Точка росы

Основные данные

В этой статье разберём ещё одну очень интересную тему: точка росы сжатого воздуха и газа. Начнём с того, что дадим определение этому понятию:

   Точка росы (температура точки росы) — это температура воздуха, при которой содержащаяся в ней влага/вода достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться в росу. То есть при этой температуре образуются капли воды.

   Например, на улице очень жарко и температура воздуха днём +28С...+32С градуса. У нас есть влага в воздухе и относительная влажность воздуха составляет 40%. Человеку более менее комфортно. Воздух и его влажность не меняется и при снижении температуры до +15С...+20С градусов ночью мы можем наблюдать как на траве образуется роса, которая по сути является каплями воды. Это и будет температурой точки росы для этого воздуха, в данном случае +15С..+20С. Обычно атмосферный воздух летом имеет точку росы +10С...+17С градусов Цельсия. Слишком высокая точка росы, так же как и слишком низкая будет некомфортна для человека. А точка росы в +26С и выше может быть смертельной для тех, кто болеет астмой.

       Ещё одним наглядным примером точки росы являются облака. Тот же самый воздух, та же самая влажность воздуха, но разная ТЕМПЕРАТУРА - вот что определяет конденсацию воды, которая превращается в облака. Температура. При разной температуре влага конденсируется в облака. Чем выше - тем холоднее. Это образуется за счёт того что температура это скорость движения молекул газа и при снижении температуры замедляется...... неее, так далеко мы не пойдём. Здесь мы остановимся и посмотрим на нашу практическую задачу.

      Когда мы работаем со сжатым воздухом, с воздухом под давлением, ситуация меняется и так как мы изменяем давление то влажность воздуха резко повышается. Это очень легко понять, так как воздух - это газ, который очень легко сжать, чего не скажешь о воде. Мы сжимаем воздух в 10 раз и получаем давление 10 бар. Стандартное давление на выходе винтового компрессора. Воздух мы сжали, а вода в нём не сжимается, но её становится в 10 раз больше в пересчёте на объём воздуха. Таким образом мы понимаем почему при сжатии воздуха у нас в воздушном ресивере образуется так много "конденсата". Мы сжали между собой частички воды, которые находились в воздухе и теперь им проще конденсироваться (слипнуться вместе для того, чтобы образовать капли). И у нас, у инженеров, возникает проблема, как избавиться от этой влаги.

В нашем случае, для производства азота и кислорода капельная влага критична. В случае попадания капель в генератор она забивает поры углеродного молекулярного сита и не регенерируется. Капли не выходят из адсорбента при обычной работе. И если в порах влага, то кислород не задерживается и адсорбция не происходит. По сути это самая "страшная" и дорогостоящая поломка, при которой нужно менять весь адсорбент.

Для того, чтобы обезопасить адсорбент в генератор кладут небольшой слой силикагеля (простого осушителя), для того, чтобы он впитывал влагу в случае если всё же она туда попадает. 

Что мы можем сделать с влагой?

   Осушить сжатый воздух можно двумя основными способами: рефрижераторный осушитель и адсорбционный осушитель. Это принципиально два разных способа, у каждого из них свои преимущества и недостатки. Если коротко, то ситуация следующая:

Рефрижераторный осушитель

   Это холодильник, у которого есть фреоновый контур охлаждения и воздух проходит по охлаждённому воздушному трубопроводу, за счёт снижения температуры он конденсируется естественным образом и сливается. Оборудование простое в эксплуатации, недорогое и очень распространённое. На выходе из осушителя мы имеем точку росы +3С..+5С. Этого вполне достаточно для работы генератора кислорода и генератора азота на небольшой чистоте (до 99,995%). Потерь по воздуху нет. Потребляет электричество, но не много - электричество нужно только для компрессора, который гоняет фреон по охлаждающему контуру. 

Адсорбционный осушитель

    Адсорбционный осушитель воздуха: это две адсорбционные колонны с силикагелем или другим специальным адсорбентом. Две колонны работают попеременно: пока одна работает, вторая регенерируется за счёт сжатого воздуха из другой колонны. Получается своего рода фильтр, который задерживает влагу. На выходе мы имеем точку росы -40С...-70С. Бывают осушители холодной регенерации с точкой росы -40С (потери воздуха 10-15%, который просто уйдёт в атмосферу при регенерации) и горячей регенерации, где мы получаем точку росы -70С. Горячая регенерация экономит воздух на регенерацию, но сама по себе имеет потребление электроэнергии на нагревательные элементы. Адсорбционные осушители значительно дороже и их обслуживание более затратное. Мы теряем либо воздух, либо электроэнергию на нагревание.

Дополнительные способы

   Часть влаги сразу накапливается в воздушном ресивере, ещё до попадания в осушитель. Мы советуем ставить автоматический конденсатоотводчик на ресивер и облегчить тем самым работу осушителя. Ещё небольшая часть влаги остаётся на фильтрах (5 мкм, 1 мкм). На фильтрах тоже часто имеется автоматический конденсатоотводчик. Ещё есть такое устройство как сепаратор - простое устройство, которое отбивает влагу чисто механически, с помощью завихрения. Его ставят когда очень много влаги в окружающем воздухе, например в Африке.
   Сам генератор тоже задерживает очень много влаги и если она не капельная, то легко регенерируется. На выходе из генератора азота и кислорода при использовании стандартных фильтров и рефрижераторного осушителя мы получаем газ, точка росы которого -50С..-55С. Если использовать адсорбционный осушитель, то точка росы может составлять -70С...-78С. Это, кстати, позволяет нам вести линию азота или кислорода по улице и не боятся что образуется конденсат.

В следующей статье мы разберём то, как нам измерить точку росы и зачем нам её измерять.