Alacsony harmatpont

lítium akkumulátor

Klímavezérléses száraz szoba

A szabadalmaztatott PowerPurge

Li-ion akkumulátor áramköri lap

Dietmar Müller, az Munters GmbH ügyvezető igazgatója

Egy kicsit különlegesebb klímatechnikai módszer foglalkozik extrém száraz levegő biztosításával speciális gyártási folyamatokhoz. Az ipari szlengben Low Dew Point alkalmazásnak nevezik. Évek óta a Munters cég fejlesztéssel, tervezéssel és ilyen speciális páramentesítők szállításával foglalkozik. A szállítási program a levegőpáramentesítőktől a komplett szállításig terjed, beleértve a szárazkamrát, egészen a teljes körű gondoskodó csomagig, 24/7-es szolgáltatási lefedettséggel.

Mit értünk Low Dew Point alatt?

A Low Dew Point megoldások olyan alkalmazásokat takarnak, ahol a levegőpáratartalom a harmatpont -40 °C és -65 °C között van. Egy -40 °C-os harmatpontnak megfelelő abszolút víztartalma 0,0793 g/kg, míg -60 °C harmatpont esetén ez már 0,0066 g/kg a levegőben.

Más speciális esetek akár -85 °C harmatpontot is megkövetelnek, ami 0,0017 g/kg víztartalomnak felel meg.

Alkalmazás

A -20 és -40 °C közötti harmatpontú száraz levegő alkalmazási területei sokrétűek, ide tartozik az autóipar, a vegyipar és a gyógyszeripar is.

Amikor igazán száraz levegőre van szükség, főként akkumulátorok vagy cellák területén, illetve lapkijelző technológiában találhatók alkalmazások. Általában ilyen gyártási területeken a felhasznált vegyszerek reakcióját a levegő páratartalmával meg akarják akadályozni. A lítium erősen exoterm reakcióba lép a vízzel és rendkívül hidrofil. Ezért a lítium korábban szárazságfokozóként, például szorpciós rotorokban használták. Sajnos a lítium ezen tulajdonságai mellett nagyon agresszív és különböző vegyületeiben erősen korrózív is lehet.

A lítium akkumulátorok használata mobiltelefonokban, pacemakerekben vagy más orvosi eszközökben az utóbbi években kiterjedt a szállítási szektorra, például repülőgépekben és különösen az autógyártásban. Ezek az akkumulátorok lényegesen nagyobb gyártóberendezéseket igényelnek, és így jelentősen nagyobb levegőmennyiséget kell biztosítani a szárazkamrák megbízható működtetéséhez.

Technológiai folyamat

Elsőként a berendezés komponenseinek tervezéséhez természetesen ismerni kell a hőterhelést, a gyártási dolgozók számát és esetleges páraforrásokat a szárazkamrában.

Ezután a szárazkamra tervezéséhez a gyártási terület mellett pontosan meg kell tervezni a levegő elosztását. Ez lehet közvetlen szárazlevegő-kimenet a munkahelyeken vagy laminaris áramlási állapotok alkalmazásával az egész munkaterület ellátása, vagy természetesen ezek kombinációja.

A páratartalom terhelését a végzett tevékenységek típusa határozza meg. A munkával járó páraterhelés, például izzadás és légzés esetén általánosan elfogadott értékek 160–200 g H2O/cp/h között mozognak. A Munters GmbH munkatársai szívesen segítenek a számításokban, és többéves tapasztalattal rendelkeznek ezen a területen.

Első pillantásra a 160 g/h páraterhelés és munkatársankénti érték alacsonynak tűnhet, de a szobában elérni kívánt maradék nedvességtartalom mellett nagy kihívás a berendezéstechnika számára. Csak a páratartalom eltávolítása munkatársanként az említett feltételek mellett 1700 m³/h levegőmennyiséget igényel.

A gyártóhelyiségek általában félig nyitott üzemmódban működnek. Ez azt jelenti, hogy a kifújt levegőt elszívják, és annyi friss levegőt juttatnak be, amennyit szándékosan vagy a gyártási dolgozók frisslevegő-ellátására szükséges.

A helyiségből kivont recirkulált levegő mennyisége az elszívási helyzettől függően nagyon száraz lehet, megfelelve a megállapított minimális harmatpontnak, például -60 °C a szoba levegőjében, vagy akár -40 °C a visszaáramló levegőben a páravétel miatt.

Ez a recirkulált levegő keveredik a friss levegővel, majd ismét -60 °C-ra szárítják. Ehhez jelentős energia szükséges. Az ilyen szintű páramentesítés lényegesen több energiát igényel, mint a normál atmoszférikus szintű alkalmazások, például 7 g/kg-ról 1 g/kg-ra való csökkentés a gyógyszeriparban. Ezért ebben a folyamattechnikai tervezés és az irányítási koncepció kulcsfontosságú.

De először a fő technológiai rész, a deszikkáns rotor. A Munters különböző rotorokat alkalmaz az adott alkalmazástól függően, például egy 400 mm mély, egyszintes, titánnal stabilizált szilikagél rotor vagy egy hibrid rotor szilikagél és molekulaszűrő kombinációjával. Mindkét rotor típusát alaposan tesztelték és tanúsították, többek között pormentes és tűzálló minősítéssel.

A rotoros páramentesítők az adszorpciós elven működnek. Ez azt jelenti, hogy a folyamatlevegő a rotor belsejében tárolja víztartalmát anélkül, hogy fázisváltás történne. A vízgőzmolekulák a van der Waals és elektrosztatikus erők révén tapadnak a rotor pórusaiban. A szorpciós rotor saját tengelye körül forog, majd a regenerációs szektorban szárítják vagy deszorbeálják.

Energetikai szempontból fontos a rotor működtetésének módja és a rendszerben való összekapcsolása, valamint az energia-visszanyerés alapos tervezése. Ez a tervezési gondosság egyre fontosabbá válik, mivel a gyártóhelyiségek az elmúlt években a glóbe dobozoktól a teljes gyártócsarnokokig terjednek.

A rotor szárításának optimalizálására a Munters a szabadalmaztatott Power Purge® és Green Purge rendszereket alkalmazza. Ezek megértéséhez mélyreható fizikai ismeretek szükségesek a rotor technológiáról, ami messze meghaladja ennek a cikknek a kereteit. Röviden, a rotor működtetésének lényege, hogy a nedvességfelvevő felületet a lehető legjobb hőmérsékleten és forgási sebességen tartsa, hogy az adszorpciós folyamat optimálisan működjön.

A hővisszanyerés több lépcsőben valósítható meg. Elsőként, a fent említett belső energiaoptimalizációval a Power Purge® segítségével, majd a regenerációs levegő kifúvásából származó hővisszanyeréssel, illetve az adszorpciós folyamat során felszabaduló párolgási entalpiával. Emellett energiatakarékosabbá tehető a rendszer a kívánt szárazkamrai körülmények szerint, például a hűtőrendszer hővisszanyerésének kihasználásával.

Költségcsökkentés érdekében lehetőség van közvetlen gázégő alkalmazására a regenerációs szektorban. Ismert, hogy a földgáz égése során szén-dioxid (CO₂) és vízgőz (H₂O) keletkezik. A regenerációs levegőben lévő vízgőz megnehezíti a szárítási folyamatot, de a gyakorlatban ez nem jelent hátrányt.

Általánosságban két út vezet a szárazkamra koncepció tervezése vagy felülvizsgálata során. A „minden egy kézből” elv különösen ajánlott laboratóriumok vagy kutatóintézetek, illetve extrém harmatpont-igények esetén, mivel ezekhez alapos előtervezés szükséges. Tapasztalt rendszerpartnerek megbízható és energiatakarékos megoldásokat kínálnak gyártóhelyiségek számára, valamint moduláris megoldásokat a standard koncepciókhoz.

A legfontosabb kritérium a helyes méretezés és az eredeti terhelések helyes értékelése. A Munters számos projektben és megbízásban szerzett mélyreható szakértelmet ezen a területen.