Przegląd rodzajów osuszania powietrza

Znaczenie osuszania sprężonego powietrza

Sprężone powietrze, które jest wilgotne, niesie ze sobą ryzyko wprowadzenia wody do systemów pneumatycznych i innych urządzeń. Obecność wilgoci w sprężonym powietrzu może prowadzić do wielu problemów, takich jak:

• korozja rur i zbiorników magazynujących

• uszkodzenie narzędzi pneumatycznych i innych urządzeń

• zanieczyszczenie produktów końcowych, szczególnie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym

• zmniejszenie efektywności i niezawodności całego systemu pneumatycznego

Metody osuszania sprężonego powietrza

Istnieje kilka głównych metod osuszania sprężonego powietrza, które różnią się zasadą działania, efektywnością oraz kosztami eksploatacji. Do najczęściej stosowanych metod należą:

1. Osuszanie chłodnicze (ziębnicze, kondensacyjne)

2. Osuszanie adsorpcyjne

3. Osuszanie membranowe

4. Osuszanie chemiczne

5. Osuszanie za pomocą pochłaniaczy wilgoci

1. Osuszanie chłodnicze

Zasada działania osuszaczy ziębniczych

Osuszanie chłodnicze polega na schładzaniu sprężonego powietrza do temperatury poniżej punktu rosy, co powoduje kondensację pary wodnej. Skroplona woda jest następnie oddzielana i usuwana z powietrza, a osuszone sprężone powietrze jest ponownie podgrzewane do temperatury zbliżonej do temperatury otoczenia.

Zalety osuszania chłodniczego

• wysoka efektywność w usuwaniu wilgoci

• niskie koszty eksploatacji w porównaniu do innych metod

• łatwość instalacji i konserwacji

Wady osuszania chłodniczego

• ograniczona skuteczność w bardzo niskich temperaturach (poniżej 0°C)

• zajmuje więcej miejsca niż inne metody osuszania

• wymaga zasilania elektrycznego

Zastosowanie osuszania ziębniczego

Osuszacze kondensacyjne są powszechnie stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym, spożywczym oraz w zakładach produkcyjnych, gdzie wymagane jest osuszanie powietrza do średniego, podstawowego poziomu wilgotności.

2. Osuszanie adsorpcyjne

Zasada działania osuszaczy adsorpcyjnych

Osuszanie adsorpcyjne wykorzystuje materiały adsorpcyjne, takie jak żel krzemionkowy, tlenek glinu lub sita molekularne, które mają zdolność do przyciągania i zatrzymywania cząsteczek wody z powietrza. Proces osuszania adsorpcyjnego może być realizowany w trybie regeneracji gorącym powietrzem (obecnie - najczęściej z otoczenia) lub regeneracji zimnym osuszonym powietrzem.

• regeneracja „na gorąco” - wykorzystuje ciepło do usuwania wilgoci z adsorbentu

• regeneracja „na zimno” - wykorzystuje część strumienia już osuszonego powietrza do osuszania adsorbentu

Zalety osuszania adsorpcyjnego

• skuteczność w usuwaniu wody i pary wodnej ze strumienia spr. powietrza (nawet do ciśnieniowego punktu rosy -70°C)

• wysoka efektywność osuszania w porównaniu z innymi metodami stosowanymi w technice

• możliwość osuszania powietrza do bardzo niskiego poziomu bezwzględnej resztkowej zawartości wilgoci

Wady osuszania adsorpcyjnego

• wyższe koszty inwestycji, eksploatacji i serwisu w porównaniu do osuszaczy chłodniczych

• wymaga regularnej wymiany adsorbentu (co kilka lat)

• wyższe zużycie energii w trybie regeneracji „na gorąco”

• wrażliwość na obecność oleju w osuszanym powietrzu

• większe wymagana dotyczące filtracji (wymagane filtry wstępne oraz filtr końcowy cząstek stałych)

• straty spr. powietrza na regenerację adsorbentu (osuszacze regenerowane „na zimno”) wynikające z zasady działania

Zastosowanie osuszania adsorpcyjnego

Osuszacze adsorpcyjne są stosowane jako osuszacze centralne lub lokalnie do zasilania wybranych urządzeń :

• w aplikacjach wymagających bardzo suchego powietrza, takich jak przemysł farmaceutyczny, produkcja elektroniki, zakłady chemiczne oraz w systemach, gdzie powietrze musi być wolne od wilgoci nawet w bardzo niskich temperaturach.

• w zastosowaniach, gdzie sprężone powietrze używane jest w niskich temperaturach otoczenia (np. przemysł spożywczy) lub instalacja sprężonego powietrza prowadzona jest np. na zewnątrz pomieszczeń - między budynkami (zima – zagrożenie zamarzaniem elementów rurociągu)

3. Osuszanie membranowe

Zasada działania osuszaczy membranowych

Osuszanie membranowe wykorzystuje półprzepuszczalne membrany w postaci wiązki włókien ze specjalnego materiału (podobnych z wyglądu do światłowodów), zainstalowanej w nierozbieralnej obudowie, a które pozwalają na selektywne przepuszczanie cząsteczek wody, jednocześnie zatrzymując cząsteczki powietrza wewnątrz włókien. Sprężone powietrze przechodzi przez membranę, a wilgoć jest oddzielana i odprowadzana na zewnątrz do otoczenia.

Na fotografii: osuszacz w technologii regeneracji gorącym powietrzem z otoczenia

Zalety osuszania membranowego

• stopień osuszenia lepszy niż dla osuszaczy chłodniczych (punkt. rosy: ok. -17…-20°C)

• brak potrzeby zasilania elektrycznego

• możliwość zainstalowania w dowolnej pozycji, bezpośrednio na urządzeniu

• brak ruchomych części i nierozbieralna konstrukcja, co zmniejsza wymagania konserwacyjne

• kompaktowa konstrukcja, łatwy montaż - zwykle bezpośrednio na rurociągu lub na zasilanym urządzeniu, zajmuje niewiele miejsca.

Wady osuszania membranowego

• ograniczona wydajność w usuwaniu dużych ilości wilgoci (zwykle do 100-150 m3/h)

• nieco wyższe koszty zakupu w porównaniu do osuszaczy chłodniczych

• rzeczywisty poziom osuszenia zmienny i zależny od lokalnych warunków roboczych

• ograniczona skuteczność w wysokich temperaturach

• ograniczony zakres ciśnień roboczych (zwykle do 10- 12 bar max.)

• wrażliwość na obecność oleju, wody i zanieczyszczeń stałych na wlocie co oznacza konieczność zastosowania skutecznej filtracji wstępnej z dobrym spustem kondensatu

• obecność strat sprężonego powietrza na regenerację (do 20…25%) – wynika z zasady działania

Zdjęcie osuszacza membranowego Beko - zestaw z filtrem i regulatorem - typ laboratoryjny, seria FDR

Zastosowanie osuszaczy membranowych

Osuszacze membranowe są idealne do zastosowań, gdzie wymagana jest kompaktowość, niski wymagania dotyczące konserwacji i niskie zużycie energii, takich jak laboratoria, przemysł medyczny i małe zakłady produkcyjne.

Polecamy także osuszacze membranowe „Vario-Dry” marki Donaldson, które także znajdują się w ofercie Pneumat i cieszą się dużą popularnością. Dokładne parametry techniczne tych osuszaczy membranowych znajdziesz tutaj.

4. Osuszanie chemiczne

Zasada działania osuszaczy chemicznych

Osuszanie chemiczne polega na wykorzystaniu substancji chemicznych które reagują z wodą zawartą w sprężonym powietrzu, tworząc związki stałe lub ciecz. Najczęściej stosowane środki chemiczne to chlorek wapnia, krzemionka i tlenki metali.

Zalety osuszania chemicznego

• skuteczność w szerokim zakresie temperatur

• możliwość uzyskania bardzo niskiego poziomu wilgotności

• niskie koszty początkowe instalacji

Wady osuszania chemicznego

• wymaga regularnej wymiany lub regeneracji środków chemicznych

• potrzebne są specjalne procedury utylizacji zużytych chemikaliów

• wyższe koszty eksploatacji w długim okresie.

Zastosowanie osuszaczy chemicznych

Osuszacze chemiczne są stosowane w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym, gdzie wymagana jest wysoka skuteczność osuszania i możliwość uzyskania bardzo suchego powietrza. Są to zastosowania specjalne, dlatego ten typ osuszania rzadko jest używany w instalacjach pneumatyki.

5. Osuszanie za pomocą pochłaniaczy wilgoci

Zasada działania pochłaniaczy wilgoci

Pochłaniacze wilgoci, takie jak pakiety z krzemionką lub chlorkiem wapnia, są umieszczane w strumieniu sprężonego powietrza. Te materiały przyciągają i zatrzymują (absorbują) cząsteczki wody, osuszając powietrze przechodzące przez nie.

Zalety metody pochłaniania wilgoci

• prosta instalacja i obsługa

• niskie koszty początkowe

• skuteczność w usuwaniu wilgoci w małych systemach

Wady metody pochłaniania wilgoci

• ograniczona pojemność pochłaniacza wilgoci, wymagająca częstej jego wymiany

• niska wydajność w dużych systemach pneumatycznych

• wymaga monitorowania i regularnej wymiany materiałów pochłaniających

Zastosowanie pochłaniaczy wilgoci

Pochłaniacze wilgoci są stosowane w małych systemach pneumatycznych, takich jak laboratoria, przemysł elektroniczny i medyczny, gdzie wymagana jest prosta i skuteczna metoda osuszania niewielkich strumieni sprężonego powietrza.

Autor:
Krzysztof Kornacki
Product Manager

Autor:
Krzysztof Kornacki
Product Manager