تجهیزات منبع هوا چیست؟ چه تجهیزاتی وجود دارد؟
تجهیزات منبع هوا، دستگاه تولید هوای فشرده است - کمپرسور هوا (کمپرسور هوا). انواع مختلفی از کمپرسورهای هوا وجود دارد که رایجترین آنها عبارتند از نوع پیستونی، نوع گریز از مرکز، نوع پیچی، نوع پره کشویی، نوع اسکرول و غیره.
هوای فشرده خروجی از کمپرسور هوا حاوی مقدار زیادی آلاینده مانند رطوبت، روغن و گرد و غبار است. برای حذف صحیح این آلایندهها و جلوگیری از آسیب رساندن آنها به عملکرد طبیعی سیستم پنوماتیک، باید از تجهیزات تصفیه استفاده شود.
تجهیزات تصفیه منبع هوا یک اصطلاح عمومی برای تجهیزات و دستگاههای متعدد است. تجهیزات تصفیه منبع هوا اغلب به عنوان تجهیزات پس از پردازش در صنعت نیز شناخته میشوند که معمولاً به مخازن ذخیره گاز، خشککنها، فیلترها و غیره اشاره دارد.
● مخزن هوا
وظیفه مخزن ذخیره گاز، حذف نوسانات فشار، تکیه بر انبساط آدیاباتیک و خنکسازی طبیعی برای کاهش دما، جداسازی بیشتر رطوبت و روغن موجود در هوای فشرده و ذخیره مقدار مشخصی گاز است. از یک سو، میتواند این تناقض را که مصرف هوا در مدت زمان کوتاهی بیشتر از حجم هوای خروجی کمپرسور هوا است، کاهش دهد. از سوی دیگر، میتواند در صورت خرابی کمپرسور هوا یا قطع برق، تأمین هوای کوتاهمدت را حفظ کند تا ایمنی تجهیزات پنوماتیک تضمین شود.
●
خشک کن هوا
خشککن هوای فشرده، همانطور که از نامش پیداست، نوعی تجهیزات حذف آب برای هوای فشرده است. دو نوع خشککن انجمادی و خشککن جذبی رایج و همچنین خشککنهای رقیقکننده و خشککنهای غشای پلیمری وجود دارد. خشککن یخچالی رایجترین تجهیزات خشککن هوای فشرده است و معمولاً در مواردی که نیازهای کلی به کیفیت منبع هوا وجود دارد، استفاده میشود. خشککن یخچالی از این ویژگی استفاده میکند که فشار جزئی بخار آب در هوای فشرده توسط دمای هوای فشرده تعیین میشود تا خنکسازی، خشککنی و خشک کردن را انجام دهد. خشککنهای یخچالی هوای فشرده معمولاً در صنعت به عنوان "خشککنهای یخچالی" شناخته میشوند. عملکرد اصلی آن کاهش میزان آب در هوای فشرده، یعنی کاهش "دمای نقطه شبنم" هوای فشرده است. در سیستم هوای فشرده صنعتی عمومی، یکی از تجهیزات لازم برای خشک کردن و تصفیه هوای فشرده (همچنین به عنوان پس پردازش شناخته میشود) است.
۱ اصل اساسی
هوای فشرده میتواند از طریق فشار، خنکسازی، جذب و سایر روشها به هدف حذف بخار آب دست یابد. خشککن انجمادی روش خنکسازی است. میدانیم که هوای فشرده شده توسط کمپرسور هوا حاوی گازهای مختلف و بخار آب است، بنابراین هوای مرطوب است. میزان رطوبت هوای مرطوب عموماً با فشار نسبت معکوس دارد، یعنی هرچه فشار بیشتر باشد، میزان رطوبت کمتر است. پس از افزایش فشار هوا، بخار آب موجود در هوا فراتر از محتوای ممکن، به آب تبدیل میشود (به عبارت دیگر، حجم هوای فشرده کمتر میشود و نمیتواند بخار آب اولیه را در خود نگه دارد).
این بدان معناست که نسبت به هوایی که در ابتدا استنشاق شده بود، میزان رطوبت کمتر میشود (در اینجا به بازگشت این بخش از هوای فشرده به حالت غیرفشرده اشاره دارد).
با این حال، خروجی کمپرسور هوا هنوز هوای فشرده است و میزان بخار آب آن در حداکثر مقدار ممکن است، یعنی در حالت بحرانی گاز و مایع قرار دارد. هوای فشرده در این زمان حالت اشباع نامیده میشود، بنابراین تا زمانی که کمی تحت فشار قرار گیرد، بخار آب بلافاصله از حالت گازی به حالت مایع تغییر میکند، یعنی آب متراکم میشود.
با فرض اینکه هوا یک اسفنج مرطوب است که آب را جذب کرده است، رطوبت آن همان آب جذب شده است. اگر مقداری آب با فشار از اسفنج خارج شود، رطوبت اسفنج نسبتاً کاهش مییابد. اگر اجازه دهید اسفنج دوباره به حالت اولیه خود برگردد، طبیعتاً خشکتر از اسفنج اصلی خواهد بود. این کار همچنین به هدف حذف آب و خشک کردن با فشار کمک میکند.
اگر پس از رسیدن به یک نیروی مشخص در طول فرآیند فشردن اسفنج، نیروی بیشتری وجود نداشته باشد، خروج آب متوقف میشود که به معنای حالت اشباع است. با افزایش قدرت فشردن، همچنان آب از اسفنج خارج میشود.
بنابراین، خود بدنه کمپرسور هوا وظیفه حذف آب را بر عهده دارد و روش مورد استفاده برای ایجاد فشار است، اما این هدف کمپرسور هوا نیست، بلکه یک بار "ناخوشایند" است.
چرا از «فشارسازی» به عنوان وسیلهای برای حذف آب از هوای فشرده استفاده نمیشود؟ این امر عمدتاً به دلیل صرفهجویی است که فشار را به میزان ۱ کیلوگرم افزایش میدهد. مصرف حدود ۷٪ انرژی کاملاً غیراقتصادی است.
آبگیری «خنککننده» نسبتاً اقتصادی است و خشککن یخچالی از همان اصل رطوبتگیری کولر گازی برای رسیدن به هدف استفاده میکند. از آنجا که چگالی بخار آب اشباع محدودیتی دارد، در فشار آیرودینامیکی (محدوده ۲ مگاپاسکال)، میتوان در نظر گرفت که چگالی بخار آب در هوای اشباع فقط به دما بستگی دارد و هیچ ارتباطی با فشار هوا ندارد.
هرچه دما بالاتر باشد، چگالی بخار آب در هوای اشباع بیشتر است و آب بیشتری وجود خواهد داشت. برعکس، هرچه دما پایینتر باشد، آب کمتری وجود دارد (این را میتوان از عقل سلیم در زندگی فهمید، زمستان خشک و سرد است، تابستان گرم و مرطوب).
هوای فشرده را تا حد امکان سرد کنید تا چگالی بخار آب موجود در آن کاهش یابد و "تراکم" تشکیل شود، قطرات کوچک آب تشکیل شده توسط تراکم را جمع آوری کرده و آنها را تخلیه کنید تا به هدف حذف رطوبت در هوای فشرده برسید.
از آنجا که این فرآیند شامل تراکم و تبدیل به آب میشود، دما نمیتواند پایینتر از «نقطه انجماد» باشد، در غیر این صورت پدیده انجماد باعث تخلیه مؤثر آب نخواهد شد. معمولاً «دمای نقطه شبنم فشار» اسمی خشککن انجمادی عمدتاً ۲ تا ۱۰ درجه سانتیگراد است.
برای مثال، «نقطه شبنم فشار» در دمای 10 درجه سانتیگراد برابر با 0.7 مگاپاسکال به «نقطه شبنم فشار اتمسفر» تا -16 درجه سانتیگراد تبدیل میشود. میتوان فهمید که وقتی در محیطی کمتر از -16 درجه سانتیگراد استفاده شود، هنگام خروج هوای فشرده به اتمسفر، هیچ آب مایعی وجود نخواهد داشت.
تمام روشهای حذف آب از هوای فشرده، فقط نسبتاً خشک هستند و درجه خاصی از خشکی را برآورده میکنند. حذف کامل رطوبت غیرممکن است و دنبال کردن خشکی فراتر از الزامات استفاده، بسیار غیراقتصادی است.
۲ اصل کار
خشککن تبریدی هوای فشرده، هوای فشرده را خنک میکند تا بخار آب موجود در هوای فشرده را به قطرات مایع تبدیل کند، به طوری که به هدف کاهش رطوبت هوای فشرده دست یابد.
قطرات متراکم شده از طریق سیستم تخلیه خودکار از دستگاه خارج میشوند. تا زمانی که دمای محیط خط لوله پاییندست در خروجی خشککن کمتر از دمای نقطه شبنم در خروجی اواپراتور نباشد، تراکم ثانویه رخ نخواهد داد.
۳ گردش کار
فرآیند هوای فشرده:
هوای فشرده وارد مبدل حرارتی هوا (پیش گرمکن) [1] میشود که در ابتدا دمای هوای فشرده با دمای بالا را کاهش میدهد و سپس وارد مبدل حرارتی فرئون/هوا (اواپراتور) [2] میشود، جایی که هوای فشرده به سرعت خنک میشود، دما را تا حد زیادی تا دمای نقطه شبنم پایین میآورد و آب مایع جدا شده و هوای فشرده در جداکننده آب [3] از هم جدا میشوند و آب جدا شده توسط دستگاه تخلیه خودکار از دستگاه خارج میشود.
هوای فشرده و مبرد دمای پایین در اواپراتور تبادل گرما میکنند [2]. در این زمان، دمای هوای فشرده بسیار پایین است، تقریباً برابر با دمای نقطه شبنم 2 تا 10 درجه سانتیگراد. اگر هیچ الزام خاصی وجود نداشته باشد (یعنی نیازی به دمای پایین برای هوای فشرده نباشد)، معمولاً هوای فشرده به مبدل حرارتی هوا (پیش گرمکن) [1] برمیگردد تا با هوای فشرده دمای بالا که تازه وارد خشککن سرد شده است، تبادل گرما کند. هدف از انجام این کار:
۱- به طور موثر از "خنک سازی ضایعاتی" هوای فشرده خشک شده برای پیش خنک کردن هوای فشرده با دمای بالا که تازه وارد خشک کن سرد شده است، استفاده کنید تا بار برودتی خشک کن سرد کاهش یابد.
② از مشکلات ثانویه مانند میعان، چکه کردن و زنگ زدگی در قسمت بیرونی خط لوله پشتی ناشی از هوای فشرده خشک شده با دمای پایین جلوگیری کنید.
فرآیند تبرید:
مبرد فرئون وارد کمپرسور میشود [4] و پس از فشردهسازی، فشار افزایش مییابد (و دما نیز افزایش مییابد) و هنگامی که کمی بیشتر از فشار کندانسور باشد، بخار مبرد با فشار بالا به کندانسور تخلیه میشود [6]. در کندانسور، بخار مبرد در دما و فشار بالاتر، گرما را با هوا در دمای پایینتر (خنککننده هوا) یا آب خنککننده (خنککننده آب) تبادل میکند و در نتیجه مبرد فرئون را به حالت مایع متراکم میکند.
در این زمان، مبرد مایع از طریق لوله مویین/شیر انبساط [8] وارد مبدل حرارتی فرئون/هوا (اواپراتور) [2] میشود تا فشار آن کاهش یابد (خنک شود) و گرمای هوای فشرده شده در اواپراتور را که قرار است تبخیر شود، جذب کند. جسمی که قرار است خنک شود - هوای فشرده خنک میشود و بخار مبرد تبخیر شده توسط کمپرسور مکیده میشود تا چرخه بعدی شروع شود.
مبرد یک چرخه را از طریق چهار فرآیند تراکم، تراکم، انبساط (انبساط) و تبخیر در سیستم تکمیل میکند. از طریق چرخههای تبرید مداوم، هدف انجماد هوای فشرده محقق میشود.
۴ عملکرد هر جزء
مبدل حرارتی هوا
به منظور جلوگیری از تشکیل آب متراکم روی دیواره بیرونی خط لوله خارجی، هوای خشک شده منجمد از اواپراتور خارج شده و دوباره با هوای فشرده با دمای بالا، گرم و مرطوب در مبدل حرارتی هوا تبادل گرما میکند. همزمان، دمای هوای ورودی به اواپراتور به میزان زیادی کاهش مییابد.
تبادل گرما
مبرد با جذب گرما و انبساط در اواپراتور، از حالت مایع به حالت گاز تبدیل میشود و هوای فشرده در اثر تبادل حرارت خنک میشود، به این ترتیب بخار آب موجود در هوای فشرده از حالت گاز به حالت مایع تغییر میکند.
جداکننده آب
آب مایع ته نشین شده در جداکننده آب از هوای فشرده جدا میشود. هرچه راندمان جداسازی جداکننده آب بالاتر باشد، نسبت آب مایع تبخیر شده مجدد در هوای فشرده کمتر و نقطه شبنم فشار هوای فشرده پایینتر خواهد بود.
کمپرسور
گاز مبرد وارد کمپرسور تبرید شده و فشرده میشود تا به یک گاز مبرد با دما و فشار بالا تبدیل شود.
شیر بای پس
اگر دمای آب مایع رسوب شده به زیر نقطه انجماد برسد، یخ متراکم شده باعث انسداد یخ میشود. شیر بایپس میتواند دمای تبرید را کنترل کرده و نقطه شبنم فشار را در دمای پایدار (بین ۱ تا ۶ درجه سانتیگراد) کنترل کند.
کندانسور
کندانسور دمای مبرد را کاهش میدهد و مبرد از حالت گازی با دمای بالا به حالت مایع با دمای پایین تبدیل میشود.
فیلتر
این فیلتر به طور موثری ناخالصیهای مبرد را فیلتر میکند.
شیر مویین/انبساط
پس از عبور مبرد از لوله مویین/شیر انبساط، حجم آن منبسط میشود، دمای آن کاهش مییابد و به مایعی با دمای پایین و فشار پایین تبدیل میشود.
جداکننده گاز-مایع
از آنجایی که ورود مبرد مایع به کمپرسور باعث ایجاد شوک مایع میشود که ممکن است به کمپرسور تبرید آسیب برساند، جداکننده گاز-مایع مبرد تضمین میکند که فقط مبرد گازی میتواند وارد کمپرسور تبرید شود.
تخلیه خودکار
تخلیه خودکار، آب مایع جمع شده در پایین جداکننده را در فواصل منظم از دستگاه تخلیه میکند.
خشک کن
خشککن یخچالی مزایای ساختار جمعوجور، استفاده و نگهداری راحت و هزینههای نگهداری پایین را دارد. این خشککن برای مواقعی که دمای نقطه شبنم فشار هوای فشرده خیلی پایین نباشد (بالاتر از 0 درجه سانتیگراد) مناسب است.
خشککن جذبی از یک ماده جاذب رطوبت برای رطوبتزدایی و خشک کردن هوای فشردهای که مجبور به عبور از آن است، استفاده میکند. خشککنهای جذبی احیاکننده اغلب روزانه استفاده میشوند.
● فیلتر
فیلترها به فیلترهای اصلی خط لوله، جداکنندههای گاز-آب، فیلترهای بوزدایی کربن فعال، فیلترهای استریلیزاسیون بخار و غیره تقسیم میشوند و عملکرد آنها حذف روغن، گرد و غبار، رطوبت و سایر ناخالصیهای موجود در هوا برای به دست آوردن هوای فشرده تمیز است.
زمان ارسال: ۱۵ مه ۲۰۲۳
