Ursache des Wassers im Druckluftsystem

Die Umgebungsluft enthält stets eine gewisse Menge Feuchtigkeit, die nach dem Verdichtungsprozess an dessen Ausgang zunimmt. Da Luftmoleküle im Gegensatz zu Wassermolekülen komprimiert werden können, hat dies zur Folge, dass z. B. 1 m³ Druckluft mit einem Druck von 7 bar die Wassermenge von 7 m³ Luft bei Umgebungsdruck enthält. Mit anderen Worten, die Feuchtigkeit in der Druckluft ist direkt proportional zur Druckerhöhung während der Verdichtung.

Taupunkt:

In einfachen Worten ist der Taupunkt die Temperatur, bei der sich Wasserdampf in Flüssigkeit verwandelt (Kondensation).

Als Gesetzmäßigkeit des Taupunkts gilt: Je wärmer die Luft ist, desto mehr Feuchtigkeit kann sie aufnehmen, und umgekehrt nimmt mit sinkender Temperatur die Fähigkeit der Luft ab, Feuchtigkeit zu speichern, und schwerere Wasserteilchen werden aus der Luft ausgeschieden.

Aus diesem Grund gibt es verschiedene Kriterien bei der Auswahl von Kompressoren und anderen Druckluftaufbereitungsanlagen wie Trocknern in verschiedenen Klimaregionen, da sich die Taupunktzahl und die Menge der Feuchtigkeitsaufnahme gemäß den Leittabellen ändern.

Einer der weiteren wichtigen Faktoren bei der Änderung des Taupunkts ist der Druck, sein Wert ändert sich in Abhängigkeit vom Druck.

Hinweis: Bei konstantem Druck ist der Taupunkt immer 20 bis 30 Grad Celsius niedriger als der Drucktaupunkt.

Methoden zur Trocknung der Druckluft

Es gibt zwei in der Druckluftindustrie weit verbreitete Verfahren zur Trocknung von Luft:

  • Kondensation: Wasserdampf verwandelt sich bei niedriger Temperatur in Wasser und kann dadurch aus der Luft abgeschieden werden. Diese Methode wird in Kältetrocknern
  • Adsorption: Wassermoleküle werden an der Oberfläche von feuchtigkeitsadsorbierenden Materialien aufgenommen, diese haben die Eigenschaft, dass sie regeneriert werden können. Diese Methode findet in Absorptionstrocknern (PSA-Trocknern) statt.

Trockner spielen bei der Entfeuchtung von Druckluft eine wichtige Rolle und werden abhängig von der erwarteten Feuchtigkeitsmenge und den Anforderungen an die Druckluftqualität ausgewählt.

Adsorbtionstrockner: Wie bereits erwähnt, wird dieser Trockner verwendet, um einen Taupunkt zwischen +3 und -40 °C zu erreichen.

Kältetrockner: Diese sind aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten nur in der Lage die Druckluft bis zu einem Taupunkt von +3°C zu entfeuchten. und können diesen Wert praktisch nicht unterschreiten, da diese Trockner durch Kühlung und Kondensation des Wassers in der Luft wirken. Dadurch wird Wasser aus der Luft abgeschieden und wegen des Risikos, dass Wasser bei niedrigeren Temperaturen gefriert, ist es nicht möglich, Wasserdampfmoleküle bei niedrigeren Temperaturen abzuscheiden. Um niedrigere Taupunkte zu erreichen, ist es daher unumgänglich, saugfähige Trockner einzusetzen.

Anmerkung: Jedes dieser Trocknungssysteme hat, auch bezogen auf den Aufstellungsort, seine Stärken und Schwächen. Vor der Festlegung und Bestellung eines Systems, empfehlen wir die kostenlose technische Beratung durch die HATCO-Experten in Anspruch zu nehmen.

Die Grundlagen der Anwendung von Kältetrocknern

Die Grundlage der Wirkungsweise eines Kältetrockners ist ähnlich wie die eines Haushaltskühlschranks, und ihre Geräte funktionieren fast gleich.

Der Kältekreislauf arbeitet in der Regel mit einem der folgenden Kältemittel:

  • R134
  • R134A
  • R407
  • R407C

Im Kältekreislauf gibt das Kältemittel ihre Energie an die komprimierte Luft ab und nimmt deren Wärme auf, wobei es zur Kondensation kommt.

Die Hauptbestandteile des Kältetrockners

  • Verdichter
  • Kondensator
  • Wärmetauscher
  • Sammler
  • Kapillarrohr
  • Heißgas-Bypass-Ventil

Funktionsweise des Kältetrockners

Zur Vorkühlung der in den Kältetrockner eintretenden Druckluft wird die bereits getrocknete und gekühlte Druckluft über einen Wärmetauscher genutzt.

Im Kältetrockner sind Druckluft und Kältemittel nur indirekt über einen Wärmetauscher in Kontakt. Beim Wärmeaustausch kühlt sich die vorbeiströmende Druckluft ab und kondensiert die enthaltene Feuchtigkeit an der Oberfläche des Wärmetauschers ab.

Arbeitsweise des Kältemittelkreislaufs

Verdichter / Kondensator

Durch den Verdichtungsprozess wird das gasförmige Kältemittel in den Kondensator geleitet. Hier gibt das Kältemittel über einen Wärmetauscher und einen Ventilator die enthaltene Wärme an die Umgebung ab, bis das Kältemittel wieder vollständig verflüssigt ist.

Entspannung / Unterkühlung

Nach dem Kondensator wird das Kältemittel in einen Sammelbehälter entspannt. Durch diese Druckreduzierung reduziert sich die Temperatur des Kältemittels zusätzlich. Anschließend gelangt es über das Kapillarrohr zum Verdampfer.

Verdampfer bzw. Wärmetauscher

Das Kältemittel tritt in den Verdampfer bzw. Wärmetauscher mit einer Temperatur von +1 bis + 2°C ein und kühlt somit die Oberfläche des Wärmetauschers.

Aufgrund des Temperaturunterschiedes zwischen Kältemittel bzw. Verdampferoberfläche und der Druckluft wird die Druckluft gekühlt, die Aufnahmefähigkeit der Druckluft für Wasser reduziert sich, Wassertröpfchen fallen an der Verdampferoberfläche aus und die entfeuchtete Druckluft strömt zum Ausgang des Kältetrockners.

Die Wassertröpfchen sammeln sich im Wasserabscheider des Kältetrockners und werden dort gezielt abgeführt.

Kältetrockner verursachen im Gegensatz zu anderen Trocknern außer Strom keine zusätzlichen Kosten.

Werden diese Trockner ordnungsgemäß gewartet, liegt die Taupunktleistung lange Zeit ohne die geringsten Schäden bei +3 bis +5 Grad Celsius.

Heißgas-Bypass-Ventil

Das Heißgas-Bypass-Ventil hat mehrere wichtige Funktionen im Kältemittelkreislauf:

  • Es hält den Drucktaupunkt stabil
  • Es verhindert das Einfrieren des Kondensats
  • Es verhindert, dass flüssiges Kältemittel den Kältemittelkompressor erreicht und dort zu Schäden führt.

Arten von Kältetrocknern

Im Allgemeinen werden Kältetrockner in die folgenden zwei Kategorien unterteilt:

  • Ventilator und Kondensatorwärmeabgabe an die Umgebung.

Aufgrund des niedrigen Preises und der hohen Effizienz sind Kältetrockner die am weitest verbreiteten Art von Drucklufttrocknern.

  • zusätzlichen Wärmeaustauschkreis zur Nutzung der Kondensatorwärme für andere betriebliche Zwecke.

Diese Geräte sind in der Lage, die Kühlleistung an den Luftverbrauch anzupassen, was sehr nützlich ist, um Energie zu sparen, die Kosten für diese Art von Geräten liegt aber höher