В каком случае в кондиционере будет выпадение влаги точка росы
Обновлено: 19.04.2024
Осушение сжатого воздуха: атмосферная точка росы (DP) и точка росы давления (PDP).
Осушение сжатого воздуха: атмосферная точка росы (DP) и точка росы давления (PDP).
1. Влага в воздухе. Общие сведения
Воздух всегда содержит влагу в виде водяного пара, который, конечно же, не виден. Максимальное количество воды, которое может содержаться в воздухе, зависит только от температуры воздуха и не зависит от давления. При снижении температуры, способность воздуха удерживать влагу также снижается. Содержание влаги в воздухе полностью описывается точкой росы. Она показывает, при какой температуре содержащаяся в воздухе влага будет соответствовать 100% влажности, и при какой температуре начинается конденсация.
Общие методы осушения сжатого воздуха:
- Охлаждение сжатого воздуха: понижение температуры приводит к конденсации водяного пара; последующее повторное нагревание после удаления капельной фракции приводит к недостаточному насыщению сжатого воздуха влагой: принцип осушки охлаждением
- Адсорбция: поглощение влаги адсорбционными материалами значительно снижает кол-во влаги в сжатом воздухе; циклическая регенерация адсорбционных материалов восстанавливает их свойства: принцип адсорбции
- Диффузия: перемещение водяного пара за счет выборочной проницаемости газов и разности давления в слоях мембраны от областей высокого давления в область низкого давления: мембранный принцип осушки воздуха
2. Цель осушки сжатого воздуха заключается в том, чтобы:
- исключить образование конденсата в системах транспортировки воздухи и особенно в узлах оборудования;
- минимизировать появления коррозии;
- минимизировать воздействия агрессивной водо-масляной эмульсии;
- воспрепятствовать росту микроорганизмов (пищевая и фармацевтическая промышленность);
- соответствие получаемого сжатого воздуха заданному технологическим процессом классу чистоты (ГОСТ 17433-80, ISO 8573-1).
3. Оценка содержания влаги в воздухе.
Способность воздуха переносить водяную влагу не зависит от давления!
Способность воздуха переносить водяную влагу зависит от температуры!
4. Точка росы и точка росы под давлением.
Оба термина используются для индикации содержания влаги:
- Для атмосферного воздуха: точка росы (DP)
- Для сжатого воздуха: точка росы под давлением (PDP)
Точка росы (DP): Температура, при которой атмосферный воздух на 100% насыщен водяной влагой. Если температура воздуха понижается ниже этого значения, то водяной пар превращается в конденсат. Например: Туман - атмосферный воздух охлаждается ниже способности удержания водяного пара - сконденсированные капли становятся видимыми как туман или туманное образование, роса. Капли влаги на окне, открытом в зимний период - в области охлаждения переход влаги в воздухе помещения в жидкостную фракцию.
Точка росы под давлением (PDP): Температура, при которой сжатый воздух (p > 1 bar абсолютный) на 100 % насыщен водяной влагой. Если температура сжатого воздуха понижается ниже этого значения, водяной пар сконденсирует в воздухе. Пример ресивер: теплый, насыщенный сжатый воздух в ресивере охлаждается ниже точки росы. Капли воды на внутренней стенке ресивера скатываются и собираются в нижней части ресивера. Чем больше площадь ресивера, тем больше влаги переходит в жидкостную фракцию.
5. Относительная влажность.
Отношение фактической влажности воздуха к максимально возможной влажности сжатого воздуха при заданной температуре может быть описана как “относительная влажность” (DIN ISO 7183).
Температура атмосферного воздуха: 20°C
Макс. возможность переноса пара при 20°C: 17.31 г/м 3
Взвешенная относительная влажность (используя гидрометр): 60 %
Фактическое кол-во водяного пара = (17.31*60%) / 100% = 10.38 г/м 3
Практический смысл приведенных расчетов: Эта степень влажности (атмосферного) воздуха будет иметь следующий результаты: когда температура опускается до +12°C, пары не конденсируются т.к. макс. возможность переноса водяного пара несколько превышает расчетное значение 10.38 г/м 3 - следовательно, в этом случае точка росы находится около 12°C.
6. Зависимость между точкой росы и точкой росы под давлением.
Всегда стоит учитывать, что водяные пары начинают конденсироваться не только при снижении температуры воздуха, но и при одновременном уменьшении объема воздуха. Этим самым снижается возможность воздуха поглощать влагу.
Пример: Компрессорная установка всасывает при температуре 20 °С воздух в объеме 10 м 3 /мин. с 60% относительной влажностью; следовательно, воздух содержит около 104 г. водяного пара. Если воздух сжимается в соотношении 1:10 до абсолютного давления 10 бар, получается 1 м 3 сжатого воздуха. При температуре сжатия 85 °С воздух может содержать 353 г. влаги в 1 м 3 в парах. Так как имеется 104 г., то воздух имеет относительную влажность около 30%, является довольно сухим и конденсат не выпадает. В концевом охладителе компрессора температура сжатого воздуха снижается с 85 до прим. 30 °С. После этого 1 м 3 воздуха может принять лишь около 30 г влаги; следовательно, оставшиеся 74 г. перейдут в жидкостную фракцию и сконденсируются. При восьмичасовом рабочем дне образуется до 35 литров конденсата. При использовании рефрижераторного (охлаждающего) осушителя, путем охлаждения воздуха до 3 °С, отделяется дополнительно около 11 литров конденсата. За счет повторного нагрева сжатого воздуха на выходе из осушителя прим. до окружающей температуры его влажность становится около 20% из-за недостаточного насыщения влагой. В реальных условиях, например в летний период - июль, при температуре всасывания 30 °С с 80-85% относительной влажностью картина кардинально изменяется: до достижения температуры сжатия 75-77 °С (первоначальное время работы компрессора) влага будет конденсироваться уже в компрессорном узле, а за счет более высокой температуры на выходе из компрессора основная нагрузка по выделению влаги переходит на осушитель. Сравнение особенностей осушителей сжатого воздуха должно основываться на точке росы под давлением, поэтому любая установленная (атмосферная) точка росы должна быть преобразована.
Рассмотрим куб с 1 м3 воздуха при температуре 20 °C и 20 % относительной влажности. Эти условия соответствуют содержанию в нем 3 граммов водяного пара, при том воздух может содержать максимум 15 г/м3 при 20 °C (насыщение влажностью в зависимости от температуры).
В случае А (атмосферная точка росы):
Давление остается постоянным (1 бар), куб охлаждается до температуры точки росы. 3 г водяного пара также может содержаться в 1 м3T, как и при первоначальной температуре, с охлаждением же снижается способность воздуха содержать влагу. При. -3.2 °C, только 3 г водяного пара может быть в воздухе. Куб воздуха достигает точки росы и начинает выделять конденсат. Эта точка росы носит название атмосферной (-3.2 °Cтр), поскольку процесс происходит при атмосферном давлении.
В случае В: (точка росы под давлением):
Давление поднимается до 3 бар, вызывая уменьшение объема куба до 1/3 от его изначального размера. Даже после сжатия воздушный куб сохраняет массу водяного пара в 3 г (влага не была добавлена или извлечена), при этом значение абсолютной влажности теперь: 3 г/(1/3м3) = 9 г/м3. Поскольку температура до сих пор 20 °C и насыщение (максимально возможное содержание влаги) зависит только от температуры, 15 г/м3 водяного пара могут находиться в воздушном кубе. Таким образом, относительная влажность 9/15 = 60%ОВ, т.е. изменение давления с 1 бара на 3 привело к повышению относительной влажности в 3 раза. Если охладить сжатый куб воздуха, то он достигнет точки росы уже при 12 °Ctd, при которых воздух достигает своего насыщения (9 г/м3 = макс. возможное содержание влаги).
Это явно указывает на то, что повышение давления поднимает температуру точки росы. Таким образом, при постоянной температуре процесса удаленность от критического значения (температурная дистанция до точки росы) становится меньше!
7. Графическое представление точки росы и точки росы под давлением.
Приведенный выше пример можно проиллюстрировать нагляднее, используя график зависимостей:
8. Содержание влаги в воздухе (сжатом воздухе).
Таблица температура точки росы и влагосодержание сжатого воздуха:
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
ТОЧКА РОСЫ, ºС
СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, г/м3
100,0
79,0
58,0
37,0
16,0
-4,0
-25,0
-46,0
99,0
78,0
57,0
36,0
15,0
-5,0
-26,0
-47,0
98,0
77,0
56,0
35,0
14,0
-6,0
-27,0
-48,0
97,0
76,0
55,0
34,0
13,0
-7,0
-28,0
-49,0
96,0
75,0
54,0
33,0
12,0
-8,0
-29,0
-50,0
95,0
74,0
53,0
32,0
11,0
-9,0
-30,0
-51,0
94,0
73,0
52,0
31,0
10,0
-10,0
-31,0
-52,0
93,0
72,0
51,0
30,0
9,0
-11,0
-32,0
-53,0
92,0
71,0
50,0
29,0
8,0
-12,0
-33,0
-54,0
91,0
70,0
49,0
28,0
7,0
-13,0
-34,0
-55,0
90,0
69,0
48,0
27,0
6,0
-14,0
-35,0
-56,0
89,0
68,0
47,0
26,0
5,0
-15,0
-36,0
-57,0
88,0
67,0
46,0
25,0
4,0
-16,0
-37,0
-58,0
87,0
66,0
45,0
24,0
3,0
-17,0
-38,0
-59,0
86,0
65,0
44,0
23,0
2,0
-18,0
-39,0
-60,0
85,0
64,0
43,0
22,0
1,0
-19,0
-40,0
-65,0
84,0
63,0
42,0
21,0
0,0
-20,0
-41,0
-70,0
83,0
62,0
41,0
20,0
-21,0
-42,0
-75,0
82,0
61,0
40,0
19,0
-1,0
-22,0
-43,0
-80,0
81,0
60,0
39,0
18,0
-2,0
-23,0
-44,0
-85,0
80,0
59,0
38,0
17,0
-3,0
-24,0
-45,0
-90,0
9. Основные методы осушки воздуха
Цель осушки сжатого воздуха. Атмосферный воздух, всасываемый компрессором, который производит сжатие воздуха, всегда содержит жидкость в форме водяного пара. Способность воздуха поглощать водяной пар растет вместе с температурой. Каждой температуре соответствует вполне определенное максимальное значение влажности. Если это значение достигнуто, то относительная влажность составляет 100%. Температура, при которой достигается этот уровень насыщения, называется температурой точки росы. Количество влажности насыщения зависит только от температуры, а не от давления. В резервуаре с 1 м3 воздуха в состоянии насыщения при 200С содержится 17,3 г воды, независимо от того, находится ли воздух под давлением 1 или 10 бар. При сжатии уменьшается объем воздуха и тем самым преодолевается состояние насыщения. Конденсации могло бы и не быть, если бы одновременно с процессом сжатия не происходило значительное повышение температуры воздуха. При сжатии воздух, несмотря на сокращение объёма, остается ненасыщенным из-за увеличения его температуры. После того, как воздух выходит из компрессора и охлаждается, по ходу потока где-нибудь возникает точка росы, и начинается образование жидкости. Чтобы предотвратить бесконтрольное образование жидкости, используются включаемые после компрессора установки для осушки.
Основные способы осушки, используемые в производстве
Холодильные (рефрижераторные) осушители
Действие холодильных осушителей основывается на принудительной конденсации влаги из сжатого воздуха при его охлаждении. Подобные устройства считаются наиболее доступным вариантом повышения качества сжатого газа. Стоит заметить, что рефрижераторные системы осушки в силу своего принципа действия могут работать только при положительной окружающей температуре.
Если требования к сжатому воздуху очень высоки, то не обойтись без адсорбционных осушителей. Чаще всего такие установки применяются при плазменной резке. Действие устройства основывается на поглощении влаги и масляных частиц адсорбентом. Адсорбционный осушитель имеет два сосуда-колонны, которые работают по очереди. Работу в них можно разделить на два этапа: осушение воздуха и регенерация адсорбента (осушение гранул). Пока в одном сосуде воздух осушается, в другом адсорбент регенерируется. Регенерация может выполняться разными способами, наиболее часто применяется продувка насыщенного адсорбента тем же сжатым воздухом. В комплекте с устройствами, как правило, дополнительно поставляются магистральные фильтры.
Сжатый воздух загрязнен маслом, частицами и влагой. Про частицы мы поговорим отдельно. Беспокойство, как правило, вызывает масло. Выражение "Винтовой маслозаполненный компрессор" вызывает у многих тревогу и заставляет задумываться про безмасляные компрессоры.
На самом деле масла в воздухе винтового компрессора крайне мало, 3 мг на метр кубический. Для некоторых сфер применения, конечно, это может быть недопустимым, но это действительно очень мало.
Приведем пример. Допустим у нас есть компрессор мощностью 75 кВт, производительность у такого компрессора при давлении 8 бар будет 12,8 м³/мин.
Нетрудно посчитать, что в минуту будет 38,4 мг масла, в час 2304, а за восьмичасовую рабочую смену количество масла составит 18432, 18,4 грамм.
Представьте зрительно 18,4 грамм жидкости. Запомните эту картинку.
Теперь давайте посчитаем количество влаги. Содержание влаги в воздухе зависит от влажности воздуха и его температуры. Количество влаги может меняться в большом диапазоне значений, поэтому возьмем усредненное значение, опираясь на температуру воздуха 20 градусов Цельсия и влажность 80%, мы получим содержание влаги в воздухе в размере 13,8 г/м3. Не будем подробно разбирать как это считается, в интернете легко найти формулы и все необходимые данные. Таким образом, в минуту, при производительности компрессора 12,8 м³/мин мы получим 176,6 г, в час — 10598, а за восьмичасовую рабочую смену — 84787 г воды, 84,7 литра. Вспомните картинку с маслом. 18 грамм, теперь представьте 84 литра, это чуть больше, чем 4 бутылки воды в киллере в вашем офисе. Теперь представьте как вы выливаете каждый день четыре бутылки по 19 литров в ваше оборудование. И это только одна смена, а если вы работаете в 3 смены? Это будет уже 12 бутылок воды. Это очень много. Небольшое количество масла сделает эту воду еще более проблемной.
Какой можно сделать вывод? Не отмахивайтесь от осушителя, когда специалист по подбору компрессорного оборудования предложит его вам, это не рекламный трюк, это действительно важный элемент в цепочке оборудования.
Что такое "точка росы"?
В технической документации и в разговорах часто встречается словосочетание точка росы, как некая характеристика, относящаяся к влажности воздуха. Многие не понимают, что действительно означает значение точки росы, поэтому обсудим этот вопрос подробней. Технические формулировки вы и сами найдете в интернете, но, как показывает практика, многих они только запутывают, поэтому будем обсуждать эту тему своими словами, простым и понятным языком.
Точка росы — это температура, при которой влага, содержащаяся в воздухе конденсируется. Что в реальности это означает? У вас есть помещение, в котором установлено компрессорное оборудование, в нем температура воздуха, к примеру, 20 градусов Цельсия. После компрессора установлен осушитель холодильного типа с точкой росы +3˚C. Это означает, что если в вашем помещении температура воздуха не опустится ниже +3˚C, в сжатом воздухе не появится влага в капельном виде. Так же точка росы отображаем степень сухости воздуха. Есть таблица, в которой можно посмотреть содержание влаги в воздухе при разных значениях точки росы. При значении +3˚C содержание влаги будет 5,9г/м3. Мы говорим от точке росы под давлением, именно эту характеристику используют в компрессорном оборудовании.
Важно понимать, что если влага у вас не выпадает в осадок, это не значит, что ее нет. Чем ниже точка росы, темь меньше влаги содержит воздух. Для сравнения, при точке росы -40˚C содержание влаги будет 0,1 мг/м3. Разница с точкой росы +3˚C по количеству влаги очень большая. Не всегда нужно думать только о конденсации влаги, многие считают, что адсорбционные осушители с точкой росы -40˚C нужно применять только в тех случаях, когда пневмопровод выходит на улицу и в зимнее время будет подвержен отрицательным температурам. Это не так, адсорбционный осушитель позволяет добиться высокой степени сухости воздуха и это огромный плюс для любого оборудования и любых условий эксплуатации. К тому же, адсорбционные осушители в последнее время стали очень доступны по цене и сейчас стоят почти столько же, сколько холодильные осушители.
Подводя итог, воды в воздухе много, не экономьте на осушке воздуха, влагу можно убрать из сжатого воздуха только осушителями, никакие фильтры влагу не убирают, вы можете поставить 10 фильтров, толку не будет никакого. Только осушители. Так же очень рекомендую посмотреть на адсорбционные осушители, они сейчас набирают обороты популярности доступной цены и высокой степени осушки. Будут вопросы, пишите.
Конденса́т – это вода, которая образуется из водяных паров, находящихся в воздухе.
Конденса́ция – процесс перехода вещества (в данном случае воды) из газообразного состояния в жидкое.
Конденсат на окнах
Где может образовываться конденсат
Образование или выпадение конденсата возможно:
- в толще паропроницаемых материалов или конструкций (например, в чердачных перекрытиях или стенах);
- на поверхностях конструкций или предметов (например, на окнах);
- в воздушном объеме (это явление известно в виде тумана).
Точка росы
Вода в газообразном состоянии всегда присутствует в воздухе. Его способность содержать водяные пары зависит от температуры. Чем она выше, тем больше воды в форме газа может находиться в воздухе. Существуют определенные условия, при которых вода из газообразного состояния вновь переходит в жидкое, то есть конденсируется.
Так выглядит зависимость максимально возможной влажности воздуха от его температуры
Как происходит процесс конденсации
Физическую суть процесса конденсации воды можно описать следующим образом.
Молекулы воздуха находятся в постоянном хаотическом движении. При этом расстояние между ними намного больше размеров самих молекул. В результате в этих промежутках могут располагаться другие вещества. Например, вода в газообразном состоянии. При повышении температуры воздух стремится занять больший объем, а расстояние между его молекулами увеличивается. Соответственно, образуется больше свободного пространства, которое могут занять молекулы других веществ.
Таким образом, чем выше температура воздуха, тем большее количество воды, находящейся в газообразном состоянии, может в нем содержаться.
Зависимость объема любого газа от температуры описывается законом Гей-Люссака. Звучит он следующим образом: при постоянном давлении относительное изменение объема газа при неизменной массе прямо пропорционально изменению температуры.
При понижении температуры происходят обратные процессы. Воздух стремится занять меньший объем и сжимается. Для молекул воды остается все меньше свободного места. В итоге они настолько сближаются, что между ними начинают действовать силы притяжения. В результате молекулы воды соединяются друг с другом, образуются крошечные капли, вес которых уже не позволяет им находится во взвешенном состоянии, и они оседают на различных поверхностях в виде конденсата.
Почему выпадает конденсат на окнах и как с этим бороться
Заметнее всего температура воздуха понижается возле самых холодных поверхностей в доме. Чаще всего ими являются окна, поэтому и явление конденсации проявляется в первую очередь на них.
Начать нужно с того, что необходимо рассмотреть, какие параметры микроклимата были в тот момент в помещении, не проводились ли мокрые работы по заливке стяжки или по оштукатуриванию стен в ближайшие несколько дней до возникновения этой проблемы, а также, работает или нет в этот момент отопление в доме.
Это нужно рассмотреть как минимум по двум причинам. Первая – чем выше температура и влажность воздуха в помещении, тем выше температура точки росы. Вторая причина заключается в том, что если температура в помещении в этот момент времени поддерживается не системой централизованного отопления, не при помощи радиаторов отопления или конвекторов, а при помощи тепловых пушек, то конвекция в области окон организована крайне плохо (радиаторы и конвекторы либо отсутствуют, либо не подключены). В совокупности эти две причины приводят к тому, что окна (именно окна целиком, включая откосы) начинают остывать и их температура может опускаться ниже температуры точки росы. В качестве иллюстрации следует рассмотреть таблицу, где наглядно представлены значения температуры точки росы, при повышенной влажности воздуха и при различной его температуре. Подобную таблицу Вы сможете найти в рекомендациях по монтажу от компании VEKA.
Относительная влажность воздуха, %
Итак, предположим, что мокрые работы по отделке в этом доме проводились буквально пару дней назад, а это является причиной очень высокой влажности в помещении, при этом отопление на объекте организовано с применением тепловых пушек, а не при помощи радиаторов отопления. Помимо этого на объекте фактически отсутствует приточно-вытяжная вентиляция, а открывание окон запрещено. При таких факторах, влажность в помещении будет очень высокой, порой вплоть до 100%, минимум 90%. Как уже упоминалось, при отсутствии радиаторов под окнами, обдувание поверхностей окон (кроме тех, на которые непосредственно направлена струя воздуха тепловой пушки) тёплым воздухом происходит крайне слабо, т.е. конвекция слабая. Как видно из таблицы, при температуре воздуха в помещении 24°С и при влажности около 90%, а именно такая влажность, или даже выше, может быть в помещении при интенсивном выполнении мокрых работ, температура точки росы составляет 22,3 °С.
Для того чтобы определить, какая температура возникает на поверхностях СПК и откосов, необходимо воспользоваться специализированным программным обеспечением, например, бесплатной системой Window с модулем Therm, и выполнить моделирование нашего узла примыкания с указанием необходимых граничных условий: наружная температура +5°С, а внутренняя температура 24°С. В результате расчета получаем, что температура в области примыкания откоса к коробке СПК не превышает 21,5°С, т.е. ниже температуры точки росы, равной 22,3 °С, что в сочетании с плохой конвекцией воздуха в области окон может приводить к образованию конденсата, в том числе и на откосах проёмов. Также следует отметить, что параметры строительных материалов, заложенные в базу данных программы, соответствуют их нормальной эксплуатационной влажности, а не настолько повышенной, которой они обладают из-за недавно производимых мокрых работ. Иными словами говоря, фактическая картина на объекте будет несколько отличаться в худшую сторону.
Таким образом, несмотря на то, что температура на улице выше нуля, при столь неблагоприятных параметрах микроклимата в помещении, т.е., при столь высокой влажности и относительно высокой температуре, конденсат может обильно выпадать на поверхностях окон, в том числе и на оконных откосах.
Читайте также: