O que é um equipamento de fonte de ar? Que tipo de equipamento existe?

O que é um equipamento de fonte de ar? Que tipo de equipamento existe?

O equipamento de fonte de ar é o dispositivo gerador de ar comprimido – o compressor de ar (compressor de ar). Existem muitos tipos de compressores de ar, sendo os mais comuns o compressor de pistão, o compressor centrífugo, o compressor de parafuso, o compressor de palhetas deslizantes, o compressor espiral, entre outros.
O ar comprimido proveniente do compressor contém uma grande quantidade de poluentes, como umidade, óleo e poeira. É necessário utilizar equipamentos de purificação para remover adequadamente esses poluentes e evitar que prejudiquem o funcionamento normal do sistema pneumático.

Equipamentos de purificação de ar na fonte é um termo genérico que engloba diversos equipamentos e dispositivos. Na indústria, também são frequentemente chamados de equipamentos de pós-processamento, geralmente referindo-se a tanques de armazenamento de gás, secadores, filtros, etc.
● tanque de ar
A função do tanque de armazenamento de gás é eliminar a pulsação de pressão, utilizando a expansão adiabática e o resfriamento natural para reduzir a temperatura, separar ainda mais a umidade e o óleo do ar comprimido e armazenar uma certa quantidade de gás. Por um lado, isso pode aliviar a contradição de o consumo de ar ser maior que a vazão do compressor em um curto período de tempo. Por outro lado, pode manter um suprimento de ar temporário quando o compressor falhar ou houver um corte de energia, garantindo assim a segurança dos equipamentos pneumáticos.

●Secador de ar

O secador de ar comprimido, como o próprio nome indica, é um tipo de equipamento para remoção de água do ar comprimido. Existem dois tipos comumente usados: secadores por congelamento e secadores por adsorção, além de secadores de deliquescência e secadores de membrana polimérica. O secador refrigerado é o equipamento de desidratação de ar comprimido mais comum, sendo geralmente utilizado em aplicações com requisitos gerais de qualidade do ar comprimido. O secador refrigerado utiliza a característica de que a pressão parcial do vapor de água no ar comprimido é determinada pela temperatura do ar comprimido para realizar o resfriamento, a desidratação e a secagem. Os secadores refrigerados de ar comprimido são geralmente chamados de "secadores refrigerados" na indústria. Sua principal função é reduzir o teor de água no ar comprimido, ou seja, reduzir a "temperatura do ponto de orvalho" do ar comprimido. Em um sistema industrial de ar comprimido, é um dos equipamentos necessários para a secagem e purificação do ar comprimido (também conhecido como pós-processamento).

1 princípio básico

O ar comprimido pode atingir o objetivo de remover o vapor de água por meio de pressurização, resfriamento, adsorção e outros métodos. A liofilização é um método de resfriamento. Sabemos que o ar comprimido por um compressor contém diversos gases e vapor de água, sendo, portanto, ar úmido. O teor de umidade do ar úmido é geralmente inversamente proporcional à pressão, ou seja, quanto maior a pressão, menor o teor de umidade. Após o aumento da pressão do ar, o vapor de água presente no ar, além do limite de sua capacidade de condensação, se transforma em água (isto é, o volume de ar comprimido diminui e não consegue mais reter todo o vapor de água original).

Isso significa que, em relação ao ar originalmente inalado, o teor de umidade diminui (aqui se refere ao retorno dessa parte do ar comprimido ao estado não comprimido).

No entanto, o ar expelido pelo compressor ainda é ar comprimido, e seu teor de vapor de água está no valor máximo possível, ou seja, encontra-se em um estado crítico entre gás e líquido. O ar comprimido nesse momento é chamado de estado saturado, portanto, basta uma leve pressão para que o vapor de água passe imediatamente do estado gasoso para o líquido, ou seja, a água se condensará.

Considerando que o ar é uma esponja úmida que absorveu água, seu teor de umidade é a água absorvida. Se parte da água for expelida da esponja à força, seu teor de umidade será reduzido. Ao deixar a esponja se recuperar, ela ficará naturalmente mais seca do que antes. Isso também atinge o objetivo de remover a água e secar o ar por meio da pressão.
Se, após atingir uma certa força durante o processo de espremer a esponja, não for mais possível exercer mais pressão, a água deixará de sair, o que indica que ela está saturada. Continue aumentando a força da compressão e a água continuará saindo.

Portanto, o próprio corpo do compressor de ar tem a função de remover água, e o método utilizado é a pressurização, mas esse não é o propósito do compressor de ar, e sim um fardo "desagradável".

Por que a "pressurização" não é usada como meio de remover água do ar comprimido? Isso se deve principalmente à economia, já que aumentar a pressão em 1 kg consome cerca de 7% da energia necessária, o que é bastante antieconômico.

A desumidificação por resfriamento é relativamente econômica, e o secador refrigerado utiliza o mesmo princípio da desumidificação do ar-condicionado para atingir o mesmo objetivo. Como a densidade do vapor de água saturado possui um limite, na faixa de pressão aerodinâmica (2 MPa), pode-se considerar que a densidade do vapor de água no ar saturado depende apenas da temperatura e não tem relação com a pressão atmosférica.

Quanto maior a temperatura, maior a densidade do vapor de água no ar saturado e, consequentemente, maior a quantidade de água. Por outro lado, quanto menor a temperatura, menor a quantidade de água (isso pode ser compreendido pelo senso comum: o inverno é seco e frio, o verão é quente e úmido).

Resfrie o ar comprimido a uma temperatura o mais baixa possível para reduzir a densidade do vapor de água nele contido e formar "condensação", recolha as pequenas gotículas de água formadas pela condensação e descarregue-as, de forma a atingir o objetivo de remover a umidade do ar comprimido.

Como envolve o processo de condensação e transformação da água em líquido, a temperatura não pode ser inferior ao ponto de congelamento, caso contrário o congelamento não drenará a água de forma eficaz. Normalmente, a temperatura nominal do ponto de orvalho sob pressão de um liofilizador situa-se entre 2 e 10 °C.

Por exemplo, o “ponto de orvalho sob pressão” a 10°C de 0,7 MPa é convertido em “ponto de orvalho sob pressão atmosférica” a -16°C. Entende-se que, quando utilizado em um ambiente com temperatura igual ou superior a -16°C, não haverá água líquida quando o ar comprimido for liberado na atmosfera.

Todos os métodos de remoção de água do ar comprimido são apenas relativamente secos, atendendo a um certo grau de secura. É impossível remover completamente a umidade, e buscar a secura além dos requisitos de uso é muito antieconômico.
2. Princípio de funcionamento

O secador de refrigeração de ar comprimido resfria o ar comprimido para condensar o vapor de água presente nele, transformando-o em gotículas líquidas, com o objetivo de reduzir o teor de umidade do ar comprimido.
As gotículas condensadas são expelidas da máquina através do sistema de drenagem automático. Desde que a temperatura ambiente da tubulação a jusante, na saída do secador, não seja inferior à temperatura do ponto de orvalho na saída do evaporador, não ocorrerá condensação secundária.

3 fluxo de trabalho

Processo de ar comprimido:
O ar comprimido entra no trocador de calor ar (pré-aquecedor) [1], que inicialmente reduz a temperatura do ar comprimido de alta temperatura, e então entra no trocador de calor Freon/ar (evaporador) [2], onde o ar comprimido é resfriado extremamente rápido, reduzindo bastante a temperatura até a temperatura do ponto de orvalho, e a água líquida separada e o ar comprimido são separados no separador de água [3], e a água separada é descarregada da máquina pelo dispositivo de drenagem automática.

O ar comprimido e o refrigerante de baixa temperatura trocam calor no evaporador [2]. Nesse momento, a temperatura do ar comprimido é muito baixa, aproximadamente igual à temperatura do ponto de orvalho de 2 a 10 °C. Se não houver nenhuma exigência especial (ou seja, não houver exigência de baixa temperatura para o ar comprimido), normalmente o ar comprimido retornará ao trocador de calor de ar (pré-aquecedor) [1] para trocar calor com o ar comprimido de alta temperatura que acabou de entrar no secador frio. O objetivo disso é:

① Utilizar eficazmente o “resfriamento residual” do ar comprimido seco para pré-resfriar o ar comprimido de alta temperatura que acaba de entrar no secador a frio, de forma a reduzir a carga de refrigeração do secador a frio;

② Evitar problemas secundários como condensação, gotejamento e ferrugem na parte externa da tubulação traseira, causados ​​pelo ar comprimido seco em baixa temperatura.

Processo de refrigeração:

O fluido refrigerante freon entra no compressor [4] e, após a compressão, a pressão aumenta (e a temperatura também aumenta) e, quando esta se torna ligeiramente superior à pressão no condensador, o vapor refrigerante de alta pressão é descarregado no condensador [6]. No condensador, o vapor refrigerante a uma temperatura e pressão mais elevadas troca calor com o ar a uma temperatura mais baixa (arrefecimento a ar) ou com a água de arrefecimento (arrefecimento a água), condensando assim o fluido refrigerante Freon em estado líquido.

Neste momento, o refrigerante líquido entra no trocador de calor Freon/ar (evaporador) [2] através do tubo capilar/válvula de expansão [8] para despressurizar (resfriar) e absorver o calor do ar comprimido no evaporador para ser vaporizado. O objeto a ser resfriado – o ar comprimido é resfriado e o vapor refrigerante vaporizado é aspirado pelo compressor para iniciar o próximo ciclo.

O fluido refrigerante completa um ciclo através de quatro processos no sistema: compressão, condensação, expansão (estrangulamento) e evaporação. Através de ciclos contínuos de refrigeração, atinge-se o objetivo de congelar o ar comprimido.
4. Funções de cada componente
trocador de calor ar
Para evitar a formação de condensação na parede externa da tubulação externa, o ar liofilizado sai do evaporador e troca calor novamente com o ar comprimido quente, úmido e em alta temperatura no trocador de calor ar-ar. Ao mesmo tempo, a temperatura do ar que entra no evaporador é bastante reduzida.

troca de calor
O fluido refrigerante absorve calor e se expande no evaporador, passando do estado líquido para o gasoso, e o ar comprimido é resfriado pela troca de calor, de modo que o vapor de água no ar comprimido passa do estado gasoso para o líquido.

separador de água
A água líquida precipitada é separada do ar comprimido no separador de água. Quanto maior a eficiência de separação do separador de água, menor a proporção de água líquida que se volatiliza no ar comprimido e menor o ponto de orvalho sob pressão do ar comprimido.

compressor
O fluido refrigerante gasoso entra no compressor de refrigeração e é comprimido, transformando-se em um fluido refrigerante gasoso de alta temperatura e alta pressão.

válvula de desvio
Se a temperatura da água líquida precipitada cair abaixo do ponto de congelamento, o gelo condensado causará bloqueio. A válvula de bypass pode controlar a temperatura de refrigeração e o ponto de orvalho sob pressão a uma temperatura estável (entre 1 e 6 °C).

condensador

O condensador reduz a temperatura do fluido refrigerante, fazendo com que ele passe de um estado gasoso de alta temperatura para um estado líquido de baixa temperatura.

filtro
O filtro filtra eficazmente as impurezas do refrigerante.

Válvula capilar/de expansão
Após o fluido refrigerante passar pelo tubo capilar/válvula de expansão, seu volume aumenta, sua temperatura diminui e ele se torna um líquido de baixa temperatura e baixa pressão.

Separador gás-líquido
Como o refrigerante líquido que entra no compressor causa choque térmico, o que pode danificar o compressor de refrigeração, o separador gás-líquido garante que apenas o refrigerante gasoso entre no compressor.

drenagem automática
O dreno automático remove a água líquida acumulada no fundo do separador da máquina em intervalos regulares.

secador

O secador refrigerado apresenta as vantagens de estrutura compacta, facilidade de uso e manutenção, além de baixos custos de manutenção. É adequado para situações em que a temperatura do ponto de orvalho do ar comprimido não seja muito baixa (acima de 0°C).
O secador por adsorção utiliza um dessecante para desumidificar e secar o ar comprimido que é forçado a passar por ele. Os secadores por adsorção regenerativos são frequentemente usados ​​diariamente.
● filtro
Os filtros são divididos em filtros principais de tubulação, separadores de gás e água, filtros de desodorização com carvão ativado, filtros de esterilização a vapor, etc., e suas funções são remover óleo, poeira, umidade e outras impurezas do ar para obter ar comprimido limpo.