Máy nén khí Kobelco/ Bài Viết/ 0 comments

MÁY SẤY KHÍ LÀ GÌ?

Máy sấy khí là một thiết bị không thể thiếu trong hệ thống khí nén có tác dụng loại bỏ nước có sẵn trong khí nén. Quá trình nén không khí làm tăng mật độ các phân tử trong khí trong đó có phân tử nước. Sau khi không khí bị nén, các phân tử nước bão hòa trong khí nén do nhiệt độ cao. Khi khí nén được làm mát dần hoặc nguội đi, hơi nước bắt đầu đọng lại thành dạng lỏng trong bình chứa khí, đường ống, các thiết bị sử dụng khí nén,..

Xem thêm: Tại sao cần sấy khô khí nén?

Hơi nước và nước dạng lỏng ngưng tụ quá nhiều trong hệ thống khí nén sẽ gây là những tác động không nhỏ đên thiết bị, công cụ và quy trình sản xuất phụ thuộc vào khí nén. Nước có thể làm ăn mòn bình chứa khí, gây rỉ séc đường ống dẫn khí, trôi dầu bôi trơn, mỡ trong các công cụ, xi lanh,.. 

Máy sấy khí được dùng để loại bỏ nước trong khí nén và ngăn chặn những tác động không mong muốn trên của nước trong khí nén. Tùy theo ưng dụng và yêu cầu về độ khô của khí nén, có thể sử dụng các loại máy sấy khí nén khác nhau. 

Có thể phân loại theo phương pháp sấy khí:

  • Ngưng tụ
  • Khuếch tán
  • Hấp Phụ

SẤY KHÍ BẰNG NGƯNG TỤ ÁP CAO

Khí nén được nén vượt quá áp suất cần thiết sau đó làm lạnh và được hạ về áp suất mong muốn.

Nguyên lý hoạt động

Khi ấp suất tăng, đồng nghĩa với thể tích khí giảm khi đó khí có khả năng chứa ít hơi nước hơn. Thông qua việc nén liên tục lên áp suất cao hơn, lượng nước lớn hơn sẽ ngưng tụ. Độ ẩm tuyệt đối của khí nén giảm. Nếu áp suất khí nén sau đó giảm, độ ẩm tương đối của khí sẽ giảm theo, cùng với đó là nhiệt độ điểm sương cũng giảm.

Ví dụ: Khí nén được nén tới áp suất 36 bar, nhiệt độ điểm sương 10 độ C. Nước ngưng tụ được loại bỏ. Sau đó hạ áp suất xuống 32 bar, khi đó nhiệt độ điểm sương của khí nén sẽ là -18 độ C.

Tính năng

  • Quá trình đơn giản với dòng khí liên tục
  • Không cần máy sấy dạng ga lạnh và các thiết bị đi kèm
  • Phù hợp với lượng khí xử lý nhỏ
  • Năng lượng tiêu hao lớn.

MÁY SẤY KHÍ GA LẠNH

Khi nhiệt độ càng giảm, khí sẽ càng mất khả năng giữ hơi nước ở dạng bão hòa. Để giảm hơi nước trong khí nén, có thể dùng máy sấy khí dạng gas lạnh để giảm nhiệt độ khí nén.

Sấy khi dạng ga lạnh là quá trình nhiệt độ khí nén được hạ thấp bằng máy sấy khí loại troa đổi nhiệt. Hơi nước trong khí nén lắng xuống dưới thông qua quá trình ngưng tụ. Lượng hơi nước được loại bỏ trong khí nén tăng theo khác nhau giữa nhiệt độ khí nén đi vào và đi ra.

Nguyên lý hoạt động

Sấy khí dạng ga lạnh hoạt động theo 2 giai đoạn. Được thực hiện để tăng suất sấy và sử dụng hiệu quả tác nhân lạnh.

Giai đoạn 1:

Bên trong buồng trao đổi nhiệt khí/khí, khí nén đã được làm mát bới tác nhân lạnh trao đổi nhiệt và làm mát khí nén mới đi vào. 70% lượng hơi nước trong khí nén sẽ ngưng tụ tại đây và hình thành dạng lỏng xả ra bên ngoài.

Giai đoạn 2:

Khí nén đi vào buồng trao đổi nhiệt "ác nhân lạnh/khí nén" và được hạ nhiệt độ xuống gần nhiệt độ đóng băng của nước. Nước dạng lỏng được xả trực tiếp ra ngoài trước khi khí nén quay lại giai đoạn một để được gia nhiệt.

Tính năng

  • Hiệu quả kinh tế cao: tương thích với gần 90% ứng dụng sấy khí nén.
  • Tách tạp chất: hầu như 100% hạt rắn và giọt nước có kích thước lớn hơn 3 micro được loại bỏ
  • Độ tụt áp qua máy sấy thấp: khoảng 0.2 bar

MÁY SẤY KHÍ DẠNG MÀNG

Máy sấy dạng màng hoạt động dựa trên thực tế là nước thấm qua một sợi rỗng được bọc đặc biệt nhanh gấp 20000 lần so với không khí

Những sợi rỗng này được làm bằng nhựa cứng, chịu nhiệt độ và áp lực cao. Bề mặt bên trong của chúng được phủ một lớp phủ siêu mỏng (nhỏ hơn chiều dài của sóng ánh sáng). Các sợi rỗng (màng) được lắp đặt trong một đường ống nơi mà các kênh bên trong của sợi được mở ở điểm cuối.

Nguyên lý hoạt động

Khí nén chưa qua lẫn phân tử nước đi vào bên trong các sợi rỗng. Các phân tử nước lẫn trong khí nén khi đó sẽ khuếch tán qua các lớp được phủ trên thành sợi rỗng ra ngoài. Để làm được điều này cần có sự khác biệt giữa mật độ phân tử nước bên trong và bên ngoài sợi rộng. Mật độ phân tử nước bên ngoài sẽ thấp hơn bên trong.

Một phần khí nén sau khi đi qua các sợi rỗng sẽ được hạ áp và xả ngược trở lại bên ngoài các sợi rỗng. Do độ ẩm phụ thuộc vào thể tích do đó khi áp suất giảm, độ ẩm giảm theo. Dòng khí xả dần trở nên rất khô và thổi xung quanh các sợi rỗng. Tạo nên sự chênh lệch độ ẩm cần thiết giữa bên trong và bên ngoài sợi rộng. Dòng khí xả thoát ra môi trường bên ngoài mà không cần qua lọc (lượng khí này sẽ bị hao tổn trên hệ thống). Các phân tử nước thoát ra môi trường bên ngoài ở dạng hơi, không xuất hiện nước ở dạng lỏng.

Tính năng

  • Khí nén trước khi đi vào máy sấy dạng màng cần sạch, mật độ hạt trong khí thấp

Bộ lọc khí phải luôn được cài đặt trước máy sấy khí dạng màng, tối thiểu lọc tinh để loại bỏ hạt có kích thước trên 0.01 micro.

  • Tụt áp qua máy sấy khí dạng màng thấp: tối đa 0.2 bar
  • Kích thước nhỏ gọn: có thể lắp đặt như một thiết bị trên hệ thống đường ống
  • Không cần bảo trì: không cần linh kiện thay thế
  • Không cần xả nước, do hơi nước thoát ra ngoài ở dạng hơi
  • Không gây ồn và không cần dùng điện.

MÁY SẤY KHÍ DẠNG HẤP PHỤ (hóa học)

Trong mấy sấy khí dạng hấp phụ, hơi nước được loại bỏ bằng phản ứng hóa học với chất hút ẩm. Do đặt tính hút ẩm của chất hút ẩm sẽ giảm theo thời giản do đó cần được tái chế theo chu kỳ.

Thông thường có ba loại chất hút ẩm: dạng rắn, dạng lỏng, dạng hòa tan. Chất hút ẩm dạng hòa sẽ hóa lỏng khi hút ẩm càng nhiều. Dạng lỏng và rắn không thay đổi trạng thái khi phản ứng với hơi nước.

Dạng rắn: Phấn mất nước, Muối Magie chua

Dạng lỏng: axit sulphuric, axit phosphoric, Glycerine, Triethylene glyco

Dạng hòa tan: Canxi clorua (CaCl2), Liti Colrua (LiCl)

Nguyên lý hoạt động:

Trong quá trình hấp phụ, khí nén chảy ngược lên phía trên và qua buồng sấy ở giữa. Khi đi qua buồng sấy, hơi nước được tách ra khỏi khí nén thông qua phản ứng với chất hút ẩm. Nước được xả vào bình chứa nước xả bên ngoài. Nhiệt độ điểm sương qua máy sấy khí dạng hấp thụ giảm được 8-12%.

Tính năng

  • Nhiêt độ khí nén vào cần thấp: Nhiệt độ cao sẽ làm mềm chất lầm khô và khiến chúng dính lại với nhau
  • Chất hút ẩm có tính ăn mòn cao: Khí nén được sấy khô có thể mang theo chất hút ẩm đi vào hệ thống khí nén. Điều này có thể gây ra những tác động đáng kể
  • Không cần dùng điện

Do những đặc tính trên, sấy khí dạng hấp phụ thường chỉ được sử dụng trong một vài ứng dụng của khí nén. Ví dụ như xử lý khí trong phòng thí nghiệm.

MÁY SẤY KHÍ DẠNG HẤP THỤ.

Sấy khí dạng hấp thụ hoàn toàn là quá trình xử lý khí vật lý (không giống như dạng hóa học đối với sấy khí dạng hấp phụ). Hơi nước được dính vào chất làm khô bằng lực bám dính. Phân tử nước được “dính” vào bên trong hoặc bên ngoài bề mặt chất hấp thụ mà không có bất kỳ phản ứng hóa học nào xảy ra.

Chất hấp thụ có cấu trúc dạng xốp và diện tích bề mặt tiếp xúc bên trong lớn. Những chất hấp thụ phổ biến như là: Oxit Nhôm, Silicagel, Than hoạt tính và Các màn phân tử. Những chất hấp thụ khác nhau được sử dụng cho các quá trình tái tạo khác nhau.

Chất hấp thụ

Đặc tính chất hấp thụ

Nhiệt độ điểm sương có thể đạt(oC)Nhiệt độ đầu vào (oC)Nhiệt độ tái tạo (oC)Bề mặt (m2/g)
Sillicagel (SiO2), thô-50+50120-180500-800
Sillicagel (SiO2), tinh thể-50+50120-180200-300
Oxit Nhôm hoạt tính(Al2O3)-60+40175-315230-380
Màn phân tử (Na, AlO2, SiO2)-90+140200-350750-800

Nguyên lý hoạt động

Trong suốt quá trình sấy, khí nén chứa hơi nước được đi qua một bình chứa hấp thụ. Các phân tử nước khi đó được dính lại với chất hấp thụ. Quá trinh này sinh ra nhiệt. Chất hấp thụ cần được “tái tạo” khi lực kết dính bị cân bằng bởi trữ lượng nước. Điều đó có nghĩa là nước cần được loại bỏ khỏi chất hấp thụ. Do đó cần có hai bình chứa hấp thụ hoạt động song song liên tục. Trong khi bình chứa A sấy khô khí nén thì bình chứa B sẽ được tái tạo khi không có khí nén đi qua và ngược lại.

Một số phương pháp được dùng để tái tạo chất hấp thụ.

  • Tái tạo không bằng nhiệt (heatless)
  • Tái tạo bằng nguồn nhiệt bên trong
  • Tái tạo bằng nguồn nhiệt bên ngoài
  • Tái tạo bằng chân không

MÁY SÁY KHÍ HẤP THỤ TÁI TẠO NHIỆT

Đối với phương pháp tái tạo bằng nhiệt, thời gian cho quá trình tái tạo thường từ 6-8 giờ. Quá trình sấy khí diễn ra trong thời gian dài nên hơi nước sẽ dính cả bên bề mặt bên trong và bên ngoài chất hấp thụ. Để đảo ngược quá trình này, cần sử dụng nhiệt từ bên ngoài. Khi chất hấp thụ được gia nhiệt, nhiệt độ của nó sẽ tạo ra năng lượng vượt qua lực kết dính giữa nước và chất kết dính. Khi đó các phân tử nước sẽ bốc hơi và được thổi ra ngoài bằng một dòng nhỏ khí nén đã được sấy khô.

Nhiệt độ tái tạo phụ thuộc vào yêu cầu nhiệt độ điểm sương của khí nén đầu ra.

Với phương pháp tái tạo nội nhiệt, nhiệt được chuyển trực tiếp từ một “heater” bên trong bình chứa chất hấp thụ. Quá trình diễn ra theo hai giai đoạn sau:

Giai đoạn 1:

Bình chứa B được gia nhiệt chậm dần bởi bộ gia nhiệt bên trong đến nhiệt độ cần để tái tạo. Khi nhiệt độ tái tạo vượt tới mức, các phân tử nước sẽ bốc hơi khỏi chất hấp thụ. Khoảng 2-3 % lượng khí nén đã được sấy khô sẽ đi vào bình chứa B được hạ tới áp suất yêu cầu để thổi hơi nước đã được giải phòng khỏi chất hấp thụ ra ngoài.

Giai đoạn 2:

Giai đoạn làm mát, nhiệt độ trong buồng tái tạo được giảm về nhiệt độ của quá trình sấy. Bộ gia nhiệt ngưng hoạt động. Khoảng 5% lượng khí nén đã được sấy khô thổi vào bình chứa vừa tái tạo B để làm mát.

Tính năng

  • Tương thích với các ứng dụng có lưu lượng khí lớn.
  • Cấu tạo và lắp đặt đơn giản
  • Chỉ một lượng nhỏ khí nén đã sấy khô tham gia vào quá trình tái tạo chất hấp thụ
  • Yêu cầu lọc khí trước máy sấy khí: loại bỏ dầu, nước lỏng và hạt bẩn
  • Lọc sau máy sấy khí: ngăn chặn chất hấp thụ theo khí nén đi vào hệ thống.

MÁY SẤY KHÍ HẤP THỤ TÁI TẠO NGOẠI NHIỆT

 Nguyên lý hoạt động tương tự như phương pháp nội nhiệt. Tuy nhiên thay vì dùng bộ gia nhiệt đặt bên trong bình chứa chất hấp thụ, phương pháp này dùng bộ gia nhiệt bên ngoài.

Nhiệt được đưa vào bên trong bình chứa chất hấp thụ, thông qua không khí bên ngoài. Không khí được một quạt thổi đi qua bộ gia nhiệt (heater) và đi vào trong bình chứa. Quá trình này diễn ra theo ba giai đoạn sau:

Giai đoạn 1:

Bình chứa đang tái tạo B được gia nhiệt chậm dần đến nhiệt độ tái tạo cần thiết. Khi đạt nhiệt độ yêu cầu, phân tử nước bốc hơi khỏi chất hấp thụ. Quạt thổi tiếp tục cung cấp luồng khí nóng vào bình chứa đang tái tạo. Luồng khí nóng này cũng cuốn theo hơi nước và mang chúng ra ngoài bình B.

Giai đoạn 2:

Giai đoạn làm mát, nhiệt độ hoạt động trong bình chứa B giảm về nhiệt độ của quá trình sấy. Quạt thổi khí chuyển từ chế độ thổi khí nóng sang chế độ thổi khí mát trực tiếp vào bình chứa B.

Giai đoạn 3:

Giai đoạn này khí nén đã được sấy khô và hạ áp được đưa vào bình chứa vừa tái tạo để ngăn không khí bên ngoài không mang hơi nước trở lại bình chứa.

Tính năng

  • Tương thích với các ứng dụng lưu lượng khí lớn
  • Nhiệt độ tái tạo cao hơn cho phép đạt được nhiệt độ điểm sương thấp hơn
  • Tiêu thụ lượng khí nén thấp
  • Yêu cầu lọc khí trước khi vào máy sấy: loại bỏ dầu, nước lỏng và hạt bẩn
  • Lọc khí sau khi sấy: ngăn chặn chất hấp thụ theo khí nén đi vào đường ống

VỊ TRÍ LẮP ĐẶT MÁY SẤY KHÍ GA LẠNH

Thông thường có hai cách căn bản cho vị trí lắp đặt máy sấy khí dạng ga lạnh trong hệ thống khí nén. Máy sấy khí ga lạnh có thể được đặt trước hoặc sau bình chứa khí nén. Mỗi cách sẽ có ưu nhược điểm khác nhau, tùy theo ứng dụng hoặc tình huống cụ thể có thể chọn phương án hiệu quả nhất.

Máy sấy khí đặt trước bình chứa khí

Ưu điểm:

  • Khí nén trong bình chứa khí sẽ luôn khô: không cần xả nước bình chứa khí, bình chứa không bị rỉ séc bên trông.
  • Chất lượng khí nén được duy trì ổn định, nhiệt độ điểm sương hầu như không thay đổi.

Nhược điểm:

  • Yêu cầu máy sấy khí lớn hơn: máy sấy khí được tính toán hoàn toàn theo máy nén khí được lắp đặt.
  • Máy sấy khí hoạt động trong dòng khí nén dạng xung (đối với máy nén khí piston). Ảnh hưởng không tốt cho máy sấy khí. Đối với máy nén khí trục vít dòng khí nén ra đều
  • Nhiệt độ khí nén đi vào máy sấy khí cao.
  • Lượng nước xả lớn: toàn bộ lượng nước sẽ được xả thông qua máy sấy khí
  • Hệ thống nhiều máy nén khí thì mỗi máy nén cần được trang bị một máy sấy khí tương ứng.

Máy sấy khí đặt sau bình chứa khí:

Ưu điểm:

  • Kích thước máy sấy khí nhỏ: có thể chọn máy sấy khí dựa trên lưu lượng khí tiêu thụ thực sự, hoặc tương ứng với khu vực sử dụng khí cần được sấy.
  • Sấy dòng khí ổn định
  • Nhiệt độ khí nén đi vào máy sấy thấp: khí nén đã được hạ nhiệt một phần khi đi qua bình chứa khí
  • Lượng nước xả bằng máy sấy thấp: một phần lượng nước đã được xả bởi bình chứa khí.
  • Xem thêm: các chức năng của bình chứa khí nén

Nhược điểm:

  • Nước đọng trong bình chứa khí: có thể gây rỉ séc bình chứa
  • Quá tải cho máy sấy: Nếu có nhu cầu sử dụng khí lớn đột ngột, máy sấy khí sẽ không xử lý kịp. Khi đó nhiệt độ điểm sương sẽ tăng theo.

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

*
*