Jaký je tlakový rosný bod stlačeného vzduchu?

Na stole vám přistane nabídka s řádkem „výstup sušičky: tlakový rosný bod -40 stupňů“. Nebo přístroj v rostlině ukazuje +12 stupeň a vy si nejste jisti, zda je to dobré nebo špatné. Ať tak či onak, na čísle záleží více než na většině specifikací na listu a je to jedno číslo, které zákazníci nejčastěji špatně čtou.

Zde je krátká odpověď před detailem: tlakový rosný bod stlačeného vzduchu je teplota, při které vodní pára ve vzduchu začíná kondenzovat, když je vzduch ještě pod provozním tlakem. Nižší číslo znamená sušší vzduch. Tlakový rosný bod -40 stupňů znamená, že vzduch pojme tak málo vlhkosti, že z něj nic nezkondenzuje, dokud teplota neklesne na -40 stupňů.

Proč to potřebovalo více než jednu větu? Protože stejná fráze znamená něco jiného v závislosti na tom, kde se měří, a protože číslo nemá žádný význam bez tlaku, při kterém bylo měřeno. Tyto dvě skutečnosti způsobují většinu sporů mezi koncovými uživateli a dodavateli zařízení.

Tento článek se zabývá metrikou od začátku do konce: co to je, proč se liší od rosného bodu ve zprávě o počasí, aritmetika, která tyto dva body spojuje, tabulka tříd ISO 8573-1, která mění číslo na specifikaci, která technologie sušení dosahuje jaké úrovně, jak vybrat cíl pro svůj vlastní systém a jak zjistit, zda lze důvěřovat údaji, který jste dostali.

Co vlastně znamená tlakový rosný bod

Každý plyn zadržuje vodní páru. Kolik toho vydrží závisí na teplotě. Teplý vzduch pojme více, studený méně. Rosný bod je jednoduše teplota, při které vzduch udržuje vše, co může - nasycení -, a jakékoli další ochlazování vytlačí přebytek ven jako kapalnou vodu.

Tlakový rosný bod platí tuto definici pro vzduch udržovaný nad atmosférickým tlakem. PodleVysvětlení tlakového rosného bodu společnosti Atlas Copcotlakový rosný bod je teplota, na kterou lze stlačený vzduch ochladit, aniž by vlhkost v něm kondenzovala, a nízký tlakový rosný bod vždy ukazuje na nízký obsah vody. Atmosférický rosný bod naproti tomu popisuje stejný vzduch poté, co byl rozšířen zpět na zhruba jeden pruh - číslo, které uvádí předpověď počasí.

Toto rozlišení není akademické. Protože rosný bod závisí na tlaku, nelze atmosférický údaj získaný po expanzi srovnávat s tlakovým rosným bodem při tlaku v potrubí a smíchání těchto dvou je za velkým podílem sporných cenových nabídek sušičů.

Proč průmysl specifikuje rosný bod místo relativní vlhkosti

Relativní vlhkost vám řekne, jak blízko je vzduch k nasycení v procentech, což zní užitečně, dokud si nevšimnete, že zahřívání vzduchu snižuje jeho relativní vlhkost, aniž by se odstranila jediná molekula vody. Relativní vlhkost se mění s teplotou; obsah vlhkosti ne. Rosný bod vyjadřuje samotný obsah vlhkosti jako teplotu, takže zůstává smysluplný, když vzduch prochází systémem, který jej ochlazuje, expanduje a znovu stlačuje. To je důvod, proč ISO 8573-1 specifikuje vlhkost stlačeného vzduchu jako tlakový rosný bod spíše než jako hodnotu vlhkosti.

Poznámka:Hodnota tlakového rosného bodu je neúplná bez dvou doprovodných prvků - tlaku, při kterém působí, a vstupní teploty, na kterou byla sušička dimenzována. Hodnocení -40 stupňů na vstupu 38 stupňů je jiný výkon stroje než stejný štítek na vstupu 50 stupňů.

Tlakový rosný bod vs atmosférický rosný bod: Proč se tato dvě čísla liší

Komprese nepřidává vodu do vzduchu. Odstraňuje prostor.

Když kompresor stlačí okolní vzduch z jednoho baru na sedm, naplní zhruba sedminásobek páry do stejného objemu potrubí. Hmotnost vody se nemění, ale její parciální tlak - podíl na celkovém tlaku, kterým se vodní pára podílí - úměrně stoupá. Vyšší parciální tlak par znamená, že k nasycení dochází při vyšší teplotě, takže rosný bod stoupá.

Spusťte to obráceně a chování se vysvětlí samo. Vypusťte stejný vzduch zpět do atmosféry a parciální tlak par se zhroutí; rosný bod, který by byl měřen, prudce klesá. Pro stejnou dávku vzduchu je tlakový rosný bod vždy vyšší - vlhčejší-vypadá - než jeho atmosférický rosný bod. Pokyny společnosti Atlas Copco pro sušení vzduchem-uvádějí široce citovaný příklad:tlakový rosný bod +2 stupňů při 7 barech odpovídá přibližně -23 stupňům při atmosférickém tlaku.

Z toho plynou dva praktické důsledky.

Za prvé, pokud dodavatel uvádí krásně nízký rosný bod bez uvedení tlaku, zeptejte se, kde byl změřen. Číslo získané po expanzi je atmosférický rosný bod a skutečný rosný bod tlaku v potrubí na výstupu ze sušičky bude podstatně vyšší. Zadruhé, pokud vaše rostlina přijímá vzduch s tlakovým rosným bodem -20 stupňů a někdo na vzorku naměří atmosférický rosný bod -40 stupňů, tyto dva údaje mohou popsat přesně stejný vzduch. Nic není špatně; tyto dva údaje jsou jednoduše vyjádřeny při různých tlacích.

Jak tlak posouvá rosný bod: Konverze, vypracovaná

Ke kontrole konverze nepotřebujete psychrometrický graf, ale musíte myslet v absolutním tlaku. Přetlak se měří vzhledem k atmosféře, takže na hladině moře čára přetlaku 7 barů ve skutečnosti nese absolutní hodnotu asi 8,013 bar, protože 7 + 1.013=8.013.

S tímto číslem je převod tří{0}}krokovou operací. Udržujte parciální tlak vodní páry konstantní, upravte jej poměrem absolutních tlaků a poté převeďte výsledný tlak páry zpět na teplotu pomocí inverze vztahu tlaku nasycené páry.ICS Schneiderův průvodce převodem hodnot tlaku a atmosférického rosného bodustanoví metodu, která je ve zjednodušené formě uvedena v níže uvedené tabulce.

Obecně platí, že při tlaku 7 bar (g) je mezera mezi tlakovým rosným bodem a jeho atmosférickým ekvivalentem zhruba 17 až 25 stupňů a mezera se zvětšuje, jak se vzduch vlhčí. Suchý vzduch vytváří větší rozptyl; vlhký vzduch menší.

Dva zpracované příklady

Příklad 1 - z výstupu sušičky do odvětrávaného vzorku.Sušička dodává tlakový rosný bod +3 stupňů při 7 bar (g). Tlak v potrubí v absolutním vyjádření je 8,013 bar. Pokud je vzorek expandován do atmosféry při 1,013 baru, parciální tlak par klesne faktorem 1,013 ÷ 8,013, neboli asi o jednu osminu. Převedení tohoto nižšího tlaku par zpět na teplotu se vrátí zhruba o -21 stupňů. Takže −21 stupňů, které technik vidí na odvětraném vzorku, je správný atmosférický rosný bod vzduchu s tlakovým rosným bodem +3 stupňů.

Příklad 2 - z odvětraného vzorku zpět na linku.Předpokládejme, že přenosný vlhkoměr ukazuje −40 stupňů při vypouštění vzduchu do atmosféry a někdo navrhuje určit sušičku z tohoto čísla. Pracujeme-li ve stejném vztahu v opačném směru, ekvivalentní tlakový rosný bod při 7 bar (g) je zhruba -20 stupňů. To je o třídu nižší než −40 stupňů, které se zdálo slibovat. To je přesně ta chyba, která vede k tomu, že zařízení je specifikováno pro suchost třídy 3, když proces potřebuje třídu 2.

Varování:Nikdy nespecifikujte sušičku z měření atmosférického rosného bodu. Vždy převádějte na tlakový rosný bod při skutečném provozním tlaku systému, protože to je údaj, podle kterého bude posuzován výkon.

Třídy vlhkosti podle ISO 8573-1 a kolik vás každá z nich stojí

ISO 8573-1:2010 definuje čistotu stlačeného vzduchu napříč třemi skupinami znečišťujících látek – částicemi, vodou a olejem. Obsah vody je vyjádřen jako maximální tlakový rosný bod při provozním tlaku systému, díky čemuž je standard přímo srovnatelný se specifikací sušičky. Třída 0 je definována jako přísnější než třída 1 a je dohodnuta mezi uživatelem a dodavatelem, nikoli stanovena tabulkou.

Níže uvedené prahové hodnoty tříd se řídí tabulkou tříd vlhkosti vPříručka CAGI pro stlačený vzduch a plyn, s typickými aplikacemi čerpanými zPrůvodce společností Atlas Copco pro třídy kvality ovzduší ISO 8573-1.

Třídu, kterou potřebujete, nastavuje nejcitlivější aplikace připojená k systému, nikoli průměr. Toto jediné pravidlo řeší velkou část argumentů týkajících se specifikace, protože převádí nejasnou touhu po „suchém vzduchu“ na práh, za který může být dodavatel držen.

Náklady na nákup třídy, které nepotřebujete

Přechod do sušárny není zadarmo a pokuta padá především na energii regenerace a ztrátu stlačeného vzduchu, nikoli na pořizovací cenu.

Bezteplotní vysoušeče vysoušeče, tahoun pro aplikace třídy 2 a třídy 3, spotřebují podstatnou část svého vlastního jmenovitého výkonu jako čisticí vzduch. ThePokyny pro Compressed Air Challenge pro vysoušeče vysoušečeuvádí toto číslo na 15 až 20 procent jmenovitého výkonu sušičky, zatímco chlazená sušička spotřebuje zhruba 0,8 kW na 100 cfm jmenovitého výkonu, pokud je zahrnut výkon kompresoru potřebný k překonání jeho poklesu tlaku. V ročním vyjádřeníAnalýza využití energie bezteplotních sušiček společnosti Chemical Processingpoznamenává, že sušička s výkonem 1 000-cfm bez ohřevu běžící nepřetržitě na regulaci s pevným cyklem spotřebuje řádově 300 000 kWh za rok.

Směr tohoto obchodu je také dobře zavedený: publikovaná srovnání uvádějí studené{0}}regenerované sušičky bez tepla asi o 35 procent vyšší ve spotřebě energie než teplo-regenerované dmychadlo-profukování a dmychadlo{4}}teplotní jednotky snižují proplachování na zhruba 0 až 3 procenta hodnocení, protože se regenerují okolním vzduchem spíše než sušeným vzduchem produktu.

Oproti tomu cena za to, že je o jednu třídu příliš suchá, je skutečná a stále se opakuje: koupíte si větší kompresor, abyste pokryli ztráty při čištění, a zaplatíte za energii na regeneraci vysoušedla, které nebylo nutné regenerovat. Pro závod, jehož potrubí nikdy neklesne pod +15 stupeň, je specifikace třídy 4 technicky správnou odpovědí a specifikace třídy 2 jsou peníze vynaložené na ochranu, kterou systém nevyžadoval.

Jaká technologie sušení dosahuje jakého tlakového rosného bodu

Jakmile je nastaven cílový tlakový rosný bod, následuje z velké části volba technologie, protože každá metoda sušení má charakteristické pásmo, kterého může ekonomicky dosáhnout.

Pokud chcete vidět, jak technologie sedí v širším řetězci úprav, - co dochlazovač a separátor odstraňují před sušičkou a co filtry odstraňují po něm -, které je zahrnuto ve vysvětleníco umí sušička stlačeného vzduchu.

Chladicí sušení pokrývá největší podíl průmyslové poptávky, protože většina závodů potřebuje pouze chránit vnitřní potrubí a nástroje. Tyto jednotky ochlazují vzduch na několik stupňů nad bod mrazu a udržují stabilní výstupní tlakový rosný bod, protochlazené sušičky vzduchupoužití nejnovější generace studených{0}}pódií zůstává standardní první volbou pro obecný vzduch v rostlinách. Publikovaná pásma PDP od výrobců v tomto segmentu - včetně chlazené řady Sollant Treatment, dimenzované pro stabilní tlakový rosný bod 2 až 10 stupňů, a jeho modulární a vakuově podporované skupiny vysoušedel při −20 až −40 stupních - se těsně shodují s tabulkou tříd výše, což je užitečná kontrola hygieny u dodavatelů. Tam, kde je výběr mezi dvěma hlavními skupinami skutečně blízký, jsou kompromisy{10}} mezi ztrátou při čištění, kapitálovými náklady a dosažitelným rosným bodem uvedeny ve srovnáníjak se srovnávají vysoušeče a chlazené sušičky.

Při čtení údajů o výkonu vysoušedla záleží na jednom upozornění více než na kterémkoli jiném: Hodnoty PDP jsou uváděny při jmenovité vstupní teplotě, běžně 38 stupňů nebo nižší. Zaveďte do sušičky 45 stupňů vzduch a dosažitelný rosný bod se sníží, protože vysoušecí lůžko bojuje s větší vlhkostí a teplejším regeneračním cyklem. Existují korekční faktory pro průtok, tlak a teplotu a jejich uplatněním je rozdíl mezi specifikací, která platí, a tou, která v srpnu zklamala.

Výběr cílového tlakového rosného bodu pro váš systém

Existuje jedno pravidlo, které zvedá těžké břemeno, a to pochází spíše od standardu než od dodavatele. Určete alespoň tlakový rosný bod10 stupňů (18 stupňů F) pod nejnižší teplotouvzduch se setká kdekoli v distribuční síti v kterémkoli bodě roku. Úvaha je přímá: pokud tlakový rosný bod leží pod nejchladnějším povrchem, kterého se vzduch dotýká, nemůže se tvořit kondenzace, protože se nikdy nedosáhne nasycení.

Pro přístrojový vzduch je požadavek formalizován. Jak bylo uvedenov požadavcích ANSI/ISA-7.0.01 přístroj-vzduch, tlakový rosný bod měřený na výstupu sušičky musí být alespoň 10 stupňů pod minimální okolní teplotou, které bude systém vystaven, a standardní strop pro přístrojový vzduch je +4 stupňů tlakového rosného bodu.

Požadavky na aplikaci se odtud zpřísňují:

Přímý kontakt s produktem je případ, kdy přesnější údaje pocházejí z pokynů pro bezpečnost potravin, nikoli ze standardu kompresoru -Pokyny společnosti Process Sensing Technologies týkající se-potravinářského vzduchuuvádí, že stlačený vzduch přímo do styku s potravinami nebo nápoji by měl splňovat nebo překračovat ISO 8573-1 třída 2, tlakový rosný bod -40 stupňů nebo lepší, a že nejsou povoleny žádné kapalné vody nebo vodní aerosoly.

Kde by měl cíl žít a kde by neměl

Jediný tlakový rosný bod-širokého závodu je obvykle nesprávná architektura. Pokud jeden proces na místě potřebuje −40 stupňů, zatímco vše ostatní je spokojeno na +3 stupních , sušení celé sítě na třídu 2 znamená platit nepřetržité proplachování-vzduchu a energie v celém závodu, aby obsluhovalo jeden stroj.

Ekonomičtějším uspořádáním je vysušit většinu zařízení do třídy 4 pomocí chlazené sušičky a poté bezprostředně před citlivým procesem nainstalovat malou sušičku s vysoušecím nebo membránovým bodem--. Pokutu za vysoušedlo platíte pouze za vzduch, který jej skutečně potřebuje, a většina systému stále běží na nejlevnější dostupnou metodu sušení. Praktické limity tohoto přístupu - ztlumení toku, jak se chovají{--jednotky v místě použití při částečném zatížení - jsou popsány v návodupřizpůsobení sušičky průtoku, tlaku a rosnému bodu vašeho kompresoru.

Jak změřit a ověřit tlakový rosný bod

Určení rosného bodu a jeho dosažení jsou dva různé problémy a mezera mezi nimi je téměř vždy spíše problémem měření nebo instalace než selháním sušičky.

Běžně se používají dvě rodiny snímačů, které se nacházejí v různých bodech stupnice přesnosti.Vaisala srovnání technologií snímání rosného boduurčuje kompromis-jasně: kapacitní polymerové senzory dominují monitorování rostlin, protože jsou kompaktní, rychlé a cenově dostupné, s přesností obvykle kolem ±2 stupně rosného bodu, zatímco chlazené-zrcadlové vlhkoměry měří fázovou změnu přímo a dosahují přibližně ±0,1 až 0,15 stupně, a proto se používají jako kalibrační a referenční přístroje pro náročné aplikace.

Na rozdílu přesnosti záleží víc, než se na první pohled zdá. Pokud váš procesní požadavek leží v rozmezí 2 stupňů od jmenovitého výkonu vaší sušičky, snímač ±2 stupňů nemůže prokázat, že jste ve specifikaci -, může pouze indikovat, že jste pravděpodobně blízko něj.

Následující návod od CS Instruments popisuje, jak měřící komora funguje v praxi, včetně uspořádání vzorkování, které udržuje senzor mimo vlhký plyn a v reprezentativním toku:

Pravidla instalace, která rozhodují o tom, zda je čtení skutečné

Odečet tlakového rosného bodu je platný pouze při tlaku, při kterém byl odečten, a proto na uspořádání odběru tolik záleží. Pokles tlaku v hadičkách, filtrech nebo měřicí cele zkresluje hodnotu; odečet po expanzi do atmosféry vůbec není tlakový rosný bod. Praktické pokyny k instalaci se sbíhají na jednotném souboru pravidel:

• Namontujte senzor vertikálně na suchou stranu systému. Nikdy jej neinstalujte vzhůru nohama, vodorovně, do mokrého plynu nebo do mrtvé nohy, kde neproudí vzduch.
• Umístěte jej za sušičku a za konečnou filtraci, když ověřujete výkon sušičky, nebo přímo před kritické místo použití, když chráníte proces.
• Ponechte vzdálenost od výstupu vysoušeče vysoušeče. Okamžité měření na výstupu vystavuje senzor výkyvům regeneračního cyklu a vytváří hodnoty pilových zubů, které vypadají jako závada, ale nejsou.
• Udržujte vedení vzorku krátké,{0}}těsné a vyrobené z nerezové oceli nebo PTFE spíše než z plastu pohlcujícího vlhkost-a kontrolujte průtok vzorku - příliš málo zpomaluje odezvu, příliš mnoho způsobuje chybu poklesu tlaku.
• Pokud jsou podmínky vedení příliš horké, špinavé nebo mokré pro senzor, použijte vzorkovací celu nebo odvzdušňovací vedení namísto montáže do hlavního vedení.

Praktické zkušenosti s instalací

Z našich zkušeností s instalacemi šroubových kompresorů vyplývá, že několik problémů, které se jeví jako "selhání kompresoru", ve skutečnosti souvisí s podmínkami instalace.

Například při uvádění do provozu naši inženýři věnují zvláštní pozornost:

• větrání a odvod tepla kolem kompresorovny;
• dostatečný prostor pro údržbu a výměnu filtru;
• čistota a vedení nasávaného vzduchu;
• stabilita napájecího zdroje a správné otáčení motoru;
• velikost potrubí stlačeného vzduchu a tlaková ztráta;
• instalace odvodu kondenzátu a sušičky;
• okolní teplotě, zejména v horkém klimatu.

Tyto kontroly jsou zvláště důležité pro projekty v oblastech s vysokou okolní teplotou, prašným prostředím nebo omezeným větráním kompresor{0}}místnosti.

Pracovní poznámka od našeho inženýrského týmu

Častou chybou je hodnocení výkonu kompresoru bez předchozí kontroly prostředí instalace. Kompresor pracující ve špatně větrané místnosti může zaznamenat vyšší vstupní a výstupní teploty, což může ovlivnit provozní účinnost a spustit ochranu proti vysoké teplotě.

Z tohoto důvodu doporučujeme zkontrolovat skutečné podmínky instalace předtím, než dojde k závěru, že samotný kompresor je nedostatečně výkonný.

Pět důvodů, proč je čtení rosného bodu zavádějící

Když je naměřená hodnota mimo specifikaci, příčina je častěji proti proudu než ve snímači:

1. Sušička je poddimenzovaná nebo přetížená.Sušička zvolená na typovém štítku kompresoru místo naměřeného průtoku překročí svůj jmenovitý tlakový rosný bod, jakmile systém dosáhne výkonu. Rychlosti proplachování jsou nastaveny podle jmenovitého výkonu sušičky, nikoli podle skutečného průtoku, takže napůl{1}}naplněná sušička stále spotřebovává svůj plný objem proplachování.
2. Před-filtry jsou ucpané.Rostoucí pokles tlaku na koalescenčním filtru snižuje průtok sušičkou a narušuje rovnováhu, na kterou byla jednotka dimenzována.
3. Vstupní vzduch je příliš horký.Slabý dochlazovač nebo špatně větraná kompresorovna tlačí horký, vlhkost-zatížený vzduch do sušičky. Toto je jediná nejčastější příčina nedostatečného výkonu vysoušecí sušičky v letním odpoledni.
4. Vysoušedlo je vyčerpané nebo regenerace selhala.Odvzdušňovací ventily, ohřívače a dmychadla tiše selhávají. Porucha regenerace se projeví jako trvale rostoucí výstupní rosný bod týdny předtím, než si někdo všimne vody v potrubí.
5. Kondenzát se neodvádí.Vadné automatické odtoky, ucpaná sítka nebo potrubí s nevypuštěnými spodními body -umožňují proudění kapalné vody po proudu, kde vytváří mokré údaje a mokré nástroje, i když sušička funguje správně.

Posun senzoru je vedle toho spíše komplikující faktor než příčina: kapacitní senzor, který nebyl zkalibrován, může podhodnocovat nebo nadhodnocovat skutečný tlakový rosný bod po celé měsíce. Nepřetržité protokolování plus zdokumentovaný interval kalibrace je jediný způsob, jak odlišit skutečný trend od driftu přístroje, a je to také důkaz, který audit ISO 8573-1 očekává.

Běžné mylné představy o tlakovém rosném bodu

"Nízké číslo rosného bodu vždy znamená sušší vzduch." Pouze pokud je tlak stejný. Atmosférický rosný bod −50 stupňů může odpovídat tlakovému rosnému bodu kolem −30 stupňů při 7 barech - vlhčím v systémovém vyjádření než uvedený tlakový rosný bod −40 stupňů.

"Výstupní rosný bod sušičky je rosný bod, který proces vidí."Ne nezbytně. Vzduch opouštějící sušičku při teplotě -40 stupňů může zachycovat vlhkost po proudu od nasyceného filtru, mokrého přijímače nebo -nevypuštěného spodního bodu. Pokud je proces kritický, měřte v místě použití i na výstupu ze sušičky.

"Sušička −40 stupňů dodá −40 stupňů za jakýchkoli podmínek." Výkon vysoušedla je hodnocen při konkrétní vstupní teplotě, tlaku a průtoku. Změňte kterýkoli z nich a dosažitelný rosný bod se změní s tím. To je důvod, proč existují korekční faktory a proč sušička, která fungovala v zimě, může v létě minout svůj cíl.

"Sušší je vždy lepší."Sušička je vždy dražší. Každý krok pod přibližně +3 stupňů stojí čištění vzduchu, regenerační energii nebo obojí - náklady, které se opakují každou hodinu provozu elektrárny.

Další kroky

Číslo na nabídce má smysl pouze tehdy, je-li spojeno s tlakem, vstupním stavem a nejchladnějším povrchem ve vašem systému. Pokud pracujete na tomto výpočtu - průtoku kompresoru, pracovního tlaku, vstupní a okolní teploty a třídy rosného bodu, nejcitlivější proces ve skutečnosti potřebuje - specialisty na úpravuSollantmůže mapovat váš systém podle tříd ISO 8573-1 a potvrdit velikost sušičky, která následuje. Uveďte provozní podmínky spíše než číslo modelu a specifikace se snadno vyřeší.