Vad är tryckdaggpunkten för tryckluft?

En offert landar på ditt skrivbord med en rad som lyder "torkarutlopp: -40 graders tryckdaggpunkt." Eller ett instrument i anläggningen visar +12 grad och du är inte säker på om det är bra eller dåligt. Hur som helst, numret är viktigare än de flesta specifikationerna på arket, och det är det nummer som kunderna oftast läser fel.

Här är det korta svaret före detaljen: tryckdaggpunkten för tryckluft är den temperatur vid vilken vattenånga i luften börjar kondensera medan luften fortfarande har sitt arbetstryck. Ett lägre tal betyder torrare luft. En tryckdaggpunkt på -40 grader betyder att luften håller så lite fukt att inget kondenserar ur den förrän temperaturen sjunker till -40 grader.

Varför behövdes det mer än en mening? För att samma fras betyder något annorlunda beroende på var den mäts, och för att siffran är meningslös utan trycket den mättes vid. Dessa två fakta orsakar de flesta av argumenten mellan slutanvändare och utrustningsleverantörer.

Den här artikeln behandlar det metriska från början: vad det är, varför det skiljer sig från daggpunkten på en väderrapport, aritmetiken som förbinder de två, klasstabellen ISO 8573-1 som förvandlar siffran till en specifikation, vilken torkteknik som når vilken nivå, hur man väljer ett mål för ditt eget system och hur man avgör om en avläsning du har fått kan lita på.

Vad tryckdaggpunkt betyder egentligen

Varje gas innehåller vattenånga. Hur mycket den kan hålla beror på temperaturen. Varm luft rymmer mer, kall luft rymmer mindre. Daggpunkten är helt enkelt den temperatur vid vilken luften håller allt den kan - mättnad - och all ytterligare kylning tvingar ut överskottet som flytande vatten.

Tryckdaggpunkt tillämpar denna definition på luft som hålls över atmosfärstryck. EnligtAtlas Copcos förklaring av tryckdaggpunkt, är tryckdaggpunkten den temperatur till vilken tryckluft kan kylas utan att fukten i den kondenserar, och en lågtrycksdaggpunkt indikerar alltid en låg vattenhalt. Atmosfärisk daggpunkt, däremot, beskriver samma luft efter att den har expanderats tillbaka till ungefär en stapel - siffran som en väderprognos rapporterar.

Den distinktionen är inte akademisk. Eftersom daggpunkten beror på trycket, kan en atmosfärisk avläsning som tas efter expansion inte jämföras med en tryckdaggpunkt vid linjetryck, och att blanda de två ligger bakom en stor del av de omtvistade torkarnas offerter.

Varför branschen anger daggpunkt istället för relativ luftfuktighet

Relativ luftfuktighet talar om hur nära luften är mättnad i procent, vilket låter användbart tills du märker att uppvärmning av luft sänker sin relativa luftfuktighet utan att ta bort en enda vattenmolekyl. Relativ luftfuktighet ändras med temperaturen; fuktinnehåll inte. Daggpunkt uttrycker själva fukthalten, som en temperatur, så den förblir meningsfull när luften rör sig genom ett system som kyler, expanderar och återkomprimerar den. Det är därför som ISO 8573-1 specificerar tryckluftsfuktighet som en tryckdaggpunkt snarare än en fuktighetssiffra.

Notera:En tryckdaggpunktssiffra är ofullständig utan två följeslagare - trycket vid vilket den appliceras och inloppstemperaturen som torktumlaren var klassad för. En gradering på −40 grader vid ett 38 graders inlopp är en annan maskins prestanda än samma etikett vid ett 50 graders inlopp.

Tryckdaggpunkt vs atmosfärisk daggpunkt: varför de två siffrorna skiljer sig åt

Kompression tillför inte vatten till luften. Det tar bort utrymme.

När en kompressor pressar omgivande luft från en bar till sju, packar den ungefär sju gånger ångan i samma rörvolym. Vattenmassan är oförändrad, men dess partialtryck - andelen av det totala trycket som vattenångan bidrar med - stiger i proportion. Högre ångpartialtryck betyder att mättnad sker vid en högre temperatur, så daggpunkten stiger.

Kör det omvänt och beteendet förklarar sig själv. Lufta samma luft tillbaka till atmosfären och ångpartialtrycket kollapsar; daggpunkten som skulle mätas sjunker kraftigt. För samma parti luft är en tryckdaggpunkt alltid högre - blötare-ser ut - än dess atmosfäriska daggpunkt. Atlas Copcos riktlinjer för luft-torkning ger ett brett citerat exempel:en tryckdaggpunkt på +2 grad vid 7 bar motsvarar ungefär -23 grader vid atmosfärstryck.

Två praktiska konsekvenser följer.

Först, om en leverantör anger en vackert låg daggpunkt utan att ange trycket, fråga var det uppmättes. En siffra som tas efter expansion är en atmosfärisk daggpunkt, och den verkliga -tryckdaggpunkten vid torkens utlopp kommer att vara avsevärt högre. För det andra, om din anläggning accepterar luft vid en tryckdaggpunkt på -20 grader och någon mäter en atmosfärisk daggpunkt på -40 grader på ett prov, kan dessa två avläsningar beskriva exakt samma luft. Inget är fel; de två siffrorna uttrycks helt enkelt vid olika tryck.

Hur trycket flyttar daggpunkten: omvandlingen, utarbetad

Du behöver inte ett psykrometriskt diagram för att kontrollera en konvertering, men du behöver tänka i absolut press. Manometertrycket mäts i förhållande till atmosfären, så vid havsnivå bär en 7 bar manometerslinje faktiskt ungefär 8,013 bar absolut, eftersom 7 + 1.013=8.013.

Med den siffran är omvandlingen en operation i tre-steg. Håll vattenångans partialtryck konstant, skala det med förhållandet mellan de absoluta trycken och omvandla sedan det resulterande ångtrycket tillbaka till en temperatur med det omvända till ett mättnadsångtrycksförhållande.ICS Schneiders guide för att konvertera tryck och atmosfäriska daggpunktsvärdenanger metoden, som återges i förenklad form i tabellen nedan.

Som en tumregel, vid 7 bar(g) är gapet mellan en tryckdaggpunkt och dess atmosfäriska ekvivalent ungefär 17 till 25 grader, och gapet vidgas när luften blir blötare. Torr luft ger en större spridning; fuktig luft en mindre.

Två fungerande exempel

Exempel 1 - från torktumlarens utlopp till ett ventilerat prov.En torktumlare ger en tryckdaggpunkt på +3 grad vid 7 bar(g). Linjetrycket i absoluta tal är 8,013 bar. Om provet expanderas till atmosfären vid 1,013 bar, sjunker ångpartialtrycket med en faktor på 1,013 ÷ 8,013, eller ungefär en åttondel. Att omvandla det lägre ångtrycket tillbaka till en temperatur återgår ungefär -21 grader. Så de -21 grader som teknikern ser på ett ventilerat prov är den korrekta atmosfäriska daggpunkten för luft med en +3 graders tryckdaggpunkt.

Exempel 2 - från ett ventilerat prov tillbaka till linjen.Anta att en bärbar hygrometer visar −40 grader på luft som släpps ut till atmosfären, och någon föreslår att man ska specificera en torktumlare från den siffran. Om man arbetar med samma förhållande i motsatt riktning, är den ekvivalenta tryckdaggpunkten vid 7 bar(g) ungefär −20 grader. Det är en klass lägre än −40 grader som siffran verkade lova. Det är just detta fel som leder till att en anläggning specificeras för klass 3 torrhet när processen behöver klass 2.

Varning:Ange aldrig en torktumlare från en atmosfärisk daggpunktsavläsning. Omvandla alltid till tryckdaggpunkten vid systemets faktiska drifttryck, eftersom det är den siffra som prestandan kommer att bedömas mot.

ISO 8573-1 fuktklasser och vad var och en kostar dig

ISO 8573-1:2010 definierar tryckluftens renhet i tre föroreningsfamiljer - partiklar, vatten och olja. Vattenhalten uttrycks som en maximal tryckdaggpunkt vid systemets drifttryck, vilket är det som gör standarden direkt jämförbar med en torkspecifikation. Klass 0 definieras som strängare än klass 1 och avtalas mellan användaren och leverantören snarare än fastställs av tabellen.

Klasströskelvärdena nedan följer fuktklasstabellen iCAGI:s handbok för tryckluft och gas, med typiska applikationer hämtade frånAtlas Copcos guide till ISO 8573-1 luftkvalitetsklasser.

Klassen du behöver ställs in av den mest känsliga applikation som är ansluten till systemet, inte av genomsnittet. Den enda regeln löser en stor del av specifikationsargumenten, eftersom den omvandlar en vag önskan om "torr luft" till en tröskel som en leverantör kan hållas vid.

Kostnaden för att köpa en klass behöver du inte

Att bli torrare är inte gratis, och straffen landar mest i regenereringsenergi och förlorad tryckluft snarare än i inköpspriset.

Värmefria torkmedelstorkar, arbetshästen för klass 2 och klass 3 applikationer, förbrukar en betydande del av sin egen nominella effekt som spolluft. DeCompressed Air Challenge vägledning om torkmedelstorkarsätter siffran på 15 till 20 procent av torktumlarens kapacitet, medan en kyltork drar ungefär 0,8 kW per 100 cfm kapacitet när den kompressoreffekt som behövs för att övervinna dess tryckfall är inkluderad. I årliga termer,Chemical Processings analys av värmefria torktumlars energianvändningnoterar att en 1 000-cfm värmelös torktumlare som körs kontinuerligt med fast-cykelkontroll kommer att förbruka i storleksordningen 300 000 kWh per år.

Inriktningen för den handeln är också väletablerad: publicerade jämförelser placerar kalla-regenererade värmelösa torktumlare cirka 35 procent högre i energiförbrukning än värme-regenererade fläktar-utblåsningskonstruktioner, och fläktar-värmeenheter minskar spolningen till ungefär 0 till 3 procent av klassificeringen eftersom de regenererar luft istället för att torka produkten.

Mot detta är kostnaden för att vara en klass för torr reell och återkommande: du köper en större kompressor för att täcka reningsförluster och du betalar för kraften för att regenerera torkmedel som inte behövde regenereras. För en anläggning vars rörledning aldrig sjunker under +15 grad är en klass 4-specifikation det tekniskt korrekta svaret, och en klass 2-specifikation är pengar som spenderas på skydd som systemet inte krävde.

Vilken torkteknik når vilken tryckdaggpunkt

När en måltryckdaggpunkt väl är inställd följer teknikvalet till stor del, eftersom varje torkningsmetod har ett karakteristiskt band som den kan nå ekonomiskt.

Om du vill se hur tekniken sitter i den bredare behandlingskedjan - vad efterkylaren och separatorn tar bort före torktumlaren och vad filtren tar bort efter den - som beskrivs i förklaringen avvad en tryckluftstork gör.

Kyltorkning täcker den största delen av industrins efterfrågan eftersom de flesta växter bara behöver skydda rörledningar och verktyg inomhus. Dessa enheter kyler luften till några grader över fryspunkten och håller en stabil utloppstryckdaggpunkt, vilket är anledningen tillkylda lufttorkaratt använda den senaste generationen av kalla-scendesigner förblir standardvalet för allmän växtluft. De publicerade PDP-banden från tillverkare i detta segment - inklusive Sollant Treatments kylområde, klassade för en stabil 2 till 10 graders tryckdaggpunkt, och dess modulära och vakuum-assisterade torkmedelsfamiljer vid −20 till −40 grader - stämmer noga överens med leverantörstabellen ovan, quote som är bra i jämförelse med en klasstabell ovan. Där valet mellan de två huvudfamiljerna verkligen är nära,{10}}ställs avvägningarna mellan reningsförlust, kapitalkostnad och uppnåelig daggpunkt i jämförelsen avhur torkmedel och kyltorkar jämförs.

En varning är viktigare än någon annan när man läser siffror för torkmedelsprestanda: PDP-värden anges vid en nominell inloppstemperatur, vanligtvis 38 grader eller lägre. Mata en torkmedelstork 45 graders luft och den uppnåbara daggpunkten försämras, eftersom torkmedelsbädden kämpar mot en tyngre fuktbelastning och en varmare regenereringscykel. Korrektionsfaktorer finns för flöde, tryck och temperatur, och att tillämpa dem är skillnaden mellan en specifikation som håller och en som sviker i augusti.

Välja en måltryckdaggpunkt för ditt system

Det finns en regel som gör det tunga lyftet, och den kommer från en standard snarare än från en leverantör. Ange åtminstone en tryckdaggpunkt10 grader (18 grader F) under den kallaste temperaturenluften kommer att stöta på var som helst i distributionsnätet, när som helst på året. Resonemanget är direkt: om tryckdaggpunkten ligger under den kallaste ytan som luften berör kan kondens inte bildas, eftersom mättnad aldrig uppnås.

För instrumentluft är kravet formaliserat. Som angesi ANSI/ISA-7.0.01 instrument-luft-kravet, tryckdaggpunkten som mäts vid torktumlarens utlopp måste vara minst 10 grader under den lägsta omgivningstemperatur som systemet kommer att uppleva, och standardtaket för instrumentluft är +4 graders tryckdaggpunkt.

Applikationskraven skärps därifrån:

Direkt produktkontakt är fallet där de snävare siffrorna kommer från riktlinjer för livsmedelssäkerhet snarare än från en kompressorstandard -Process Sensing Technologies vägledning om livsmedels-luftanger att tryckluft som möter livsmedel eller drycker direkt bör uppfylla eller överstiga ISO 8573-1 klass 2, en tryckdaggpunkt på -40 grader eller bättre, och att inga flytande vatten eller vattenaerosoler är tillåtna.

Var målet ska bo och var det inte ska

En enskild anläggnings-bred tryckdaggpunkt är vanligtvis fel arkitektur. Om en process på en webbplats behöver −40 grader medan allt annat är innehåll i +3 grader, innebär att torka hela nätverket till klass 2 att betala en kontinuerlig spolnings-luft- och energiavgift över hela anläggningen för att betjäna en maskin.

Det mer ekonomiska arrangemanget är att torka huvuddelen av anläggningen till klass 4 med en kyltork, och sedan installera en liten torkmedels- eller membrantork-av-användning direkt uppströms om den känsliga processen. Du betalar endast torkmedelsavgiften för den luft som faktiskt behöver den, och huvuddelen av systemet fortsätter att köras med den billigaste torkmetoden som finns. De praktiska gränserna för detta tillvägagångssätt - flödesnedsättning, hur-användningsenheter- beter sig vid dellast - tas upp i genomgången avanpassa en torktumlare till din kompressors flöde, tryck och daggpunkt.

Hur man mäter och verifierar tryckdaggpunkt

Att specificera en daggpunkt och uppnå den är två olika problem, och gapet mellan dem är nästan alltid ett mätnings- eller installationsproblem snarare än ett torkfel.

Det finns två sensorfamiljer i vanlig användning, och de sitter på olika punkter på noggrannhetsskalan.Vaisalas jämförelse av daggpunktsavkänningsteknologieranger avvägningen-tydligt: ​​kapacitiva polymersensorer dominerar anläggningsövervakning eftersom de är kompakta, snabba och prisvärda, med en noggrannhet vanligtvis runt ±2 graders daggpunkt, medan kylda-spegelhygrometrar mäter fasändringen direkt och når ungefär ±0,1 till 0,15 grader, vilket är anledningen till att de används som referensinstrument och kalibreringsinstrument.

Den exakthetsskillnaden är viktigare än den först verkar. Om ditt processkrav ligger inom 2 grader från torktumlarens nominella effekt, kan en ±2 graders sensor inte bevisa att du är i specifikationen - den kan bara indikera att du förmodligen är nära den.

Följande genomgång från CS Instruments täcker hur en mätkammare fungerar i praktiken, inklusive provtagningsarrangemangen som håller en sensor borta från våt gas och i ett representativt flöde:

Installationsregler som avgör om avläsningen är verklig

En tryckdaggpunktsavläsning är endast giltig vid det tryck som den togs vid, vilket är anledningen till att provtagningsarrangemangen har så stor betydelse. Tryckfall i slangar, filter eller en mätcell förvränger värdet; en avläsning som tas efter expansion till atmosfären är inte alls en tryckdaggpunkt. Praktisk installationsvägledning konvergerar på en konsekvent uppsättning regler:

• Montera sensorn vertikalt på den torra sidan av systemet. Installera den aldrig upp och ner, horisontellt, i våt gas eller i ett dött ben där luft inte strömmar.
• Placera den nedströms om torktumlaren och nedströms den slutliga filtreringen när du verifierar torkens prestanda, eller direkt uppströms om en kritisk användningspunkt när du skyddar en process.
• Tillåt avstånd från utloppet på en torkmedelstork. Mätning omedelbart vid utloppet utsätter sensorn för regenereringscykelsvängningar och ger sågtandsavläsningar- som ser ut som ett fel men inte är det.
• Håll provledningarna korta, läcka-täta och gjorda av rostfritt stål eller PTFE snarare än fuktabsorberande-plast, och kontrollera provflödet - för lite saktar ner responsen, för mycket skapar tryckfallsfel.
• Om ledningsförhållandena är för varma, smutsiga eller våta för en sensor, använd en provtagningscell eller avtappningsledning istället för att montera i huvudledningen.

Praktisk installationserfarenhet

Enligt vår erfarenhet av skruvkompressorinstallationer är flera problem som verkar vara "kompressorfel" faktiskt relaterade till installationsförhållandena.

Till exempel, under driftsättningen, ägnar våra ingenjörer särskild uppmärksamhet åt:

• ventilation och värmeavledning runt kompressorrummet;
• tillräckligt utrymme för underhåll och filterbyte;
• insugningsluftens renhet och ledning;
• strömförsörjningsstabilitet och korrekt motorrotation;
• tryckluftsrörstorlek och tryckfall;
• kondensatdränering och installation av torktumlare;
• omgivningstemperatur, särskilt i varma klimat.

Dessa kontroller är särskilt viktiga för projekt i regioner med höga omgivningstemperaturer, dammiga miljöer eller begränsad kompressorrumsventilation-.

Fältanteckning från vårt teknikteam

Ett vanligt misstag är att utvärdera kompressorns prestanda utan att först kontrollera installationsmiljön. En kompressor som arbetar i ett dåligt ventilerat rum kan uppleva högre in- och utloppstemperaturer, vilket kan påverka driftseffektiviteten och utlösa hög-temperaturskydd.

Av denna anledning rekommenderar vi att du kontrollerar de faktiska installationsförhållandena innan du drar slutsatsen att själva kompressorn inte fungerar.

Fem anledningar till att en daggpunktsläsning vilseleder

När en avläsning är utanför specifikation är orsaken oftare uppströms än i sensorn:

1. Torktumlaren är underdimensionerad eller överbelastad.En torktumlare vald på kompressorns märkskylt i stället för uppmätt flöde kommer att missa sin nominella tryckdaggpunkt när systemet närmar sig kapaciteten. Rensningshastigheten ställs in mot torktumlarens betyg, inte det faktiska flödet, så en halv{1}}laddad torktumlare förbrukar fortfarande sin fulla reningsmängd.
2. För-filter är igensatta.Stigande tryckfall över ett koalescerande filter minskar flödet genom torktumlaren och stör balansen som enheten var klassad för.
3. Inloppsluften är för varm.En svag efterkylare eller ett dåligt ventilerat kompressorrum trycker in varm, fuktig-luft i torktumlaren. Detta är den enskilt vanligaste orsaken till att en torkmedelstork inte fungerar på en sommareftermiddag.
4. Torkmedlet är slut eller regenereringen har misslyckats.Avluftningsventiler, värmare och fläktar fungerar alla tyst. Ett regenereringsfel visar sig som en stadigt stigande utloppsdaggpunkt veckor innan någon märker vatten i ledningen.
5. Kondensat avlägsnas inte.Felaktiga automatiska avlopp, blockerade silar eller rörsystem med otränade låga punkter tillåter flytande vatten att transporteras nedströms, där det ger våta avläsningar och våta verktyg trots att torktumlaren fungerar korrekt.

Sensordrift sitter bredvid dessa som en komplicerande faktor snarare än en orsak: en kapacitiv sensor som inte har kalibrerats kan underskatta eller överskatta den verkliga tryckdaggpunkten i månader. Kontinuerlig loggning plus ett dokumenterat kalibreringsintervall är det enda sättet att skilja en verklig trend från instrumentdrift, och det är också bevisen som en ISO 8573-1-revision förväntar sig att se.

Vanliga missuppfattningar om tryckdaggpunkt

"En låg daggpunktssiffra innebär alltid torrare luft." Endast om trycket är detsamma. En −50 graders atmosfärisk daggpunkt kan motsvara en tryckdaggpunkt runt −30 grader vid 7 bar - fuktigare i systemtermer än en angiven −40 graders tryckdaggpunkt.

"Torkarens utloppsdaggpunkt är den daggpunkt som processen ser." Inte nödvändigtvis. Luft som lämnar torktumlaren vid −40 grader kan ta upp fukt nedströms från ett mättat filter, en våt behållare eller en otränad låg punkt. Om processen är kritisk, mät vid användningsstället såväl som vid torktumlarens utlopp.

"En −40 graders torktumlare ger −40 grader oavsett förhållanden." Torkmedlets prestanda värderas vid en specifik inloppstemperatur, tryck och flöde. Ändra någon av dem och den uppnåbara daggpunkten ändras med den. Det är därför det finns korrigeringsfaktorer och varför en torktumlare som fungerar på vintern kan missa sitt mål på sommaren.

"Torkare är alltid bättre." Torkare är alltid dyrare. Varje steg under cirka +3 grader kostar renluft, regenereringsenergi eller båda två - en kostnad som återkommer varje timme som anläggningen är igång.

Nästa steg

Siffran på offerten är bara meningsfull när den är bunden till ett tryck, ett inloppsförhållande och den kallaste ytan i ditt system. Om du arbetar igenom den beräkningen - kompressorflöde, arbetstryck, inlopps- och omgivningstemperaturer och daggpunktsklassen behöver den mest känsliga processen faktiskt - behandlingsspecialisterna påSollantkan kartlägga ditt system mot ISO 8573-1-klasserna och bekräfta storleken på torktumlaren som följer. Ta med driftsförhållandena snarare än modellnumret, så blir specifikationen enkel att avgöra.