Poniższy artykuł to kompendium wiedzy o osuszaczach chłodniczych: jak działają i jak są skonstruowane? Zapraszamy do lektury wpisu, w którym poruszone zostały kluczowe aspekty osuszaczy chłodniczych. Co warto wiedzieć przed dokonaniem wyboru?

Osuszacze Chłodnicze -  kluczowe elementy konstrukcji do rozważenia przy selekcji urządzenia

Dla pewności działania pneumatyki przemysłowej istotne jest korzystanie z powietrza wolnego od zanieczyszczeń i odpowiednio osuszonego. Kluczową rolę w zapewnieniu wysokiej jakości tego medium odgrywają osuszacze sprężonego powietrza. W naszym artykule przybliżymy aspekty, które warto uwzględnić przy ich selekcji.

W tekście odkryjesz odpowiedzi na zagadnienia:

1. Jakie kryteria wziąć pod uwagę wybierając osuszacz chłodniczy?
2. Jak prezentuje się konstrukcja osuszacza chłodniczego?
3. Jakie mechanizmy rządzą działaniem osuszacza chłodniczego?

Celem osuszacza kondensacyjnego jest skuteczne wysuszanie powietrza sprężonego z wody, tak by nie pojawiał się kondensat i by unikać korozji w systemie sprężonego powietrza napędzającym maszyny produkcyjne. Dzięki zastosowaniu osuszacza chłodniczego, w przeciwieństwie do standardowej chłodnicy powietrza, uzyskujemy dodatkową korzyść w postaci obniżenia wilgotności względnej powietrza na wyjściu do wartości RH < 30%. To z kolei minimalizuje ryzyko korozji w systemie i maszynach z nim połączonych.

Chociaż sprężone powietrze jest szeroko stosowanym i efektywnym medium przenoszącym energię, koszt jego produkcji oraz przygotowanie do wymaganej klasy czystości stanowi istotną część rocznego budżetu w trakcie działalności wielu przedsiębiorstw.

W zaawansowanych konstrukcjach dostępnych na rynku polskim, w tym w ofercie Pneumat., wykorzystywane są innowacyjne metody gwarantujące doskonałą wydajność oraz pomagające ograniczyć utratę sprężonego powietrza.

Przyjrzyjmy się więc kluczowym elementom budowy osuszaczy chłodniczych:

1. wymiennik termiczny
2. kompresor czynnika chłodzącego (potocznie "freon")
3. zawór do odprowadzania kondensatu
4. panel sterowania i sensory monitorujące warunki pracy.

1. Wymiennik termiczny, głównie wykonany z aluminium - w modelach o mniejszych rozmiarach zazwyczaj prezentuje się jako zwarte i zwarte urządzenie. Jest to stała jednostka składająca się z trzech sekcji: dwóch współdziałających wymienników - powietrze-powietrze oraz powietrze-freon, a także komory akumulującej skropliny, czyli kondensat.

Sekcja powietrze-powietrze: W tej części wymiennika ciepło z napływającego strumienia powietrza jest początkowo absorbowane przez powietrze (t = +3 °C) opuszczające centralny wymiennik powietrze-freon. W tym samym czasie osuszone powietrze jest tu dodatkowo podgrzewane do temperatury zbliżonej do tej na wlocie. Sekcja powietrze-freon: To serce wymiennika, gdzie sprężone powietrze intensywnie traci ciepło, przekazując je czynnikowi chłodniczemu - freonowi. Proces ten prowadzi do obniżenia temperatury sprężonego powietrza i skraplania w nim wody. Woda ta następnie, w postaci kondensatu, jest kierowana na zewnątrz przez trzecią sekcję – komorę z zaworem spustowym. Taki układ konstrukcyjny wyraźnie wyróżnia osuszacz spośród typowych chłodnic i schładzalników.

2. Kluczowym składnikiem osuszacza jest sprężarka czynnika chłodniczego, której jakość i niezawodność mają kluczowy wpływ na długowieczność urządzenia, a także na zużycie energii. W mniejszych oraz średniej wielkości osuszaczach często instalowane są kompresory tłokowe, specjalnie dobrane do konkretnego czynnika chłodniczego – są one kompaktowe i nie wymagają konserwacji. Jednakże sprężarki typu "scroll" uważane są za bardziej wytrzymałe i energooszczędne, a ich stosowanie staje się normą w produktach topowych marek.

Dla systemów o zmiennym zapotrzebowaniu na sprężone powietrze, wskazane jest wybieranie osuszacza z zaawansowaną elektroniką sterującą, która dostosowuje wydajność i zużycie energii do aktualnego zapotrzebowania, lub z wbudowanym falownikiem dla płynnej regulacji prędkości sprężarki.

Osuszacze o technologii "zmiennobrotowej", nazywane często jako "Eco", zyskują na popularności, zwłaszcza w połączeniu z kompresorami o zmiennym obciążeniu. Pozwalają one na obniżenie kosztów energetycznych nawet o połowę w porównaniu z tradycyjnymi modelami. Jest to kluczowe, biorąc pod uwagę, że aż około 80% kosztów związanych z siecią sprężonego powietrza to opłaty za prąd.

3. Zawór spustowy kondensatu - choć może wydawać się drobnym detalem, odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu osuszacza chłodniczego. Od jego prawidłowej pracy, która polega na usuwaniu skroplin zebranych w wymienniku ciepła, zależy efektywność uzdatniania sprężonego powietrza. Jeśli dren zawiedzie albo dojdzie do zablokowania odpływu skroplin, osuszacz nie będzie działać z oczekiwaną efektywnością - nadmiar wody nie zostanie wydalone, co z czasem może doprowadzić do przeciążenia i uszkodzenia wymiennika ciepła. Dlatego niezwykle ważne jest, aby osuszacz był wyposażony w zawór spustowy, który jest nie tylko niezawodny i efektywny (na przykład oparty na technologii elektronicznej), ale również prosty w utrzymaniu.

4. System sterowania i monitorowania pracy - kluczowe aspekty dla komfortu i bezawaryjności eksploatacji. Praktyka pokazuje, że osuszacze wyposażone w zaawansowany, ale jednocześnie intuicyjny system sterowania z przejrzystym wyświetlaczem aktualnych danych operacyjnych cieszą się większym zainteresowaniem wśród odbiorców. Przy wyborze urządzenia warto zwrócić uwagę nie tylko na samo sterowanie, ale również na elementy automatyki poprawiające efektywność pracy z chłodziwem (jak na przykład zawór przepustowy, nazywany również "zaworem gorącego gazu") czy zabezpieczenia, do jaki zaliczymy wyłączniki ciśnieniowe.

Każdy ubytek ciśnienia w systemie wymaga wzmocnienia działania sprężarki, co prowadzi do zwiększonego poboru energii.

Należy podkreślić, że zredukowanie spadku ciśnienia w osuszaczu o 200 mbar (przy pracy przez 8000 rbh, ciśnieniu ze sprężarki p=7 barg i przepływie Q= 850 m3/h) przekłada się na oszczędności w granicach 10-15 tys. zł rocznie (1 PLN/ 1 kWh).

Znaczące oszczędności możliwe do uzyskania poprzez wybór osuszacza energooszczędnego o minimalnym spadku ciśnienia ilustruje następujący wykres:

Sprężarka o mocy ok. 90 kW, działająca przy 7 barg, 8000 h w ciągu roku, przy cenie 1 PLN za 1 kWh (dane z 2022 roku).

Ten przykład podkreśla, że wybór energetycznie wydajnego osuszacza (co wiąże się z minimalizacją Δp) przyniesie szybki zwrot inwestycji.

Dlaczego warto umieścić filtr wstępny przed osuszaczem ziębniczym?

Rekomendowane przez producentów osuszaczy ziębniczych, efektywne filtry wstępne, najlepiej współdziałające z separatorem cyklonowym, pełnią istotną rolę w początkowym etapie oczyszczania sprężonego powietrza. Zatrzymują one cząsteczki stałe, takie jak rdza (np. pochodzącą z zbiornika buforowego), a także kondensat wodno-olejowy. W ten sposób chronią one kompaktowe, nie dające się rozłożyć na części, wymienniki ciepła w osuszaczach przed zabrudzeniami, gwarantując bezproblemową pracę urządzenia. Zarówno separator cyklonowy, jak i filtr początkowy powinny posiadać skuteczne systemy odwadniania, na przykład takie jak Bekomat. Dobrym pomysłem jest również montaż filtru bezpośrednio za osuszaczem ziębniczym (z koniecznym systemem odwadniania) o wyższym stopniu czystości (< 1 ppm). Stanowi on idealne miejsce do oddzielania pozostałości oleju, które mogą pochodzić z kompresora.

Podsumowując, warto podkreślić, że pewni producenci renomowanych osuszaczy ziębniczych proponują obecnie kompleksowe rozwiązania w postaci CombiTroc, łączące funkcje osuszacza ziębniczego i adsorpcyjnego. Stanowi to atrakcyjną alternatywę wobec tradycyjnie postrzeganych jako bardziej kosztowne osuszaczy adsorpcyjnych, i w pewnych gałęziach przemysłu może przyczynić się do obniżenia wydatków związanych z uzdatnianiem. Zapraszamy do kontaktu z firmą Pneumat z Wrocławia, skorzystania z oferty doradztwa technicznego jak i zakup sprzętu i osprzętu dla przemysłu w naszym sklepie online.