如何第一時間確保壓縮空氣乾燥無水?

空氣中的相對濕度表示空氣中的含水氣量, 經過壓縮機壓縮大氣, 1大氣壓的空氣被壓縮成8 bar的壓縮空氣, 體積也同時變成原來的1/9, 液體不可壓縮的水(氣)許多將變成過飽和冷凝水, 隨著壓縮空氣被排放出空氣壓縮機.

壓縮空氣冷凝水處理過程

以100馬力空壓機為例 (各位可以稍微依據上圖, 依據自己家空壓機的馬力數排氣風量稍微計算一下), 空壓機壓縮大氣之後排出的冷凝水中, 有將近80%以上是被空氣桶蒐集起來了, 因為在夏天將近50~60度C的壓縮空氣會在空氣桶冷卻降至35度C左右, 壓縮空氣中的水氣於是變成顯形冷凝水.

而冷凍式乾燥機則扮演再將壓縮空氣降溫至壓力露點10~15度C (如果冷凍式乾燥機設計是實在可靠的時候), 有將近14~15%的冷凝水會被處裡掉. 空氣桶與冷凍式乾燥機在第一時間總共處理掉97%的冷凝水; 而好一點的冷凍式乾燥機在降溫讓水氣顯形之後, 會設計回溫讓壓縮空氣溫度上升至常溫, 於是出口的壓縮空氣相對濕度會降至Rh 0.1% 以下.

做個小結 : 空壓機後面的空氣桶會蒐集處理掉80%以上的冷凝水, 冷凍式乾燥機會處理掉14~15%以上的水氣與冷凝水. 我們接下來談談為什麼許多使用者採用空氣桶, 也採用冷凍式乾燥機, 但是為何壓縮空氣中還是有水? 實務上, 我們發現問題的原因由簡單到有點難度來與各位分享 :

空氣桶沒有定期排水 : 因為累積在桶子中的冷凝水沒有被排出去, 於是又被流動的壓縮空氣帶出去出口了. 因此, 我們建議要安裝自動排水器或定期專人每天主動手動排水.
冷凍式乾燥機進氣散熱器沒有定期清潔。
冷凍式乾燥機品質不佳 : 換言之, 可能是因為設計不良或故意偷工減料; 許多冷凍式乾燥機廠商發現許多客戶並沒有100%滿載地使用壓縮空氣, 因此設計的時候並不是用100%的處理風量為基準, 而是用70%或更低的處理風量為基準設計製作冷凍式乾燥機. 這個部份我們待會兒再花一點篇幅來與各位分享.
空壓管路洩漏 : 這種狀況的判別是一早來的時候使用噴槍, 發現有許多水氣噴出, 經過一會兒, 水氣就會消失了; 這樣的狀況通常是管路洩漏, 經過一夜壓縮空氣沒有流動的靜態, 因此外面的水氣擴散進入管內, 但是開機使用後因為壓縮空氣變成動態, 乾燥的空氣迅速與管內水氣中和而水氣消失了.

冷凍式乾燥機設計的時候如果是以認定客戶不會滿載使用, 而以對外宣稱的處理風量70%或上下來設計, 那麼後續零件部品的採用上就會有如下的狀況 :

冷媒壓縮機使用較小能量的機型.
熱交換器採用較差的材質或減少盤管的數量; 冷凝桶也會變小.
散熱風扇與冷卻器變小….

我們選擇日本ORION冷凍式乾燥機的主要原因是因為不會去預設客戶不會滿載使用空壓機系統, 因此各種設計與核心部品的採用必須實際滿足設計基準 :

熱交換器內部銅管厚度確保並採鍍鎳處理 (下圖), 確保銅管不易破管故障或影響熱交換效率。
交錯式對向擾流方式設計/確保熱交換高效率 (下下圖), 增加銅管與觸媒接觸面積增加熱交換效果。
二次熱交換器設計, 減少氣孔阻塞並降低管路壓損至0.2kg/cm2G以下。
專利設計雙層結構熱交換器 : 不鏽鋼外殼, 可防止熱交換器內部生鏽, 可防止自動排水器因生鏽而阻塞, 可防止各種過濾器因生鏽而阻塞, 將一次熱交換器及二次熱交換器做成一體，可節省空氣乾燥機的空間。(下列第三張圖)