Powietrze, które nas otacza, składa się nie tylko z gazów takich jak azot (N), tlen (O2), argon (AR), czy dwutlenek węgla (CO2), ale zawiera również istotne ilości wody (H2O).

Wilgotność względna (RH), często wskazywana w prognozach pogody, to procentowy wskaźnik ilości pary wodnej obecnej w naszym otoczeniu względem maksymalnej ilości, jaką powietrze jest w stanie przetrzymać przy danej temperaturze, zanim zacznie padać deszcz.

Przy wilgotności względnej wynoszącej 60% w temperaturze 20°C powietrze zatrzymuje 60% maksymalnej ilości pary wodnej możliwej do przechowania przy tej temperaturze. Jeżeli wilgotność względna osiągnie wartość 100%, powietrze nie jest już w stanie utrzymać dodatkowej wilgoci w formie gazowej, co może skutkować powstawaniem rosy, mgły czy zamgleniem. Chwila, gdy para wodna zaczyna się skraplać, to tzw. punkt rosy atmosferyczny.

Zawartość H20 w stosunku od temperatur przy RH = 100%

Analizując przedstawiony wykres, warto podkreślić, że kiedy powietrze osiąga 100% nasycenia wilgocią, już niewielkie obniżenie temperatury o 5°C (z 35°C do 30°C) prowadzi do procesu kondensacji. W efekcie w każdym m³ powietrza skondensuje się prawie 10 g wody w stanie ciekłym. 

Nie tylko czynniki geograficzne wpływają na wilgotność, jak wspomniano wcześniej. Warunki środowiskowe, szczególnie w przemyśle, mają znaczący wpływ, jak na przykład wilgotność w budynku kompresorowni (gdzie serce jest kompresor powietrza) z niewystarczającą wentylacją. Mimo to, głównymi determinantami pozostają temperatura i ciśnienie. Gdy temperatura rośnie, powietrze jest w stanie przechować więcej pary wodnej, a w niższych temperaturach jest odwrotnie. Powietrze w stanie rozprężenia może pomieścić więcej pary wodnej, w przeciwieństwie do powietrza sprężonego, które ma niższą zdolność retencji wilgoci.

Jak powstaje zatem woda w takim środowisku?

8 m3 @ 1 bar abs., 20°C.,RH= 60 %

8 x 10,38 g/m3 H2O = 83,04 g/m3 H2O

Z kolei woda za chłodnicą:

1m3 @ 7bar g, 35°C, RH = 100 %

Sprężarka śrubowa powietrza zasysa 8 m3 atmosferycznego powietrza o temperaturze 20°C i wilgotności względnej na poziomie 60%. W czasie sprężania, jej objętość kurczy się do 1 m3 przy ciśnieniu wynoszącym 7 bar g. Mimo tej zmiany, ogólna ilość wody w 1 m3 (83,04 g/m3) pozostaje niezmieniona w porównaniu do ilości pierwotnie zasysanej przez urządzenie. Podczas działania standardowej sprężarki śrubowej, sprężanie powietrza powoduje wzrost jego temperatury do około 80°C. W tej temperaturze, przed kondensacją, powietrze może przechować maksymalnie 290 g/m3 wody. Kiedy powietrze osiąga temperaturę 80°C, nie jest odpowiednie do podania do systemu. Dlatego sprężarki są wyposażone w chłodnice (zazwyczaj chłodzone przez otaczające powietrze), które obniżają temperaturę sprężonego powietrza do wartości w okolicach 30°C-35°C. W takiej temperaturze maksymalne nasycenie wodą, czyli moment przed kondensacją podczas schładzania, wynosi około 35 g/m3. W omawianym przypadku, po sprężeniu 1 m3 powietrza w sprężarce, ilość zawartej wody wynosi 83,04 g H2O. Podczas schładzania w chłodnicy do temperatury około 30°C, z powietrza skropli się woda w ilości różnicy pomiędzy 83 g a 35 g, co daje 48 g. Tę skroploną wodę trzeba odprowadzić na zewnątrz. Aby to osiągnąć, konieczne jest efektywne urządzenie do usuwania skroplin tj. spust kondensatu, takie jak Bekomat. Warto podkreślić, że mimo to w każdym 1 m3 powietrza kierowanego do systemu (o temperaturze 30-35°C) nadal znajduje się około 35 g wody, ale już w formie gazowej.

Prawidłowo działające urządzenie chłodnicze końcowe kompresora może usunąć ok. 65 % H20 w stanie ciekłym.

Chociaż chłodnica końcowa odprowadza znaczną część wody, każde dalsze obniżenie temperatury sprężonego powietrza skutkuje powstawaniem kondensatu w kolejnych odcinkach instalacji. Gdy powietrze przemieszcza się przez resztę instalacji do miejsca wykorzystania, jego temperatura maleje, co prowadzi do kondensacji i przemiany w stan ciekły, co może mieć miejsce w urządzeniach pneumatycznych lub bezpośrednio w procesie produkcyjnym. Stąd ważne jest, by efektywnie i kontrolowanie odprowadzać ciepło z powietrza na wylocie instalacji sprężonego powietrza. Gdy para wodna kondensuje się i przechodzi w stan ciekły, można ją łatwo i efektywnie eliminować z układu sprężonego powietrza, aż do osiągnięcia pożądanego poziomu. W celu usuwania wody z systemu wykorzystuje się dedykowane osuszacze sprężonego powietrza. Ilość wody, jaką można usunąć, zależy nie tylko od mocarstwa sprężarki, ale także od wilgotności atmosferycznej. Przykładowa sprężarka o mocy 30 kW, która pobiera powietrze w sposób wcześniej opisany i spręża je do 7 bar, generuje w ciągu jednej 8-godzinnej zmiany około 20 litrów wody w postaci ciekłej. Rocznie ta ilość może osiągnąć nawet 1800 litrów! Mając na uwadze, jak duży segment basenu można by w teorii napełnić taką ilością kondensatu, warto zaznaczyć, że 30-kW sprężarka, jak ta opisana, to stosunkowo małe urządzenie na tle innych używanych w przemyśle.

W fabryce, gdzie działają dwie sprężarki o mocy 150 kW każda, codziennie może powstawać blisko 650 litrów kondensatu. W skali roku suma ta przekracza 156 000 litrów.

Likwidowanie reszty ~35 % H20 przy wykorzystaniu osuszacza ziębniczego

W osuszaczu ziębniczym, para wodna przechodzi w stan ciekły przez intensywne obniżenie temperatury sprężonego powietrza do założonej wartości, dzięki oddawaniu ciepła otoczeniu. Osuszacz ziębniczy posiada wnętrze, gdzie powietrze, schłodzone do około 3°C, jest podgrzewane zanim opuści urządzenie. Jeśli by tego nie zrobiono, kondensat mógłby powstać również w przewodach przewodzących zimne sprężone powietrze przez cały obiekt produkcyjny. Powietrze jest dodatkowo ogrzewane poprzez wprowadzanie ciepłego powietrza do osuszacza ziębniczego, co umożliwia osiągnięcie temperatury na bezpiecznym poziomie, nieznacznie przekraczającym temperaturę otoczenia w miejscu eksploatacji. Jeśli chodzi o suchość, powietrze opuszczające osuszacz jest odpowiednio przygotowane do wykorzystania w większości procesów przemysłowych.

Ziębnicze osuszacze dostarczane przez firmę Pneumat., takie jak linie produktów Buran CQ czy Drypoint RA, charakteryzują się:

• solidnością działania,
• długowiecznością,
• nowatorskimi i czytelnie widocznymi dla użytkowników detalami konstrukcyjnymi, które przekładają się na znaczące roczne oszczędności energetyczne.

Zachęcamy do zapoznania się z szeregiem innych produktów odpowiedzialnych za odprowadzanie kondensatu jak i zakupów w naszym sklepie online firmy Pneumat System.