12. Осушка сжатого воздуха

12.1. Способы осушки воздуха

Большая степень обезвоживания по сравнению с исходной называется осушкой воздуха.

Осушка сжатого воздуха может осуществляться несколькими способами:

1) поглощением водяного пара гигроскопическими веществами;

2) охлаждением воздуха в холодильной системе до заданной температуры (обычно 3 – 4 С);

3) вымораживанием влаги в блоках аммиачного охлаждения;

4) адсорбцией влаги при прокачке воздуха через поглотители-адсорбенты (реже абсорбенты);

5) комбинацией осушки охлаждением воздуха с последующей адсорбцией оставшегося водяного пара.

Выбор способа осушки определяется технологическими требованиями потребителей сжатого воздуха к величине влагосодержания.

Наиболее распространены в промышленности 2-й и 4-й способы. Каждый из этих методов имеют свои достоинства и недостатки и соответственно с этим свою область применения. Так, 2-й способ применяется в системах воздухоснабжения общепромышленного назначения. При подготовке воздуха для систем управления и регулирования технологических процессов на взрывоопасных производствах применяют 4-й и 5-й способы. На воздухоразделительных станциях используют 3-й и 4-й способы.

Осушка атмосферного воздуха до умеренной относительной влажности относится к области кондиционированиявоздуха и здесь не рассматривается.

12.2. Термодинамические основы осушки охлаждением

По закону Дальтона давление влажного воздуха Pпредставляет собой сумму парциальных давлений сухого воздухаP_ви водяного параP_п:

. (12.1)

Количество влаги (паров воды) в 1 м³влажного воздуха равно плотности пара_п, кг/м³, и называетсяабсолютной влажностьювоздуха.

Если воздух насыщен водяными парами, то в нем содержится максимальное количество влаги при данной температуре и плотности. Парциальное давление и плотность пара при этом максимальны и называются давлением P_н иплотностью_ннасыщения. Температура воздуха при этом будет называтьсятемпературой насыщенияt_нилиточкой росы.

Отношение =называютотносительной влажностьюилистепенью насыщения.

Массовое количество паров воды m_пво влажном воздухе отнесенное к массе сухого воздуха в немm_в называютвлагосодержанием, кг/кг.

Если для объема влажного воздуха V, м³, записать уравнения состояния для пара и воздуха:

; (12.2)

. (12.3)

То, так как V_п =V_в =V,T_п =T_в =Tи с учетом, что, из этих уравнений получим

. (12.4)

Подставляя значения газовых постоянных: R_в = 287 иR_п = 463, с учетом (12.1) получим формулу для расчета влагосодержания воздухаd, кг/кг:

. (12.5)

Так как , то влагосодержание ненасыщенного (1) и насыщенного (1) воздуха может быть вычислено по соотношениям:

и, кг/кг. (12.6)

Полученные формулы позволяют производить расчеты влагосодержания воздуха при известных значениях температуры воздуха t_в, давленииPи относительной влажности, а также определять точку росыt_нпри заданном влагосодержанииd_н.

Выпадение влаги из воздуха при его охлаждении происходит всегда при температуре насыщения t_н, и, следовательно, задаваясь значением остаточного влагосодержания воздухаd_зад=d_н, с помощью уравнения (12.6) можно определить значение точки росыt_н. Это и будет то значение температуры, до которой необходимо охладить воздух в охладителе-осушителе.

Для этого уравнение (12.6) решается относительно P_н, т.е. находится парциальное давление пара при заданном влагосодержании, Па:

, (12.7)

где d_н– требуемое влагосодержание воздуха, г/кг;P– давление сжатого воздуха, Па.

По термодинамической таблице для воды и водяного пара для условий насыщения по величине P_н определяется значениеt_н. Это и будет искомая температура охлаждения воздуха.