Рефрижераторные осушители

Известно, что воздух, поставляемый компрессором для потребителей, имеет относительную влажность от 30 до 90 процентов. Попадание такого количества влаги в оборудование может привести к коррозии отдельных деталей установки и поломке работающей системы в целом. Именно поэтому осушка сжатого воздуха является необходимой мерой при работе с пневматическим оборудованием.
Самыми известными и доступными осушителями сжатого воздуха являются осушители рефрижераторного типа. Принцип работы такой же как и в обычном холодильнике или кондиционере, в них используется в качестве хладагента фреоновый газ, поэтому их еще называют фреоновыми или холодильными осушителями.

Содержащаяся в сжатом воздухе влага, конденсируется и удаляется. При этом, чем больше разница температур между сжатым воздухом на входе и на выходе из рефрижераторного осушителя, тем большее количество влаги конденсируется. Чем ниже температура охлаждения сжатого воздуха, тем меньшее количество влаги остаётся в нём.
Наиболее распространенная точка росы в таком осушителе +3°С - температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу при постоянной величине давления воздуха. Показатель точки росы зависит от влажности воздуха: чем выше насыщенность воздуха водными парами, тем ближе точка росы к фактической температуре воздуха.
Сам процесс работы осушителя прост:
В теплообменнике тепло, приносимое сжатым воздухом, поглощается движущимся в противоположном направлении, уже охлаждённым воздухом. Дополнительная энергия для этого не затрачивается. На этой стадии, около 60% содержащейся в сжатом воздухе влаги, конденсируется.
Сжатый воздух проходит через рефрижераторный теплообменник и охлаждается, достигая температуры конденсации. Циркуляцию хладагента обеспечивает компрессор. Оставшаяся влага в сжатом воздухе охлаждается, достигая давления конденсации, и автоматически удаляется.
Главный недостаток такого осушителя - это ограниченная возможность снижения температуры точки росы.

Принцип работы рефрижераторного осушителя

Рефрижераторный осушитель сжатого воздуха состоит их двух контуров, в одном из которых циркулирует хладагент, а в другом – охлаждаемый воздух. Осушка горячего и влажного воздуха происходит методом его охлаждения в двух теплообменниках (см. рис.2): сначала в теплообменнике (5) типа «воздух- воздух», затем в теплообменнике (4) типа «воздух-хладагент», который фактически является испарителем. В теплообменнике (5) происходит частичная передача тепла от входящего влажного воздуха к выходящему сухому, что позволяет экономить до 40-50% энергии, необходимой для осушки воздуха.

В испарителе (4) происходит кипение хладагента, о котором мы говорили, рассматривая принцип действия холодильной машины. Энергию парообразования хладагент черпает из воздуха, понижая его температуру до точки росы. Содержащаяся в охлажденном таким образом воздухе влага выпадает в виде конденсата, т.е. образуются капельки воды. Чтобы освободить от них воздух, т.е. осушить его, воздух перегоняют через центробежный отделитель конденсата (6) – сепаратор, где он вынужден двигаться по спиральной траектории. Центробежная сила отбрасывает капли влаги на боковые стенки сепаратора, по которым жидкость стекает на дно, а затем автоматически удаляется из системы через электроклапан сброса конденсата.

Контур хладагента на рис.2 фактически является холодильной машиной, принцип действия которой был рассмотрен выше. Холодильный компрессор (1) прогоняет по контуру хладагент. Сжатый и нагретый в компрессоре хладагент попадает в конденсатор (2) для охлаждения. Конструктивно конденсатор представляет собой теплообменник, где горячий теплоноситель проходит по системе медных трубок, окруженных пластинчато-ребристой структурой из алюминия и передающих ей тепло. Оба выбранных материала – медь и алюминий – отличаются высокой теплопроводностью, что облегчает теплообмен. К тому же для дополнительного охлаждения алюминиевых ребер на конденсаторе устанавливают осевой вентилятор (7).

После конденсатора охлажденный хладагент попадает в капиллярную трубку (3) очень маленького сечения. Сужение канала, по которому течет жидкость или газ, приводит к повышению скорости течения, а, следовательно, согласно закону Бернулли, давление движущейся среды в этом месте контура снижается, значит, падает и ее температура. Температуру в капиллярной трубке необходимо контролировать, чтобы она не опустилась до отрицательных значений, и на испарителе не образовался лед. Контроль температуры осуществляется специальным датчиком, настроенным на определенное минимально допустимое ее значение. Если температура в испарителе достигла этого значения, датчик обеспечивает автоматическое открывание электроклапана, который перепускает (байпассирует) горячий хладагент по специальному байпассному контуру (на рис.2 он расположен над холодильным компрессором (1)) в обход конденсатора.
Таким образом, при возникновении угрозы обледенения испарителя в него подается некоторое количество горячего хладагента, повышающего температуру и тем предотвращающего его закупорку льдом.
В распространенных на сегодняшний день рефрижераторных осушителях температура точки росы составляет +3°С, а содержание влаги в осушенном воздухе не более 5 г/м3.

Рассмотренная нами конструкция рефрижераторного осушителя сжатого воздуха относится к наиболее распространенным. Естественно, каждый производитель волен вносить в свои рефрижераторы те или иные конструктивные изменения, продиктованные конкретной технологией, например, объединяя в один блок оба теплообменника (5) и (4) и т.п., но принципиальная схема при этом не меняется.

Таблица поправочных коэффициентов при выборе рефрежераторного осушителя в зависимости от следующих параметров:

• Осушители OMI (Италия)
• Осушители Gardner Denver
• Осушители Spitzenrieter
• Осушители Chicago Pneumatic