Осушитель воздуха для компрессоров принцип действия

Устройство и принципы работы осушителей воздуха

Повышенная влажность является серьёзной проблемой для многих жилых, коммерческих и производственных помещений. Такой увлажнённый микроклимат благоприятен для развития бактерий, плесени и болезнетворных микроорганизмов. А это опасные условия для здоровья человека. Кроме того, повышенная влажность негативно влияет не только на людей, но и на многие предметы и вещи (мебель, книги, картины и т. д.).

Осушитель воздуха — эффективный способ устранения влаги из воздушных масс

Эффективным способом устранения влаги из воздуха в помещении является использование осушителей. Эти приборы доказали свою эффективность и активно применяются во многих сферах человеческой деятельности. Как же они устроены и каковы принципы их работы?

Применение и классификация осушителей

Осушители нужны в помещениях с повышенным содержанием влаги, а также на объектах, где важно поддерживать определённый низкий уровень содержания воды в воздухе. К таким местам относятся:

• дома и квартиры;
• бассейны, сауны, спортивные раздевалки;
• аквапарки, оранжереи;
• прачечные;
• склады;
• офисы;
• архивы, музеи, библиотеки;
• производственные помещения для сушки продукции;
• подвалы, чердаки.

Широкое применение рассматриваемых устройств обуславливает широкое разнообразие видов, типов и моделей. Осушители различаются по принципу работы, мощности, размеру, конфигурации и т. д. Увлажнительные приборы классифицируются на четыре основных вида:

• Адсорбционный.
• Роторный (чаще роторно-адсорбционный).
• Конденсационный.
• Мембранный.

Схема принципа работы адсорбционного и конденсационного осушителей воздуха

Разделение обусловлено различием в используемых принципах удаления влаги из воздуха. Такие приборы, в зависимости от сферы применения, подразделяются на два типа: бытовые и промышленные. Исходя из характера размещения, осушители делятся на две категории: мобильные и стационарные (напольные, настенные).

Устройство

Прежде чем ответить на вопрос, как работает осушитель воздуха, нужно рассмотреть его устройство, выяснить из каких основных элементов он состоит. Осушитель, работающий по принципу конденсации, включает следующие элементы:

Устройство конденсационного осушителя

• Корпус.
• Вентилятор.
• Электродвигатель.
• Теплообменники (испаритель и конденсатор), наполненные хладагентом (фреоном).
• Капиллярная трубка.
• Панель управления.
• Дренажная трубка.
• Ёмкость для сбора конденсата.
• Гигрометр – прибор, предназначенный для определения уровня содержания влаги в воздухе.
• Фильтры.

Ключевую роль в работе устройства играет контур теплообменника. Он состоит из замкнутой конструкции, которая состоит из следующих последовательных элементов: испаритель, компрессор, конденсатор, капиллярная трубка.

Фреон в теплообменнике движется через тонкую и длинную капиллярную трубку. Во время движения создаётся давление, которое приводит к охлаждению хладагента. Он передаёт низкую температуру поверхности теплообменника.

В процессе передачи «холода» фреон испаряется и поступает в компрессор, где под давлением сжимается и нагревается. Нагретый хладагент попадает в конденсатор и отдаёт тепло его стенкам. При контакте с сухим, охлаждённым воздухом, фреон переходит в жидкое состояние и поступает в капиллярную трубку. Получается замкнутая система.

Устройство адсорбционного осушителя

Адсорбционный осушитель имеет следующее устройство:

• Корпус.
• Вентилятор. У многих моделей он отсутствует.
• Роторный блок с адсорбентом.
• Нагреватель.
• Теплообменник.
• Ёмкость для накопления конденсата.

Чаще всего в качестве адсорбента (вещества, впитыванием выводящего из газа влагу) используется силикагель. Это вещество отличается свойствами впитывания, а также возможностью многократного применения, за счёт лёгкого выведения влаги без нарушения структуры материала.

Основу устройства составляет адсорбционный ротор (роторно-адсорбционный тип прибора), движение которого позволяет непрерывно использовать адсорбент. Проходя участок поступления воздуха, адсорбент впитывает влагу. Продолжая круговое движение, ротор выводит адсорбент на участок, куда подаётся возвратный воздух, доведённый до нужной температуры.

Для десорбции силикагеля требуется температура около 140 градусов. Здесь горячий воздух испаряет из силикагеля жидкость. Вода в газообразном состоянии попадает в теплообменник, где конденсируется и стекает в ёмкость.

Помимо роторно-адсорбционных приборов, используются и устройства, работающие за счёт одного адсорбента. Такие приборы активно применяют в промышленности. Основу их составляют две трубки, наполненные адсорбентом. Воздух попеременно подаётся на одну из трубок. Пока одна трубка впитывает влагу, во второй за счёт обратной подачи газа происходит выведение воды. И наоборот.

В мембранном осушителе происходит удаление влаги за счёт тысяч тончайших волокон-мембран. Они устроены таким образом, что, попадая в такой пучок, при движении вдоль него, из воздуха выводятся молекулы воды. Такой процесс возможен за счёт того, что мембранная структура волокон пропускает молекулы воды, но не позволяет проникнуть молекулам кислорода и азота. Выделенная влага выводится в специальную ёмкость, а сухой воздух подаётся в помещение.

Принцип работы

Принцип работы осушителя воздуха на конденсационной основе основан на физическом процессе конденсации, когда влага переходит в жидкое состояние за счёт соприкосновения воздуха с прохладной поверхностью. Конденсационный осушитель работает следующим образом:

• С помощью вентилятора в корпус устройства загоняется воздух.
• В корпусе воздух проходит через два последовательных и соединённых теплообменника.
• При проходе через первый теплообменник с низкой температурой поверхности из воздуха конденсируется влага. Она собирается на поверхности теплообменника и стекает в бак для сбора конденсата.
• При наполнении ёмкости, излишки выводятся из прибора с помощью дренажной трубки.
• Конденсация происходит за счёт передачи температуры от воздуха к фреону, хладагент активно испаряется.
• Испарившийся фреон из первого теплообменника попадает в компрессор.
• Из компрессора фреон подаётся в конденсатор (второй теплообменник).
• Охлаждённый воздух при прохождении через второй теплообменник, конденсирует фреон. Воздух получает тепло и нагревается.

Принцип работы конденсационного осушителя воздуха на примере модели «DH TIM 20 E1B»

Главный недостаток конденсационного устройства – повышение температуры на выходе. Температурное изменение может равняться около 5 градусов. Если для объектов с большой площадью такой нагрев некритичен, то для маленьких помещений может создать серьёзные неудобства.

Адсорбционный осушитель осуществляет процесс удаления влаги за счёт физического процесса адсорбции, то есть концентрация растворённой влаги и её поглощение адсорбентом. В приборе, работающем по такому принципу осушения, происходят следующие процессы:

• Вентилятор втягивает воздух в устройство, через специальное решетчатое отверстие.
• Влажный воздух проходит через лопасти ротора, которые наполнены силикагелем. Адсорбент впитывает влагу из воздуха.
• Осушенный воздух проходит дальше и выводится из устройства. После прохождения ротора, часть воздуха выводится по специальному каналу назад к ротору. Он проходит через нагреватель и возвращается в лопасти ротора. Проходя через вращающийся элемент с увлажнённым силикагелем, воздух провоцирует процесс десорбции (процесс обратного вывода влаги из адсорбента). Освобождённая влага в жидком состоянии попадает в теплообменник и выводится в ёмкость для конденсата.

Главный минус адсорбционных приборов – необходимость периодической замены засорённого адсорбента.

Такие осушители требуют серьёзного ухода на постоянной основе. Кроме того, они отличаются достаточно высокой стоимостью.

Осушитель воздуха для компрессора своими руками

Воздушный поток, входящий в компрессор, имеет в своем составе частицы воды или масла. Их попадание в нагнетатель крайне нежелательно. Для предотвращения этого компрессор оснащают влагоотделителем. Иногда можно обойтись и без него, но если к компрессору, подключают пневматический инструмент, то надо понимать, что без такого устройства как влагоотделитель не обойтись. Инструмент этого типа очень требователен к качеству подаваемого воздуха.

Назначение влагоотделителя в компрессорах

Для повышения эффективности работы пневматического инструмента и продления срока его эксплуатации воздух, подаваемый на него должен обладать определенной чистотой. То есть в не должно содержаться частиц воды и масла. Для их удаления применяют воздушный фильтр, который называют влагоотделителем и устанавливают на входе в компрессор.

Чем чревато попадание посторонних включений в рабочий орган компрессора?

1. Смешение влаги и остатков масла приводит к получению эмульсии, способной создавать засоров каналах компрессора, по которым подается воздух. Эмульсия по своему составу, по определению не может соответствовать нормативам, принятым для ее использования в промышленности и пр.
2. При воздействии низких температур вода, попавшая в каналы подачи воздуха, замерзает, а это приводит к их закупорке или повреждению.
3. В каналах подачи воздуха начинает образовываться ржавчина, которая рано или поздно приводит к перекрытию воздуха.
4. Попадание влаги в пневматический инструмент приводит к коррозии деталей и выхода инструмента из строя.
5. Наличие влаги в подаваемом воздухе делает невозможным созданием качественного покрытия поверхности.

Сфера использования влагоотделителей

В принципе, такие устройства применяют практически везде, где применяют сжатый воздух, вырабатываемый компрессором – в окрасочных цехах, при очистке рабочих мест. Их устанавливают и в централизованных сетях подачи воздуха, например, в штамповочных или ковочных цехах. С его помощью выполняют очистку оборудования, установленного в котельных, сантехники его используют для продувки канализационных систем.

Без сжатого воздуха невозможна работа подразделений, в которых применяют пневматический инструмент.

Большая часть оборудования, используемая при выпуске лекарств, работает исключительно с использованием воздуха.

Автоматические сварочные линии, применяемые в кузовной сборке автомобилей, работают от пневматического привода и использование неочищенного потока воздуха рано или приведет к ее выходу из строя. А это повлечет за собой дорогостоящие ремонтные работы и серьезное снижения срока эксплуатации дорогостоящего технологического оборудования.

Устройство и принцип работы

Конструкция фильтра не отличается сложностью. Она состоит из:

1. Корпуса, который закрепляется на пневмопроводе и представляет собой основу для влагоотделителя.
2. Стакана, формирующего полость, в которую устанавливают ряд деталей, например, фильтрующее устройство, задвижку, рабочее колесо, дефлектор.

Принцип работы, тоже не отличается сложностью. После того, как поток воздуха, попадает в корпус устройства, он двигается в сторону рабочего колеса (крыльчатки). Она его закручивает и, таким образом происходит создание центробежной силы, воздействующей на все микрочастицы, находящиеся в воздухе. Они перемещаются в сторону стенки стакана и оседают на ней, при этом скатываясь вниз. Для того чтобы разделить объем в котором скапливаются загрязнения в стакане предусмотрена заслонка. С течением времени происходит накопление грязи, которую удаляют руками через пробку, расположенную в нижней части стакана.

Разновидности систем очистки воздуха

Для очистки воздушного потока воздуха, подаваемого в компрессор, применяют следующие типы фильтров:

1. Использующие в своей работе принцип циклона.
2. Заполненные влагопоглощающим материалом.
3. Холодильного принципа действия.

Каждый тип устройств очистки сжатого воздуха от влаги обладает набором своих преимуществ и недостатков. Для выбора оптимального устройства желательно иметь представление о схемах их работы. В тоже время существуют системы очистки, которые могут быть использованы и для бытовых, и для промышленных целей.

Те мастера, у которых не достает времени на самостоятельную сборку своими руками, предпочитают приобретать осушитель воздуха для компрессоров в специализированных компаниях.

Вихревые фильтры

Фильтр этого типа обладает формой цилиндра, описание его конструкции было описано выше. Удаление посторонних включений выполняется за счет создания воздушных завихрений. Вихревые фильтры этого типа можно смело считать самым широко распространенным изделиями применяемым для удаления посторонних включений.

Влагомаслоотделители адсорбционные

Для устранения из потока сжатого воздуха капель влаги и частиц масла применяют специальные вещества. Это может быть силикагель и некоторые другие.

Это водопоглощающие вещества размещают в герметичном стакане. Через него подают сжатый воздух, где происходит очистка воздуха от посторонних веществ.

Модульные системы очистки

Предельное качество очистки воздуха показывают модульные системы. Конструктивно, такая система состоит из нескольких фильтрующих компонентов:

Применение этого типа фильтрующего устройства позволяет добиться практически идеального качества потока воздуха, подаваемого в компрессор. Такие системы устанавливают на финишном участке подготовки воздуха.

Изготовление влагоотделителя своими руками

Для изготовления фильтра своими руками для начала надо понять, какой принцип действия будет заложен в основу его работу. Кстати, домашний мастер вполне может соорудить такие варианты как:

Для начала необходимо разработать чертеж, на худой конец надо изготовить эскиз, на котором будет отражен принцип его действия и основные узлы и детали.

Самодельный влагоотделитель циклонного типа

Принцип, лежащий в основе работы устройства, изготовленного своими руками относительно прост. Когда поток воздуха попадает в это изделие, он начинает раскручиваться. Под воздействием центробежной силы посторонние частицы начинают движение в сторону стенки изделия. Чистый воздух попадает в отверстие, расположенное в нижней части изделия, затем он подается во входное отверстие компрессора.

Для изготовления маслоотделителя своими руками потребуется труба следующих параметров – длина в пределах от 0,6 до 0,7 м и диаметром 0,1-0,11 м. При подборе заготовки надо помнить о том, что поток воздуха будет подаваться под высоким давлением, поэтому его стенки должны быть довольно толстыми. Так, имеет смысл подумать об изготовлении циклона из старого огнетушителя. Непосредственно перед изготовлением необходимо очистить внутреннюю поверхность от коррозии. Для этого ее обрабатывают абразивной шкуркой. Такая обработка руками позволит снизить вероятность попадания посторонних часть в компрессор.

Последовательность изготовления циклона своими руками выгладить примерно так:

1. На расстоянии 120 мм от нижней заглушки в стенку необходимо вварить патрубок через него будет поступать поток воздуха
2. Патрубок целесообразно вварить так, что бы его осевая линия была расположена под некоторым углом к верхней поверхности циклона.
3. По центру верхней заглушки необходимо вварить патрубок для выхода очищенного потока воздуха.
4. По центру нижней заглушки необходимо установить сливной патрубок.

Адсорбер

Среди множеств материалов, которые хорошо впитывают влагу, отличными свойствами обладает силикагель. В магазинах можно прибрести его в чистом виде, так и в форме наполнителя для туалетов для домашних животных.

Для расчета объема требуемого количества этого вещества можно использовать следующую формулу – на каждые 800 литров воздуха в минуту потребуется порядка 1 кг силикагеля.

В качестве контейнера для размещения сорбента можно применить водный фильтр.

Оптимальным будет использование силикагеля, который при насыщении влагой изменяет свой цвет. Для восстановления его свойств, вещество довольно просушить в духовке в течение нескольких часов.

Самодельный охладитель

Низкая температура воздуха позволяет собирать (конденсировать) влагу, содержащуюся в потоке воздуха, направляемого в компрессор. Устройства этого типа популярны, особенно среди специалистов по ремонту автотехники. Работа изделия этого типа обеспечивает подачу воздуха, отвечающего всем требованиям по чистоте.

При изготовлении такой камеры своими руками, требуется обеспечить подачу потока воздуха в морозильную камеру. Главная задача, которую потребуется решить при изготовлении охладителя – обеспечение герметичности холодильного агрегата и выполнить штуцер для отвода влаги. Для районов с холодным климатом допускается обеспечение подачи воздуха непосредственно с улицы. Такой ход позволит получать воздух с низкой концентрацией влаги и после минимальной обработки направлять в компрессор.

Но надо понимать, что выпуск охладителя своими руками, для очистки воздуха отличается сложностью и влечет за собой немалые затраты.

Некоторые особенности изготовления влагоотделителя своими руками

Может показаться, что изготовить это устройство своими руками довольно просто, но при этом надо всегда помнить о том, что некачественно выполненная работа может привести к тому, что будет оказано негативное влияние на качество выполняемых работ. Например, при работе с пневматическим инструментом, могут возникать перебои в их работе, из-за влаги и мусора попавшего в турбину или подшипниковый узел. Или при покрытии поверхности лаком будут образованы дефекты покрытия. При сборке влагоотделителя своими руками можно использовать некоторые практические советы:

1. Корпус этого устройства, изготовленного своими руками должен обладать герметичностью и способностью выдерживать высокое давление.
2. При установке патрубков и штуцеров своими руками необходимо использовать сварку и пайку. Если есть возможность, то целесообразно использовать полуавтоматическую сварку, выполняемую в среде защитных газов.
3. Диаметр устанавливаемых патрубков и должен обеспечивать свободный проход воздушного потока в устройство и из него.
4. Самодельное устройство, собранное своими руками должно предельно точно отвечать требованиям, которые предъявляет компрессор к качеству воздуха.

Достоинство и необходимость эксплуатации влагоотделителя

Применение этого изделия при выполнении окрасочных работ обеспечивает длительный срок покрытия, и защиту металлических поверхностей от коррозии, но для этого подаваемый поток воздуха должен быть сухим и не содержать посторонних механических включений. Этого можно добиться, используя фильтрующие установки разного типа. Фильтрующие установки изготавливают в производственных условиях, и их эксплуатация гарантирует качественную подготовку воздуха. Вместе со всеми положительными сторонами, качественные заводские фильтры стоят довольно дорого.

Именно поэтому, многие мастера изготавливают такие устройства самостоятельно. Для этого можно использовать пропановые емкости, баллоны из-под огнетушителей и стандартные воздушные фильтры.

Принцип работы промышленного осушителя сжатого воздуха

Промышленные осушители сжатого воздуха используются для удаления водяного пара из пневматического потока, который вырабатывается компрессорной станцией. Для многих инструментов и установок, потребляющих сжатый воздух, имеет большое значение тип и эффективность работы осушителя.

Конденсат, который образуется во время охлаждения воздушного потока вредит и пневматической магистрали. В ней может появляться коррозия, конденсатные пробки и другие образования, препятствующие свободному перемещению газа под давлением. В холодное время года влага в трубах может замерзать, что приводит к поломкам. Во избежания всех этих проблем используются осушители воздуха.

Принцип работы промышленного осушителя. Параметры и типы

Выбор промышленного осушителя воздуха необходимо доверять профессионалам, которые разбираются в технологии подготовки пневматического потока и оборудовании. Важная информация, которую нужно учитывать при выборе осушителя для компрессора:

• Температура всасываемого воздуха;
• Тип системы охлаждения;
• Максимальная пропускная способность;
• Давление воздушного потока.

Самыми популярными разновидностями промышленных осушителей воздуха являются рефрижераторные и адсорбционные.

Принцип работы адсорбционного промышленного осушителя сжатого воздуха

Основным элементом этого устройства является ротор, который заполнен адсорбирующим веществом. Адсорбенты удаляют влагу из поступающего пневматического потока, после чего, часть сухого воздуха возвращается в ротор для регенерации адсорбентов. В случае использовании технологии “горячей регенерации” потери от пневматического потока составляют 2-3%, однако такие осушители имеют достаточно высокую стоимость. Осушители с “холодной регенерацией” гораздо дешевле, однако они не предназначены для установки в высокопроизводительных станциях и требуют около 15-20% потока для регенерации.

Если вы хотите подобрать промышленный осушитель воздуха для медицинской, пищевой или электронной сферы, или вы собираетесь использовать станцию в местах с низкой температурой воздуха, адсорбционный осушитель будет отличным выбором.

Принцип работы рефрижераторного промышленного осушителя сжатого воздуха

Для осушения пневматического потока рефрижераторные устройства охлаждают воздух в специальной камере, где происходит конденсирование влаги. Эта камера разделена на два контура, в одном из которых циркулирует воздух, а в другом — хладагент.

Из преимуществ рефрижераторного промышленного осушителя можно отметить:

• Доступную стоимость;
• Экономичность в эксплуатации;
• Простоту настройки и управления.

Такие устройства часто используют в химической, нефтеперерабатывающей, машиностроительной и других промышленностях.

Зачем нужен осушитель сжатого воздуха?

Любой компрессор всасывает атмосферный воздух, в котором постоянно находится определённое количество водяного пара. Это количество меняется в зависимости от температуры окружающей среды, времени года и географического расположения территории.

Содержание влаги в сжатом воздухе в зависимости от времени года.

Максимальное количество влаги, которое может содержать определённый объём воздуха без её конденсации ограничено и пропорционально температуре воздуха. Чем выше температура окружающего воздуха тем больше влаги может в нём содержаться.

Температуру, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться называют точкой росы.

Атмосферная влага вместе с воздухом поступает в компрессор где происходит процесс сжатия, и если воздух относительно легко сжимается до необходимого давления, то этого не происходит с влагой. В процессе сжатия объём воздуха уменьшается и соответственно уменьшается количество влаги, которое может в нём содержаться. Оставшаяся влага конденсируется и в виде капель воды вместе со сжатым воздухом попадает в воздушную магистраль.

На рисунке представлена диаграмма зависимости максимального количества влаги в воздухе от его температуры.

Сколько влаги удаляет осушитель после компрессора?

Компрессор выдающий 12 м 3 /мин. сжатого воздуха при температуре 20 о С, вместе с воздухом всасывает около 240 литров воды в сутки в виде пара. Сконденсировавшись, эта влага попадает в оборудование, работающее на сжатом воздухе.

Примерно 75-80% этой воды, образуется в процессе охлаждения воздуха в охладителе компрессора и удаляется с помощью сепаратора-влагоотделителя, а оставшиеся 20-25% или 50-60 литров воды попадает в оборудование.

Как работает осушитель сжатого воздуха?

Для большинства рабочих процессов оставшиеся 20-25% влаги в сжатом воздухе не допустимы и могут привести к серьёзным последствиям. В процессе дальнейшего охлаждения влага продолжает конденсироваться и оседать на стенках трубопроводов и оборудования в виде капель воды, вызывая коррозию в трубопроводах и в оборудовании. В процессе прохождения по магистрали сжатый воздух увлекает за собой частицы ржавчины из трубопроводов, которые попадают в оборудование вызывая повышенный износ.

Диаграмма интенсивности коррозии в зависимости от влажности воздуха.

Для предотвращения образования влаги достаточно чтобы температура воздуха была выше температуры образования конденсата (температуры точки росы), но не достаточно для отсутствия коррозии. Для этого необходимо чтобы влажность сжатого воздуха не превышала 50%. Т.е. точка росы должна быть на 10 °С ниже температуры окружающей среды.

В осушителе рефрижераторного или холодильного типа сжатый воздух охлаждается в два этапа.

На первом этапе горячий воздух после компрессора поступает в предварительный теплообменник осушителя, где он охлаждается выходящим холодным сжатым воздухом до температуры 25-30 о С.

Далее, на втором этапе, воздух поступает в теплообменник, охлаждаемый фреоном и его температура понижается примерно до 0 о С. В процессе охлаждения конденсируется влага и отделяется от сжатого воздуха сепаратором из которого, затем, удаляется с помощью устройств удаления конденсата, а холодный осушенный сжатый воздух поступает в предварительный теплообменник и охлаждает входящий сжатый воздух.