تحسين جودة الهواء المضغوط باستخدام مجفف الامتزاز

يعد مبدأ العمل العام الخاص بمجففات الهواء بمادة مجففة بسيطًا. حيث يتدفق الهواء الرطب عبر المواد الاسترطابية (المواد النموذجية المستخدمة هي جل السيليكا والمناخل الجزيئية والألومينا النشطة) ومن ثم يصبح جافًا. عندما يتحول بخار الماء من الهواء المضغوط الرطب إلى مادة استرطابية أو "مادة مجففة،" فإن المادة المجففة تصبح مشبعة تدريجيًا بالماء الممتز.

لذلك، من المهم تجديد المادة المجففة بانتظام لاستعادة قدرتها على التجفيف. وعادة ما يتم تزويد مجففات الهواء بالامتزاز بوعاءَي تجفيف لذلك الغرض. سيقوم الوعاء الأول بتجفيف الهواء المضغوط الوارد بينما يتم تجديد الوعاء الثاني (كما هو الحال في طرق عمل مولد النيتروجين). يقوم كل وعاء ("برج") بتبديل المهام عندما يتم تجديد البرج الآخر بالكامل.

تبلغ نقطة تكاثف الضغط (PDP) التي تحققها هذه المجففات -40 درجة مئوية، ما يجعلها مناسبة لتوفير هواء جاف للغاية. ثمة 4 طرق مختلفة لتجديد المادة المجففة، وتحدد الطريقة المستخدمة نوع المجفف بالامتزاز. وعادةً ما تكون الأنواع الأكثر كفاءة من حيث استهلاك الطاقة أكثر تعقيدًا، ومن ثم تكون أكثر تكلفة للشراء.

1. مجففات التطهير بالامتزاز المجدَّدة ("المجففات غير الحرارية"). تُعد هذه المجففات مثالية لمعدلات تدفق الهواء الأقل. تحدث عملية التجديد بمساعدة الهواء المضغوط المتمدد ("المطهَّر") وتتطلب ما يقرب من 15-20% من السعة الاسمية للمجفف عند الضغط التشغيلي البالغ 7 بار.
2. مجففات التطهير المجدَّدة الساخنة. تعمل هذه المجففات على تسخين هواء التطهير المتمدد باستخدام مسخن هواء كهربائي، ومن ثمّ تحد من تدفق التطهير المطلوب بنسبة 8% تقريبًا. يستخدم هذا النوع 25% طاقة أقل من المجففات غير الحرارية.
3. المجففات المجدَّدة المزودة بنافخ. يتجمع الهواء المحيط حول سخان كهربائي ويُدفع إلى ملامسة المادة المجففة الرطبة لتجديدها. مع هذا النوع من المجففات، لا يُستخدم هواء مضغوط لتجديد المادة المجففة، ومن ثم يقل استهلاك الطاقة بنسبة 40% عن المجففات غير الحرارية.
4. المجففات التي تعمل بحرارة الضغط (مجففات "HOC"). تتجدد المادة المجففة في مجففات حرارة الضغط باستخدام الحرارة الموجودة في الضاغط. فبدلاً من تفريغ حرارة الهواء المضغوط في مبرد لاحق، يُستخدم الهواء الساخن لتجديد المادة المجففة. يمكن لهذا النوع من المجففات توفير درجة تكاثف نموذجية تبلغ -20 درجة مئوية من دون إضافة أي طاقة. كما يمكن الحصول على درجة تكاثف أقل من خلال إضافة المزيد من السخانات.

يجب دائمًا ترتيب الفصل والتصريف المضمون لمياه التكثيف قبل التجفيف بالامتزاز. وفي حالة إنتاج الهواء المضغوط باستخدام الضواغط المشحمة بالزيت، يلزم كذلك تركيب فلتر فصل الزيت عكس اتجاه معدّة التجفيف.

تقتضي معظم الحالات استخدام فلتر جسيمات بعد التجفيف بالامتزاز. لا يمكن استخدام المجففات التي تعمل بحرارة الضغط إلا مع ضواغط خالية من الزيت حيث إنها تنتج حرارة عالية بدرجة كافية لتجديد المجفف. ثمة نوع خاص من مجففات حرارة الضغط وهو مجفف الامتزاز الأسطواني الدوار.

يحتوي هذا النوع من المجففات على أسطوانة دوارة مملوءة بمادة مجففة. وبذلك يتجدد مقطع واحد بمقدار 1/4 من خلال تدفق جزئي للهواء المضغوط الساخن (عند 130-200 درجة مئوية). ثم يتم تبريد الهواء المجدَّد، وتصريف التكثيف قبل أن يعود الهواء عبر الجهاز الطارد إلى تدفق الهواء المضغوط الرئيسي.

ويُستخدم باقي سطح الأسطوانة (الثلاثة أرباع) لتجفيف الهواء المضغوط القادم من المبرد اللاحق للضاغط. يتجنب مجفف درجة حرارة الضغط فقد الهواء المضغوط، وتقتصر متطلبات الطاقة على مقدار الطاقة الضروري لتدوير الأسطوانة. فمثلاً يستهلك المجفف الذي سعته 1000 لتر/ثانية طاقة كهربائية تبلغ 120 واط فقط. إضافة إلى ذلك، لا يتم فقد أي هواء مضغوط ولا يلزم استخدام فلاتر الزيت ولا فلاتر الجسيمات.