BASINÇLI HAVA KURUTUCULARI TEKNİK RAPORUKOMPRESÖRLERDE SU OLUŞUMU
Atmosferik hava her zaman, çoğunlukla buharlaşmış nem biçiminde ve bazen gerçek su biçiminde (yağmur yağdığında) su içerir. Atmosferdeki su buharı genellikle ne gözle görülür ne de fark edilir, ama aslında oldukça fazla miktarda bulunabilir.
35°C sıcaklıkta hava, m³ başına buhar halinde en fazla 39 gram su içerebilir. Hava bu seviyeye ulaşırsa %100 bağıl neme sahip demektir. Havada daha fazla su varsa, 39 g/m³'ün üzerinde herhangi bir miktarda, yoğunlaşır ve damlacıklar oluşturur.
Sıcaklık düştüğünde, havanın taşıyabileceği en yüksek su buharı miktarı da azalır. Örneğin, 20°C sıcaklıktaki hava en fazla metreküp başına 17 gram su buharı içerebilir. Yani, %100 bağıl neme sahip 35°C’deki 1 m³ havayı 20°C’ye kadar soğuttuğumuzda, hava bu miktarda buharı tutamayacağı için 22 gram su yoğuşur.
Çiylenme noktası, havanın ne kadar kuru olduğunu göstermek için sıkça kullanılan bir parametredir. Havanın su buharıyla tamamen doygun hale geldiği sıcaklıktır. Örneğimizde, metreküp başına 39 g su buharı içeren yani %100 bağıl neme sahip 35°C’lik havanın çiğ noktası da 35°C’dir. Eğer hava yalnızca metreküp başına 22 g su buharı içeriyorsa, yani bağıl nemi %56 ise, çiğ noktası 20°C olur.
Not: Bu değerler atmosfer basıncında ölçülüyorsa, buna atmosferik çiylenme noktası denir. Basınç altında ölçülüyorsa, basınçlı çiylenme noktası olarak adlandırılır. Peki, atmosferik hava sıkıştırıldığında ne olur? Sıkıştırma sırasında, su buharı konsantrasyonu basınç oranıyla birlikte artar; bu da aynı hacme daha fazla su buharının sığması anlamına gelir.
Örnek: Normal ortam koşullarında, 35°C sıcaklıkta ve %60 bağıl nemde 1 metreküp hava yaklaşık 23 gram su buharı içerir. Eğer bu hava atmosfer basıncından 7 bar(g) basınca sıkıştırılırsa, su buharı konsantrasyonu 8 kat artar. Sonuç olarak, sıkıştırılmış havanın her bir metreküpünde artık 184 gram su bulunur. Bu da, 35°C’de üretilen her bir metreküp sıkıştırılmış hava için sisteme fazladan 161 gram suyun girdiği anlamına gelir.
Bu çok fazla görünmese de, günün 8 saati çalışan 90 kW'lık bir kompresör için bunun ne anlama geldiğini inceleyelim. Bu süre boyunca, bir küveti doldurabilecek toplam 140 litre yoğunlaşmış su ve 37 litre su buharı içeren 970 m³ basınçlı hava sağlar.
Basınçlı havadaki suyun neden oluştuğunu ve olası riskleri önlemek için nasıl uygun şekilde işleneceğini net bir şekilde açıklamak için wiki videosunu izleyin.
Bu da bizi temel soruya götürür:
Neyse ki suyu ve/veya nemi basınçlı havadan uzaklaştırmanın ve akış yönündeki ekipman ve ürünleri korumanın birçok yolu vardır.
İlki “aşırı sıkıştırma” olarak adlandırılır. Burada basınç, ihtiyaç duyulan seviyenin üzerine çıkarılır. Az önce öğrendiğimiz gibi, bu durum sıkıştırılmış havada daha fazla suyun oluşmasına ve daha çok damlacık meydana gelmesine yol açar; bu damlacıklar da sonrasında ortamdan uzaklaştırılır. Ardından basınç tekrar ihtiyaç duyulan seviyeye indirilir. Böylece havada yalnızca su buharı kaldığı için sıkıştırılmış hava çok daha kuru hale gelir ve bağıl nem %100’ün altına düşer.
İkinci yöntem ise soğutmadır. Daha önce açıkladığımız gibi, havanın taşıyabileceği su buharı miktarı sıcaklıkla birlikte azalır. Soğutma sırasında, sıkıştırılmış hava daha düşük bir sıcaklığa kadar soğutulur. Sıcaklık düştüğünde bağıl nem %100’ü aşar ve su damlacıkları oluşur; bu damlacıklar toplanarak ortamdan uzaklaştırılabilir. Ardından sıkıştırılmış hava yeniden ısıtılır ve yine yalnızca su buharı havada kalır. Bu noktada, bağıl nem %100’ün altında olacaktır.
Son yöntem ise “kimyasal kurutma” olarak adlandırılır. Bu yaygın kullanılan yöntemde, nem harici bir madde tarafından absorpsiyon ya da adsorpsiyon yoluyla uzaklaştırılır. Absorpsiyon durumunda, nem higroskopik bir sıvı ya da toz tarafından tutulur. Nem bu malzeme tarafından emilir.
Emilen maddenin kimyasal yapısı değiştiği için tekrar kullanılamaz hale gelir. Dolayısıyla, malzeme doygunluğa ulaştığında ortamdan çıkarılıp yenisiyle değiştirilmesi gerekir ve süreç bu şekilde yeniden başlatılır.
Soğurma (adsorbsiyon) durumunda ise nem, higroskopik tanecikler tarafından yakalanır. Difüzyon yoluyla, nem molekülleri nem çekici taneciklerin gözeneklerine taşınır ve burada birikirler. Tanecikler doyduktan sonra, işleme baştan başlamak için rejenerasyon işlemi (kurutulmaları) gerekir. Taneciklerin rejenerasyonunu çeşitli şekillerde yapabilirsiniz: Nem çekici taneciklerin üzerinden sıcak veya çok kuru hava akışı gönderilebilir. Her iki durumda da suyu tutan kuvvetler bozulur ve bu da su moleküllerinin giderilmesini sağlar.
Şimdi her yöntemin popülerliği ve faydalarına, nasıl kullanılabileceklerine ve olası dezavantajlarına kısaca göz atalım.
Aşırı basınç: Bu, basınçlı havayı kurutmanın belki de en basit yöntemidir, ancak yüksek enerji tüketimi nedeniyle yalnızca çok küçük hava akışları için uygundur.
Soğutma: Soğutma, popüler bir kurutma yöntemidir. Bazı durumlarda, basınçlı hava soğutulmuş soğutma suyu olan bir ısı eşanjörü kullanılarak soğutulur. Bu düşük sıcaklıkta, nem toplanıp boşaltılan su damlacıklarına dönüşür. Bu sistem, soğutma suyunun sıcaklığı ile sınırlıdır ve ayrıca su soğutucu kullanılmasını gerektirir.
Absorpsiyon: Bu yöntem maliyetlidir, çünkü kurutucunun sıvı atığı kimyasal atık olarak işlenmek zorundadır. Absorpsiyon malzemesi sürekli olarak değiştirilmek zorunda olduğundan, sistem oldukça pahalı hale gelir. Ayrıca, bu tür bir kurutucunun çiğ noktası yalnızca 15°C’ye kadar düşürülebilir.
Soğutma kurutması: Soğutucu kurutucular tarafından, basınçlı havayı soğutmaya dayanan daha yaygın kullanılan bir kurutma yöntemi gerçekleştirilebilir. Bu kurutucularda, bir soğutucu devresi basınçlı havayı soğutur. Ancak, bu kurutuculardaki sıcaklık 0°C'nin altına düşerse, oluşan su damlaları donar ve ısı eşanjöründeki basınçlı hava akışını engeller ve soğutucu kurutucusunda arızaya neden olur.
Soğurmalı kurutma: Soğurmalı kurutucular genellikle gerekli basınç çiy noktası 0°C'nin altında olduğunda kullanılır Bu uygulamaların çoğu -40°C'ye kadar düşük veya -70°C'ye kadar çiy noktası sıcaklıkları gerektirir
Şimdi de kurutucuların zaman içinde nasıl değiştiğini inceleyelim.
