ефективен комбиниран процес, като например със системата HYBRITEC, беше възможно значително да се намали консумацията на енергия. Системата се състои както от хладилен изсушител, така и от адсорбционен изсушител. Хладилният изсушител първо довежда входящия сгъстен въздух до точка на оросяване под налягане от +3ºC ефективно и рентабилно. След като е бил предварително изсушен, въздухът след това преминава в адсорбциония изсушител, който впоследствие изисква значително по-малко енергия за допълнително изсушаване на въздуха до точка на оросяване от -70ºC.