Что такое оборудование с подачей воздуха? Какое оборудование имеется в виду?

Что такое оборудование с подачей воздуха? Какое оборудование имеется в виду?

Воздушное оборудование представляет собой устройство для генерации сжатого воздуха – воздушный компрессор. Существует множество типов воздушных компрессоров, наиболее распространенными являются поршневые, центробежные, винтовые, лопастные, спиральные и другие.
Сжатый воздух, выходящий из воздушного компрессора, содержит большое количество загрязняющих веществ, таких как влага, масло и пыль. Для надлежащего удаления этих загрязняющих веществ и предотвращения их воздействия на нормальную работу пневматической системы необходимо использовать очистное оборудование.

Оборудование для очистки воздуха с помощью источника тепла — это общий термин для обозначения различного оборудования и устройств. В отрасли оборудование для очистки воздуха с помощью источника тепла также часто называют оборудованием для постобработки, обычно имея в виду резервуары для хранения газа, осушители, фильтры и т. д.
● воздушный резервуар
Функция газонаполненного резервуара заключается в устранении пульсаций давления, использовании адиабатического расширения и естественного охлаждения для снижения температуры, дополнительном удалении влаги и масла из сжатого воздуха и хранении определенного количества газа. С одной стороны, это позволяет смягчить противоречие, когда потребление воздуха превышает объем выпускаемого воздуха компрессором в течение короткого периода времени. С другой стороны, это позволяет поддерживать кратковременную подачу воздуха в случае отказа компрессора или отключения электроэнергии, обеспечивая тем самым безопасность пневматического оборудования.

●осушитель воздуха

Осушитель сжатого воздуха, как следует из названия, представляет собой оборудование для удаления воды из сжатого воздуха. Наиболее распространены два типа осушителей: лиофилизационные и адсорбционные, а также гигроскопические и полимерные мембранные. Холодильный осушитель является наиболее распространенным оборудованием для обезвоживания сжатого воздуха и обычно используется в случаях, когда предъявляются общие требования к качеству воздуха. Холодильный осушитель использует свойство парциального давления водяного пара в сжатом воздухе, определяемое температурой сжатого воздуха, для осуществления охлаждения, обезвоживания и сушки. В промышленности холодильные осушители сжатого воздуха обычно называют «холодильными осушителями». Их основная функция заключается в снижении содержания воды в сжатом воздухе, то есть в снижении «температуры точки росы» сжатого воздуха. В промышленных системах сжатого воздуха это одно из необходимых устройств для осушения и очистки сжатого воздуха (также известного как постобработка).

1 основной принцип

Сжатый воздух позволяет удалять водяной пар путем повышения давления, охлаждения, адсорбции и другими методами. Сублимационная сушка — это метод охлаждения. Известно, что воздух, сжатый компрессором, содержит различные газы и водяной пар, поэтому он является влажным. Содержание влаги во влажном воздухе, как правило, обратно пропорционально давлению, то есть чем выше давление, тем меньше содержание влаги. После повышения давления воздуха водяной пар в воздухе, превышающий допустимое содержание, конденсируется в воду (то есть объем сжатого воздуха уменьшается и не может удерживать исходный водяной пар).

Это означает, что по сравнению с воздухом, который был первоначально вдыхаем, содержание влаги уменьшается (здесь имеется в виду возвращение этой части сжатого воздуха в несжатое состояние).

Однако на выходе из воздушного компрессора по-прежнему находится сжатый воздух, и содержание в нем водяного пара достигает максимально возможного значения, то есть он находится в критическом газожидкостном состоянии. В этот момент сжатый воздух называется насыщенным, поэтому при малейшем повышении давления водяной пар немедленно переходит из газообразного состояния в жидкое, то есть происходит конденсация воды.

Предположим, что воздух — это влажная губка, впитавшая воду. Влажность воздуха в ней равна количеству впитанной воды. Если с силой отжать из губки часть воды, то влажность губки значительно снизится. Если дать губке восстановиться, она естественным образом станет суше, чем была изначально. Это также позволяет удалить воду и высушить её под давлением.
Если после достижения определенного усилия в процессе сжимания губки отжимание воды прекращается, что соответствует состоянию насыщения. Если усилие сжимания продолжает увеличиваться, вода все равно продолжает вытекать.

Таким образом, сам корпус воздушного компрессора выполняет функцию удаления воды, а используемый метод — создание давления, но это не является основной функцией воздушного компрессора, а лишь «неприятной» нагрузкой.

Почему «герметизация» не используется в качестве средства удаления воды из сжатого воздуха? В основном из-за экономии: увеличение давления на 1 кг, потребляющее около 7% энергии, довольно неэкономично.

Обезвоживание методом «охлаждения» является относительно экономичным, и для достижения этой цели холодильная осушительная установка использует тот же принцип, что и осушение воздуха в кондиционере. Поскольку плотность насыщенного водяного пара имеет предел в диапазоне аэродинамического давления (2 МПа), можно считать, что плотность водяного пара в насыщенном воздухе зависит только от температуры и не зависит от давления воздуха.

Чем выше температура, тем больше плотность водяного пара в насыщенном воздухе и тем больше воды в нём будет. Напротив, чем ниже температура, тем меньше воды (это можно понять из здравого смысла: зима сухая и холодная, лето жаркое и влажное).

Охладить сжатый воздух до максимально низкой температуры, чтобы уменьшить плотность содержащегося в нем водяного пара и образовать «конденсат», собрать мелкие капли воды, образовавшиеся в результате конденсации, и удалить их, чтобы достичь цели удаления влаги из сжатого воздуха.

Поскольку процесс включает конденсацию и образование водяного пара, температура не может быть ниже точки замерзания, иначе процесс замерзания не будет эффективным для отвода воды. Обычно номинальная температура точки росы в сушилке для замораживания составляет 2–10 °C.

Например, «точка росы» при 10 °C, равная 0,7 МПа, переводится в «точку росы при атмосферном давлении» при -16 °C. Понятно, что при использовании в среде с температурой не ниже -16 °C при выпуске сжатого воздуха в атмосферу не будет жидкой воды.

Все методы удаления влаги из сжатого воздуха обеспечивают лишь относительную сухость, достигая определенной степени сухости. Абсолютно удалить влагу невозможно, и стремление к сухости сверх требований эксплуатации крайне неэкономично.
2 принципа работы

Осушитель сжатого воздуха охлаждает сжатый воздух, конденсируя содержащийся в нем водяной пар в жидкие капли, тем самым снижая содержание влаги в сжатом воздухе.
Сконденсированные капли удаляются из машины через автоматическую дренажную систему. До тех пор, пока температура окружающей среды в трубопроводе на выходе из сушилки не ниже температуры точки росы на выходе из испарителя, вторичная конденсация не происходит.

3 рабочий процесс

Процесс сжатого воздуха:
Сжатый воздух поступает в теплообменник воздуха (предварительный нагреватель) [1], который сначала снижает температуру высокотемпературного сжатого воздуха, а затем поступает в теплообменник фреон/воздух (испаритель) [2], где сжатый воздух охлаждается чрезвычайно быстро, значительно понижая температуру до точки росы, а отделенная жидкая вода и сжатый воздух разделяются в водоотделителе [3], и отделенная вода удаляется из машины с помощью автоматического дренажного устройства.

В испарителе происходит теплообмен между сжатым воздухом и низкотемпературным хладагентом [2]. В это время температура сжатого воздуха очень низкая, приблизительно равна температуре точки росы 2–10 °C. Если нет особых требований (то есть, нет требований к низкой температуре сжатого воздуха), обычно сжатый воздух возвращается в теплообменник воздуха (предварительный нагреватель) [1] для обмена теплом с высокотемпературным сжатым воздухом, только что поступившим в осушитель холодного воздуха. Цель этого:

① Эффективно использовать «отработанное охлаждение» осушенного сжатого воздуха для предварительного охлаждения высокотемпературного сжатого воздуха, только что поступившего в осушитель, чтобы снизить холодильную нагрузку осушителя;

② Предотвращение вторичных проблем, таких как конденсация, подтекание и образование ржавчины на внешней поверхности трубопровода, вызванных осушенным низкотемпературным сжатым воздухом.

Процесс охлаждения:

Хладагент фреон поступает в компрессор [4], и после сжатия давление повышается (и температура также повышается), и когда оно становится немного выше давления в конденсаторе, пары хладагента высокого давления выходят в конденсатор [6]. В конденсаторе пары хладагента при более высокой температуре и давлении обмениваются теплом с воздухом при более низкой температуре (воздушное охлаждение) или охлаждающей водой (водяное охлаждение), тем самым конденсируя хладагент фреон в жидкое состояние.

В это время жидкий хладагент поступает в теплообменник фреон/воздух (испаритель) [2] через капиллярную трубку/расширительный клапан [8] для снижения давления (охлаждения) и поглощения тепла сжатого воздуха в испарителе, который затем испаряется. Объект охлаждения – сжатый воздух – охлаждается, а испаренный пар хладагента отсасывается компрессором для начала следующего цикла.

Хладагент совершает полный цикл в системе, проходя через четыре процесса: сжатие, конденсацию, расширение (дроссельное регулирование) и испарение. Благодаря непрерывным холодильным циклам достигается цель замораживания сжатого воздуха.
4 функции каждого компонента
воздушный теплообменник
Для предотвращения образования конденсата на внешней стенке трубопровода, лиофилизированный воздух выходит из испарителя и снова обменивается теплом с высокотемпературным, горячим и влажным сжатым воздухом в теплообменнике. При этом температура воздуха, поступающего в испаритель, значительно снижается.

теплообмен
Хладагент поглощает тепло и расширяется в испарителе, переходя из жидкого состояния в газообразное, а сжатый воздух охлаждается за счет теплообмена, в результате чего водяной пар в сжатом воздухе переходит из газообразного состояния в жидкое.

водоотделитель
Образовавшаяся жидкая вода отделяется от сжатого воздуха в водоотделителе. Чем выше эффективность разделения в водоотделителе, тем меньше доля жидкой воды, повторно испаряющейся в сжатый воздух, и тем ниже точка росы сжатого воздуха.

компрессор
Газообразный хладагент поступает в холодильный компрессор и сжимается, превращаясь в высокотемпературный газообразный хладагент высокого давления.

перепускной клапан
Если температура выпавшей в осадок жидкой воды опустится ниже точки замерзания, сконденсированный лед вызовет образование ледяной пробки. Байпасный клапан позволяет регулировать температуру охлаждения и поддерживать точку росы под постоянным давлением (от 1 до 6 °C).

конденсатор

Конденсатор понижает температуру хладагента, и хладагент переходит из высокотемпературного газообразного состояния в низкотемпературное жидкое состояние.

фильтр
Фильтр эффективно удаляет примеси из хладагента.

Капиллярный/расширительный клапан
После прохождения хладагента через капиллярную трубку/расширительный клапан его объем увеличивается, температура понижается, и он превращается в низкотемпературную жидкость с низким давлением.

Газожидкостный сепаратор
Поскольку попадание жидкого хладагента в компрессор вызывает гидроудары, которые могут повредить холодильный компрессор, газожидкостный сепаратор хладагента обеспечивает поступление в холодильный компрессор только газообразного хладагента.

автоматический слив
Автоматический слив регулярно удаляет из машины скопившуюся на дне сепаратора жидкую воду.

сушилка

Осушитель воздуха с холодильной установкой обладает преимуществами компактной конструкции, удобства в использовании и обслуживании, а также низких затрат на техническое обслуживание. Он подходит для случаев, когда температура точки росы сжатого воздуха не слишком низкая (выше 0 °C).
Адсорбционный осушитель использует осушитель для удаления влаги и осушения сжатого воздуха, проходящего через него под давлением. Регенеративные адсорбционные осушители часто используются ежедневно.
● фильтр
Фильтры подразделяются на фильтры для магистральных трубопроводов, газоводяные сепараторы, фильтры для дезодорации с активированным углем, фильтры для паровой стерилизации и т. д., и их функция заключается в удалении масла, пыли, влаги и других примесей из воздуха для получения чистого сжатого воздуха.