تصفيه هوا

تصفيه هوا ( Air treatment )

تصفيه هوا – 1

بررسي كلي (General) در تصفيه هوا

تصفيه هوا ، براي مصرف كننده مهم است كه هواي فشرده كيفيت خوبي داشته باشد. اگر هوا حاوي آلودگي باشد، محصول نهايي را تحت تأثير قرار مي دهد، هزينه هاي عدم پذيرش محصول سريعاً بالا مي رود و كم هزينه ترين راه حل سريعاً به گرانقيمت ترين راه حل تبديل مي شود. مهم است كه كيفيت هواي فشرده را هم راستا با استراتژي كيفي شركت قرار دهيد و حتي تلاش نمائيد تا نيازهاي آتي را نيز فراهم آوريد.

هواي فشرده مي تواند حاوي مواد ناخواسته اي باشد؛ به عنوان مثال آب به صورت قطره يا بخار، روغن به صورت قطره يا معلق در هوا و نيز گرد و غبار.

با توجه به منطقه بكارگيري هواي فشرده، اين مواد مي توانند توليد نهايي را تحت تأثير قرار دهند و حتي باعث افزايش هزينه ها گردند. هدف از تصفيه هوا اين است كه كيفيت هواي فشرده را مطابق نظر مشتري توليد كنيم.

3-2-2 بخارآب در هواي فشرده (Water vapour in the compressed air) در تصفيه هوا

هواي موجود در اتمسفر هميشه حاوي رطوبت است، اين رطوبت به شكل بخار آب مي باشد. رطوبت مي تواند در هواي فشرده وارد شود و مشكلاتي بوجود آورد، از جمله هزينه هاي بالاي تعمير و نگهداري، كاهش طول عمر و كارائي ابزار، مقدار زياد عدم پذيرش، افزايش نشتي، ايجاد تداخل در سيستم كنترل و ابزارها، كاهش طول عمر سيستم لوله كشي در اثر خوردگي و نصب گرانتر.

تصفيه هوا – 2

آب را مي توان با استفاده از لوازم متعددي جدا كرد، از جمله پس سردكن ها، جداكننده هاي آب تقطير، خشك كن هاي تبريدي و خشك كن هاي جذبي.

كمپرسوري كه با فشاري بالاتر از 7 بار كار مي كند، هوا را تا 8/7 حجم فشرده مي سازد. اين امر توانايي هوا را نيز براي نگاه داشتن بخار تا 8/7 كاهش مي دهد. مقدار آبي كه آزاد مي شود، اهميت زيادي دارد. به عنوان مثال يك كمپرسور kW100 كه هواي˚C20 را با رطوبت نسبي %60 مكش مي نمايد، طي 8 ساعت كاري تقريباً 85 ليتر آب توليد مي كند. در نتيجه، مقدار آبي كه بايد جدا شود به منطقه كاربرد هوا بستگي دارد. اين امر به نوبه خود تعيين مي كند كه استفاده از چه خنك كننده و خشك كني مناسبت تر است.

3-2-2 روغن در هواي فشرده (Oil in the compressed air) در تصفيه هوا

مقدار روغن در هواي فشرده به چندين فاكتور بستگي دارد، از جمله نوع دستگاه، طرح، سن، وضعيت و غيره.

در اين خصوص، دو نوع اصلي طرح كمپرسور وجود دارد، كمپرسورهايي كه در محفظه فشرده سازي با مواد روان ساز كار مي كنند و كمپرسورهايي كه بدون مواد روان ساز كار مي كنند.

در كمپرسورهاي روغن كاري شونده ، روغن در فرايند فشرده سازي شركت دارد و همچنين بطور كامل و يا جزئي هواي فشرده را همراهي مي كند . با اين وجود در كمپرسور هاي مارپيچي و پيستوني روغن كاري شونده مدرن ، مقدار روغن موجود در هوا اندك است . به عنوان مثال در يك كمپرسور مارپيچي روغن كاري شونده ، مقدار روغن در هوا كمتر از
mg / 3 در ˚C 20 است . محتواي روغن را مي توان با استفاده از فيلترهاي چند مرحله اي كاهش داد . اگر چنين راه حلي را انتخاب مي كنيد ، مهم است كه محدوديتهاي كيفيت ، ريسك ها و هزينه هاي انرژي را نيز مورد توجه قرار دهيد .

3-2-2 ميكرو ارگانيسم ها در هواي فشرده ( Microorganisms in the compressed air ) در تصفيه هوا

بيش از %80 ذراتي كه هواي فشرده را آلوده مي كنند اندازه شان كمتر از μm  2 است و بدين ترتيب به راحتي از فيلتر ورودي كمپرسور عبور مي كنند . سپس اين ذرات در سيستم لوله كشي پخش مي شوند و با آب و پسماندهاي روغن و رسوبات لوله مخلوط مي شوند . اين امر باعث رشد ميكرو ارگانيسم ها ( موجودات  ذره بيني ) مي شود . نصب يك فيلتر بلافاصله بعد از كمپرسور مي تواند از وقوع چنين خطراتي ممانعت كند . با اين وجود ، براي اينكه هواي خالص و استريل شده اي داشته باشيد بايد كنترل كاملي بر رشد هرگونه باكتري در مرحله بعد از فيلتر داشته باشيد .

اين امر زمانيكه گازها و گازهاي معلق در هوا را بتوان ( از طريق بارور سازي الكتريكي يا تعليق ) حتي بعد از چندين مرحله گذراندن از فيلتر ، بصورت قطرات تغليظ كرد ، پيچيده تر نيز مي شود . ميكرو ارگانيسم ها در سراسر ديواره هاي فيلتر رشد مي كنند ، بنابراين ميزان تراكم آنها در قسمتهاي دروني و بيروني فيلتر يكسان است .

طي بررسي هاي به عمل آمده، اثبات شده است كه ميكروارگانيسم ها در سيستم هاي هواي فشرده با هواي خشك نشده و رطوبت بالا (%100) رشد مي كنند. آلودگي كوچكتر از μm 1 و از آن طريق ميكروارگانيسم مي تواند از فيلتر ورودي كمپرسور عبور كنند.

روغن و مواد آلوده كننده ديگر به عنوان مواد غذايي اين ميكرو ارگانيسم ها عمل مي كنند. قاطعانه ترين روش خشك كردن هوا تا رطوبت كمتر از %40 است، كه مي تواند با استفاده از خشك كن هاي جاذب سطحي و همچنين در دماي اتاق از خشك كن هاي تبريدي حاصل گردد.

3-2-2 صافي ها (Filters) در تصفيه هوا

صافي هاي اليافي جديد براي جدا كردن روغن خيلي مؤثر هستند. با اين وجود كنترل دقيق مقدار روغن باقي مانده در هوا بعد از گذراندن از صافي مشكل است، زيرا كه درجه حرارت تأثير مهمي بر روي فرآيند جداسازي دارد. همچنين ميزان بازدهي تحت تأثير مقدار روغن و مقدار آب آزاد در هواي فشرده قرار دارد.

تصفيه هوا – 3

براي كسب بهترين نتيجه بايد هوا تا جائي كه امكان دارد خشك شود. اگر در هوا آب وجود داشته باشد، صافي هاي استريل، كربن و روغن نتايج خوبي ارائه نمي دهند. صافي هاي اليافي فقط مي توانند روغن هايي را كه به شكل قطره يا معلق در هوا هستند جدا كنند. بخار روغن بايد با استفاده از فيلتري كه داراي كربن فعال است، جدا شود. يك صافي اليافي كه به درستي نصب شده است به همراه يك پيش صافي از قبل تعبيه شده، مي تواند مقدار روغن موجود در هواي فشرده را تقريباً تا mg 01/0 در دماي˚C 21 كاهش دهد. يك صافي كربن فعال مي تواند مقدار روغن موجود در هواي فشرده را تقريباً تا mg 003/0در دماي˚C21 كاهش دهد.

صافي هاي كربني بايد داراي  مقدار كربن مناسبي باشد و به لحاظ ابعادي به گونه اي نصب شود كه افت فشار به حداقل برسد. براي تأثير بهتر، فيلترها بايد تا جايي كه ممكن است نزديك وسيله مورد نظر نصب شوند. به علاوه بايد آنها را بدقت كنترل نمود و هر چند وقت يكبار آنها را تعويض كرد. صافي هائي كه داراي كربن فعال هستند، فقط آلودگي هايي را كه به شكل بخار مي باشند را جدا مي سازند، به عنوان مثال روغن. صافي هاي استريل بايد در سيستم لوله كشي نصب شود و به كمك بخار عمل استريل را انجام مي دهند. ظرفيت صافي براي جدا كردن روغن از هواي فشرده در درجه حرارت هاي متفاوت، تغيير مي كند.

داده هايي كه در مجموعه خصوصيات ويژه صافي تعيين شده است هميشه در درجه حرارت بخصوصي كاربرد دارد، بطور معمول در˚C21 . كه تقريباً با كاركرد يك كمپرسور هوا خنك در دماي˚C10 انطباق دارد. بنابراين آب و هوا و تغييرات فصلي =، تنوع درجه حرارت را تغيير مي دهد، كه اين امر به نوبه خود ظرفيت جداسازي صافي را تحت تأثير قرار مي دهد.

يك كمپرسور روغن كاري نشونده نياز به فيلتر روغن ندارد. بدين اين معني است كه كمپرسور در فشار پاييني كار مي كند، كه مصرف انرژي را كاهش مي دهد. در بسياري از موارد نشان داده شده است كه كمپرسورهاي روغن كاري نشونده هم به لحاظ اقتصادي و هم كيفي بهترين راه حل مي باشند.

3-2-2 پس سردكن ها  (Aftercooler) در تصفيه هوا

هواي فشرده بعد از فشرده سازي داغ است، غالباً بين˚C200 – 70 مي باشد. بنابراين براي كاهش دما از يك پس سردكن استفاده مي شود، همچنين محتواي آب را نيز كاهش مي دهد و هم اكنون در تأسيسات كمپرسور به عنوان يك قطعه استاندارد  گنجانده مي شود. پس سردكن ها، هميشه بايد مستقيماً بعد از كمپرسور نصب شوند. اين مبدل گرما است كه هواي گرم را سرد مي كند و سپس بخش اصلي آب  تقطير را هرچه سريعتر ته نشين مي نمايد، در غير اينصورت به داخل سيستم وارد مي شود. پس سردكن هم مي تواند آب خنك و هم هواخنك باشد و بطور كلي با يك جداكننده آب به همراه تخليه اتوماتيك است.

3-2-3 جدا كننده آب (Water separator) در تصفيه هوا

بيشتر دستگاه هاي فشرده ساز داراي يك پس سردكن و نيز جداكننده آب هستند و بدين ترتيب آب را تا جائي كه ممكن است جدا كرده و تقطير مي كنند. با انتخاب صحيح و اندازه درست دستگاه جدا كننده آب مي توان %90-80 بازدهي به دست آورد.

3-2-4 قطرات كوچك روغن (Oil as droplets) در تصفيه هوا

روغن به صورت قطرات كوچك تا حدودي در پس سردكن و جداكننده آب تقطير ويا به همراه ميعان آب جدا مي شود و بدنبال آب حركت مي كند. اين شيرابه روغن-آب از نقطه نظر محيطي به عنوان روغن زائد طبقه بندي مي شود و نبايد وارد سيستم فاضلاب و يا مستقيماً وارد طبيعت شود.

قوانين جديد و شديد تري بطور مستمر با توجه به كنترل فضولات محيط زيست ارائه مي گردند. تخليه و جمع آوري ميعان نيز شامل اين قوانين پرهزينه مي باشند.

يك راه حل ساده و مقرون به صرفه براي حل اين مشكل اين است كه از يك جدا كننده روغن-آب استفاده كنيم. به عنوان مثال با يك صافي ديافراگمي كه آب تميز را تخليه و روغن را به داخل مخزن مخصوصي هدايت مي كند.