درایر تبریدی Refrigerant Dryer

بدیهی است که رطوبت موجود در هوا پس از فشرده شدن و با بالا رفتن دما به بخار آب تبدیل می شود . هنگامی که این هوا سر می شود بخار موجود به قطرات آب تبدیل شده و می توانند به دستگاه و محصول آسیب جدی وارد کنند . بنابراین می بایست که این رطوبت از هوای فشرده گرفته شود .

روند فشرده سازی هوا دمای آن را افزایش می دهد و آلاینده های جوی را تشکیل می دهد که عمدتا شامل بخار آب نیز می باشد . هوای فشرده به طور کلی دمای بالا و رطوبت نسبی 100٪ را دارد . هنگامی که هوای فشرده سرد می شود، بخار آب به داخل مخزن، لوله ها، شیلنگ ها و ابزارهایی که به کمپرسور وصل هستند وارد می شود. مایعات جمع شده و  آبی که  وجود دارد به شدت به تجهیزات، ابزار و محصولاتی که با هوای فشرده سر و کار دارند  آسیب وارد می کند . آب می تواند :

• خوردگی در مخزن (ها) و لوله ها را ایجاد کند.
• روغن های روان کننده را از ابزارهای پنوماتیک پاک کند، که در نتیجه با از بین رفتن روغن های موجود در سیلندر، حتی می تواند باعث زنگ زدن سطوح داخلی و انفجار سیلندر شود . بنابراین، مطلوب است که رطوبت را از جریان هوا حذف تا از آسیب به تجهیزات، ابزارها و محصول  جلوگیری شود .

حذف این آب ناخواسته، محور عملکرد خشک کن یا درایر هوای فشرده است.

درایر تبریدی Refrigerant Dryer دستگاهی است که رطوبت هوای فشرده وارد شده را جمع آوری و آنرا تخلیه می کند .

سیستم کاری درایر تبریدی مشابه یخچال می باشد . در این درایر پس از خنك كردن و گرفتن رطوبت هوای فشرده دوباره هوا به اندازه دمای محیط اطراف  گرم می شود تا چگالی در خارج از سیستم لوله ایجاد نشود. خنک سازی هوای فشرده از طریق یک سیستم خنک کننده بسته انجام می شود . با خنک کردن هوای فشرده ورودی توسط مبدل حرارتی، مصرف انرژی خنک کننده مبرد کاهش می یابد.

درایرهای تبریدی برای نقاط شبنم بین + 2 تا +5 درجه سانتیگراد استفاده می شوند و از طریق نقطه ی انجماد آب چگالنده محدود می شوند.

انواع مختلفی از خشک کن های هوای فشرده وجود دارند. این خشک کن ها به طور کلی به دو دسته مختلف تقسیم می شوند: ابتدایی و ثانویه.

خصوصیات عملکردی آنها به طور معمول توسط فلوی استاندارد (SCFM) و نقطه شبنم به عنوان دما، (که گاهی اوقات به عنوان نقطه فشار بیان می شود) تعریف می شود.

خشک کن اولیه: Coalescing، یخچال و فریزر.

خشک کن های ثانویه: جذبی و membrane

آلودگی آب یک محصول جانبی ذاتی هوای فشرده است. برای همین منظور نصب یک درایر بعد از کمپرسور بسیار ضروری و لازم است . درایرهای تبریدی شایع ترین نوع درایر هوای فشرده می باشند. آنها آب را از جریان هوای فشرده با خنک کردن هوا تا حدود 38 درجه فارنهایت حذف کرده و سپس آنرا تخلیه می کنند . 38 درجه فارنهایت پایین تر حد ایده آل برای یک درایر تبریدی است، زیرا دمای پایین تر خطر انجماد آب را در بر دارد . این نوع از درایرها  معمولا به عنوان خشک کن اصلی تعریف شده اند و برای تقریبا 95٪ صنایع که به هوای فشرده خشک نیاز دارند مناسب هستند .

درایرهای تبریدی به طور کلی به دو روش مختلف کار می کنند : Freon Base و  Joule-Thomson Base

درایرهای تبریدی Freon Base :

این درایرها خنک سازی خود را از یک سیستم تبرید چرخه بسته بر اساس یکی از سه مبرد ذیل دریافت می کنند : گازهای R22 , R-134a , R410a

سیستم خنک کننده این درایر ها شبیه سیستم های تهویه مطبوع خانگی و تجاری است. آنها شامل یک مبدل حرارتی و یک افتر کولر هستند که به جای استفاده از آب به عنوان خنک کننده ، پوسته مبدل حرارتی از مایعی به نام CFC پر شده است .

CFC مایعی تحت فشار است که در دمای 38 درجه فارنهایت جوش می آید . پس از جوش آمدن CFC ، بخار از طریق خط مکش به داخل کمپرسور درایر  کشیده می شود که دما و فشار  CFC را بیشتر می کند . دما و فشار CFC در کندانسور پایین آمده و دوباره به حال مایع تبدیل می شود. دمای این مایع به وسیله یک دستگاه اندازه گیری سنجیده شده و دوباره وارد Heat exchanger می شود . سیستم تبرید یک چرخه کاملا بسته است. هنگامی که هوای فشرده از میان مبدل حرارتی عبور می کند به اندازه دمای CFC جوش که همان 38 درجه فارنهایت می باشد سرد می شود.

همانطور که هوای فشرده سرد می شود، توانایی خود را برای حفظ رطوبت و بخار آب در داخل لوله مبدل از دست می دهد و آب در درون درایر جمع می شود. درایرهای با دمای بالا مجهز به یک پیش خنک کننده اضافی هستند که گرمای بیش از حد را از طریق سیستم هوای فشرده حذف می کند. آنها طوری طراحی شده اند تا بتوانند هوای فشرده بیش از حد داغ را به طور موثر خشک کنند .

دمای هوای فشرده بیش از 100 درجه فارنهایت در آب و هوای جنوب کشور، عملیات استخراج معادن، کارخانه های فولاد، کشتی و غیره بسیار رایج است. لذا در این مناطق که نیاز به عملیات در دمای بالا دارند، خشک کن های با درجه حرارت بالا ضروری هستند. دما از طریق یک ترموستات کنترل می شود.

درایر هوای فشرده بر پایه (Joule-Thomson (JT :

خشک کن های نوع JT واحد هایی هستند که جریان هوای فشرده را به عنوان عنصر تبرید خود استفاده می کنند. هوا با فشار بسیار بالا (150 تا 175 PSI ) به یک شیر کاهش فشار در بالای خشک کن وارد می شود , خروجی این سوپاپ (90 ~ 120 PSI) به یک محفظه احتراق متصل شده است که با دیواره های متخلخل احاطه شده است. به محض اینکه هوا به فشار پایین تبدیل شود ، سرد می شود (بر اساس اثر جول-تامسون) و توانایی آن برای حفظ رطوبت کاهش می یابد , رطوبت به شکل مه از هوا پخش می شود سپس این مه از دیواره های متخلخل عبور می کند ذرات مه کم کم به قطره تبدیل شده و این آب سپس به دام می افتد و هوای خشک شده به خارج تخلیه میرود.

نقص JT Dryer این است که  آن را فقط  می توان با کمپرسورهای دو مرحله ای استفاده کرد. این به این دلیل است که یک کمپرسور دو مرحله ای با بهره گیری از پمپاژ به فشار بالا (150 تا 175 اسب بخار) بهره وری خود را به دست می آورد. این فشار اصلا مناسب نیست و باید به 90 تا 120 PSI برسد. درایر تبریدیJT از این افت فشار استفاده می کند تا رطوبت را از جریان هوای فشرده از طریق برودت ذاتی بر اساس اثر جول-تامپسون به دام انداخته و تخلیه کند .استفاده از این افت فشار به درایر تبریدی JT اجازه می دهد همان نقطه شبنمی را تولید کند که درایرهای تبریدی Freon Base تولید می کنند.