خشك‌كن‌ ها

خشك‌كن‌ ها (Dryers)

خشك‌كن‌ ها ي گاز (Gas Dryers)

خشك‌كن‌ هاي گاز به منظور توليد جريان پيوسته‌اي از هواي خشك و پاكيزه براي مخزن‌هاي هواي خشك استفاده مي‌شوند. خشك‌كن‌ها براي تهية گاز قابل اطمينان طراحي شده‌اند و بدون هيچ دردسر و هزينه زيادي كار مي‌كنند.

اين خشك‌كن‌ها براي خارج كردن رطوبت از جريان هوا از تكنولوژي جداسازي غشايي استفاده مي‌كنند. اين خشك‌كن‌ها مي‌توانند كنترل كاملي بر از بين بردن رطوبت از طريق تنظيم جريان هوا داشته باشند. خشك‌كن‌هاي گاز از نظر عملياتي و نگهداري مقرون بصرفه هستند زيرا هيچ انرژي مصرف نمي‌كنند و نيازي به تعويض اجزاء آنها نيست. تنها هزينه مربوط به انرژي مورد نياز جهت تهيه جريان هواي فشرده است.

خارج كردن رطوبت از هواي فشرده در تمام كاربردهاي صنعتي امري ضروري است. نوع خشك‌كن به شرايط هواي محيط و كيفيت هواي مورد نياز بستگي دارد. چندين نوع خشك‌كن وجود دارد از جمله خشك‌كن‌هاي هوا، خشك‌كن‌هاي هواي فشرده، خشك‌كن‌هاي تبريدي، خشك‌كن‌هاي جاذب‌هايي و خشك‌كن‌هاي دسي‌كانت

خشك‌كن‌ها هوا (Air Dryer)

هواي فشرده مملو از بخار آب است. آب به شكل بخار خسارت كمي به دستگاه ها وارد مي‌كند. اما اگر بخار آب در يك سيستم تقطير شود باعث زنگ‌زدگي لوله‌ها، يخ زدن دستگاه ها مي‌شود و به ابزارها، يا دستگاه ها و فرآيند كار خسارت وارد مي‌كند. براي جدا كردن ذرات بخار آب از خشك‌كن‌هاي هوا استفاده مي‌شود.

خشك‌كن‌ هوا (air dryer) ابزاري است كه رطوبت را از هواي محيط جدا مي‌كند. اين خشك‌كن هوا را سرد مي‌كند، تصفيه مي‌كند و آن را خشك مي‌كند. رطوبت موجود در هواي فشرده باعث آلوده شدن شيرها و همچنين يخ‌زدگي آنها مي‌شود. قبل از اينكه هواي فشرده به مخزن‌ها وارد شود، خشك‌كن‌هاي هوا رطوبت، گردوغبار، روغن و آلودگي‌هاي ديگر را جدا مي‌كنند.

خشك‌كن‌هاي هوا بايد در مواقعي استفاده شوند كه كمپرسور در محيطي با رطوبت يا سرماي خيلي بالا كار مي‌كند. در هر دوي اين موارد لازم است كه رطوبت هوا تا جاييكه ممكن است از هوا خارج شود.

خشك‌كن هوا نه تنها بايد هواي فشرده را تا نقطة شبنم مورد نياز خشك كند بلكه بايد قادر باشد اين كار را بدون ايجاد افت فشار در جريان هوا انجام دهد.

ظرفيت جريان يك خشك‌كن به عوامل زير بستگي دارد:

– فشار عملياتي

– درجه حرارت هواي ورودي

– درجه حرارت آب مبرد يا هواي محيط

– نقطة شبنم مورد نياز

موارد استعمال خشك‌كن‌ها ی هوا

– راه‌اندازي ژنراتورها با استفاده از هواي فشرده

– راه‌اندازي موتور هواپيما با استفاده از هواي فشرده

– كاربردهاي مربوط به هواي تنفسي و غواصي با ماسك اكسيژن

– پر كردن كپسول‌هاي پرفشار

– هيدروژن فشرده براي سردكن توربين

– آزمايش فشار

– كاربردهاي مربوط به پردازش گاز فشرده

خشك‌كن‌ها هواي فشرده Compressed Air Dryer

خشك‌كن‌هاي هواي فشرده دستگاه هاي به ثبت رسيده‌اي هستند كه براي جدا كردن آب و ديگر آلودگي‌ها از هواي فشرده استفاده مي‌شوند. خشك‌كن‌ها جهت خارج كردن آلودگي‌ها خصوصاً ذرات آب از هوا، از مراحل مختلفي استفاده مي‌كنند از جمله خنك‌سازي، جذب سطحي توسط ماده جذب كننده و تصفيه سازي غشايي. هوا در طي چندين مرحله خشك مي‌شود و بدين‌ترتيب از ايجاد خوردگي، فرسايش و مشكلات ديگر مرتبط با آب اجتناب مي‌گردد.

خشك‌كن‌ ها

ابتدا هواي فشرده از مجراي ورودي خشك‌كن وارد مي‌شود و فشار آن تا حد فشار اتمسفر كاهش مي‌يابد. بدين‌ترتيب بلافاصله نقطة شبنم آن به ^°F50 تا ^°40 افت مي‌كند. نقطة شبنم به درجه حرارت و رطوبت هوايي كه به كمپرسور وارد مي‌شود بستگي دارد. هوا سپس گرما داده مي‌شود تا قبل از عبور از مجراي خشك‌كن ظرفيت خشك شوندگي آن افزايش يابد. در اين نوع خشك‌كن‌ها از هيچ ماده خشك‌ كننده‌اي استفاده نمي‌شود، همچنين نيازي به تعويض اجزاء، گرم كن‌هاي بازيابي، فلكه يا كويل خنك ‌كننده ندارند. نياز به مراقبت و نگهداري در اين دستگاه خيلي كم است فقط بايد هر شش ماه يكبار صافي‌هاي هواي آن تعويض گردد.

خشك‌كن‌ها هواي فشرده در اصل داراي اجزاء زير است:

فشارسنج- جهت كنترل فشار

– صافي‌هاي يكپارچه اين صافي‌ها به طور مكانيكي رطوبت، روغن و دود و غيره را به دام مي‌اندازند

– مجراي تخلية اتوماتيك- اين مجرا سطح رطوبت خارج شده را حس مي‌كند و بطور اتوماتيك آن را تخليه مي‌كند.

خشك‌كن‌ ها – 1

ويژگي‌هاي خشك‌كن‌ها هواي فشرده

– پيش سردكن جهت كاهش دما، اين پيش سردكن‌ها مجهز به لولة مسي و پروانة مارپيچي مي‌باشند.

– مبدل حرارتي كه بلافاصله نسبت به تغيير دما واكنش نشان مي‌دهد.

– در حين فرايند جداسازي مايع، يك دستگاه جدا كنندة روغن و گردوغبار را از هواي فشرده جدا مي‌كند.

– نتيجه تصفيه سازي اين خشك‌كن عالي است: شاخص تكنيكي آن  است.

– مجراي تخليه خودكار داراي 3 سطح است كه هر يك ايمن و قابل اطمينان هستند.

– متدهاي چندگانه كنترل: كنترل از طريق دستگاه، كامپيوتر، PLC و غيره.

– سيستم كمپرسور با ايمني كامل كنترل مي‌شود.

– كنترل كنندة درجه حرارت نقطه شبنم را ثابت نگاه مي‌دارد.

– سيگنالهاي گوناگون براي اعلام خطر و ابزارهاي محافظتي

– استفاده از دو روش جهت خنك‌سازي آب: روش آب‌ خنك يا روش‌هاي خنك

ويژگي‌هاي بخصوص و مهمي كه بايد در هنگام تحقيق براي خشك‌كن‌هاي هواي فشرده در نظر بگيريد، شامل:

– ظرفيت خشك‌كن – يعني حداكثر مقدار هوايي كه داخل آن جاي مي‌گيرد.

– حداكثر فشار- حداكثر فشار مربوط به ورودي خشك‌كن

– حداقل نقطه شبنم خروجي- يعني سنجش ميزان خشكي هواي خروجي

– قدرت موتور- اين رقمي است كه با ارجاع به آن مي‌توان اندازة تقريبي خشك‌كن را تعيين كرد.

– درجه حرارت عملياتي- دامنة درجه حرارت محيط براي انجام عمليات

Refrigerated Air Dryer

خشك‌كن‌هاي تبريدي براي پايين آوردن درجه حرارت هواي فشرده از سيستم‌هاي خنك‌كننده مكانيكي استفاده مي‌كنند. اين خنك‌سازها نقطة شبنم را پايين مي‌آورند كه در نتيجه رطوبت هوا به مايع تبديل مي‌شود. از جريان هواي فشرده خارج مي‌گيرد. خشك‌كن‌هاي هواي تبريدي مي‌توانند جريان هوايي با نقطه شبنم خيلي پايين 33-39 F توليد كنند. اين خشك‌كن‌ها نمي‌توانند پايين‌تر از اين دامنه حرارتي كار كنند زيرا آب تقطير شده در كويل خنك‌كنندة خشك‌كن يخ مي زند. اين خشك‌كن‌ها طوري طراحي شده‌اند كه مي‌توانند در شرايط گوناگوني كار كنند.

در خشك‌كن‌هاي تبريدي از دو مبدل حرارتي استفاده مي‌شود يعني ابتدا دماي هواي ورودي پايين آورده مي‌شود تا رطوبت آن خارج گردد و سپس مجدد دماي هوا بالا آورده مي‌شود. بيشتر اين نوع خشك‌كن‌ها هواي ورودي را قبل از اينكه به چيلر برسد خنك مي‌كنند. خنك كردن هواي ورودي باعث مي‌شود فشار كمتري به چيلر وارد شود به طوريكه مي‌توان از كمپرسورها و مبدل‌هاي حرارتي كوچكتر و ارزان‌تر استفاده كرد.

انواع خشك‌كن‌ها تبريدي

– خشك‌كن‌هاي دوره‌اي (Cycling Dryers) اين خشك‌كن‌ها از ذخيره حرارتي استفاده مي‌كنند و يخچال كمپرسور را به طور دوره‌اي بنابر جريان هواي فشرده روشن و خاموش مي‌كنند. در سيستم‌هايي كه داراي جريان هواي متغير و محتوي رطوبت هستند اين نوع خشك‌كن‌ها مناسب مي‌باشند.

– خشك‌كن‌هاي غيردوره‌اي- اين نوع خشك‌كن‌ها بطور پيوسته‌ و بدون توجه به ميزان رطوبت موجود در هواي فشرده كار مي‌كنند.

همچنين خشك‌كن‌ها تبريدي را مي‌توان به انواع زير طبقه‌بندي كرد:

خشك‌كن‌هاي تبريدي Tube- in- Tube نحوة كار اين خشك‌كن‌ها به اين ترتيب است كه ابتدا مجموعه‌اي از گلوله‌هاي آلومينيومي يا نوارهاي برنزي سرد مي‌شوند كه به نوبة خود هواي فشرده را خنك مي‌كنند.

در طول اين مدت، دماسنجي كه در اين مجموعه از گلوله‌ها وجود دارد، درجه حرارتشان را حس مي‌كند. وقتيكه درجه حرارت بالا مي‌رود، سيستم خنك‌ساز توسط كليدي روشن مي‌شود و برعكس.

خشك‌كن‌ها تبريدي آب سردكن‌دار (water- Chiller Refrigeration Dryers)

در اين نوع خشك‌كن‌ها براي خنك‌سازي از آب سرد استفاده مي‌شود. يك مبدل حرارتي در اين خشك‌كن مورد نياز است تا جريان آب سرد داخل كندانسور و پمپ آب را ثابت نگاه دارد.

– خشك‌كن‌هاي تبريدي با انبساط مستقيم (Direct- Expansion Refrigeration Dryers) در اين خشك‌كن‌ها براي خنك‌سازي از هواي خنك استفاده مي‌شود و بدين‌ترتيب نقطه شبنمي در حدود ^°F35 بوجود مي‌آيد كه پايين‌تر از شرايط استاندارد است.

مزيت‌هاي خشك‌كن هواي تبريدي

– كاركرد كندتر و تندتر

– ايجاد وقفة كمتر در جريان عمليات

– ضايعات كمتر در محصول

– هزينة انرژي پايين‌تر

خشك‌كن‌ها دسي‌كانت Desiccant Air Dryer

در خشك‌كن‌هاي دسي كانت از مواد شيميايي جذب كننده رطوبت استفاده مي‌شود از جمله ژلة سيليسي و يا آلومين فعال، اين خشك‌كن‌ها قادر هستند تقريباً تمام رطوبت هواي فشرده را جذب كنند.

يك مادة جاذب تمام رطوبت موجود روي سطحش را جذب مي‌كند و آب را به صورت يك غشاء تك مولكولي يا بيومولكولي نگه مي‌دارد. به اين ترتيب هوا خشك مي‌شود متد احياء بستر مادة جاذب، يعني فرايند خارج كردن آب جذب شده از سطح مادة جاذب، عمده‌ترين ويژگي‌ است كه انواع مختلف خشك‌كن‌هاي دسي‌كانت را از يكديگر متمايز مي‌كند. اين خشك‌كن‌ها حدود 15% هوايي كه توسط كمپرسور توليد مي‌شود را براي احياء بستر مادة جاذب استفاده مي‌كنند.

خشك‌كن‌هاي دسي كانت داراي دو برج هستند به همراه مادة جاذب رطوبت كه آب را از جريان هوا جدا خواهد كرد. كار اين برج‌هاي دو قلو اين است كه يكي از آنها هوا را خشك مي‌كند و ديگري به احيا مي‌پردازد.

انواع خشك‌كن‌ها دسي‌كانت

خشك‌كن‌ها دسي‌كانت غيرحرارتي (Heatless Desiccant Dryers)

اين خشك‌كن‌ها از دو برج خشك‌كن مشابه استفاده مي‌كنند كه هر يك داراي بستري از مادة جاذب است. با عبور جريان هواي فشرده از بستر مادة جاذب، نقطه‌هاي شبنمي بين ^°F100 تا 40- ايجاد مي‌شود. جريان هواي فشرده از طريق مجرايي بين دو برج رد و بدل مي‌شود. هزينه‌هاي نگهداري اين خشك‌كن‌ها پايين‌ است زيرا اجزاء قابل تعويض اندكي دارند و مي‌توان حداقل 10 تا 15

سال از مادة جاذب آن استفاده كرد البته اگر هوا از قبل تصفيه شده باشد تا از ورود آلودگي جلوگيري شود.

خشك‌كن‌ها دسي‌كانت حرارتي

اين خشك‌كن‌ها را مي‌توان هم از داخل و هم از خارج گرما داد. اين خشك‌كن‌ها مجهز به مخزن‌هاي دسي‌كانت به همراه المنت‌هاي حرارتي مي‌باشند. بنابر مقدار گرماي اعمال شده، نقطة شبنمي حدود ^°F40- لازم است كه جريان هوا 2 تا 6 درصد تصفيه شود تا ايجاد شود. هر چقدر جريان هوا كمتر تصفيه شود هزينه انرژي جهت راه‌اندازي گرم كن‌ها بيشتر مي‌شود. هزينه مراقبت و نگهداري و ايجاد وقفه در عمليات نيز در اين نوع خشك‌كن‌ها بالاتر است.

خشك‌كن‌ها دسي‌كانت مجهز به هواكش Blower Purge Desiccant Dryers

در اين نوع خشك‌كن‌ها براي احياء مادة جاذب از يك گرمكن و يك هواكش استفاده مي‌شود اين خشك‌كن‌هاي حرارتي كه براي استفاده با كمپرسور روغن‌كاري نشوند. طراحي شده‌اند. براي خشك‌ كردن مادة جاذب از هواي داغ استفاده مي‌كنند و اين هوا را مجدداً به ذخيره هواي فشرده وارد مي‌كنند، بدين ترتيب هزينه‌هاي انرژي در اين نوع خشك‌كن‌ها كاهش مي‌يابد.

خشك‌كن‌ها دسي‌كانت توربيني Turbo Desiccant Dryers

اين خشك‌كن‌ها تك برجي هستند كه همانند خشك‌كن‌هاي غيرحرارتي دوقلو كار مي‌كند اما هزينه اوليه و هزينه‌هاي عملياتي آن خيلي پايين‌تر است. اين خشك‌كن‌ها نقطه‌هاي شبنم فشار را تا ^°F40- پايين مي‌آورند. در اين خشك‌كن‌ها نيازي به تصفيه و اجزاء قابل تعويض نيست اما مجهز به يك هواكش مي‌باشند.

خشك‌كن‌ها جاذب Adsarption Air Dryer

جذب سطحي يك پديدة فيزيكي است. مولكولهاي گاز از طريق نيروهاي و اندر والس در سطوح يك مادة جامد جذب مي‌شوند، اين پديده شامل نيروهاي جاذب قطبي- قطبي، يوني- يوني, قطبي- يوني، جاذبة ثقلي، و ديگر نيروهاي جاذبة ميان مولكولي مي‌باشد. اينها داراي نيروهاي چسبندگي خيلي قوي هستند كه حتي وقتيكه ميزان تراكم رطوبت در گاز خيلي پايين است مولكولهاي گازي به سطوح جامد جذب مي‌شوند.

خشك‌كن‌هاي جاذب، رطوبت موجود در هواي فشرده را تا نقطة شبنم فشار ^°F40- جذب مي‌كنند. سرانجام مقدار رطوبت باقي مانده در جريان هواي فشرده توسط فيلترهاي نهايي جذب مي‌شود.

خشك‌كن‌ها جاذب اساساً از اجزاء زير تشكيل شده‌اند:

– مجراي ورودي خشك‌كن

– پيش صافي (pre-filter)

– مجراي تخلية آب تقطير

– شير دو طرفه پاييني (Lower Shttle Valve)

– ماده جاذب رطوبت

– شير دو طرفه بالايي

– پس صافي

– مجراي خروجي خشك‌كن

– كنترل پردازنده

روند كار خشك‌كن جاذب

خشك كردن هواي فشرده داراي چندين مرحله است:

– يك كمپرسور، هواي محيط را كه داراي رطوبت است تا فشار و درجه حرارت بالايي فشرده مي‌سازد.

– سپس دماي هوا كاهش داده مي‌شود.

– مقدار زيادي آب تقطير توليد مي‌شود.

– فرآيند خشك‌ كردن با استفاده از دستگاه جدا كننده مكانيكي آغاز مي‌شود.

– سپس براي خارج كردن آب و مايع از جريان هواي فشرده از يك صافي يكپارچه استفاده مي‌شود.

– سپس بخار آب موجود در هواي فشرده توسط مادة جاذبي تا سطح خيلي پاييني كاهش مي‌يابد اين ماده جاذب قابل احيا است.

– نهايتاً صافي ديگري وجود دارد كه ذرات باقيمانده در هواي تصفيه شده را خارج مي‌كند.

كاربردهاي خشك‌كن‌ها جاذب

– در سيستم‌هاي برش ليزري

– در كارخانه‌هاي بطري‌سازي

– آزمايشگاههاي دندانسازي

– ماشين‌هاي بسته‌بندي

– خودروهاي راه‌آهن

– سيستم‌هاي اندازه‌گيري نوري

– سيستم آبفشان

خشك‌كن‌ها غشائي Membrane Dryer

اين نوع خشك‌كن‌ها دستگاههاي جداسازي گاز هستند. آنها داراي لوله‌هاي غشائي مينياتوري هستند كه از مواد پلاستيكي ساخته شده‌اند. اگر بين طرفين غشاء اختلاف فشار وجود داشته باشد بخار آب مي‌تواند از غشاء عبور كند. دامنه نقطة شبنم در اين خشك‌كن‌ها بين ^°C8-9 ^°C2+ است.

خشك‌كن‌هاي غشايي براي اولين بار در دهه 1950 ساخته شوند نحوة ساخت براساس تكنولوژي سراميك است. لوله‌هاي شيشه‌اي رطوبت را از هواي اطراف جذب مي‌كنند. و سپس مولكولهاي آب از لوله مي‌گذرند و سپس از طريق جريان هواي طبيعي خارج مي‌شوند. مهاجرت مولكولها به علت اختلاف فشار جزئي در داخل و خارج لوله است.

روند كار خشك‌كن‌ها غشايي

– هواي فشرده از داخل يك دسته فيبر غشائي توخالي عبور مي‌كند و به داخل مخزن‌هاي فشار وارد مي‌گردد.

– سپس بخار آب به ديواره‌هاي غشايي نفوذ مي‌كند تا جاييكه توازني بين طرفين ديواره ايجاد گردد.

– هواي تصفيه شده وارد مي‌شود و حالت توازن از بين مي‌رود.

– هواي خشك به پايين لوله‌ها حركت مي‌كنند و به جريان رو به پايين هوا وارد مي‌شوند.

نقاط ضعف و قوت خشك‌كن‌ها غشايي

خشك‌كن‌هاي غشايي داراي طول عمر زيادي هستند. هواي فشرده 100% تميز و عاري از هر گونه روغن است. اين خشك‌كن‌ها بي‌صدا بوده و مي‌توان آنها را در هر جهتي نصب كرد.

نقطه ضعف اصلي اين است كه مقدار زيادي از هواي فشرده از طريق غشاءها به همراه، بخار آب به هدر مي‌رود. اين خشك‌كن‌ها آنقدر كوچك هستند كه تميز كردن آن سخت است بنابراين بايد تعويض گردند.

خشك‌كن‌ها Air DryorDeliquescent

(آب شونده: ماده‌اي كه رطوبت را تا حدي جذب مي‌كند تا خود در آن حل شود).

اين خشك‌كن‌ها، مخزن‌هاي پرفشاري هستند كه با مواد شيميايي پر شده‌اند كه ميل زيادي به تركيب با آب دارند. مواد شيميايي كه عمدتاً در اين خشك‌كن‌ها استفاده مي‌شود شامل نمك، اوره و كلريد كلسيم است. وقتي كه هواي فشرده به مخزن وارد مي‌شود، نمك در بخار آب حل مي‌شود و به ته مخزن مي‌افتد. سپس اين محلولهاي نمك از آنجا تخليه مي‌گردند. هواي خشك‌ شده از طريق مجراي خروجي خارج مي‌شود. اين خشك‌كن‌ها Deli dryers نيز ناميده مي‌شوند.

خشك‌كن‌هاي deliquescent نقطة شبنم هوا را تا ^°F 25 تا ^°15 كاهش مي‌دهند در مقايسه با نقطه شبنم هواي ورودي كه ^°F90 است. اين خشك‌كن‌ها از يك خشك‌كن حل شونده با نقطه شبنم ^°F65 استفاده مي‌كنند. بنابر شرايط عملياتي، بعضي از اين خشك‌كن‌ها مي‌توانند نقطه شبنمي تا ^°F40- ايجاد كنند. اخيراً deliquescont هايي به بازار عرضه شده است كه مي‌توانند حتي نقطه‌هاي شبنم پايين‌تري بوجود آورند.

هزينه عملياتي اين خشك‌كن‌ها بنابر حجم هواي ورودي و سطح اشباع هواي ورودي متغير است. بيشتر اين خشك‌كن‌ها داراي يك سطح شيشه‌اي هستند كه از طريق آن مي‌توان مواد جذب كننده رطوبت را كنترل كرد. اين خشك‌كن‌ها با پولي يوراتان رنگ مي‌شوند تا از تشكيل آب نمك ممانعت شود.

اين خشك‌كن‌ها داراي هزينه پايين‌تري هستند و از نظر عملياتي ساده مي‌باشند. براي اينكه اين خشك‌كن‌ها بتوانند بطور مؤثري كار شوند بايد مرتباً محتواي نمك آنها تجديد شود. مي‌توان آنها را عملاً در هر موقعيتي نصب كرد در داخل يا خارج ساختمان و جاهاي دور، روي تجهيزات متحرك يا حوالي ساحل آنها هيچ انرژي مصرف نمي‌كنند و اجزاء قابل تعويضي ندارند.

كاربردهاي خشك‌كن‌ها Deliquescent

– روكش‌كاري و پرداخت كاري

– كارخانه‌هاي سيمان

– كارگاههاي اره‌كشي

– كارخانه تصفيه هوا

– دستگاههاي غبار جمع‌كن

خشك‌كن‌ها