Что такое коалесценция?

Что такое коалесценция?

Коалесценция – в прямом смысле слова, слияние. Термин обычно применим к жидким веществам, находящимся в состоянии капельной «агломерации». Принцип коалесценции построен на контакте одних капель с другими, что сопровождается образованием капельных форм большего размера.

Традиционным явлением индустриального сектора видится применение сжатого воздуха, который зачастую должен быть тщательно отфильтрован. Именно за счет использования фильтра коалесцирующего нисходящего потока или серии подобных фильтров достигается нужный эффект.

Существует распространенное заблуждение, что «безмасляным» воздушным компрессорам не требуется фильтрация по принципу коалесценции. Атмосферный воздух содержит значительное количество воды, масляных паров и прочие виды загрязнений, особенно в районах промышленных зон. Поэтому любой тип компрессора требует защиты.

Эффект коалесценции на практике

К примеру, если в масловодяной смеси имеются две малых капли масла, обе могут контактировать одна с другой, но не объединяются по причине существования разделительной водной пленки между ними.

Эффект коалесценции
Коалесценция приводит к сращиванию мелких капель с последующим образованием более крупных, которые легче отфильтровывать в системах очистки воздуха

Если же капли масла удерживаются в контакте в течение достаточного промежутка времени, водная пленка в конечном итоге разрывается, и капли масла сольются. На практике подобный эффект часто сопровождают побочные факторы:

  • разного рода загрязнения,
  • определённые химические вещества,
  • взвешенные частицы.

Присутствие сторонних веществ осложняет процесс коалесценции. В этом случае наблюдается состояние так называемой эмульсии.

Если в содержимом присутствует достаточное количество ингибиторов, образуется стабильная эмульсия и процесс отделения затормаживается на неопределённое время.

Примерами стабильной эмульсии являются растворимые масла или хорошо известный пищевой майонез. Единственный практический способ разделения химически стабилизированных эмульсий – это применение эмульгатора.

Пример состояния эмульсии
Пример состояния эмульсии на привычном для всех пищевом наборе. Майонез — идеальная форма эмульсии

Однако механические коалесценты (сепараторы) эффективны только для механически индуцированных эмульсий.

Инструменты процесса коалесценции

Процесс коалесценции поддаётся усилению и блокировке. Увеличением силы, удерживающей капли в контакте (центрифуга, фибролит) эффект коалесценции повышается. Улучшается контакт капель с поверхностью, смачиваемой маслом, но не водой.

Большая часть масла, а также образующаяся за счёт конденсации влага, увлекаемые потоком сжатого воздуха, содержатся в виде распылений. Будучи в такой форме, эти вещества способны проникать сквозь материалы стандартных воздушных фильтров.

Сжатый воздух используется для разных целей:

  • энергетическое питание инструментов,
  • покрасочные работы распылением,
  • транспортировка сыпучих материалов,
  • обеспечение работы пневматического оборудования.

Подобная хозяйственная деятельность зачастую требует максимального удаления масляных (водяных) капельных образований из системы сжатого воздуха. Специальные коалесцирующие фильтры успешно выполняют такую работу.

Фильтр с эффектом коалесценции
Конструкция фильтра: 1 — вход воздуха; 2 — свод; 3 — коалесцирующий элемент; 4 — резервуар; 5 — сток; 6 — собранная жидкость; 7 — разбивочный установочный стержень

Качество обработки распылённых веществ через фильтры с коалесценцией обычно характеризуется уровнем концентрации в процентах или промилле (ppm) по отношению к массе воздуха. Диапазон допустимых концентраций составляет от 1 до 0,01% (ppm).

О воздушных фильтрах с эффектом коалесценции

Фильтры коалесцирующие часто рассчитаны на удаление аэрозолей, где содержимое которых, существенно меньше номинального размера мельчайших захватываемых твердых частиц. Поэтому эффективные устройства часто поддерживают двухступенчатую фильтрацию.

Первая ступень удаляет твердые частицы и тем самым обеспечивает защиту коалесцирующего элемента, действующего на второй стадии фильтрации.

Поскольку все фильтры с коалесценцией создают большее ограничение для воздушного потока, потери давления в них существенно выше, чем в конструкциях обычных фильтров сжатого воздуха.

Работа коалесцирующих фильтров сопровождается начальным (сухим) падением давления и рабочим (насыщенным) падением давления. Оба значения зависят от давления и скорости воздушного потока.

Коалесцирующий фильтр в системе компрессора
Компрессорная установка производства сжатого воздуха, где применяется четырёх-ступенчатая система фильтрации. Устройство с эффектом коалесценции используется в качестве 4 ступени

Эффективный коэффициент очистки такими фильтрами сильно зависит от скорости воздуха, проходящей через фильтрующий узел.

Поэтому выбор фильтра с эффектом коалесценции осуществляется с учётом приемлемых параметров очистки масла, расхода воздуха и подводимых трубопроводов.

Так, фильтры с эффектом коалесценции, рассчитанные на концентрацию масла 0,1% (pmm) от объёмной составляющей воздуха, дают потери давления от 2 до 5.

Фильтры с коалесценцией, поддерживающие более тонкую очистку, рассчитанные на концентрацию 0,01% (pmm), могут давать падение до 10, при условии полной насыщенности.

Эффективные коалесцирующие устройства

По-настоящему эффективные машины, использующие принцип коалесценции, для разделения смеси масла с водой оснащаются мешочным фильтром (диффузором). Это своего рода первичная ступень коалесценции.

Мешочный фильтр применяется для отделения твердых частиц. Наличие этого элемента сводит на нет турбулентность потока внутри резервуара. Отсутствие турбулентности потока является важным для процесса разделения.

Эффективная фильтрация масла
Схема эффективного масляного фильтра: 1 — дефлектор; 2 — отфильтрованное масло; 3 — матерчатый фильтр (флис); 4 — отражающий конус; 5 — канал вывода масла; А — вход воздуха; В — выход воздуха

Практически ту же функцию выполняет диффузор потока масла, являющийся альтернативой фильтра-мешка. Диффузор даёт эффект коалесценции с повышением скорости разделения. За счёт диффузора потока также минимизируется турбулентность внутри резервуара.

Фильтры с коалесценцией — это самый эффективный и простой способ избежать загрязнения дорогостоящего оборудования. Фильтры с эффектом коалесценции обеспечивают высокий уровень чистоты сжатого воздуха при умеренных потерях энергии (давления).

Благодаря выбору фильтра соответствующего класса, действующего на принципах коалесценции, конструкция которого поддерживает:

  • боросиликатно-микрощелочную фильтрацию,
  • различные волоконные вставки,
  • разные диаметры и направления для рабочего потока,

удаётся создавать оптимальные условия для системы воздушного компрессора, обеспечивать правильную долгосрочную работу при минимальном техническом обслуживании.

Как отделить влагу от сжатого воздуха?


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *