Видалення водяної пари - Це важливо розуміти якщо працюєш зі стисненим повітрям.

Теги
Важлива інформація

16 січня 2023

Видалення водяної пари

Що таке АТМОСФЕРНЕ ПОВІТРЯ?

 

Це суміш газів, що оточують землю. Його щільність на рівні моря при 15oC становить 1225 кг/м3 (за ISA). Він складається з різних газів, таких як азот, кисень, аргон, вуглекислий газ і водяна пара. Водяна пара утворюється в результаті кипіння, або випаровування рідкої води, або сублімації льоду. Вологість — це кількість водяної пари в повітрі. Максимальна вологість визначається виключно температурою повітря і не залежить від усіх інших параметрів. Тепле повітря може накопичувати більше водяної пари, ніж холодне. Коли вода випаровується, вона охолоджує поверхню, з якої випарувалася. Коли водяна пара конденсується, вона нагріває поверхню, де вона конденсувалася. Водяна пара конденсується лише на поверхнях з температурою нижчою за точку роси або коли повітря теоретично перенасичене.

 

ВІДНОСНА ВОЛОГІСТЬ

 

Відносна вологість вказує на ступінь насичення повітря при певній температурі. Він коливається від 0 до 100%. Його також можна подати як:

  • щільність (маса/об’єм);
  • абсолютна вологість - показує відношення маси водяної пари до маси сухого повітря.

 

НАСИЧЕНЕ ПОВІТРЯ

 

Насичене повітря - це стан, коли повітря містить максимальну кількість водяної пари при певній температурі і не може накопичувати більше вологи. У цьому випадку відносна вологість становить 100%.

Ненасичене повітря – це стан, у якому повітря може накопичувати більше водяної пари будь-яким способом (кип’ятіння або випаровування з рідкої води, або сублімація з льоду). Відносна вологість нижче 100%. Теоретично перенасичене повітря - це стан, коли повітря містить більше максимальної теоретичної межі водяної пари. Надмірна кількість водяної пари конденсується до рідкої води, а повітря стає насиченим.

 

ТОЧКА РОСИ ТА КОНДЕНСАЦІЯ

 

Водяна пара може приймати різні форми. Це може бути частина сухого повітря, без видимих ​​ознак. Може приймати форму хмари або туману.

Коли водяна пара конденсується на твердій поверхні - це називається росою. Це відбувається, коли відносна вологість досягає 100%. При постійній температурі об'єм повітря може накопичувати кінцеву кількість водяної пари. Коли повітря стає насиченим, воно досягає точки роси, і водяна пара починає конденсуватися на твердих поверхнях, пилу, сажі та інших домішок у повітрі. Оскільки гаряче повітря може накопичувати більше водяної пари, ніж холодне, тому й гаряче повітря сухіше, ніж холодне, з однаковою точкою роси.

Однакова відносна вологість гарячішого та холоднішого повітря вказує на те, що більша частка маси гарячого повітря складається з водяної пари, ніж маси холодного повітря. Точка роси гарячої повітряної маси в цьому випадку вище.

 

ПРИКЛАД

 

Ми стискаємо атмосферне повітря з тиском 1 бар і температурою 30oC. Відносна вологість 60%. За наведеними параметрами можна визначити, що вміст води становить 18 г/м3. Компресор стискає повітря до тиску 8 бар (7 бар). Коли повітря стискається, воно стає дуже гарячим. У наведеному нижче прикладі додатковий охолоджувач знижує повітря від компресора до 55oC. У прикладі стиснене повітря займає у вісім разів менший об’єм, ніж атмосферне повітря (pa Va=pc Vc). Вміст води в 1 м3 стисненого повітря у вісім разів більше, ніж в атмосферному повітрі. При температурі 55oC стиснене повітря стає сильно перенасиченим. Це призводить до негайної конденсації всієї надлишкової водяної пари. У цьому випадку надмірний вміст води становить 41 г/м3, що є різницею між фактичним вмістом води та точкою роси при даній температурі.

 

Атмосферний стан стисненого повітря

Тиск pa=1bar=100kPa pc=8bar=800kPa
Температура T=30oC T=55oC
Ємність водяної пари 30 г/м3 103 г/м3
Відносна вологість 60% 140%
Вміст води г/м3 144,4 г/м3
Надлишок водяної пари   41,4 г/м3

 

 

Технології видалення

 

ЦИКЛОННІ СЕПАРАТОРИ КАМОЦЦІ

 

Циклонні сепаратори використовують відцентрову та гравітаційну силу для видалення надлишку водяної пари зі стисненого повітря. Циклонні сепаратори, які призначені для обробки стисненого повітря, забезпечують низький перепад тиску та високе відділення води. Вони стійкі до корозії і захищають осушувачі та встановлені за ними фільтри від поломок, спричинених конденсацією водяної пари. Вони також запобігають засміченню трубопроводів. Циклонні сепаратори можуть видаляти воду лише до 100% відносної вологості. У наведеному вище прикладі вміст води після циклонних сепараторів становитиме 103 г/м3. Злив конденсату зазвичай необхідний для видалення конденсату з циклонного сепаратора.

 

ХОЛОДИЛЬНІ ОСУШУВАЧІ ПОВІТРЯ КАМОЦЦІ

 

Холодильні осушувачі повітря використовують нижчу здатність утримувати водяну пару за нижчих температур. Вони охолоджують повітря до 3oC. При цій температурі повітря може накопичувати 5,95 г/м3 водяної пари. Будь-яка надлишкова кількість водяної пари конденсується та виводиться із системи, що знижує абсолютну вологість. Коли повітря знову нагрівається, точка роси підвищується, отже, відносна вологість значно падає.

 

АДСОРБЦІЙНІ ОСУШУВАЧІ КАМОЦЦІ

 

Адсорбційний осушувач складається з двох ємностей під тиском, що містять адсорбент, такий як активований оксид алюмінію, силікагель або молекулярне сито. Поки одна ємність під тиском осушує повітря, що проходить через неї, інша регенерує осушувач. Адсорбційні осушувачі можуть знизити точку роси навіть нижче -70oC.

 

МЕМБРАННІ ОСУШУВАЧІ КАМОЦЦІ

 

Мембранний осушувач складається з пучка невеликих порожнистих трубок. По трубах рухається вологе повітря. Молекули води поглинаються стінкою трубок і дифундують в іншу сторону. Неминуче частина повітря також проходить через стінки труб і розширюється до атмосферного тиску. Розширене повітря може видалити всю воду, видалену з повітря, що проходить через осушувач. Мембранні осушувачі дуже чутливі до домішок, таких як пил і мастило. Для захисту такого осушувача необхідно використовувати мікрофільтри.

 

ВМІСТ ВОДИ В ПОВІТРІ ЗА 100% ВІДНОСНОЇ ВОЛОГОСТІ ЗГІДНО (DIN ISO 7183)

 

 

Темп.

Вміст води

г/м3

Темп.

Вміст води

г/м3

Темп.

Вміст води

г/м3

Темп.

Вміст води

g/m3

+100

588,208

+58

118,199

+16

13,531

−26

0,51

+99

569,071

+57

113,13

+15

12,739

−27

0,46

+98

550,375

+56

108,2

+14

11,987

−28

0,41

+97

532,125

+55

103,453

+13

11,276

−29

0,37

+96

514,401

+54

98,883

+12

10,6

−30

0,33

+95

497,209

+53

94,483

+11

9,961

−31

0,301

+94

480,394

+52

90,247

+10

9,356

−32

0,271

+93

464,119

+51

86,173

+9

8,784

−33

0,244

+92

448,303

+50

82,257

+8

8,234

−34

0,22

+91

432,885

+49

78,497

+7

7,732

−35

0,198

+90

417,935

+48

74,871

+6

7,246

−36

0,178

+89

403,38

+47

71,395

+5

6,79

−37

0,16

+88

389,225

+46

68,056

+4

6,395

−38

0,144

+87

375,471

+45

64,848

+3

5,953

−39

0,13

+86

362,124

+44

61,772

+2

5,57

−40

0,117

+85

350,186

+43

58,82

+1

5,209

−41

0,104

+84

336,66

+42

55,989

0

4,868

−42

0,093

+83

324,469

+41

53,274

−1

4,487

−43

0,083

+82

311,616

+40

50,672

−2

4,135

−44

0,075

+81

301,186

+39

48,181

−3

3,889

−45

0,067

+80

290,017

+38

45,593

−4

3,513

−46

0,06

+79

279,278

+37

43,508

−5

3,238

−47

0,054

+78

268,806

+36

41,322

−6

2,984

−48

0,043

+77

258,827

+35

39,286

−7

2,751

−49

0,038

+76

248,84

+34

27,229

−8

2,537

−50

0,038

+75

239,351

+33

25,317

−9

2,339

−51

0,034

+74

230,142

+32

33,49

−10

2,156

−52

0,03

+73

221,212

+31

31,744

−11

1,96

−53

0,027

+72

212,648

+30

30,078

−12

1,8

−54

0,024

+71

204,286

+29

28,488

−13

1,65

−55

0,021

+70

196,213

+28

26,97

−14

1,51

−56

0,019

+69

188,429

+27

25,524

−15

1,38

−57

0,017

+68

180,855

+26

24,143

−16

1,27

−58

0,015

+67

173,575

+25

22,83

−17

1,15

−59

0,013

+66

166,507

+24

21,578

−18

1,05

−60

0,011

+65

159,654

+23

20,386

−19

0,96

−65

0,0064

+64

153,103

+22

19,252

−20

0,88

−70

0,0033

+63

146,771

+21

18,191

−21

0,8

−75

0,0

+62

140,659

+20

17,148

−22

0,73

−80

0,0006

+61

134,684

+19

16,172

−23

0,66

−85

0,00025

+60

129,02

+18

15,246

−24

0,6

_

0,0