एअर सोर्स इक्विपमेंट म्हणजे काय? त्यात कोणती उपकरणे असतात?

एअर सोर्स इक्विपमेंट म्हणजे काय? त्यात कोणती उपकरणे असतात?

हवेचा स्रोत असलेले उपकरण म्हणजे संकुचित हवा निर्माण करणारे यंत्र – एअर कंप्रेसर. एअर कंप्रेसरचे अनेक प्रकार आहेत, त्यापैकी सामान्य प्रकारांमध्ये पिस्टन प्रकार, सेंट्रीफ्यूगल प्रकार, स्क्रू प्रकार, स्लाइडिंग वेन प्रकार, स्क्रोल प्रकार इत्यादींचा समावेश होतो.
एअर कंप्रेसरमधून बाहेर पडणाऱ्या संकुचित हवेमध्ये ओलावा, तेल आणि धूळ यांसारख्या प्रदूषकांचे प्रमाण जास्त असते. न्यूमॅटिक प्रणालीच्या सामान्य कार्यामध्ये या प्रदूषकांमुळे होणारी हानी टाळण्यासाठी, त्यांना योग्यरित्या काढून टाकण्याकरिता शुद्धीकरण उपकरणांचा वापर करणे आवश्यक आहे.

वायू स्रोत शुद्धीकरण उपकरणे ही अनेक उपकरणे आणि साधनांसाठी वापरली जाणारी एक सामान्य संज्ञा आहे. उद्योगात वायू स्रोत शुद्धीकरण उपकरणांना अनेकदा 'पोस्ट-प्रोसेसिंग उपकरणे' असेही संबोधले जाते, ज्यामध्ये सामान्यतः गॅस साठवण टाक्या, ड्रायर, फिल्टर इत्यादींचा समावेश होतो.
● हवेची टाकी
गॅस साठवण टाकीचे कार्य म्हणजे दाबाचे स्पंदन दूर करणे, रुद्धोष्म प्रसरण आणि नैसर्गिक शीतलीकरणावर अवलंबून तापमान कमी करणे, संकुचित हवेतील ओलावा आणि तेल वेगळे करणे, आणि ठराविक प्रमाणात वायू साठवणे. एकीकडे, यामुळे अल्प कालावधीत एअर कंप्रेसरचा हवेचा वापर हा त्याच्या आउटपुट हवेच्या प्रमाणापेक्षा जास्त असण्याचा विरोधाभास कमी होतो. दुसरीकडे, जेव्हा एअर कंप्रेसर निकामी होतो किंवा वीजपुरवठा खंडित होतो, तेव्हा ही टाकी अल्प कालावधीसाठी हवेचा पुरवठा कायम ठेवू शकते, जेणेकरून वायवीय उपकरणांची सुरक्षितता सुनिश्चित करता येते.

●एअर ड्रायर

नावाप्रमाणेच, कॉम्प्रेस्ड एअर ड्रायर हे कॉम्प्रेस्ड एअरमधील पाणी काढून टाकणारे एक प्रकारचे उपकरण आहे. यामध्ये सामान्यतः वापरले जाणारे दोन प्रकार आहेत: फ्रीझ ड्रायर आणि ॲडसॉर्प्शन ड्रायर, तसेच डेलिक्वेसेंट ड्रायर आणि पॉलिमर मेंब्रेन ड्रायर. रेफ्रिजरेटेड ड्रायर हे कॉम्प्रेस्ड एअरमधील पाण्याचे प्रमाण कमी करण्यासाठी सर्वात जास्त वापरले जाणारे उपकरण आहे आणि ते सामान्यतः हवेच्या स्रोताच्या गुणवत्तेची आवश्यकता असलेल्या प्रसंगी वापरले जाते. रेफ्रिजरेटेड ड्रायर हे कॉम्प्रेस्ड एअरमधील पाण्याच्या वाफेचा आंशिक दाब हा कॉम्प्रेस्ड एअरच्या तापमानावर अवलंबून असतो, या वैशिष्ट्याचा वापर करून शीतलीकरण, निर्जलीकरण आणि कोरडे करण्याची प्रक्रिया पार पाडते. उद्योगात कॉम्प्रेस्ड एअर रेफ्रिजरेटेड ड्रायरला सामान्यतः "रेफ्रिजरेटेड ड्रायर" म्हणून ओळखले जाते. त्याचे मुख्य कार्य कॉम्प्रेस्ड एअरमधील पाण्याचे प्रमाण कमी करणे, म्हणजेच कॉम्प्रेस्ड एअरचे "दवबिंदू तापमान" कमी करणे हे आहे. सामान्य औद्योगिक कॉम्प्रेस्ड एअर प्रणालीमध्ये, कॉम्प्रेस्ड एअर कोरडे करण्यासाठी आणि शुद्ध करण्यासाठी (ज्याला पोस्ट-प्रोसेसिंग असेही म्हणतात) हे एक आवश्यक उपकरण आहे.

१ मूलभूत तत्त्व

दाब देऊन, थंड करून, अधिशोषण करून आणि इतर पद्धतींद्वारे पाण्याची वाफ काढून टाकण्याचा उद्देश संकुचित हवेद्वारे साध्य करता येतो. फ्रीझ ड्रायर ही थंड करण्याची एक पद्धत आहे. आपल्याला माहित आहे की एअर कंप्रेसरने संकुचित केलेल्या हवेमध्ये विविध वायू आणि पाण्याची वाफ असते, म्हणून ती दमट हवा असते. दमट हवेतील आर्द्रतेचे प्रमाण साधारणपणे दाबाच्या व्यस्त प्रमाणात असते, म्हणजेच, दाब जितका जास्त, तितकी आर्द्रतेची पातळी कमी. हवेचा दाब वाढवल्यानंतर, हवेतील पाण्याची वाफ निर्धारित मर्यादेपलीकडे जाऊन पाण्यात रूपांतरित होते (म्हणजेच, संकुचित हवेचे आकारमान कमी होते आणि ती मूळ पाण्याची वाफ सामावून घेऊ शकत नाही).

याचा अर्थ असा की, सुरुवातीला आत घेतलेल्या हवेच्या तुलनेत आर्द्रतेचे प्रमाण कमी होते (येथे संकुचित हवेच्या या भागाचे असंकोचित स्थितीत परत येणे सूचित करते).

तथापि, एअर कंप्रेसरमधून बाहेर पडणारी हवा ही संकुचित हवाच असते आणि त्यातील पाण्याच्या वाफेचे प्रमाण सर्वाधिक असते, म्हणजेच ती वायू आणि द्रव यांच्या एका क्रांतिक अवस्थेत असते. या वेळी संकुचित हवेला संतृप्त अवस्था म्हणतात, त्यामुळे त्यावर थोडासा दाब दिला की पाण्याची वाफ लगेच वायू अवस्थेतून द्रव अवस्थेत बदलते, म्हणजेच पाण्याचे संघनन होते.

हवा हा पाणी शोषलेला एक ओला स्पंज आहे असे गृहीत धरल्यास, त्यातील आर्द्रतेचे प्रमाण हे शोषलेले पाणीच असते. जर स्पंजमधून थोडे पाणी बळजबरीने पिळून काढले, तर स्पंजमधील आर्द्रतेचे प्रमाण तुलनेने कमी होते. जर तुम्ही स्पंजला पूर्ववत होऊ दिले, तर तो नैसर्गिकरित्या मूळ स्पंजपेक्षा अधिक कोरडा होईल. यामुळे दाब देऊन पाणी काढून टाकण्याचा आणि वाळवण्याचा उद्देशही साध्य होतो.
स्पंज दाबण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान एका विशिष्ट दाबापर्यंत पोहोचल्यानंतर जर आणखी दाब दिला नाही, तर पाणी बाहेर येणे थांबते, ही संतृप्त अवस्था असते. दाबण्याची शक्ती वाढवत राहिल्यासही पाणी बाहेर येत राहते.

म्हणून, एअर कंप्रेसरच्या मुख्य भागामध्ये पाणी काढून टाकण्याचे कार्य असते आणि त्यासाठी दाब देण्याची पद्धत वापरली जाते, परंतु हा एअर कंप्रेसरचा उद्देश नसून एक 'त्रासदायक' भार आहे.

संपीडित हवेतून पाणी काढण्यासाठी 'दाब वाढवण्याची' पद्धत का वापरली जात नाही? याचे मुख्य कारण म्हणजे किफायतशीरपणा, कारण दाब १ किलोने वाढवल्यास ऊर्जेच्या वापरापैकी सुमारे ७% ऊर्जा खर्च होते, जे खूपच अकार्यक्षम आहे.

"कूलिंग" डिवॉटरिंग तुलनेने किफायतशीर आहे, आणि रेफ्रिजरेटेड ड्रायर हे उद्दिष्ट साध्य करण्यासाठी एअर कंडिशनरच्या डिह्युमिडिफिकेशनच्याच तत्त्वाचा वापर करतो. संतृप्त पाण्याच्या वाफेच्या घनतेला एक मर्यादा असल्यामुळे, वायुगतिकीय दाबामध्ये (२ MPa च्या मर्यादेत), असे मानले जाऊ शकते की संतृप्त हवेतील पाण्याच्या वाफेची घनता केवळ तापमानावर अवलंबून असते आणि तिचा हवेच्या दाबाशी काहीही संबंध नसतो.

तापमान जितके जास्त असेल, तितकी संतृप्त हवेतील पाण्याच्या वाफेची घनता जास्त असते आणि पाणीही जास्त असते. याउलट, तापमान जितके कमी असेल, तितके पाणी कमी असते (हे दैनंदिन जीवनातील सामान्य ज्ञानावरून समजू शकते, हिवाळा कोरडा आणि थंड असतो, तर उन्हाळा गरम आणि दमट असतो).

संपीडित हवेला शक्य तितक्या कमी तापमानापर्यंत थंड करा जेणेकरून त्यातील पाण्याच्या वाफेची घनता कमी होईल आणि "संघनन" होईल, संघननामुळे तयार झालेले पाण्याचे लहान थेंब गोळा करा आणि त्यांना बाहेर टाका, जेणेकरून संपीडित हवेतील ओलावा काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य होईल.

कारण यामध्ये संघनन आणि पाण्यात रूपांतर होण्याची प्रक्रिया समाविष्ट असते, तापमान "गोठणबिंदू" पेक्षा कमी असू शकत नाही, अन्यथा गोठण्याची प्रक्रिया पाणी प्रभावीपणे बाहेर काढू शकणार नाही. सामान्यतः फ्रीझ ड्रायरचे नाममात्र "दाब दवबिंदू तापमान" बहुतेक 2~10°C असते.

उदाहरणार्थ, 10°C वरील 0.7MPa चा “दाब दवबिंदू” हा “वातावरणीय दाब दवबिंदू” मध्ये -16°C वर रूपांतरित केला जातो. यावरून हे समजू शकते की, -16°C पेक्षा कमी नसलेल्या वातावरणात वापरल्यास, संकुचित हवा वातावरणात सोडल्यावर त्यात द्रव पाणी असणार नाही.

संपीडित हवेद्वारे पाणी काढण्याच्या सर्व पद्धती केवळ सापेक्षतः कोरड्या असतात आणि त्या एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंतच कोरडेपणा साधतात. ओलावा पूर्णपणे काढून टाकणे अशक्य आहे आणि वापराच्या गरजेपलीकडे कोरडेपणा साधण्याचा प्रयत्न करणे अत्यंत अकार्यक्षम ठरते.
२ कार्यप्रणाली

संपीडित हवा रेफ्रिजरेशन ड्रायर संपीडित हवेला थंड करून त्यातील पाण्याच्या वाफेचे द्रवरूप थेंबांमध्ये रूपांतर करतो, जेणेकरून संपीडित हवेतील आर्द्रतेचे प्रमाण कमी करण्याचा उद्देश साध्य होतो.
संघनित झालेले थेंब स्वयंचलित निचरा प्रणालीद्वारे यंत्रातून बाहेर टाकले जातात. जोपर्यंत ड्रायरच्या आउटलेटवरील डाउनस्ट्रीम पाइपलाइनचे सभोवतालचे तापमान इव्हॅपोरेटरच्या आउटलेटवरील दवबिंदू तापमानापेक्षा कमी नसते, तोपर्यंत दुय्यम संघनन होणार नाही.

३ कार्यप्रवाह

संकुचित हवा प्रक्रिया:
संपीडित हवा एअर हीट एक्सचेंजर (प्रीहीटर) [1] मध्ये प्रवेश करते, जे सुरुवातीला उच्च-तापमानाच्या संपीडित हवेचे तापमान कमी करते, आणि नंतर फ्रिऑन/एअर हीट एक्सचेंजर (इव्हॅपोरेटर) [2] मध्ये प्रवेश करते, जिथे संपीडित हवा अत्यंत वेगाने थंड केली जाते, तापमान दवबिंदू तापमानापर्यंत मोठ्या प्रमाणात कमी केले जाते, आणि वेगळे केलेले द्रव पाणी आणि संपीडित हवा वॉटर सेपरेटर [3] मध्ये वेगळे केले जातात, आणि वेगळे केलेले पाणी स्वयंचलित ड्रेनेज उपकरणाद्वारे मशीनमधून बाहेर टाकले जाते.

इव्हॅपोरेटरमध्ये [2] संकुचित हवा आणि कमी-तापमानाचे रेफ्रिजरंट उष्णतेची देवाणघेवाण करतात. यावेळी, संकुचित हवेचे तापमान खूप कमी असते, अंदाजे 2~10°C च्या दवबिंदू तापमानाइतके. जर कोणतीही विशेष आवश्यकता नसेल (म्हणजे, संकुचित हवेसाठी कमी तापमानाची आवश्यकता नसेल), तर सामान्यतः संकुचित हवा, कोल्ड ड्रायरमध्ये नुकत्याच प्रवेश केलेल्या उच्च-तापमानाच्या संकुचित हवेसोबत उष्णतेची देवाणघेवाण करण्यासाठी एअर हीट एक्सचेंजर (प्रीहीटर) [1] मध्ये परत जाते. असे करण्याचा उद्देश:

① वाळलेल्या संकुचित हवेच्या “टाकाऊ शीतलीकरणाचा” प्रभावीपणे वापर करून, कोल्ड ड्रायरमध्ये नुकत्याच प्रवेश केलेल्या उच्च-तापमानाच्या संकुचित हवेला पूर्व-थंड करावे, जेणेकरून कोल्ड ड्रायरचा रेफ्रिजरेशन भार कमी होईल;

② सुकलेल्या कमी तापमानाच्या संकुचित हवेमुळे मागच्या पाईपलाईनच्या बाहेरील बाजूस होणारे पाणी साचणे, ठिबकणे आणि गंज लागणे यांसारख्या दुय्यम समस्या टाळा.

रेफ्रिजरेशन प्रक्रिया:

रेफ्रिजरंट फ्रिऑन कंप्रेसरमध्ये प्रवेश करतो [4], आणि संपीडनानंतर, दाब वाढतो (आणि तापमान देखील वाढते), आणि जेव्हा ते कंडेन्सरमधील दाबापेक्षा किंचित जास्त असते, तेव्हा उच्च-दाबाचे रेफ्रिजरंट बाष्प कंडेन्सरमध्ये सोडले जाते [6]. कंडेन्सरमध्ये, उच्च तापमान आणि दाबावरील रेफ्रिजरंट बाष्प कमी तापमानाच्या हवेसोबत (एअर कूलिंग) किंवा शीतलक पाण्यासोबत (वॉटर कूलिंग) उष्णतेची देवाणघेवाण करते, ज्यामुळे रेफ्रिजरंट फ्रिऑनचे द्रवरूप अवस्थेत संघनन होते.

यावेळी, द्रव रेफ्रिजरंट केशिका नळी/विस्तार झडप [8] मधून फ्रिऑन/एअर उष्णता विनिमयकामध्ये (बाष्पीभवक) [2] प्रवेश करतो, जिथे त्याचा दाब कमी होतो (थंड होतो) आणि बाष्पीभवन होणाऱ्या बाष्पीभवकातील संकुचित हवेची उष्णता शोषली जाते. थंड करायची वस्तू – संकुचित हवा थंड होते, आणि बाष्पीभवन झालेली रेफ्रिजरंट वाफ पुढील चक्र सुरू करण्यासाठी कंप्रेसरद्वारे बाहेर खेचली जाते.

प्रणालीमध्ये रेफ्रिजरंट संपीडन, संघनन, प्रसरण (थ्रॉटलिंग) आणि बाष्पीभवन या चार प्रक्रियांद्वारे एक चक्र पूर्ण करतो. अखंड रेफ्रिजरेशन चक्रांद्वारे, संपीडित हवा गोठवण्याचा उद्देश साध्य केला जातो.
प्रत्येक घटकाची ४ कार्ये
हवा उष्णता विनिमयक
बाह्य पाईपलाईनच्या बाहेरील भिंतीवर पाणी साचू नये म्हणून, गोठवून वाळवलेली हवा इव्हॅपोरेटरमधून बाहेर पडते आणि एअर हीट एक्सचेंजरमध्ये उच्च-तापमानाच्या, गरम आणि दमट संकुचित हवेसोबत पुन्हा उष्णतेची देवाणघेवाण करते. त्याच वेळी, इव्हॅपोरेटरमध्ये प्रवेश करणाऱ्या हवेचे तापमान मोठ्या प्रमाणात कमी होते.

उष्णता विनिमय
बाष्पीभवकामध्ये रेफ्रिजरंट उष्णता शोषून घेतो आणि प्रसरण पावतो, ज्यामुळे तो द्रव अवस्थेतून वायू अवस्थेत बदलतो आणि उष्णता विनिमयामुळे संकुचित हवा थंड होते, त्यामुळे संकुचित हवेतील पाण्याची वाफ वायू अवस्थेतून द्रव अवस्थेत बदलते.

पाणी विभाजक
वॉटर सेपरेटरमध्ये अवक्षेपित झालेले द्रव पाणी संकुचित हवेपासून वेगळे केले जाते. वॉटर सेपरेटरची विलगीकरण कार्यक्षमता जितकी जास्त असते, तितकेच संकुचित हवेमध्ये पुन्हा बाष्पीभवन होणाऱ्या द्रव पाण्याचे प्रमाण कमी होते आणि संकुचित हवेचा दाब दवबिंदूही कमी असतो.

कंप्रेसर
वायुरूप रेफ्रिजरंट रेफ्रिजरेशन कंप्रेसरमध्ये प्रवेश करतो आणि उच्च तापमान, उच्च दाब असलेल्या वायुरूप रेफ्रिजरंटमध्ये रूपांतरित होण्यासाठी संकुचित केला जातो.

बायपास वाल्व
जर अवक्षेपित झालेल्या द्रवरूप पाण्याचे तापमान गोठणबिंदूच्या खाली गेले, तर संघनित झालेल्या बर्फामुळे बर्फाचा अडथळा निर्माण होईल. बायपास व्हॉल्व्ह रेफ्रिजरेशनचे तापमान नियंत्रित करू शकतो आणि दाब दवबिंदू एका स्थिर तापमानावर (१ ते ६°C दरम्यान) नियंत्रित करू शकतो.

कंडेन्सर

कंडेन्सर रेफ्रिजरंटचे तापमान कमी करतो, आणि रेफ्रिजरंट उच्च-तापमानाच्या वायू अवस्थेतून कमी-तापमानाच्या द्रव अवस्थेत बदलतो.

फिल्टर
फिल्टर रेफ्रिजरंटमधील अशुद्ध घटक प्रभावीपणे गाळतो.

केशिका/प्रसरण झडप
रेफ्रिजरंट केशिका नळी/विस्तार झडपेतून गेल्यानंतर, त्याचे आकारमान वाढते, त्याचे तापमान कमी होते आणि ते कमी तापमान व कमी दाबाचा द्रव बनते.

वायू-द्रव विभाजक
कंप्रेसरमध्ये प्रवेश करणाऱ्या द्रव रेफ्रिजरंटमुळे लिक्विड शॉक बसून रेफ्रिजरेशन कंप्रेसरचे नुकसान होऊ शकते, म्हणून रेफ्रिजरंट गॅस-लिक्विड सेपरेटर हे सुनिश्चित करतो की केवळ वायुरूप रेफ्रिजरंटच रेफ्रिजरेशन कंप्रेसरमध्ये प्रवेश करू शकेल.

स्वयंचलित निचरा
स्वयंचलित ड्रेन ठराविक अंतराने सेपरेटरच्या तळाशी साचलेले द्रव पाणी मशीनमधून बाहेर काढून टाकते.

ड्रायर

रेफ्रिजरेटेड ड्रायरचे फायदे म्हणजे त्याची संक्षिप्त रचना, सोयीस्कर वापर आणि देखभाल, तसेच कमी देखभाल खर्च. ज्या प्रसंगी संकुचित हवेच्या दाबाचे दवबिंदू तापमान खूप कमी नसते (०°C पेक्षा जास्त), अशा प्रसंगांसाठी तो योग्य आहे.
अधिशोषण ड्रायरमध्ये, त्यातून जबरदस्तीने प्रवाहित होणाऱ्या संकुचित हवेतील आर्द्रता कमी करण्यासाठी आणि ती कोरडी करण्यासाठी शुष्ककाचा वापर केला जातो. पुनरुत्पादक अधिशोषण ड्रायर्सचा वापर अनेकदा दैनंदिन केला जातो.
● फिल्टर
फिल्टर्सची विभागणी मुख्य पाईपलाईन फिल्टर्स, गॅस-वॉटर सेपरेटर्स, ॲक्टिव्हेटेड कार्बन डिओडोरायझेशन फिल्टर्स, स्टीम स्टेरिलायझेशन फिल्टर्स इत्यादींमध्ये केली जाते आणि हवेतील तेल, धूळ, ओलावा व इतर अशुद्धी काढून स्वच्छ संकुचित हवा मिळवणे हे त्यांचे कार्य आहे.