Znaczenie liczby Sherwooda w obliczeniach pneumatycznych

Czym jest liczba Sherwooda?

Liczba Sherwooda jest bezwymiarową liczbą podobieństwa opisującą stosunek konwekcyjnego transportu masy do transportu dyfuzyjnego. Innymi słowy, określa, jak bardzo ruch medium zwiększa intensywność przenoszenia masy w porównaniu z samą dyfuzją molekularną.

Podstawowa definicja liczby Sherwooda ma postać:

Sh = (kc · L) / D

gdzie:

• Sh – liczba Sherwooda,

• kc – współczynnik konwekcyjnego transportu masy [m/s],

• L – wymiar charakterystyczny układu [m],

• D – współczynnik dyfuzji masy danego składnika w medium [m²/s].

Wzór ten pokazuje, że liczba Sherwooda wzrasta wraz ze wzrostem współczynnika konwekcyjnego transportu masy oraz wymiaru charakterystycznego. Maleje natomiast wtedy, gdy dyfuzja molekularna jest bardzo intensywna w stosunku do efektu konwekcji.

W praktycznej interpretacji mała liczba Sherwooda oznacza, że transport masy zachodzi głównie przez dyfuzję i jest stosunkowo słabo wspomagany przez przepływ medium. Duża liczba Sherwooda oznacza natomiast, że konwekcja znacząco intensyfikuje przenoszenie masy. W procesach przemysłowych może to oznaczać skuteczniejsze suszenie, szybsze odparowanie wilgoci, lepsze wymywanie zanieczyszczeń, bardziej efektywną adsorpcję albo sprawniejsze oczyszczanie powierzchni.

Jeżeli chcemy wyznaczyć współczynnik konwekcyjnego transportu masy, wzór można przekształcić do postaci:

kc = (Sh · D) / L

Ten zapis jest szczególnie przydatny wtedy, gdy znana jest liczba Sherwooda z korelacji eksperymentalnej, a projektant chce oszacować intensywność wymiany masy w konkretnym układzie technologicznym.

Transport masy w pneumatyce przemysłowej

Transport masy w pneumatyce występuje praktycznie w każdej instalacji, w której sprężone powietrze ma kontakt z wilgocią, olejem, pyłem, cząstkami stałymi, powierzchnią detalu, złożem adsorpcyjnym, medium transportowanym lub elementem filtracyjnym.

W rzeczywistej instalacji sprężone powietrze nie jest medium idealnym. Nawet po sprężeniu, chłodzeniu, filtracji i osuszaniu może zawierać parę wodną, śladowe ilości aerozolu olejowego, cząstki stałe oraz zanieczyszczenia gazowe. Ich zachowanie zależy od ciśnienia, temperatury, wilgotności, prędkości przepływu, geometrii przewodów oraz sposobu przygotowania powietrza.

Transport masy może zachodzić przez dyfuzję molekularną, konwekcję wymuszoną, mieszanie turbulentne, sedymentację, bezwładnościowe unoszenie cząstek, kondensację, parowanie, adsorpcję, absorpcję lub separację mechaniczną. W praktyce przemysłowej mechanizmy te rzadko występują pojedynczo. Najczęściej nakładają się na siebie i wspólnie decydują o skuteczności procesu.

Przykładem może być instalacja sprężonego powietrza zasilająca linię produkcyjną. Para wodna przemieszcza się razem ze strumieniem powietrza, może dyfundować w kierunku ścianek przewodu, może kondensować przy spadku temperatury, a następnie być unoszona w postaci drobnych kropli. Aerozol olejowy może z kolei osadzać się na wkładach filtracyjnych, łączyć w większe krople i być odprowadzany przez spust kondensatu. Pył technologiczny może być częściowo transportowany, częściowo zatrzymywany w filtrach, a częściowo odkładany w miejscach o mniejszej prędkości przepływu.

Z punktu widzenia liczby Sherwooda istotne jest to, jak intensywnie strumień powietrza transportuje określony składnik z powierzchni do przepływu głównego lub odwrotnie — z przepływu głównego na powierzchnię.

Liczba Sherwooda a liczba Reynoldsa i Schmidta

Liczba Sherwooda bardzo często analizowana jest razem z liczbą Reynoldsa oraz liczbą Schmidta. Pozwala to opisać wpływ charakteru przepływu oraz właściwości medium na transport masy.

Liczba Reynoldsa opisuje relację sił bezwładności do sił lepkości i pozwala ocenić, czy przepływ ma charakter laminarny, przejściowy czy turbulentny:

Re = (ρ · v · L) / μ

gdzie:

• Re – liczba Reynoldsa,

• ρ – gęstość medium [kg/m³],

• v – prędkość przepływu [m/s],

• L – wymiar charakterystyczny [m],

• μ – lepkość dynamiczna medium [Pa·s].

W pneumatyce liczba Reynoldsa ma szczególne znaczenie, ponieważ przepływy sprężonego powietrza w instalacjach przemysłowych bardzo często są turbulentne. Turbulencja może zwiększać intensywność mieszania, zmniejszać grubość warstwy granicznej i przyspieszać transport masy. Dlatego wzrost liczby Reynoldsa często prowadzi do wzrostu liczby Sherwooda.

Drugą ważną liczbą jest liczba Schmidta. Opisuje ona stosunek lepkości kinematycznej medium do dyfuzyjności masowej:

Sc = v / D

• Sc – liczba Schmidta,

• ν – lepkość kinematyczna medium [m²/s],

• D – współczynnik dyfuzji masy [m²/s].

Ponieważ lepkość kinematyczna jest ilorazem lepkości dynamicznej i gęstości medium, można zapisać:

v = μ / ρ

Po podstawieniu do wzoru na liczbę Schmidta otrzymujemy:

Sc = μ / ρ · D

W wielu praktycznych korelacjach liczba Sherwooda jest wyrażana jako funkcja liczby Reynoldsa i liczby Schmidta:

Sh = f · (Re, Sc)

Często stosowana postać korelacji ma formę:

Sh = C · Reᵐ · Scⁿ

gdzie:

• C – współczynnik zależny od geometrii i warunków przepływu,

• m – wykładnik opisujący wpływ charakteru przepływu,

• n – wykładnik opisujący wpływ właściwości dyfuzyjnych medium.

Ten zapis pokazuje, że transport masy zależy nie tylko od samego ciśnienia powietrza, lecz również od prędkości przepływu, geometrii układu, lepkości medium, dyfuzyjności transportowanej substancji oraz rodzaju przepływu.

Strumień masy a współczynnik transportu masy

W wielu procesach przemysłowych kluczowe znaczenie ma strumień masy danego składnika przenoszonego pomiędzy powierzchnią a strumieniem powietrza. Może to być np. para wodna odparowująca z mokrego detalu do strumienia sprężonego powietrza.

Strumień masy można opisać zależnością:

NA = kc · (CA,s - CA,∞)

gdzie:

• NA – strumień masy składnika A [mol/(m²·s)] lub [kg/(m²·s)],

• kc – współczynnik konwekcyjnego transportu masy [m/s],

• CA,s – stężenie składnika A przy powierzchni,

• CA,∞ – stężenie składnika A w głównym strumieniu medium.

Jeżeli różnica stężeń jest duża, transport masy jest intensywniejszy. Jeżeli natomiast powietrze w głównym strumieniu jest już silnie nasycone parą wodną lub zanieczyszczeniem, zdolność odbioru kolejnej porcji masy maleje.

W odniesieniu do pneumatyki oznacza to, że samo zwiększenie ciśnienia nie zawsze poprawia proces suszenia lub odmuchu. Jeżeli powietrze jest wilgotne, źle osuszone albo nie ma odpowiedniej wymiany z powierzchnią, proces może pozostać nieskuteczny mimo dużego zużycia medium.

Liczba Sherwooda w suszeniu sprężonym powietrzem

Jednym z najbardziej praktycznych zastosowań liczby Sherwooda w pneumatyce jest analiza suszenia. Suszenie może dotyczyć samego sprężonego powietrza, ale również detali produkcyjnych, opakowań, butelek, elementów metalowych, tworzyw sztucznych, podzespołów elektronicznych, części po myciu technologicznym lub produktów przed pakowaniem.

W procesie suszenia powierzchni strumień powietrza usuwa ciecz na dwa sposoby. Pierwszy to mechaniczne zdmuchnięcie kropel z powierzchni. Drugi to odparowanie cieczy i przeniesienie pary do strumienia powietrza. Drugi mechanizm jest bezpośrednio związany z transportem masy i liczbą Sherwooda.

Dla procesu odparowania wilgoci z powierzchni można zapisać:

mA / t = kc · A · (CA,s - CA,∞)

gdzie:

• mA – masa odparowanego składnika A,

• t – czas procesu,

• kc – współczynnik transportu masy,

• A – powierzchnia wymiany masy,

• CA,s – stężenie pary wodnej przy powierzchni,

• CA,∞ – stężenie pary wodnej w głównym strumieniu powietrza.

W tym przypadku większa liczba Sherwooda oznacza efektywniejsze przenoszenie pary wodnej z powierzchni detalu do strumienia powietrza. Można ją zwiększyć poprzez wzrost prędkości przepływu, poprawę geometrii strugi, zastosowanie właściwych dysz, ograniczenie grubości warstwy granicznej oraz użycie odpowiednio suchego powietrza.

W praktyce przemysłowej duże znaczenie mają tutaj dysze nadmuchowe, noże powietrzne, pistolety do sprężonego powietrza, układy odmuchu liniowego i systemy przygotowania powietrza. Pneumat System dostarcza rozwiązania wykorzystywane w takich aplikacjach: od elementów instalacji sprężonego powietrza, przez filtry, reduktory ciśnienia i osuszacze, po dysze, pistolety, przewody, szybkozłącza i kompletne układy odmuchowe.

Liczba Sherwooda a osuszanie sprężonego powietrza

Sprężone powietrze zawiera parę wodną, której ilość zależy od temperatury, ciśnienia i wilgotności powietrza zasysanego przez sprężarkę. Po sprężeniu i schłodzeniu część wilgoci wykrapla się w postaci kondensatu, ale część pozostaje w powietrzu jako para wodna.

W instalacjach przemysłowych nadmiar wilgoci jest bardzo niebezpieczny. Może powodować korozję przewodów i elementów wykonawczych, uszkodzenia zaworów, zakłócenia pracy siłowników, zamarzanie przewodów, pogorszenie jakości produktu, zanieczyszczenie procesu, powstawanie zacieków i awarie narzędzi pneumatycznych.

Osuszacze sprężonego powietrza działają właśnie na zasadzie kontrolowanego usuwania wilgoci. W osuszaczach ziębniczych wykorzystuje się schładzanie powietrza i kondensację pary wodnej. W osuszaczach adsorpcyjnych wilgoć jest zatrzymywana na powierzchni złoża adsorpcyjnego. W obu przypadkach transport masy odgrywa kluczową rolę.

W osuszaczu adsorpcyjnym para wodna musi zostać przeniesiona ze strumienia powietrza do powierzchni adsorbentu. Proces ten zależy od dyfuzji, konwekcji, powierzchni właściwej złoża, czasu kontaktu, prędkości przepływu, temperatury, ciśnienia i stopnia nasycenia adsorbentu.

Dla procesu przenoszenia pary wodnej do powierzchni adsorbentu można zapisać zależność:

NA = kc · (CA,g - CA,s)

gdzie:

• NA – strumień masy pary wodnej,

• kc – współczynnik transportu masy,

• CA,g – stężenie pary wodnej w gazie,

• CA,s – stężenie pary wodnej przy powierzchni adsorbentu.

Wysoka skuteczność osuszania wymaga odpowiednio dobranego przepływu, właściwego czasu kontaktu i odpowiedniej powierzchni wymiany masy. Jeżeli powietrze przepływa przez złoże zbyt szybko, czas kontaktu może być za krótki. Jeżeli prędkość przepływu jest zbyt niska, urządzenie może być przewymiarowane lub nieefektywne energetycznie. Jeżeli złoże jest nasycone albo źle dobrane, liczba Sherwooda nie zapewni oczekiwanej skuteczności procesu.

Pneumat System wspiera zakłady przemysłowe w doborze osuszaczy, filtrów, separatorów kondensatu i elementów przygotowania powietrza, uwzględniając rzeczywiste zapotrzebowanie instalacji, wymagany punkt rosy, klasę jakości powietrza oraz warunki pracy odbiorników pneumatycznych.

Filtracja sprężonego powietrza jako proces transportu masy

Filtracja sprężonego powietrza nie polega wyłącznie na mechanicznym zatrzymywaniu cząstek. W rzeczywistym filtrze zachodzi złożony transport masy i cząstek w strumieniu gazu. Cząstki stałe, aerozole olejowe i drobiny kondensatu są przenoszone przez przepływ, zbliżają się do włókien wkładu filtracyjnego, osadzają się na powierzchni, koalescują i są odprowadzane.

Transport aerozoli w filtrze zależy od wielu mechanizmów, takich jak:

• dyfuzja Browna,

• przechwycenie bezpośrednie,

• impakcja bezwładnościowa,

• sedymentacja,

• oddziaływania elektrostatyczne,

• koalescencja,

• spływ kondensatu.

W odniesieniu do liczby Sherwooda istotne jest to, jak skutecznie określony składnik dociera ze strumienia powietrza do powierzchni filtracyjnej. Jeżeli transport do powierzchni jest niewystarczający, skuteczność separacji może być ograniczona. Jeżeli natomiast przepływ jest zbyt intensywny, może wzrosnąć spadek ciśnienia, zużycie energii i ryzyko przenoszenia zanieczyszczeń dalej.

W praktyce oznacza to, że filtr ciśnieniowy należy dobierać nie tylko pod kątem średnicy przyłącza, ale przede wszystkim pod kątem przepływu, klasy filtracji, ciśnienia roboczego, temperatury, rodzaju zanieczyszczeń i wymaganego poziomu czystości powietrza.

Oferta Pneumat System obejmuje filtry sprężonego powietrza, wkłady filtracyjne, separatory kondensatu, automatyczne spusty, osuszacze oraz kompletne systemy przygotowania powietrza. Właściwy dobór tych elementów ma bezpośredni wpływ na stabilność procesów produkcyjnych, żywotność urządzeń pneumatycznych i ograniczenie kosztów eksploatacyjnych.

Transport pneumatyczny materiałów sypkich a liczba Sherwooda

Transport pneumatyczny materiałów sypkich jest jednym z obszarów, w których transport masy ma szczególnie widoczny charakter. W takim procesie powietrze lub inny gaz transportuje cząstki materiału w przewodach, rurociągach, kolanach, rozdzielaczach i separatorach.

W zależności od prędkości powietrza, stężenia materiału, średnicy przewodu i właściwości proszku transport może mieć charakter fazy rozrzedzonej, gęstej, pulsacyjnej lub mieszanej. Oprócz klasycznej mechaniki przepływu pojawiają się tutaj również zjawiska wymiany masy pomiędzy cząstkami a gazem.

Może to dotyczyć np.:

• pochłaniania wilgoci przez proszek,

• wysychania materiału w czasie transportu,

• wysychania materiału w czasie transportu,

• odparowania rozpuszczalnika,

• chłodzenia lub ogrzewania cząstek,

• zmiany lepkości powierzchniowej materiału,

• przywierania cząstek do ścian przewodu,

• pylenia,

• aglomeracji,

• separacji frakcji drobnych.

Jeżeli materiał jest higroskopijny, wilgoć zawarta w powietrzu może być przez niego pochłaniana. Jeżeli materiał jest wilgotny, suchy strumień powietrza może odbierać z niego wilgoć. W obu przypadkach intensywność procesu zależy od różnicy stężeń, powierzchni cząstek, czasu kontaktu oraz warunków przepływu. Dla pojedynczej cząstki materiału sypkiego wymiarem charakterystycznym może być jej średnica dp. Wtedy liczba Sherwooda może być zapisana jako:

Shp = kc · dp / D

• Shp – liczba Sherwooda dla cząstki,

• kc – współczynnik transportu masy,

• dp – średnica cząstki,

• D – współczynnik dyfuzji masy.

Ten zapis pokazuje, że transport masy wokół cząstki zależy od jej rozmiaru, właściwości medium oraz intensywności opływu. Drobne cząstki mają dużą powierzchnię właściwą, dlatego mogą szybko wymieniać masę z otaczającym gazem. To ważne np. przy transporcie proszków spożywczych, farmaceutycznych, chemicznych, tworzyw sztucznych, cementu, wapna, granulatów i materiałów pylących. Pneumat System dostarcza rozwiązania pneumatyczne stosowane w transporcie, dozowaniu, odmuchu, separacji, filtracji i przygotowaniu sprężonego powietrza. W aplikacjach materiałów sypkich właściwa jakość powietrza oraz stabilność przepływu są szczególnie ważne, ponieważ wpływają zarówno na bezpieczeństwo procesu, jak i na jakość produktu końcowego.

Odmuch, czyszczenie i usuwanie zanieczyszczeń

Odmuch sprężonym powietrzem jest jednym z najczęstszych zastosowań pneumatyki w przemyśle. Stosuje się go do usuwania pyłu, cieczy, wiórów, opiłków, resztek materiału, środków myjących, emulsji, wilgoci i innych zanieczyszczeń.

Z punktu widzenia transportu masy odmuch jest procesem bardzo złożonym. Jednocześnie zachodzi mechaniczne oddziaływanie strugi, ścinanie warstwy cieczy, odrywanie cząstek od powierzchni, turbulencja, mieszanie, dyfuzja oraz przenoszenie wilgoci do strumienia powietrza.

Skuteczność odmuchu zależy od:

• ciśnienia zasilania,

• natężenia przepływu,

• typu dyszy,

• kształtu strugi,

• odległości dyszy od powierzchni,

• kąta ustawienia dyszy,

• kąta ustawienia dyszy,

• czasu oddziaływania,

• wilgotności powietrza,

• temperatury powietrza,

• charakteru zabrudzenia,

• geometrii detalu.

W wielu przypadkach zwiększanie ciśnienia nie jest najlepszym rozwiązaniem. Może prowadzić do większego zużycia sprężonego powietrza, hałasu, turbulencji i kosztów energetycznych, ale niekoniecznie poprawi skuteczność transportu masy. Znacznie lepsze efekty daje właściwy dobór dyszy, odpowiedni kształt strugi i optymalizacja warunków przepływu.

Pneumat System oferuje dysze nadmuchowe, pistolety pneumatyczne, noże powietrzne, przewody, szybkozłącza, zawory, reduktory i kompletne elementy instalacji sprężonego powietrza. Dzięki temu można projektować układy odmuchu nie tylko pod kątem siły strugi, ale również efektywności energetycznej, redukcji hałasu i skutecznego usuwania masy z powierzchni.

Znaczenie warstwy granicznej

Jednym z najważniejszych pojęć przy analizie liczby Sherwooda jest warstwa graniczna. Jest to cienki obszar przy powierzchni ciała stałego, w którym prędkość przepływu, stężenie składnika i intensywność transportu masy różnią się od wartości w głównym strumieniu medium.

W procesie suszenia mokrego detalu przy samej powierzchni powstaje warstwa powietrza o podwyższonej zawartości pary wodnej. Jeżeli warstwa ta nie jest skutecznie usuwana, proces odparowania spowalnia. Silniejszy, lepiej ukierunkowany lub bardziej turbulentny przepływ może zmniejszyć grubość warstwy granicznej i zwiększyć transport masy.

Zależność jakościową można zapisać następująco:

kc ≈ D / δ

gdzie:

• kc – współczynnik transportu masy,

• D – współczynnik dyfuzji,

• δ – grubość warstwy granicznej.

Z tego zapisu wynika, że im cieńsza warstwa graniczna, tym większy współczynnik transportu masy. W praktyce oznacza to, że skuteczny odmuch nie polega wyłącznie na podaniu dużej ilości powietrza. Chodzi o takie ukształtowanie strugi, aby efektywnie zaburzyć warstwę graniczną, usunąć wilgotne powietrze znad powierzchni i zastąpić je suchszym medium.

To szczególnie ważne przy suszeniu butelek, opakowań, elementów metalowych po myciu, tworzyw sztucznych przed znakowaniem, detali przed lakierowaniem, elementów elektronicznych oraz powierzchni przed pakowaniem.

Liczba Sherwooda a jakość sprężonego powietrza

Transport masy w pneumatyce jest silnie związany z jakością sprężonego powietrza. Jeżeli powietrze zawiera dużo wilgoci, cząstek stałych lub oleju, może przenosić zanieczyszczenia do odbiorników i procesu technologicznego.

Wysoka jakość sprężonego powietrza jest szczególnie ważna w branży spożywczej, farmaceutycznej, kosmetycznej, elektronicznej, lakierniczej, automotive, opakowaniowej, medycznej i chemicznej. W tych sektorach nawet niewielka ilość wilgoci, oleju lub cząstek stałych może prowadzić do odrzutów jakościowych, awarii, skażenia produktu albo zaburzenia procesu. Z punktu widzenia transportu masy można powiedzieć, że instalacja sprężonego powietrza powinna nie tylko dostarczać energię pneumatyczną, ale również ograniczać niekontrolowane przenoszenie niepożądanych składników.

W tym celu stosuje się:

• filtry wstępne,

• filtry dokładne,

• filtry koalescencyjne,

• filtry z węglem aktywnym,

• separatory cyklonowe,

• osuszacze ziębnicze,

• osuszacze adsorpcyjne,

• spusty kondensatu,

• odpowiednio zaprojektowane instalacje rurowe,

• monitoring punktu rosy,

• pomiar przepływu,

• pomiar zużycia sprężonego powietrza,

• regularny serwis i wymianę wkładów filtracyjnych.

Pneumat System jako dostawca pneumatyki przemysłowej wspiera klientów w kompleksowym podejściu do przygotowania sprężonego powietrza. Obejmuje to dobór urządzeń, modernizację instalacji, audyty efektywności energetycznej, detekcję wycieków, dobór elementów wykonawczych, dostawę filtrów i osuszaczy oraz doradztwo techniczne związane z jakością medium.

Przykład technicznej interpretacji liczby Sherwooda

Załóżmy, że analizowany jest proces suszenia detalu po myciu technologicznym. Charakterystyczny wymiar powierzchni wynosi 0,05 m, współczynnik dyfuzji pary wodnej w powietrzu wynosi 2,5 · 10⁻⁵ m²/s, a oszacowany współczynnik transportu masy wynosi 0,02 m/s.

Liczbę Sherwooda obliczamy ze wzoru:

Sh = kc · L / D

Po podstawieniu danych:

Sh = 0,02 · 0,05 / 2,5 · 10⁻⁵

Najpierw obliczamy licznik:

0,02 · 0,05 = 0,001

Następnie:

Sh = 0,001 / 2,5 · 10⁻⁵

Wynik:

Sh = 40

Interpretacja: liczba Sherwooda równa 40 oznacza, że konwekcyjny transport masy jest znacznie intensywniejszy niż sam transport dyfuzyjny. W praktyce oznacza to, że przepływ powietrza istotnie wspomaga usuwanie wilgoci z powierzchni detalu.

Jeżeli przez zmianę dyszy, wzrost prędkości strugi lub poprawę ukierunkowania przepływu uda się zwiększyć współczynnik transportu masy do 0,04 m/s, wtedy:

Sh = 0,04 · 0,05 / 2,5 · 10⁻⁵

czyli:

Sh = 0,002 / 2,5 · 10⁻⁵

Wynik:

Sh = 80

Oznacza to dwukrotny wzrost intensywności transportu masy. W praktyce może się to przełożyć na krótszy czas suszenia, lepszą jakość powierzchni, mniejsze ryzyko zacieków i większą stabilność procesu.

Znaczenie dla projektowania instalacji sprężonego powietrza

Analiza liczby Sherwooda pokazuje, że projektowanie instalacji sprężonego powietrza nie powinno ograniczać się wyłącznie do zapewnienia odpowiedniego ciśnienia przy odbiorniku. Bardzo ważne jest również to, jak powietrze oddziałuje z powierzchnią, zanieczyszczeniami, wilgocią, filtrem, złożem adsorpcyjnym lub transportowanym materiałem.

W praktyce projektowej należy uwzględniać:

• rzeczywiste zapotrzebowanie na przepływ,

• wymaganą jakość sprężonego powietrza,

• punkt rosy,

• typ zanieczyszczeń,

• temperaturę medium,

• średnice przewodów,

• spadki ciśnienia,

• prędkości przepływu,

• rodzaj odbiorników,

• czas kontaktu medium z powierzchnią,

• geometrię dysz i przewodów,

• charakter procesu technologicznego.

Źle dobrana instalacja może dostarczać odpowiednie ciśnienie, ale nadal nie zapewniać właściwego transportu masy. Przykładem może być linia, w której po odmuchu pozostaje wilgoć, mimo że ciśnienie robocze jest wysokie. Problemem może być wtedy nie ciśnienie, lecz zbyt mała prędkość lokalna, zły kąt ustawienia dyszy, niekorzystna warstwa graniczna, zbyt wilgotne powietrze lub źle dobrana geometria strugi.

Pneumat System, jako dostawca pneumatyki przemysłowej, może wspierać zakłady produkcyjne w analizie takich problemów. W praktyce obejmuje to dobór dysz, filtrów, osuszaczy, przewodów, armatury, szybkozłączy, elementów przygotowania powietrza, siłowników, zaworów oraz kompletnych rozwiązań dla instalacji sprężonego powietrza.

Pneumat System a praktyczne wykorzystanie wiedzy o transporcie masy

Oferta Pneumat System obejmuje szeroki zakres rozwiązań, które bezpośrednio lub pośrednio wpływają na procesy transportu masy w pneumatyce przemysłowej. Są to m.in.:

• osuszacze sprężonego powietrza,

• filtry sprężonego powietrza,

• separatory kondensatu,

• automatyczne spusty kondensatu,

• elementy przygotowania powietrza,

• przewody pneumatyczne,

• rury pneumatyczne i systemy instalacyjne sprężonego powietrza,

• złącza, szybkozłącza i armatura pneumatyczna,

• dysze nadmuchowe,

• pistolety do sprężonego powietrza,

• noże powietrzne,

• zawory pneumatyczne,

• siłowniki pneumatyczne,

• elementy automatyki przemysłowej,

• komponenty do układów próżniowych,

• rozwiązania do transportu i odmuchu,

• układy pomiaru przepływu i punktu rosy.

W praktyce prawidłowy dobór tych komponentów wpływa nie tylko na działanie napędów pneumatycznych, ale również na jakość powietrza, skuteczność suszenia, efektywność filtracji, ograniczenie kondensatu, stabilność procesu i zużycie energii.

Pneumat System może wspierać klientów również w analizie istniejących instalacji. Audyt układu sprężonego powietrza pozwala wykryć nieszczelności, przewężenia, nadmierne spadki ciśnienia, nieprawidłowe średnice przewodów, niewłaściwie dobrane filtry, nieskuteczne osuszanie oraz miejsca, w których dochodzi do pogorszenia jakości medium.

W kontekście liczby Sherwooda szczególnie ważne są aplikacje, w których sprężone powietrze jest nie tylko nośnikiem energii, ale również medium procesowym. Dotyczy to branży spożywczej, farmaceutycznej, kosmetycznej, automotive, lakierniczej, opakowaniowej, elektronicznej, metalowej, chemicznej, tworzyw sztucznych, logistycznej i wielu innych sektorów przemysłu.

Najczęstsze błędy praktyczne związane z transportem masy w pneumatyce

W zakładach przemysłowych często spotyka się sytuacje, w których proces pneumatyczny działa, ale nie jest zoptymalizowany pod kątem transportu masy. Do typowych błędów należą:

• zwiększanie ciśnienia zamiast poprawy geometrii strugi,

• używanie otwartych rurek zamiast efektywnych dysz,

• brak osuszania powietrza w procesach wymagających suchego medium,

• niewłaściwy dobór filtrów,

• zbyt rzadki serwis wkładów filtracyjnych,

• brak kontroli punktu rosy,

• zbyt długie odcinki instalacji bez separacji kondensatu,

• zbyt mała średnica przewodów,

• nadmierne spadki ciśnienia,

• zbyt krótki czas kontaktu w procesach suszenia i adsorpcji,

• niedostateczna powierzchnia wymiany masy,

• ignorowanie wpływu temperatury,

• brak pomiaru rzeczywistego zużycia powietrza,

• traktowanie sprężonego powietrza jako darmowego medium.

Z punktu widzenia transportu masy szczególnie problematyczne jest przekonanie, że „większe ciśnienie zawsze rozwiązuje problem”. W wielu przypadkach nie rozwiązuje, tylko zwiększa koszty. Lepszy efekt można uzyskać przez zastosowanie odpowiedniej dyszy, poprawę ukierunkowania strugi, redukcję wilgotności powietrza, zmianę sposobu prowadzenia przewodów albo zastosowanie skuteczniejszego układu filtracji i osuszania.

Autor:
Magdalena Skotnica
Doradca ds.
techniczno-handlowych
Pneumat.

Autor:
Magdalena Skotnica
Doradca ds.
techniczno-handlowych
Pneumat.