АДСОРБЦИОННЫЙ ОСУШИТЕЛЬ СЖАТОГО ВОЗДУХА
Адсорбция – это процесс поглощения вещества из газовой или жидкой среды поверхностным слоем твердого тела (адсорбента), имеющего пористую структуру и большую площадь внутренних поверхностей. В процессе адсорбции молекулы воды прикрепляются к адсорбенту под воздействием сил межмолекулярного притяжения. Как правило, в качестве адсорбента используются силикагели и молекулярное сито.
Для удаления влаги из сжатого воздуха служат адсорбционные осушители, обеспечивающие температуру точки росы -20оС, -40оС и -70оС. Область применения адсорбционных осушителей – предприятия пищевой, медицинской и электронной промышленности.
Адсорбционные осушители различаются по типу используемого активного материала (силикагель и молекулярное сито) и по способу регенерации адсорбента. Регенерация осуществляется методом горячего и холодного восстановления. Рассмотрим адсорбционный осушитель с холодной регенерацией адсорбента подробнее.
Устройство и принцип работы адсорбционного осушителя с холодной регенерацией адсорбента
Основой адсорбционного осушителя являются две идентичные колонны (ресиверы), заполненные адсорбирующим материалом. Через эти колонны поочередно пропускается сжатый воздух.
Во время прохождения воздуха через первую колонну влага, содержащаяся в нем, поглощается адсорбентом. И на выходе из колонны мы получаем сухой сжатый воздух. Через некоторое время происходит насыщение адсорбента влагой, и он уже не в состоянии обеспечивать заданную точку росы. Система управления работой осушителя направляет поток сжатого воздуха через вторую колонну. В то время как в ней происходит осушка воздуха, в первой колонне осуществляется регенерация адсорбента. Ее обеспечивает часть сухого воздуха, идущая из второй колонны. При прохождении через слой влажного адсорбента воздух поглощает содержащуюся в нем влагу, после чего выходит в атмосферу через разгрузочный клапан и фильтр-глушитель.
Время переключения колонн и диаметр сопла регенерации (через которое идет сухой воздух в другую колонну) устанавливаются в зависимости от требуемой температуры точки росы.
Таким образом, процесс адсорбции идет непрерывно: пока в одной колонне адсорбент поглощает влагу, в другой колонне адсорбент подвергается регенерации. Количество сухого воздуха, идущего на регенерацию, следующее:
- 15% при температуре точки росы -20 оС;
- 20-25% при температуре точки росы -40 оС;
- 30% при температуре точки росы -70 оС.
Адсорбент, находящийся в колоннах, при попадании в него масла, содержащегося в сжатом воздухе, теряет свои адсорбирующие свойства. Поэтому для защиты адсорбента на входе в осушитель устанавливается микрофильтр, который задерживает частицы масла (их содержание на выходе из фильтра не более 0,01 мг/м3) и микрочастицы размером свыше 0,01 мкм.
При прохождении обрабатываемого воздуха через осушитель в него попадают твердые частицы адсорбента, которые могут быть опасны для конечных потребителей сжатого воздуха. Для их улавливания на выходе из осушителя устанавливается фильтр тонкой очистки, который задерживает частицы размером свыше 1 мкм.
Основы расчета и выбора адсорбционного осушителя
Выбор и расчет адсорбционного осушителя осуществляется на основании его технических характеристик и с учетом корректирующих коэффициентов (Табл. 1, Табл.2). Кроме того необходимо помнить, что особенность адсорбционных осушителей в том, что часть уже осушенного воздуха идет на регенерацию адсорбента и до конечного потребителя сжатого воздуха не доходит.
Таблица 1.
| Давление, бар |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
| Коэффициент |
0.6 |
0.70 |
0,75 |
0,80 |
0,85 |
0,90 |
1,00 |
1,05 |
1,10 |
1,15 |
1,20 |
1,30 |
1,35 |
|
k1 - поправочный коэффициент в зависимости от рабочего давления
Таблица 2.
| Температура воздуха, оС |
<25 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
| Коэффициент |
1.20 |
1.15 |
1.10 |
1.00 |
0,80 |
0,75 |
0,60 |
|
k2 - поправочный коэффициент в зависимости от температуры воздуха на входе в осушитель
Рассмотрим практический пример расчета адсорбционного осушителя с помощью корректирующих коэффициентов. Выберем осушитель, позволяющий обеспечить температуру точки росы -40оС при расходе воздуха 4000 л/мин. Предположим, что используется винтовой компрессор, имеющий секцию воздушного радиатора; минимальное давление сжатого воздуха на входе в осушитель составляет 8 бар; температура окружающей среды +30оС.
Прежде всего, определим температуру сжатого воздуха на входе в осушитель. Если винтовой компрессор оснащен воздушным радиатором, то температура воздуха на выходе из него примерно на 10оС выше температуры окружающей среды. В нашем случае температура сжатого воздуха составит +40оС (охлаждением воздуха в ресивере, установленном после компрессора, пренебрежем).
При номинальных рабочих условиях (при давлении 7 бар и температуре сжатого воздуха на входе в осушитель +35оС) требуемый поток на входе в осушитель должен составлять 4000 л/мин плюс некоторое количество воздуха, идущее на регенерацию адсорбента. Для адсорбционного осушителя с температурой точки росы -40оС на регенерацию адсорбента расходуется 20% воздуха от его номинальной производительности. Учитывая, что в этом случае 4000 л/мин составляют 80% от количества воздуха на входе в осушитель, получим, что номинальная производительность адсорбционного осушителя должна быть не менее - 4000 / 80% = 5000 л/мин.
Выберем осушитель в соответствии с реальными условиями работы. Реальная производительность осушителя определяется так:
Q реал = Q ном /(k1 x k2) = 5000/ 1,10/ 0,8 = 5861 л/мин
Получается, что в нашем случае осушитель должен иметь производительность не менее 5681 л/мин. Этим требованиям соответствует осушитель FKKD 400 с номинальной производительностью 6667 л/мин.
Можно отметить одну важную особенность, связанную с выбором комплекта оборудования для производства и подготовки сжатого воздуха, включающего в себя адсорбционный осушитель. Она заключается в том, что при подборе оборудования сначала выбирается осушитель и только после этого компрессор. В этом существенное отличие от выбора рефрижераторного осушителя, который обычно подбирается под уже имеющееся компрессорное оборудование.
Выбрать осушитель |
ООО "ТехноДром"