Každý kompresor nasává jisté množství vodní páry i kapiček, které jsou obsaženy ve vzduchu. Jejich množství je závislé na teplotě a relativní vlhkosti nasávaného vzduchu.
Pro každý dílenský provoz je nezbytné zajistit co nejnižší množství vodních částic ve stlačeném vzduchu. Současně je ale rovněž důležité, aby relativní vlhkost vzduchu byla nižší než 40–50 %. Pokud je relativní vlhkost vyšší než 50 %, dochází k výrazné korozi či oxidaci součástí (potrubí, pneumatické nářadí). Vzduch se tedy suší zejména proto, aby mimo odstranění samotných vodních částic (kapiček) byla zajištěna jeho relativní vlhkost pod 50 %.
Principy vysoušení:
- Sorpce: odstranění vody jejím navázáním na sorpční látku
- → adsorpce: fyzikální postup – voda se váže díky molekulárním silám na sušicí prostředek
- → absorpce: chemický postup – voda je vázána díky chemické reakci se sušicím prostředkem
- Kondenzace: odloučení vody překročením rosného bodu
- → stlačení vzduchu
- → ochlazení v chladicí sušičce
Kondenzační sušička:
nejrozšířenější a také nejlevnější způsob odstranění vlhkosti v běžných provozech
Kondenzační sušička se skládá ze dvou základních fyzikálních systémů:
- → systém tepelné výměny pro snížení teploty stlačeného vzduchu (na vstupu) obsahující výměník vzduch-vzduch a výměník vzduch-chladivo
- → mechanický systém pro odvedení vzniklého kondenzátu (kapalné vody)
Princip funkce:
Teplý a vlhký stlačený vzduch (2) je veden do kondenzační sušičky. V prvním stupni je tento vzduch veden do výměníku tepla (vzduch-vzduch), kde se předchladí pomocí právě ochlazeného stlačeného vzduchu. Toto předchlazení probíhá bez přívodu vnější energie a dosahuje se pouze odvodem tepla z „teplé strany“ na „studenou stranu“. Vzduch dále pokračuje do druhého stupně, kde je pomocí výměníku (vzduch-chladivo) dochlazen na požadovanou teplotu (na teplotu rosného bodu). Agregát poháněný elektřinou musí vykonat už jen 40 % potřebné práce, protože prvotních 60 % bylo vykonáno v prvním stupni, což je energeticky velice výhodné.
Při postupném ochlazování vzduchu v něm kondenzuje vodní pára. Vzduch spolu s vodními kapkami vchází do odlučovače, kde se obě fáze od sebe oddělí. Automatický odvaděč kondenzátu odvádí nashromážděný kondenzát ze systému. Suchý, chladný vzduch prochází druhým prostorem výměníku tepla (6) (vzduch-vzduch) a po ohřátí vystupuje ze sušičky. Pokud teplota stlačeného vzduchu při dalším zpracování neklesne pod úroveň dosaženého rosného bodu, nedojde nikde k žádné kondenzaci vodních par.
Použití kondenzačních sušiček je vhodné pro teploty okolí t >15 °C a relativní vlhkosti φ > 35 %. Dosažitelný tlakový rosný bod se pohybuje okolo +3 °C.
Teplota rosného bodu
Pojmem teplota rosného bodu se rozumí taková teplota, při které je vzduch nasycen vodní párou. Když je vzduch ochlazen na svou teplotu rosného bodu, pak relativní vlhkost dosahuje 100 %. Další ochlazování potom vede ke kondenzaci vody. Důležité při tomto jevu je, aby jímavá schopnost vzduchu nasytit se vodní párou závisela pouze na teplotě, nikoliv na tlaku. Protože však stlačený vzduch na své cestě od místa nasávání kompresorem až k místu svého upotřebení podléhá změnám teplot a současně změnám tlaku, používá se k označení provozního stavu sušicího zařízení pro větší přesnost pojem tlakový rosný bod.
Tlakový rosný bod
Tento pojem označuje rosný bod (stav nasycení = 100% relativní vlhkost) při aktuálním (právě platném) provozním tlaku.
Obrázek 1 - Schéma kondenzační sušičky
- 1- Vstup do sušičky
- 2- Teplý vlhký vzduch
- 3- Chladivo
- 4- Výstup ochlazeného vzduchu (zde vlhkost kondenzuje)
- 5- Odvod kondenzátu
- 6- Suchý vzduch
- 7- Výstup ze sušičky
Adsorpční sušička:
Princip funkce:
Adsorpční sušičky pracují na principu pohlcování vlhkosti adsorbentem. Pro plynulý provoz mají tyto sušičky dvě nádoby s adsorbentem, v nichž střídavě probíhá vysoušení a regenerace. Schéma funkce je znázorněno na obr. 2.
Obrázek 2 - Schéma adsorpční sušičky
Princip činnosti (pro obr. 2)
Vlhký vzduch vstupuje do nádoby B1 přes otevřený ventil V1 (ventil V3 je uzavřen). Vzduch prochází rovnoměrně objemem nádoby B1 skrz adsorbent směrem vzhůru. Tím dochází k sušení vzduchu, který sušič opouští přes zpětný ventil RV1 (RV2 je uzavřen). Část vysušeného vzduchu expanduje přes regenerační trysku RT na tlak, který se blíží atmosférickému, do nádoby B2. Zde dochází k regeneraci adsorbentu vzduchem procházejícím směrem dolů. Regenerační vzduch nasycený vlhkostí odchází přes ventil V4 (V2 je uzavřen) a tlumič hluku do atmosféry. Po nasycení adsorbentu v nádobě B1 dojde k přepnutí (pomocí čtyřcestných ventilů) do polohy znázorněné na obr. 2 vpravo a proces probíhá analogicky. Aby nedocházelo k tlakovým rázům, musí před přepnutím proběhnout fáze tlakování. V této fázi jsou oba ventily V3 a V4 uzavřeny a v regenerované nádobě se postupně zvyšuje tlak až na provozní hodnotu.
Adsorbent
Adsorbent je látka schopná svým povrchem (300-500 m2/g) pojmout velké množství vodní páry. Jako vysoušecí látky se běžně používají silikagely (oxid křemičitý SiO2), aktivovaná zemina (oxid hlinitý Al2O3) nebo molekulární síta (krystalické kovohlinitosilikáty či zeolity) v podobě kuliček (granulí).
Použití adsorpčních sušiček je vhodné zejména tam, kde požadujeme vzduch tříd vyšší kvality s velmi nízkým obsahem vody a nežádoucích částic. Dosažitelné tlakové rosné body se pohybují okolo -70 °C.
Membránová sušička:
Snižování vlhkosti vzduchu lze provádět také pomocí membránových sušiček. Zde probíhá odlučovací proces pomocí svazků dutých vláken. Schéma funkce je na obr. 3.
Princip činnosti:
Vlhký vzduch vstupuje do sušičky (1) a proudí v naznačeném směru trubicí dolů. Následně proudí vně trubice nahoru, přes membrány tvořené svazky dutých vláken (3). Při proudění dochází k protlačování molekul vody stěnami membrány, vzduch se vysušuje a odchází ze sušičky (4). Část výstupního vzduchu (2) expanduje na atmosférický tlak a vrací se zpět do zařízení. Zde prochází (směrem dolů) prostorem mezi membránami a díky nižšímu tlaku přijímá odloučenou vlhkost a vychází přes tlumič hluku (5) ze systému.
Použití membránové sušičky
Funkce těchto zařízení je založena na fyzikálních zákonech a probíhá bez vnějšího zdroje energie. To je velká výhoda, kterou lze využít například ve zdravotnictví (dýchací zařízení). Pomocí těchto sušičů lze dosáhnout tlakových rosných bodů okolo -40 °C.