Druckluftkältetrockner

Ein Druckluftkältetrockner ist eine Maschine, die dafür sorgt, dass die Feuchtigkeit als Kondensat aus der von einem Kompressor erzeugten Druckluft entzogen wird.

Wirkungsweise

Die von einem Kompressor angesaugte Luft ist ein Gasgemisch, das neben Sauerstoff, Stickstoff und den "normalen Bestandteilen" auch Wasserdampf und ander luftverunreinigende Bestandteile enthält. Das Wasseraufnahmevermögen der Luft variiert und hängt vor allem von der Temperatur ab. Steigt die Lufttemperatur, dann steigt auch die Fähigkeit den Wasserdampf aufzunehmen. Wird das Volumen der Luft durch einen Kompressors verdichtet, erhöht sich der Wasserdampfanteil in der verdichteten Luft Druckluft, der dann bei Temperaturabsenkung als Kondensat ausfallen kann. Gerade in Druckluftanlagen und den vielen Anwendungsfällen ist das Kondensat schädlich. Die Korrosion wird gefördert, Anlagenbestandteile beschädigt, Arbeitsplätze und bearbeitet Produkte oder auch Lebensmittel belastet werden. Aus diesem Grund muss das Kondensat der Druckluft entzogen werden.

In einer Druckluftstation, kann der Druckluftkältetrockner direkt nach dem Kompressor (Variante 1), oder in Strömungsrichtung gesehen, nach einem Druckluftbehälter (Variante 2) installiert werden. Bei der Variante 2, kann die gute Vorkühlung über den Druckluftbehälter ausgenutzt werden, wodurch die Eintrittstemperatur der Druckluft in den Druckluftkältetrockner reduziert wird. Es ist ein konstanter Druckluftverbrauch ohne starke Druckschwankungen anzustreben, damit ein gleichbleibend guter Drucktaupunkt eingehalten werden kann. Bei Druckschwankungen kann es von Vorteil sein, den Druckluftkältetrockner nach dem Kompressor (Variante 1) zu installieren, da der Druckbehälter die getrocknete Druckluft speichert, und somit die Druckschwankungen ausgleichen kann. Nachteilig ist die höhere Eintrittstemperatur (hier ist die Austrittstemperatur des Kompressors entscheidend) in den Druckluftkältetrockner, das bei der Auslegung für den Druckluftkältetrockner berücksichtigt werden muss.^[1]

Funktionsprinzip Kältetrockner

Die Funktion der Kältetrockner basiert auf der Wasserdampfkondensation im Wärmeaustauschverfahren. Jeder Kältetrockner besitzt zumindest einen Luft-Kältemittel-Wärmeaustauscher und sollte aus energetischen Gesichtspunkten immer auch einen Luft-Luft-Wärmeaustauscher haben.^[2] Die warme Druckluft aus dem Kompressor strömt zuerst durch den Luft-Luft-Wärmeaustauscher. Dort wird sie von der bereits getrockneten und auch kalten Druckluft im Gegenstromprinzip vorgekühlt. Die getrocknete und kalte Druckluft nimmt die Wärmeenergie auf und tritt erwärmt aus dem Druckluftkältetrockner heraus. Die im Luft-Luft- Wärmeaustauscher vorgekühlte Druckluft strömt in den Luft-Kältemittel-Wärmeaustauscher. In diesem sind zwei voneinander getrennte Rohrleitungen im Gegenstromprinzip verlegt.^[3] In der einen Rohrleitung strömt die vorgekühlte Druckluft und in der anderen ein flüssiges Kältemittel, das die Wärmeenergie der Druckluft aufnimmt. Dadurch wird die Druckluft abgekühlt und verliert dabei weiter die Fähigkeit Feuchtigkeit zu halten. Das ausfallende Kondensat wird durch einen Kondensatbscheider von der Druckluft getrennt. Anschließend wird es über einen Kondensatableiter aus dem System abgeleitet. Bei den Kältemittelwärmetauschern werden vorzugsweise Plattenwärmetauscher, Rohrbündelwärmetauscher und Lamellenwärmetauscher eingesetzt.

Lamellenwärmetauscher

Lamellenwärmetauscher sind in ihrer Bauart wesentlich größer als Plattenwärmetauscher. Die Wärmetauscher sind mit Quarzsand gefüllt. Dieser dient als Speichermedium für die von den Kältemittel abgegebene Energie. Wenn der Quarzsand ausreichend durch das Kältemittel abgekühlt wurde schaltet der Kreislauf ab und die Wärmeenergie der Druckluft wird nun von dem Quarzsand aufgenommen.^[4] Sobald der Quarzsand der Druckluft nicht mehr genug Wärmeenergie entziehen kann, schaltet sich der Kältemittelkreislauf wieder ein. Anlagen mit Lamellenwärmetauschern sind durch ihr Speichermedium sehr energiesparend.

Plattenwärmetauscher

Plattenwärmetauscher sind in ihrer Bauart sehr kompakt. Jedoch müssen sie, um konstant eine Leistung zu erzeugen, auch dauerhaft in Betrieb sein, da sie kein Speichermedium zur Aufnahme der Wärmeenergie besitzen. Das bedeutet, dass sie bei gleicher Nutzungsdauer einen höheren Stromverbrauch als Lamellenwärmetauscher haben.

Einsatzgebiete von Kältetrocknern

Die Wasserdampfkondensation mit Kältetrockner ist das am häufigsten angewendete Verfahren zur Drucklufttrocknung. Diese Kältetrockner sind in vielen Anwendungsbereichen von Handwerk, Werkstatt, Betrieb und Industrie einsetzbar und sorgen für eine höhere Betriebs- und Funktionssicherheit der kompletten Druckluftanlage, der Rohrleitungskomponenten, der Druckluftwerkzeuge und den pneumatischen Steuerungen.

Weitere Arten der Drucklufttrocknung

• Membrantrockner
• Adsorptionstrockner, kälteregenerierend
• Adsorptionstrockner, wärmeregenerierend
• Niedertemperaturkältetrockner, alternativ für kaltregenerierende Adsorptionstrockner einsetzbar ^[5]
• Tieftemperaturkältetrockner, alternativ für warmregenerierende Adsorptionstrockner einsetzbar ^[6]
• Kühltrockner

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.kdt-gmbh.de/index.php/cat/c3_Druckluftaufbereitung.html/
2. ↑ http://www.kdt-gmbh.de/index.php/cat/c3_Druckluftaufbereitung.html
3. ↑ http://www.innovations-report.de/html/berichte/maschinenbau/langsame_abscheidung_verbessert_druckluftqualitaet_130657.html
4. ↑ http://www.mta.de/druckluft/de.html
5. ↑ http://www.kdt-gmbh.de/index.php/cat/c3_Druckluftaufbereitung.html/
6. ↑ http://www.kdt-gmbh.de/index.php/cat/c3_Druckluftaufbereitung.html/