Точка роси - явище, значення та застосування в технологіях

Що таке точка роси?

Точка роси і вологість повітря

Вологість повітря відіграє ключову роль у визначенні точки роси. Чим вища відносна вологість повітря, тим вища температура точки роси. Наприклад, якщо відносна вологість становить 50%, точка роси буде набагато нижчою за температуру навколишнього середовища. І навпаки, коли відносна вологість зростає до 100%, точка роси і температура навколишнього середовища збігаються.

Тому точка роси використовується як індикатор вологості повітря - чим вище точка роси, тим більш вологим є повітря. На практиці знання точки роси має вирішальне значення в багатьох галузях техніки і науки, включаючи метеорологію, кондиціонування повітря, будівництво і пневматичну промисловість.

Точка роси в контексті пневматики

У пневматичних системах, де стиснене повітря використовується для живлення машин та обладнання, точка роси відіграє ключову роль. Стиснене повітря містить водяну пару, надлишок якої може призвести до утворення конденсату в системі, що, в свою чергу, може викликати корозію, пошкодження компонентів і несправність обладнання.

Температура точки роси стисненого повітря є критичним параметром, який необхідно контролювати, щоб запобігти виникненню проблем з конденсацією. У типових пневматичних системах, особливо в промисловому застосуванні, точка роси стисненого повітря повинна бути нижчою за найнижчу температуру навколишнього середовища, при якій буде працювати система. В іншому випадку, при роботі за низьких температур пара почне конденсуватися, що призведе до утворення води всередині пневматичних ліній та обладнання.

Визначення точки роси

Визначення точки роси може здійснюватися кількома способами, залежно від потреб і рівня вимог. Для цього використовуються різні вимірювачі точки роси.

• Психрометр - це один з найбільш класичних приладів для визначення точки роси. Психрометр складається з двох термометрів: сухого та вологого. Зчитуючи їхні показники і переносячи отримані значення в спеціальні психрометричні таблиці, можна визначити відносну вологість і точку роси.
• Гігрометр - сучасні гігрометри можуть безпосередньо вимірювати відносну вологість і температуру точки роси. Це більш точні прилади, які широко використовуються в промисловості, в тому числі в пневматичних системах.
• Датчики точки роси - сучасні промислові системи, особливо в пневматиці, використовують датчики точки роси для моніторингу та контролю точки роси стисненого повітря.

Температура точки роси - від чого вона залежить?

Температура точки роси залежить від декількох факторів:

• Відносна вологість - як згадувалося раніше, чим вища відносна вологість, тим вища температура точки роси.
• Тиск повітря - в пневматичних системах, де повітря стискається, тиск має значний вплив на точку роси. Вищий тиск збільшує кількість водяної пари, яку може утримувати повітря, в результаті чого точка роси стисненого повітря є вищою за точку роси повітря при атмосферному тиску.
• Склад повітря - наявність інших газів у повітрі, таких як CO2, може впливати на температуру точки роси. За типових атмосферних умов цей вплив мінімальний, але в особливих промислових умовах він може бути більш значним.
• Температура навколишнього середовища - зміна температури навколишнього середовища безпосередньо впливає на точку роси. При нижчих температурах точка роси знижується, а це означає, що водяна пара починає конденсуватися.

Важливість точки роси на практиці

Розуміння необхідності контролю точки роси має вирішальне значення для багатьох технічних застосувань:

• Кондиціонування повітря та вентиляція - в системах опалення, вентиляції та кондиціонування повітря контроль точки роси необхідний для запобігання утворенню конденсату на повітроводах, що може призвести до корозії, утворення плісняви та пошкодження інфраструктури.
• Будівництво - у будівництві точка роси відіграє ключову роль у запобіганні утворенню конденсату на стінах будівель, що може призвести до появи цвілі та ослаблення конструкцій.
• Промислова пневматика - у промисловості контроль точки роси стисненого повітря необхідний для забезпечення надійності та довговічності машин та обладнання, що працюють на стисненому повітрі.

• Нафтогазова промисловість - необхідно контролювати точку роси вуглеводневих газів, щоб запобігти утворенню конденсату, який може призвести до засмічення труб і пошкодження обладнання.

• Автомобільна промисловість - на складальних і фарбувальних лініях, де використовуються пневматичні інструменти, контроль вологості має вирішальне значення для уникнення корозії та забезпечення якості обробки поверхні.
• Аерокосмічна промисловість - в аерокосмічній галузі пневматичні системи використовуються в різних виробничих процесах і процесах технічного обслуговування. Волога в стисненому повітрі може призвести до виходу з ладу критично важливих компонентів системи, таких як клапани і приводи, що в кінцевому підсумку може негативно вплинути на якість продукції і, таким чином, поставити під загрозу безпеку.

• Харчова промисловість - у харчовій промисловості сухе повітря необхідне для уникнення забруднення продуктів і підтримання гігієнічних умов виробництва. Усунення конденсату також запобігає росту цвілі та бактерій.

• Фармацевтична промисловість - виробництво ліків вимагає точного контролю вологості для запобігання псуванню та забрудненню продукції. У цьому секторі точка роси повинна підтримуватися на дуже низькому рівні, щоб забезпечити оптимальні умови в стерильному середовищі.

Методи контролю точки роси в пневматичних системах

Контроль точки роси в системах стисненого повітря має вирішальне значення для забезпечення безперервної роботи і довговічності обладнання. Тому для зниження вологості стисненого повітря і контролю точки роси використовуються кілька технологій, вимірювальних приладів:

Осушувачі повітря - найпоширенішим способом зниження точки роси стисненого повітря є використання осушувачів повітря. Існує кілька типів цих пристроїв:

• Осушувачі з холодоагентом (рефрижераторного типу) - охолоджують повітря для конденсації і видалення вологи, що знижує температуру точки роси приблизно до +3°C. Вони зазвичай використовуються там, де повітря не повинно бути повністю сухим.
• Адсорбційні осушувачі - використовують адсорбційний матеріал, який поглинає вологу з повітря. Вони дозволяють знизити точку роси до -40°C, що необхідно для більш критичних застосувань, таких як фармацевтика та оптика.
• Мембранні осушувачі - працюють за принципом селективної проникності мембрани, видаляючи вологу з повітря. Застосовуються в невеликих системах з підвищеними вимогами до вологості.

Вологовідділювачі - ще одне рішення - вологовідділювачі, які видаляють краплі води, що утворюються в результаті конденсації. Зазвичай вони встановлюються на виході з компресора або осушувача для видалення більших частинок води.

Повітряні фільтри - фільтри використовуються для уловлювання частинок, масел і вологи, що містяться в стисненому повітрі. Сучасні фільтри можуть затримувати дрібні частинки води і забезпечувати більш сухе повітря.

Системи моніторингу - вдосконалені пневматичні системи використовують датчики точки роси для моніторингу вмісту вологи в режимі реального часу і дозволяють автоматично керувати сушарками і сепараторами, щоб підтримувати бажаний рівень вологості.

Вплив низької та високої точки роси на роботу систем стисненого повітря

Залежно від сфери застосування та конкретного процесу, що виконується, різні пневматичні системи мають різні вимоги до точки роси. Нижче розглянуто вплив низької та високої точки роси на роботу систем стисненого повітря.

• Низька точка роси - для деяких промислових застосувань, особливо тих, що працюють за низьких температур навколишнього середовища (наприклад, -20°C), необхідно знизити точку роси стисненого повітря, щоб уникнути утворення конденсату. За допомогою адсорбційних осушувачів можна досягти точки роси -40°C, що гарантує, що повітря залишається сухим навіть за низьких температур. Низька точка роси особливо важлива для застосувань, що вимагають чистоти і надійності, таких як фармацевтична промисловість, оптичне виробництво або сучасні складальні лінії в електронній промисловості.
• Висока точка роси - якщо точка роси стисненого повітря занадто висока, всередині системи може утворюватися конденсат, що призводить до утворення і відкладення води в лініях, корозії і виходу з ладу пневматичного обладнання. Навіть невелика кількість води в системі може призвести до серйозних проблем, таких як блокування клапанів або пошкодження делікатних компонентів. Ось чому, коли пневматичні системи працюють в умовах низьких температур, так важливо стежити за точкою роси і підтримувати її на досить низькому рівні.