تمام هوای موجود در اتمسفر مقداری بخار آب در خود دارد. هنگام فشرده‌سازی هوا، محتوای آب آن افزایش می یابد برای جلوگیری از مشکلات آتی می بایست کیفیت هوای فشرده مدیریت شود. در این مطلب با یکی از نخستین گام‌های خشک کردن هوای کمپرسور آشنا می شویم: افترکولر.
افترکولر چیست؟
افترکولر مبدلی حرارتی است که هوای فشرده‌ی داغ را خنک می کند تا محتوای آب آن رسوب کند. در صورت حذف افترکولر محتوای آب مذکور در سیستم لوله کشی هوای کمپرسور میعان خواهد شد. افترکولر آبخنک و یا هواخنک بوده و مجهز به سپراتور آبی است که تخلیه‌ای اتوماتیک دارد و می بایست نزدیک به کمپرسور نصب گردد. حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد رسوب آب میعان شده در سپراتور آب افترکولر جمع می شود. میزان معمول درجه حرارت هوای فشرده پس از افترکولر ۱۰ درجه بالاتر از دمای خنک‌کننده می باشد، لیکن ممکن است این مقدار بسته به نوع کولر متفاوت باشد. افترکولر عضو ثابت (تقریبا) تمامی کمپرسورهای برقی است. در اغلب موارد، کمپرسورهای مدرن خود مجهز به افترکولر هستند.
برای اطلاع از تفاوت‌های کمپرسور هواخنک و آبخنک و اهمیت بکارگیری اینترکولر و افترکولر برای جلوگیری از هدررفت حرارتی توان کمپرسور، مطلب زیر را بخوانید:
حوصله‌ی خواندن ندارید؟ جدول پایین مطلب را از نظر بگذرانید!
انواع سرد کردن هوای فشرده
طی فرایندهای کمپرسور، هوایی که تحت فشار قرار گرفته است افزایش دما پیدا میکند. افزایش دمای هوای فشرده برای سیستم مضر است، زیرا علاوه بر اینکه روی کلیه عناصر یا المان‌های پنوماتیکی من جمله شیرها و سیلندرها اثر تخریبی دارد، باعث فرسودگی و کاهش راندمان این اعضای سیستم هوای فشرده میشود. همچنین حرارت بر سیستم ذخیره و توزیع هوای فشرده هم آثار مخرب داشته و باعث افزایش فرسایش مخازن، اتصالات و لوله‌کشی هوای فشرده میشود.
پس درجه حرارت هوای فشرده بایست کاهش یابد …
مادامی که هوای فشرده در مخزن ذخیره شود، قسمتی از حرارت آن از پوسته‌ی مخزن دفع میشود. در نتیجه بهتر است مخازن یا تانک‌های هوای فشرده در مکان‌هایی قرار گیرد که خنک‌تر است. علاوه بر این، توصیه میشود مخازن هوای فشرده در زیر نور آفتاب قرار نگرفته و در مکان‌های سربسته و کمپرسورخانه نیز در جایی فیکس شوند که جریان هوا در اطراف آن حرکت داشته باشد. حتی الامکان از قرارگیری آن در کنج یا کنار دیوار هم پرهیز شود. عبور هوای فشرده از لوله‌های انتقال نیز مقداری از حرارت آن خواهد کاست. لیکن تمامی این کاهش دما کافی نبوده و دستگاه‌ها و اعضای دیگری در سیستم هوای فشرده می بایست وظیفه‌ی خنک‌سازی را بر عهده بگیرند؛ این دستگاه‌ها بر ۳ دسته هستند:
۱. خنک سازی هوای فشرده با مبرد، مشابه خنک سازی یخچال
۲. خنک سازی هوای فشرده با آب سرد
۳. خنک سازی هوای فشرده با هوای سرد
خنک‌کننده‌ها یا کولرهای هوای فشرده با هوای سرد کار میکنند. مشابه با رادیاتور خودرو، هوای فشرده از ورودی رادیاتور وارد و از خروجی آن خارج میشود. جریان هوای سرد توسط پروانه‌هایی که الکتروموتور به حرکت واداشته به رادیاتور دمیده شده و باعث کاهش حرارت رادیاتور و متعاقبا هوای فشرده عبوری میشود.
خنک‌سازی هوای فشرده با آب
در این فرآیند دستگاه به شکلی طراحی شده است که رادیاتور درون مخزنی بدون درز تعبیه شده و از داخل رادیاتور هوا عبور میکند. همچنین در اطراف رادیاتوری که درون مخزن گنجانده شده، آب جریان دارد. آب سرد در تماس با رادیاتور مقداری از حرارت آن را کم میکند و آب گرمتر شده، برای مصارف تاسیسات کارخانه قابل استفاده است. استفاده از آب گرم مذکور بحث مقوله‌ی ریکاوری انرژی کمپرسور است.
خنک‌سازی با ماده مبرد
بکارگیری ماده مبرد به این شکل است که هوای فشرده از درون مخزنی عبور میکند که لوله‌های مارپیچی از درون مخزن گذشته و مانند یخچال توسط گاز مبرد خنک میشوند. اگر خنک کننده‌‌ی هوا بین مراحل کپرسور قرار داشته باشد آن را اینترکولر و در صورتی بعد از تمامی مراحل تراکم قرار گیرد افترکولر مینامند.
مبدل‌های حرارتی و کولرها
تمام کمپرسورهای فعال تحت شرایط غیرآدیاباتیک و به همراه اتلاف حرارت کار میکند و این اتلاف عموما قابل توجه است. در نسبت‌های فشار پایین اتلاف حرارت چندان مسئله‌ی حساسی نبوده و بخار اشباع موجود در هوا تنها معضلی است که پیش خواهد آمد و با خنک‌سازی این بخار از بین خواهد رفت. مثال خوب این کمپرسورها که بدون کولر و خنک‌سازی هم قادر به فعالیت است توربورکمپرسور تک مرحله ایست. در کمپرسور پیستونی هم انتقال حرارت لازم از طریق پره‌های سیلندر و گردش آزاد یا اجباری هوا فراهم میکند. خنک‌کاری زمانی برای عملکرد کمپرسور موثر و مفید واقع میشود که خواسته‌های زیر مطرح باشد:
۱. اجزای کمپرسور به کار عادی خود ادامه دهد. ۲. مقدار حرارت محدود شود تا راندمان افزایش یابد. ۳. هوای فشرده در بین مراحل خنک شود تا راندمان افزایش یابد. ۴. هوای تحویلی برای تخلیه‌ی آب خنک شود و ۵. دمای هوا بهنگام کار و به صورت دستی کاهش یابد.
خنک‌کاری بین مرحله‌ای
در کمپرسور چند‌مرحله‌ای دستیابی به راندمان ماکسیمم در صورتی میسر خواهد بود که کار هر مرحله با سایر مراحل برابر باشد. دستیابی به این مهم امکانپذیر نیست مگر دمای هوای ورودی تمامی مراحل برابر و برابر با دمای هوای ورودی به کمپرسور باشد. خنک کردن کل پکیج کمپرسور تنها کسری از حرارت ایجاد شده را دفع میکند و اینجاست که خنک‌سازی بین مرحله‌ای وارد بازی میشود.
افترکولر
افترکولر یک مبدل حرارتی است و همانطور که از نام آن برمی‌آید پس از خروج از کمپرسور هوای فشرده را خنک میکند. خنک کردن دمای هوای فشرده را پایین آورده و آب بصورت قطره قطره از آن خارج میشود. تمامی افترکولرها مجهز به سپراتور رطوبت است. پس افترکولر حجم هوای فشرده‌ی در دسترس را کم میکند ولی در حقیقت هیچ توانی هدر نمیرود.
سرانگشتی میدانیم که افترکولر کمپرسور هواخنک، افترکولر هواخنک و افترکولر کمپرسور آبخنک، افترکولری آبخنک است.
افترکولر هواخنک دمای هوای خروجی را تا ۱۵ درجه بالاتر از دمای محیط خنک میکند. این خنک‌سازی در افترکولر آبخنک بهتر بوده و هوایی تا ۱۰ درجه گرمتر از هوای محیط تحویل میگیریم.
در تابستان و در شرایط نرمال افترکولر بیش از ۷۰ درصد رطوبت موجود در هوای فشرده را جدا میکند. انتخاب افترکولر مناسب به مقدار هوای فشرده، درجه حرارت و فشار هوا، درجه حرارت محیط، دسترسی به آب و درجه حرارت آب بستگی دارد. افترکولر همیشه باید پیش از درایر نصب شود.
طرز کار و تجهیزات افترکولر آبخنک
تجهیزات افترکولر شامل مبدل حرارتی پوسته و لوله (سیلندر و لوله‌های مسی)، سپراتور یا جداکننده، تخلیه اتومات آب، شیر اطمینان، شاخص فشار هوا و آب، دماسنج و شیر اتوماتیک قطع و وصل آب است.
هوای فشرده گرم وارد مبدل حرارتی شده و از اطراف لوله‌های مسی عبور داده میشود تا جریان آب موجود در لوله‌های مسی دمای آن را بکاهد. بخار موجود در ان تبدیل به آب شده و سپس در سپراتور آب از هوا تفکیک میشود.
طرز کار و تجهیزات افترکولر هواخنک
افترکولر هوخنک مجهز به الکتروموتور، فن، مبدل حرارتی یا رادیاتور، سپراتور و تخلیه اتومات است. هوای فشرده از داخل رادیاتور عبور کرده و دمیدن هوا آن را خنک میکند. بخار موجود نیز در سپراتور از هوای فشرده جدا و تخلیه میشود.
