چرا باید گازها را رطوبت زدایی كرد؟

نمونه‌ای از یک نمودار نم‌شناسی حاصل از دمای خشک و دمای مرطوب و فشار بخار
نمونه نمودار سایکرومتری یا نم‌شناسی

هنگامی كه گازی مانند هوا توسط كمپرسور متراكم میشـود، ضـمن افـزایش فـشار، حجـم گـاز كاهش یافته و در عوض دمای آن افزایش می یابد. رطوبت موجود در گاز بعلت بـالابودن دمـای گاز خروجی از كمپرسور بصورت بخار خواهد بود. ولی بعلت سردكردن گـاز در خنـك كـن هـای بین مرحله ای و نهائی و كاهش دمای گاز تا دمای محیط (و یا اندكی بالاتر از آن)، بعلت كاهش حجم گاز، میزان رطوبت موجـود در واحـد حجم گاز از میزان اشباع بیشتر بوده و به همین خاطر بخش اعظمی از رطوبـت موجـود در گـاز ورودی بصورت مایع درآمـده كـه توسـط تلـه هـای رطوبـت‌گیـر (Condensate Trap) از گـاز جداشده و توسط شیرهای شناوری به بیرون تخلیه میشود. بدیهی اسـت در شـرایط فـوق گـاز خارج شده از خنك‌كن نهائی بصورت اشباع بوده و اگر در ادامه مسیر بهره برداری شرایط دمائی محیط در حدی باشد كه از نقطه شبنم گاز خارج شده از خنك‌كـن نهـائی كمتـر باشـد، ایـن امـر میتواند موجب میعان مجدد رطوبت و حتی در شرایط محیطی بسیار سرد بصورت یـخ درآیـد (نظیر حضور رطوبت در مبردهای مورد استفاده در سیستم های تبرید كه اگر خـشك‌كـن مبـرد خوب عمل نكند، رطوبت موجود در شیر انبساط بصورت یـخ درآمـده و موجـب گرفتگـی شـیر انبساط و یا لوله مؤپنه خواهد شد).

روشهای رطوبت زدایی

هر چند كه خنك كاری گاز در خنك‌كنهای بین مرحله‌ای و نهایی موجب جداسـازی مقـدار قابـل توجهی از رطوبت موجود در گاز میگردد ولی با این وجود در بسیاری از مـوارد رطوبـت بـاقی مانده در گاز برای ادامه شرایط بهره‌برداری قابل تحمل نبوده و به همـین خـاطر در بـسیاری از موارد لازم است تا با روش مناسب میزان رطوبت موجود در گاز مورد استفاده به میـزان قابـل قبول كاهش داده شود. امروزه برای كاهش رطوبت موجود در گازها برحسب شرایط مورد انتظار از روشـهای مختلفـی استفاده میشود كه عمده‌ترین آنها عبارتند از: ١-تراكم اضافی (Over- Compression) ٢- خنك كردن (Cooling) ٣- سردكردن با سیستمهای تبرید (Refrigeration Drying) ٤- جذب فیزیكی (Adsorption) ٥- جذب شیمیایی (Absorption) ٦- روشهای تركیبی

رطوبت زدایی به روش تراكم اضافی

در این روش گاز تا زمانی كه فشار جزئی بخار آب از فشار اشباع تجاوز كند متـراكم مـیگـردد. این فشار باید از فشار بهره برداری از گاز متراكم شده بیشتر باشد. بعد از خنك كردن گاز، آن را تا فشار بهره برداری منبسط كرده و در این صورت گاز با درصد رطوبت نسبی قابل قبول مـورد استفاده قرار می گیرد. این روش بسیار ساده بوده و نیازی به تجهیزات اضافی نمـی باشـد ولـی از آنجائی كه تراكم اضافی موجب افزایش هزینه هـای بهـره بـرداری مـیگـردد، از آن فقـط بـرای دبی كم و در موارد آزمایشگاهی استفاده میشود.

رطوبت زدایی به روش خنك كردن

در این روش از سیالاتی نظیر آب و یا هوا برای خنك كاری و كاهش رطوبت گـاز بعـد از فرآینـد تراكم استفاده می شود. ایـن روش برای مواردی كه نقطه شبنم در حد دمای محیط مورد نظر باشد مناسـب بـوده ولـی در غالـب اوقات به لحاظ اینكه درصد بالایی از رطوبت موجود در گاز را بـه صورت مـایع در مـی آورد ولـی از نظر نقطه شبنم قادر به تأمین مشخصه های مورد نیاز در سیستم نمی باشـد، بعنـوان یـك مرحلـه مقدماتی در امر رطوبت زدایی مورد استفاده قرار می گیرد و از سـایر روشـهای رطوبـت زدایـی به عنوان روش نهایی جهت دستیابی به نقطه شبنم مورد نظر استفاده می شود.

رطوبت زدایی به كمك تبرید

در مواردی كه نقطه شبنم مورد نظر در خشك كـردن گـاز بـین دمـای محـیط تـا ٠C ٢+ باشـد از خنك كنهای تبریدی برای رطوبت زدایی از گاز استفاده می شود. بعلت یخ زدن رطوبـت در طـی این فرآیند، دستیابی به نقطه شبنم پائینتر میسر نمـی باشـد. در شـكل بعد نمونـه ای از یـك سیستم رطوبت زدایی با استفاده از سیستم تبریـد نـشان داده شـده اسـت. در ایـن سیـستم گـاز مرطوب (١) وارد یك مبدل حرارتی (۲) شده و در تماس غیرمستقیم بـا گـاز خـشكشـده (٥) كـه دمای آن حدود ٤-٢ درجه سانتیگراد می باشد سرد میشود. بخشی از رطوبـت موجـود در گـاز مرطوب در همین مرحله میعان شده و توسط تله رطوبت گیر(٤) از گاز مورد خشك كـردن جـدا می شود. در ادامه فرآیند رطوبت زدایی گاز وارد تبخیركننده (٣) گردیده و توسـط مبـرد خنـك شده و دمای آن به حدود ٢ درجه سانتیگراد كاهش داده می شود. در این مرحله مجدداً بخشی از رطوبت موجود در گاز به مایع تبدیل شده و گاز خشك با نقطه شبنم حدود ٢ درجه سانتیگراد بعد از عبور از مبدل حرارتی كه نقش Economizer را ایفاء می كند بـه قـسمت مـصرف كننـده ارسال میشود.

تصویری از شماتیک مبرد و جریان هوا در داخل سیستم آمده است.
نمایی از مبرّد و جریان هوا

سیستم تبرید از یك كمپرسور (٦)، كندانسر (٨)، شیر انبساط (١٢)، تبخیركننده (۳) و مبرد تشكیل شده است. تا قبل از پدیده تخریب لایه اوزون عموماً از ١٢-R و یا ٢٢- R به عنوان مبرد در سیكل تبرید استفاده میشد ولی امروزه اكثر سازندگان ایـن وسـیله تـرجیح میدهنـد كـه از ١٣٤a- R بعنوان مبرد در سیستم تبرید استفاده نمایند. بهره برداری آسان، عدم حساسیت به حضور روغن در گاز مورد خشك كردن (نظیر هوا) و… باعث شده كه این سیـستم بـرای دسـتیـابی بـه نقطـه شبنم بالای ٢ درجـه سـانتیگراد روش مناسـبی باشـد. ایـن روش بـرای كمپرسـورهای روانكـاری شونده (به ویژه از نوع دورانی) بسیار مناسب میباشد.

پیش از مطالعه‌ی ادامه‌ی مطلب در بخش سوم، در صورت تمایل میتوانید از راهنمای زیر برای اطلاع از نوع درایر (خشک‌کن) مناسب مجموعه‌ی خود استفاده کنید:

درایر (خشک‌کن) مناسب برای کمپرسور شما