Какова точка росы сжатого воздуха?

На ваш стол попадает предложение со строкой: «Выходное отверстие осушителя: точка росы под давлением -40 градусов». Или прибор на заводе показывает градус +12, и вы не уверены, хорошо это или плохо. В любом случае, число имеет большее значение, чем большинство спецификаций на листе, и именно это число клиенты чаще всего неправильно понимают.

Вот краткий ответ перед подробностями: точка росы сжатого воздуха — это температура, при которой водяной пар в воздухе начинает конденсироваться, в то время как этот воздух все еще находится при своем рабочем давлении. Меньшее число означает более сухой воздух. Точка росы под давлением -40 градусов означает, что воздух содержит так мало влаги, что из него ничего не конденсируется, пока температура не упадет до -40 градусов.

Почему для этого потребовалось больше одного предложения? Потому что одна и та же фраза означает разное в зависимости от того, где она измерена, и потому что число бессмысленно без давления, при котором оно было измерено. Эти два факта вызывают большинство споров между конечными пользователями и поставщиками оборудования.

В этой статье подробно рассматривается метрика: что это такое, почему она отличается от точки росы в сводке погоды, арифметика, которая связывает эти две вещи, таблица классов ISO 8573-1, которая превращает число в спецификацию, какая технология сушки достигает какого уровня, как выбрать цель для вашей собственной системы и как определить, можно ли доверять полученным вами показаниям.

Что на самом деле означает точка росы под давлением

Любой газ содержит водяной пар. Сколько он может выдержать, зависит от температуры. Теплый воздух удерживает больше, холодный — меньше. Точка росы — это просто температура, при которой воздух удерживает все, что может, - насыщение -, и любое дальнейшее охлаждение вытесняет излишки в виде жидкой воды.

Точка росы под давлением применяет это определение к воздуху, давление которого выше атмосферного. В соответствии сОбъяснение Atlas Copco точки росы под давлениемТочка росы под давлением — это температура, до которой сжатый воздух может быть охлажден без конденсации содержащейся в нем влаги, а точка росы под давлением всегда указывает на низкое содержание воды. Атмосферная точка росы, напротив, описывает тот же воздух после того, как она была увеличена примерно до одного бара - числа, указанного в прогнозе погоды.

Это различие не является академическим. Поскольку точка росы зависит от давления, атмосферные показания, полученные после расширения, нельзя сравнивать с точкой росы под давлением в трубопроводе, и их смешение является причиной значительной доли спорных цен на сушилки.

Почему промышленность указывает точку росы вместо относительной влажности

Относительная влажность показывает, насколько воздух близок к насыщению в процентах, и это звучит полезно, пока вы не заметите, что нагрев воздуха снижает его относительную влажность, не удаляя ни единой молекулы воды. Относительная влажность меняется в зависимости от температуры; влажности нет. Точка росы выражает само содержание влаги в виде температуры, поэтому она остается значимой, пока воздух проходит через систему, которая охлаждает, расширяет и повторно сжимает его. Вот почему ISO 8573-1 определяет влажность сжатого воздуха как точку росы под давлением, а не как показатель влажности.

Примечание:Значение точки росы под давлением будет неполным без двух сопутствующих показателей: - давления, при котором оно применяется, и температуры на входе, на которую была рассчитана осушитель. Номинальное значение -40 градусов при входном отверстии 38 градусов означает, что производительность машины отличается от той же отметки при входном отверстии 50 градусов.

Точка росы под давлением и точка росы в атмосфере: почему эти два числа различаются

Сжатие не добавляет воду в воздух. Это убирает пространство.

Когда компрессор сжимает окружающий воздух с одного бара до семи, он упаковывает примерно в семь раз больше пара в тот же объем трубы. Масса воды не меняется, но ее парциальное давление - доля общего давления, которую вносит водяной пар -, пропорционально возрастает. Более высокое парциальное давление пара означает, что насыщение происходит при более высокой температуре, поэтому точка росы повышается.

Запустите это в обратном порядке, и поведение объяснится само собой. Выпустите тот же воздух обратно в атмосферу, и парциальное давление паров упадет; точка росы, которую необходимо измерить, резко падает. Для одной и той же партии воздуха точка росы под давлением всегда выше - более влажной-выглядящей -, чем точка росы при атмосферном давлении. В рекомендациях Atlas Copco по воздушной-сушке приводится широко цитируемый пример:точка росы под давлением +2 градусов при давлении 7 бар эквивалентна примерно -23 градусам при атмосферном давлении.

Из этого следуют два практических следствия.

Во-первых, если поставщик указывает очень низкую точку росы, не указывая давление, спросите, где оно было измерено. Число, полученное после расширения, представляет собой точку росы при атмосферном давлении, а реальная точка росы под давлением в-линии на выходе из осушителя будет значительно выше. Во-вторых, если ваша установка принимает воздух с точкой росы под давлением -20 градусов, а кто-то измеряет атмосферную точку росы -40 градусов на образце, эти два показания могут описывать совершенно один и тот же воздух. Все в порядке; эти две цифры просто выражены при разных давлениях.

Как давление меняет точку росы: результат преобразования

Чтобы проверить конверсию, вам не нужна психрометрическая таблица, но вам нужно мыслить в абсолютном давлении. Манометрическое давление измеряется относительно атмосферы, поэтому на уровне моря манометрическая линия с давлением 7 бар фактически обеспечивает абсолютное давление около 8,013 бар, поскольку 7 + 1.013=8.013.

Учитывая эту цифру, преобразование представляет собой трехэтапную-операцию. Поддерживайте постоянное парциальное давление водяного пара, масштабируйте его по отношению абсолютных давлений, а затем преобразуйте полученное давление пара обратно в температуру, используя обратную зависимость давления насыщенного пара.Руководство ICS Schneider по преобразованию значений давления и атмосферной точки росыизложен метод, который в упрощенном виде воспроизведен в таблице ниже.

Как правило, при давлении 7 бар (изб.) разница между точкой росы под давлением и ее атмосферным эквивалентом составляет примерно от 17 до 25 градусов, и эта разница увеличивается по мере того, как воздух становится более влажным. Сухой воздух приводит к большему распространению; влажный воздух поменьше.

Два рабочих примера

Пример 1 - от выхода осушителя к вентилируемому образцу.Осушитель обеспечивает точку росы под давлением +3 градусов при давлении 7 бар (изб.). Линейное давление в абсолютном выражении составляет 8,013 бар. Если образец расширяется до атмосферы при давлении 1,013 бар, парциальное давление пара падает в 1,013 ÷ 8,013, или примерно на одну восьмую. Преобразование этого более низкого давления пара обратно в температуру дает примерно -21 градус. Таким образом, -21 градус, который техник видит на вентилируемом образце, является правильной точкой росы атмосферного воздуха с точкой росы под давлением +3 градусов.

Пример 2 - от вентилируемой пробы обратно в линию.Предположим, портативный гигрометр показывает температуру минус 40 градусов для воздуха, подаваемого в атмосферу, и кто-то предлагает определить сушилку по этой цифре. Если применить ту же зависимость в противоположном направлении, эквивалентная точка росы под давлением при давлении 7 бар (изб.) составит примерно -20 градусов. Это на класс ниже, чем -40 градусов, которые обещало число. Именно эта ошибка приводит к тому, что для установки назначается класс сухости 3, тогда как для процесса требуется класс 2.

Предупреждение:Никогда не выбирайте осушитель по показаниям атмосферной точки росы. Всегда преобразуйте точку росы под давлением при фактическом рабочем давлении системы, поскольку именно по этому значению будут оценивать производительность.

Классы влажности по ISO 8573-1 и стоимость каждого из них

ISO 8573-1:2010 определяет чистоту сжатого воздуха по трем группам загрязняющих веществ — твердым частицам, воде и маслу. Содержание воды выражается как максимальная точка росы при рабочем давлении системы, что делает стандарт напрямую сопоставимым со спецификациями осушителя. Класс 0 определяется как более строгий, чем класс 1, и согласовывается между пользователем и поставщиком, а не фиксируется в таблице.

Приведенные ниже пороговые значения классов соответствуют таблице классов влажности вСправочник CAGI по сжатому воздуху и газу, с типичными приложениями, взятыми изРуководство Atlas Copco по классам качества воздуха по стандарту ISO 8573-1.

Нужный вам класс задается самым чувствительным приложением, подключенным к системе, а не средним. Это единственное правило разрешает большую часть споров о спецификациях, поскольку оно превращает смутное стремление к «сухому воздуху» в порог, которого поставщик может придерживаться.

Стоимость покупки класса вам не нужна

Переход к более сухому воздуху не является бесплатным, и штраф в основном заключается в энергии регенерации и потерях сжатого воздуха, а не в покупной цене.

Безнагревательные влагопоглотительные осушители, «рабочая лошадка» для применений классов 2 и 3, потребляют значительную часть своей номинальной мощности в виде продувочного воздуха.Руководство по сжатому воздуху для осушителей с влагопоглотителемоценивает эту цифру в 15–20 процентов от номинальной мощности осушителя, в то время как рефрижераторная сушилка потребляет примерно 0,8 кВт на 100 куб. футов в минуту номинальной мощности, если учесть мощность компрессора, необходимую для преодоления падения давления. В годовом выраженииАнализ использования энергии безтепловой сушилкой, проведенный Chemical Processingотмечает, что безнагревательная сушилка производительностью 1000-кубовых футов в минуту, работающая непрерывно с фиксированным циклом, будет потреблять порядка 300 000 кВтч в год.

Направление этой торговли также хорошо известно: опубликованные сравнения показывают, что безнагревательные сушилки с холодной-регенерацией потребляют примерно на 35 процентов больше энергии, чем конструкции продувки с нагнетательной-регенерированной воздуходувкой-теплом, а тепловые агрегаты с воздуходувкой- уменьшают продувку примерно до 0–3 процентов от номинального значения, поскольку они регенерируют с помощью окружающего воздуха, а не осушенного воздуха продукта.

В сравнении с этим, цена пересушивания на один класс реальна и повторяется: вы покупаете более мощный компрессор, чтобы покрыть потери на продувку, и платите за мощность для регенерации влагопоглотителя, который не нужно регенерировать. Для завода, трубопроводы которого никогда не опускаются ниже +15 градусов, технически правильным ответом является спецификация класса 4, а спецификация класса 2 — это деньги, потраченные на защиту, которая не требуется системе.

Какая технология сушки достигает какой точки росы под давлением?

После того, как задана целевая точка росы под давлением, во многом следует выбор технологии, поскольку каждый метод сушки имеет характеристический диапазон, которого он может достичь с экономической точки зрения.

Если вы хотите увидеть, как технология работает в более широкой цепочке очистки, - что удаляют доохладитель и сепаратор перед осушителем и что удаляют фильтры после нее -, это описано в пояснениях кчто делает осушитель сжатого воздуха.

Холодильная сушка покрывает наибольшую долю промышленного спроса, поскольку большинству предприятий требуется только защита внутренних трубопроводов и инструментов. Эти агрегаты охлаждают воздух на несколько градусов выше нуля и поддерживают стабильную точку росы на выходе.рефрижераторные осушители воздухаиспользование последнего поколения конструкций холодных ступеней-по-прежнему остается стандартным выбором для общего технологического воздуха. Опубликованные диапазоны PDP от производителей в этом сегменте -, включая холодильную серию Sollant Treatment, рассчитанную на стабильную точку росы под давлением от 2 до 10 градусов, а также ее модульные семейства и семейство осушителей с вакуумной -поддержкой осушителя при температуре от -20 до -40 градусов - близко соответствуют приведенной выше таблице классов, что является полезной проверкой правильности при сравнении предложений от разных поставщиков. Если выбор между двумя основными семействами действительно близок, компромисс-между потерями на продувку, капитальными затратами и достижимой точкой росы определяется при сравнениисравнение осушителей и рефрижераторных осушителей.

При чтении показателей производительности осушителя одно предостережение имеет большее значение, чем любое другое: значения PDP указаны для номинальной температуры на входе, обычно 38 градусов или ниже. Подайте в влагопоглотительную сушилку воздух при температуре 45 градусов, и достижимая точка росы ухудшится, поскольку слой влагопоглотителя сталкивается с более тяжелой нагрузкой влаги и более горячим циклом регенерации. Существуют поправочные коэффициенты для расхода, давления и температуры, и их применение определяет разницу между подходящей спецификацией и разочаровывающей в августе.

Выбор целевой точки росы под давлением для вашей системы

Есть одно правило, выполняющее тяжелую работу, и оно исходит от стандарта, а не от поставщика. Укажите точку росы под давлением как минимумНа 10 градусов (18 градусов F) ниже самой холодной температуры.воздух встретится в любом месте распределительной сети, в любой момент года. Причина проста: если точка росы под давлением находится ниже самой холодной поверхности, с которой соприкасается воздух, конденсация не может образовываться, поскольку насыщение никогда не достигается.

Для приборного воздуха требование формализовано. Как указанов требованиях ANSI/ISA-7.0.01 к приборному воздуху, точка росы под давлением, измеренная на выходе осушителя, должна быть как минимум на 10 градусов ниже минимальной температуры окружающей среды, которую будет испытывать система, а стандартный потолок для приборного воздуха составляет точку росы под давлением +4 градусов.

Требования к приложениям ужесточаются:

Прямой контакт с продуктом — это тот случай, когда более точные цифры взяты из рекомендаций по безопасности пищевых продуктов, а не из стандарта компрессора -Рекомендации Process Sensing Technologies по воздуху,-качественному для пищевых продуктовутверждает, что сжатый воздух, непосредственно встречающийся с пищевыми продуктами или напитками, должен соответствовать стандарту ISO 8573-1, класс 2, или превосходить его, точка росы под давлением -40 градусов или выше, и что использование жидкой воды или водных аэрозолей не допускается.

Где цель должна жить, а где не должна

Точка росы под давлением для одного предприятия-обычно является неправильной архитектурой. Если одному процессу на объекте требуется минус 40 градусов, а все остальные находятся при температуре +3 градусов, то сушка всей сети до класса 2 означает постоянную оплату продувки-воздухом и энергопотреблением всего предприятия для обслуживания одной машины.

Более экономичный вариант — высушить основную часть установки до класса 4 с помощью рефрижераторной сушилки, а затем установить небольшой влагопоглотитель или мембранную сушилку-из-использования непосредственно перед чувствительным процессом. Вы платите за осушитель только за тот воздух, который действительно в нем нуждается, а большая часть системы продолжает работать на самом дешевом доступном методе сушки. Практические ограничения этого подхода - регулирование расхода, поведение агрегатов в точках--использования при частичной нагрузке - описаны в пошаговом руководствеподбор осушителя в соответствии с расходом, давлением и точкой росы вашего компрессора.

Как измерить и проверить точку росы под давлением

Определение точки росы и ее достижение — две разные проблемы, и разрыв между ними почти всегда является проблемой измерения или установки, а не неисправностью осушителя.

Обычно используются два семейства датчиков, и они находятся в разных точках шкалы точности.Сравнение технологий измерения точки росы Vaisalaясно излагает-компромисс: емкостные полимерные датчики доминируют в мониторинге предприятий, поскольку они компактны, быстры и доступны по цене, с точностью обычно около ±2 градусов точки росы, в то время как гигрометры с охлаждаемыми-зеркалами напрямую измеряют фазовый переход и достигают точности примерно от ±0,1 до 0,15 градусов, поэтому их используют в качестве эталонных приборов для калибровки и для требовательных приложений.

Эта разница в точности имеет большее значение, чем кажется на первый взгляд. Если ваши технологические требования находятся в пределах 2 градусов от номинальной мощности вашей сушилки, датчик ±2 градуса не может доказать, что вы соответствуете спецификации -, а может только указывать на то, что вы, вероятно, близки к ней.

Следующее пошаговое руководство от CS Instruments описывает, как на практике работает измерительная камера, включая механизмы отбора проб, которые защищают датчик от влажного газа и репрезентативного потока:

Правила установки, которые решают, является ли показание реальным

Показания точки росы под давлением действительны только при том давлении, при котором они были сняты, поэтому порядок отбора проб имеет такое большое значение. Падение давления в трубках, фильтрах или измерительной ячейке искажает значение; показание, полученное после расширения в атмосферу, вообще не является точкой росы под давлением. Практическое руководство по установке основано на последовательном наборе правил:

• Установите датчик вертикально на сухой стороне системы. Никогда не устанавливайте его в перевернутом, горизонтальном положении, во влажном газе или в тупике, куда не поступает воздух.
• Разместите его после осушителя и после окончательной фильтрации, когда вы проверяете производительность осушителя, или непосредственно перед критической точкой использования, когда вы защищаете процесс.
• Обеспечьте расстояние от выхода осушителя. Измерение непосредственно на выходе подвергает датчик колебаниям цикла регенерации и дает показания пильного-зуба, которые выглядят как неисправность, но таковыми не являются.
• Линии отбора проб должны быть короткими,-герметичными и изготовленными из нержавеющей стали или ПТФЭ, а не из-влагопоглощающего пластика, и контролировать поток пробы -, слишком малое значение замедляет реакцию, слишком большое приводит к ошибке перепада давления.
• Если условия в линии слишком жаркие, грязные или влажные для датчика, используйте ячейку для отбора проб или дренажную линию, а не монтируйте ее на основной линии.

Практический опыт установки

По нашему опыту работы с винтовыми компрессорами, некоторые проблемы, которые кажутся «отказами компрессора», на самом деле связаны с условиями установки.

Например, при пуско-наладочных работах наши инженеры уделяют особое внимание:

• вентиляция и отвод тепла вокруг компрессорного помещения;
• достаточное пространство для обслуживания и замены фильтров;
• чистота и маршрутизация всасываемого воздуха;
• стабильность электропитания и правильность вращения двигателя;
• размер трубопровода сжатого воздуха и перепад давления;
• отвод конденсата и установка осушителя;
• температура окружающей среды, особенно в жарком климате.

Эти проверки особенно важны для проектов в регионах с высокими температурами окружающей среды, пыльной средой или ограниченной вентиляцией компрессорного-зала.

Полевая заметка от нашей инженерной команды

Распространенной ошибкой является оценка производительности компрессора без предварительной проверки условий установки. Компрессор, работающий в плохо вентилируемом помещении, может испытывать более высокие температуры на входе и выходе, что может повлиять на эффективность работы и вызвать срабатывание защиты от высоких-температур.

По этой причине мы рекомендуем проверить фактические условия установки, прежде чем прийти к выводу, что сам компрессор работает недостаточно эффективно.

Пять причин, по которым показания точки росы вводят в заблуждение

Если показания выходят за пределы допустимых значений, причина чаще всего находится наверху, а не в датчике:

1. Сушилка имеет недостаточный размер или перегружена.Осушитель, выбранный по паспортной табличке компрессора, а не по измеренному расходу, не достигнет номинальной точки росы под давлением, как только система будет работать близко к мощности. Скорость продувки задается в зависимости от номинальной мощности осушителя, а не от фактического расхода, поэтому наполовину-загруженный осушитель по-прежнему расходует весь запас продувки.
2. Предварительные-фильтры засорены.Повышение перепада давления на коалесцирующем фильтре уменьшает поток через осушитель и нарушает баланс, на который рассчитан агрегат.
3. Входящий воздух слишком горячий.Слабый доохладитель или плохо вентилируемая компрессорная комната нагнетает горячий,-насыщенный влагой воздух в осушитель. Это единственная наиболее распространенная причина неэффективной работы осушителя в летний полдень.
4. Осушитель исчерпан или регенерация не удалась.Продувочные клапаны, нагреватели и вентиляторы выходят из строя незаметно. Неисправность регенерации проявляется в виде постепенного повышения точки росы на выходе за несколько недель до того, как кто-либо заметит наличие воды в линии.
5. Конденсат не удаляется.Неисправные автоматические дренажи, засоренные сетчатые фильтры или трубопроводы с не-неосушенными нижними точками позволяют жидкой воде стекать вниз по течению, где она приводит к влажным показаниям и влажным инструментам, даже если сушилка работает правильно.

Дрейф датчика является скорее усложняющим фактором, чем причиной: емкостный датчик, который не был откалиброван, может занижать или завышать истинную точку росы под давлением в течение нескольких месяцев. Непрерывная регистрация плюс документированный интервал калибровки — единственный способ отличить реальную тенденцию от отклонения прибора, а также свидетельство, которое ожидает увидеть аудит по стандарту ISO 8573-1.

Распространенные заблуждения о точке росы под давлением

"Низкое значение точки росы всегда означает более сухой воздух." Только если давление одинаковое. Атмосферная точка росы -50 градусов может соответствовать точке росы под давлением около -30 градусов при 7 барах -, более влажной с точки зрения системы, чем заявленная точка росы под давлением -40 градусов.

"Точка росы на выходе сушилки — это точка росы, которую видит процесс." Не обязательно. Воздух, выходящий из осушителя при температуре -40 градусов, может собирать влагу после насыщенного фильтра, влажного ресивера или неосушенной нижней точки. Если процесс критичен, измеряйте в точке использования, а также на выходе из осушителя.

"Сушилка с температурой минус 40 градусов обеспечит температуру до минус 40 градусов в любых условиях.« Производительность осушителя оценивается при определенной температуре на входе, давлении и расходе. Измените любой из них, и вместе с ним изменится достижимая точка росы. Вот почему существуют поправочные коэффициенты и почему осушитель, работающий зимой, может не достичь своей цели летом.

"Суше всегда лучше." Сушилка всегда дороже. Каждый шаг ниже примерно +3 градуса требует затрат на продувку воздуха, энергию регенерации или и то, и другое - — затраты, которые повторяются каждый час работы установки.

Следующие шаги

Число в предложении имеет смысл только в том случае, если оно привязано к давлению, состоянию на входе и самой холодной поверхности в вашей системе. Если вы работаете над этим расчетом - расхода компрессора, рабочего давления, температуры на входе и окружающей среды, а также класса точки росы, наиболее чувствительный процесс действительно нуждается в - специалистах по очистке из компанииСолланможет сопоставить вашу систему с классами ISO 8573-1 и подтвердить указанный ниже размер сушилки. Укажите условия эксплуатации, а не номер модели, и будет легко определить спецификацию.