एयर सोर्स इक्विपमेंट क्या है? इसमें कौन-कौन से उपकरण शामिल हैं?

एयर सोर्स इक्विपमेंट क्या है? इसमें कौन-कौन से उपकरण शामिल हैं?

वायु स्रोत उपकरण संपीड़ित वायु उत्पन्न करने वाला यंत्र है – वायु संपीडन (एयर कंप्रेसर)। वायु संपीडन कई प्रकार के होते हैं, जिनमें पिस्टन प्रकार, अपकेंद्री प्रकार, पेंच प्रकार, स्लाइडिंग वेन प्रकार, स्क्रॉल प्रकार आदि सामान्य हैं।
एयर कंप्रेसर से निकलने वाली संपीड़ित हवा में नमी, तेल और धूल जैसे प्रदूषकों की भारी मात्रा होती है। इन प्रदूषकों को उचित रूप से हटाने के लिए शुद्धिकरण उपकरणों का उपयोग आवश्यक है ताकि वे वायवीय प्रणाली के सामान्य संचालन में बाधा न डालें।

वायु स्रोत शोधन उपकरण एक सामान्य शब्द है जो अनेक उपकरणों और यंत्रों को समाहित करता है। उद्योग में वायु स्रोत शोधन उपकरण को अक्सर पश्चात प्रसंस्करण उपकरण भी कहा जाता है, जो आमतौर पर गैस भंडारण टैंक, ड्रायर, फिल्टर आदि को संदर्भित करता है।
● वायु टैंक
गैस भंडारण टैंक का कार्य दबाव में होने वाले उतार-चढ़ाव को समाप्त करना, रुद्धोष्म प्रसार और प्राकृतिक शीतलन के माध्यम से तापमान को कम करना, संपीड़ित हवा में मौजूद नमी और तेल को अलग करना और एक निश्चित मात्रा में गैस का भंडारण करना है। एक ओर, यह उस समस्या को दूर करता है जिसमें वायु कंप्रेसर की वायु खपत, आउटपुट वायु मात्रा से अधिक हो जाती है। दूसरी ओर, यह वायु कंप्रेसर के खराब होने या बिजली कट जाने की स्थिति में अल्पकालिक वायु आपूर्ति बनाए रखता है, जिससे वायवीय उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित होती है।

●हवा सुखाने की मशीन

जैसा कि नाम से स्पष्ट है, संपीड़ित वायु ड्रायर संपीड़ित वायु से जल निष्कासन करने वाला एक उपकरण है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दो प्रकार के ड्रायर हैं: फ्रीज़ ड्रायर और एडसॉर्प्शन ड्रायर, साथ ही डेलिक्वेसेंट ड्रायर और पॉलीमर मेम्ब्रेन ड्रायर। रेफ्रिजरेटेड ड्रायर संपीड़ित वायु निर्जलीकरण का सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उपकरण है, और इसका उपयोग आमतौर पर उन अवसरों पर किया जाता है जहां वायु स्रोत की गुणवत्ता की सामान्य आवश्यकताएं होती हैं। रेफ्रिजरेटेड ड्रायर संपीड़ित वायु में जल वाष्प के आंशिक दबाव की विशेषता का उपयोग करता है, जो संपीड़ित वायु के तापमान द्वारा निर्धारित होता है, जिससे शीतलन, निर्जलीकरण और सुखाने का कार्य होता है। संपीड़ित वायु रेफ्रिजरेटेड ड्रायर को उद्योग में आमतौर पर "रेफ्रिजरेटेड ड्रायर" कहा जाता है। इसका मुख्य कार्य संपीड़ित वायु में जल की मात्रा को कम करना है, यानी संपीड़ित वायु के "ओस बिंदु तापमान" को कम करना है। सामान्य औद्योगिक संपीड़ित वायु प्रणाली में, यह संपीड़ित वायु के सुखाने और शुद्धिकरण (जिसे पोस्ट-प्रोसेसिंग भी कहा जाता है) के लिए आवश्यक उपकरणों में से एक है।

1 मूल सिद्धांत

संपीड़ित हवा का उपयोग दबाव, शीतलन, सोखने और अन्य विधियों द्वारा जल वाष्प को हटाने के लिए किया जा सकता है। फ्रीज ड्रायर शीतलन की एक विधि है। हम जानते हैं कि वायु संपीडन द्वारा संपीड़ित हवा में विभिन्न गैसें और जल वाष्प होते हैं, इसलिए यह नम हवा होती है। नम हवा में नमी की मात्रा आमतौर पर दबाव के व्युत्क्रमानुपाती होती है, यानी दबाव जितना अधिक होगा, नमी की मात्रा उतनी ही कम होगी। हवा का दबाव बढ़ने के बाद, हवा में मौजूद जल वाष्प, जो अधिकतम मात्रा से अधिक हो जाता है, पानी में संघनित हो जाता है (अर्थात, संपीड़ित हवा का आयतन कम हो जाता है और वह मूल जल वाष्प को धारण नहीं कर पाता)।

इसका अर्थ यह है कि मूल रूप से साँस ली गई हवा की तुलना में, नमी की मात्रा कम हो जाती है (यहाँ इसका तात्पर्य संपीड़ित हवा के इस हिस्से के असंपीड़ित अवस्था में वापस आने से है)।

हालांकि, एयर कंप्रेसर से निकलने वाली हवा अभी भी संपीड़ित हवा होती है, और इसमें जल वाष्प की मात्रा अधिकतम संभव स्तर पर होती है, यानी यह गैस और तरल अवस्था के बीच एक महत्वपूर्ण अवस्था में होती है। इस समय संपीड़ित हवा को संतृप्त अवस्था कहा जाता है, इसलिए जैसे ही इस पर थोड़ा सा दबाव डाला जाता है, जल वाष्प तुरंत गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में परिवर्तित हो जाती है, यानी पानी संघनित हो जाता है।

मान लीजिए कि हवा एक गीला स्पंज है जिसने पानी सोख लिया है, तो उसकी नमी की मात्रा सोखे गए पानी के बराबर है। यदि स्पंज से बलपूर्वक कुछ पानी निचोड़ दिया जाए, तो स्पंज की नमी की मात्रा अपेक्षाकृत कम हो जाती है। यदि स्पंज को वापस अपनी मूल स्थिति में आने दिया जाए, तो वह स्वाभाविक रूप से पहले की तुलना में अधिक सूखा होगा। इस प्रकार दबाव द्वारा पानी निकालने और सुखाने का उद्देश्य भी पूरा हो जाता है।
स्पंज को निचोड़ते समय यदि एक निश्चित बल तक पहुँचने के बाद और बल न लगे, तो पानी निकलना बंद हो जाएगा, यही संतृप्त अवस्था है। निचोड़ने की शक्ति बढ़ाते रहें, फिर भी पानी निकलता रहेगा।

इसलिए, एयर कंप्रेसर बॉडी में स्वयं पानी निकालने का कार्य होता है, और इसके लिए दबाव डालने की विधि का उपयोग किया जाता है, लेकिन यह एयर कंप्रेसर का उद्देश्य नहीं है, बल्कि एक "बेकार" बोझ है।

संपीड़ित हवा से पानी निकालने के लिए "दबाव बढ़ाने" की विधि का उपयोग क्यों नहीं किया जाता? इसका मुख्य कारण आर्थिक पहलू है, क्योंकि 1 किलोग्राम दबाव बढ़ाने में लगभग 7% ऊर्जा खर्च होती है, जो काफी अलाभकारी है।

"शीतलन" द्वारा जल निकासी अपेक्षाकृत किफायती है, और प्रशीतित ड्रायर इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए एयर कंडीशनर के आर्द्रता-निवारण के समान सिद्धांत का उपयोग करता है। चूंकि संतृप्त जल वाष्प के घनत्व की एक सीमा होती है, इसलिए वायुगतिकीय दाब (2MPa सीमा) में, यह माना जा सकता है कि संतृप्त वायु में जल वाष्प का घनत्व केवल तापमान पर निर्भर करता है और वायु दाब से इसका कोई संबंध नहीं है।

तापमान जितना अधिक होगा, संतृप्त हवा में जल वाष्प का घनत्व उतना ही अधिक होगा और पानी की मात्रा भी उतनी ही अधिक होगी। इसके विपरीत, तापमान जितना कम होगा, पानी की मात्रा उतनी ही कम होगी (यह जीवन के सामान्य अनुभव से समझा जा सकता है; सर्दी शुष्क और ठंडी होती है, जबकि गर्मी गर्म और आर्द्र होती है)।

संपीड़ित हवा को यथासंभव कम तापमान तक ठंडा करें ताकि उसमें मौजूद जल वाष्प का घनत्व कम हो जाए और संघनन हो, संघनन से बनी छोटी-छोटी पानी की बूंदों को इकट्ठा करें और उन्हें बाहर निकाल दें, ताकि संपीड़ित हवा से नमी को दूर करने का उद्देश्य पूरा हो सके।

क्योंकि इसमें संघनन और जल में संघनित होने की प्रक्रिया शामिल है, इसलिए तापमान हिमांक बिंदु से कम नहीं हो सकता, अन्यथा जमने की प्रक्रिया से जल का प्रभावी निष्कासन नहीं हो पाएगा। आमतौर पर फ्रीज़ ड्रायर का नाममात्र "दबाव ओस बिंदु तापमान" 2 से 10 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है।

उदाहरण के लिए, 10°C पर 0.7MPa के "दबाव ओस बिंदु" को -16°C पर "वायुमंडलीय दबाव ओस बिंदु" में परिवर्तित किया जाता है। इसका अर्थ यह है कि जब इसका उपयोग -16°C से कम तापमान वाले वातावरण में नहीं किया जाता है, तो संपीड़ित हवा को वायुमंडल में छोड़ने पर तरल जल नहीं बचेगा।

संपीड़ित वायु द्वारा जल निष्कासन की सभी विधियाँ केवल एक निश्चित स्तर की शुष्कता को ही पूरा करती हैं। नमी को पूर्णतः हटाना असंभव है, और उपयोग की आवश्यकताओं से अधिक शुष्कता प्राप्त करने का प्रयास करना अत्यंत अलाभकारी है।
2 कार्य सिद्धांत

संपीड़ित वायु प्रशीतन ड्रायर संपीड़ित वायु को ठंडा करके उसमें मौजूद जल वाष्प को तरल बूंदों में संघनित कर देता है, जिससे संपीड़ित वायु की नमी की मात्रा को कम करने का उद्देश्य प्राप्त होता है।
संघनित बूंदें स्वचालित जल निकासी प्रणाली के माध्यम से मशीन से बाहर निकल जाती हैं। जब तक ड्रायर के आउटलेट पर डाउनस्ट्रीम पाइपलाइन का परिवेश तापमान इवेपोरेटर के आउटलेट पर ओस बिंदु तापमान से कम नहीं होता, तब तक द्वितीयक संघनन नहीं होगा।

3 कार्यप्रवाह

संपीड़ित वायु प्रक्रिया:
संपीड़ित हवा वायु ऊष्मा विनिमयक (प्रीहीटर) [1] में प्रवेश करती है, जो शुरू में उच्च तापमान संपीड़ित हवा के तापमान को कम करती है, और फिर फ्रियोन/वायु ऊष्मा विनिमयक (वाष्पीकरणक) [2] में प्रवेश करती है, जहां संपीड़ित हवा को अत्यंत तेजी से ठंडा किया जाता है, जिससे तापमान ओस बिंदु तापमान तक काफी कम हो जाता है, और अलग किए गए तरल पानी और संपीड़ित हवा को जल विभाजक [3] में अलग किया जाता है, और अलग किए गए पानी को स्वचालित जल निकासी उपकरण द्वारा मशीन से बाहर निकाल दिया जाता है।

संपीड़ित वायु और कम तापमान वाले रेफ्रिजरेंट इवेपोरेटर [2] में ऊष्मा का आदान-प्रदान करते हैं। इस समय, संपीड़ित वायु का तापमान बहुत कम होता है, लगभग 2~10°C के ओस बिंदु तापमान के बराबर। यदि कोई विशेष आवश्यकता नहीं है (अर्थात्, संपीड़ित वायु के लिए कम तापमान की आवश्यकता नहीं है), तो आमतौर पर संपीड़ित वायु वायु ऊष्मा विनिमयक (प्रीहीटर) [1] में वापस आ जाती है ताकि ठंडे ड्रायर में प्रवेश करने वाली उच्च तापमान वाली संपीड़ित वायु के साथ ऊष्मा का आदान-प्रदान कर सके। ऐसा करने का उद्देश्य यह है:

① कोल्ड ड्रायर में अभी-अभी प्रवेश करने वाली उच्च तापमान वाली संपीड़ित हवा को पहले से ठंडा करने के लिए शुष्क संपीड़ित हवा की "अपशिष्ट शीतलन" का प्रभावी ढंग से उपयोग करना, ताकि कोल्ड ड्रायर के प्रशीतन भार को कम किया जा सके;

2. कम तापमान वाली संपीड़ित हवा के कारण बैक-एंड पाइपलाइन के बाहरी हिस्से पर संघनन, रिसाव और जंग जैसी द्वितीयक समस्याओं को रोकें।

प्रशीतन प्रक्रिया:

रेफ्रिजरेंट फ्रिऑन कंप्रेसर [4] में प्रवेश करता है, और संपीड़न के बाद, दबाव बढ़ता है (और तापमान भी बढ़ता है), और जब यह कंडेंसर में दबाव से थोड़ा अधिक होता है, तो उच्च दबाव वाली रेफ्रिजरेंट वाष्प कंडेंसर [6] में छोड़ी जाती है। कंडेंसर में, उच्च तापमान और दबाव पर रेफ्रिजरेंट वाष्प कम तापमान वाली हवा (वायु शीतलन) या शीतलन जल (जल शीतलन) के साथ ऊष्मा का आदान-प्रदान करती है, जिससे रेफ्रिजरेंट फ्रिऑन तरल अवस्था में संघनित हो जाता है।

इस समय, तरल रेफ्रिजरेंट कैपिलरी ट्यूब/एक्सपेंशन वाल्व [8] के माध्यम से फ्रियोन/एयर हीट एक्सचेंजर (इवेपोरेटर) [2] में प्रवेश करता है, जिससे उसका दबाव कम हो जाता है (ठंडा हो जाता है) और वह इवेपोरेटर में संपीड़ित हवा की ऊष्मा को अवशोषित करके वाष्पीकृत हो जाता है। ठंडा की जाने वाली वस्तु - संपीड़ित हवा - ठंडी हो जाती है, और वाष्पीकृत रेफ्रिजरेंट वाष्प को कंप्रेसर द्वारा खींच लिया जाता है ताकि अगला चक्र शुरू हो सके।

सिस्टम में रेफ्रिजरेंट संपीड़न, संघनन, विस्तार (थ्रॉटलिंग) और वाष्पीकरण की चार प्रक्रियाओं से गुजरकर एक चक्र पूरा करता है। निरंतर प्रशीतन चक्रों के माध्यम से संपीड़ित हवा को जमा देने का उद्देश्य प्राप्त किया जाता है।
प्रत्येक घटक के 4 कार्य
वायु ऊष्मा विनिमयकर्ता
बाहरी पाइपलाइन की बाहरी दीवार पर संघनित जल बनने से रोकने के लिए, फ्रीज-ड्राइड हवा इवेपोरेटर से बाहर निकलकर एयर हीट एक्सचेंजर में उच्च तापमान वाली, गर्म और आर्द्र संपीड़ित हवा के साथ पुनः ऊष्मा का आदान-प्रदान करती है। साथ ही, इवेपोरेटर में प्रवेश करने वाली हवा का तापमान काफी कम हो जाता है।

ऊष्मा विनिमय
रेफ्रिजरेंट ऊष्मा को अवशोषित करता है और इवेपोरेटर में फैलता है, जिससे यह तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो जाता है, और संपीड़ित हवा ऊष्मा विनिमय द्वारा ठंडी हो जाती है, जिससे संपीड़ित हवा में मौजूद जल वाष्प गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में परिवर्तित हो जाती है।

जल विभाजक
अवक्षेपित द्रव जल को जल विभाजक में संपीड़ित वायु से अलग किया जाता है। जल विभाजक की पृथक्करण दक्षता जितनी अधिक होगी, संपीड़ित वायु में पुनः वाष्पीकृत होने वाले द्रव जल का अनुपात उतना ही कम होगा, और संपीड़ित वायु का दाब ओस बिंदु उतना ही कम होगा।

कंप्रेसर
गैसीय रेफ्रिजरेंट रेफ्रिजरेशन कंप्रेसर में प्रवेश करता है और संपीड़ित होकर उच्च तापमान और उच्च दबाव वाला गैसीय रेफ्रिजरेंट बन जाता है।

बाईपास वाल्व
यदि अवक्षेपित तरल जल का तापमान हिमांक बिंदु से नीचे गिर जाता है, तो संघनित बर्फ के कारण बर्फ का अवरोध उत्पन्न हो जाएगा। बाईपास वाल्व प्रशीतन तापमान को नियंत्रित कर सकता है और स्थिर तापमान (1 से 6 डिग्री सेल्सियस के बीच) पर दाब ओस बिंदु को नियंत्रित कर सकता है।

कंडेनसर

कंडेंसर रेफ्रिजरेंट का तापमान कम कर देता है, और रेफ्रिजरेंट उच्च तापमान वाली गैसीय अवस्था से निम्न तापमान वाली तरल अवस्था में परिवर्तित हो जाता है।

फ़िल्टर
यह फिल्टर रेफ्रिजरेंट की अशुद्धियों को प्रभावी ढंग से छान लेता है।

केशिका/विस्तार वाल्व
जब रेफ्रिजरेंट केशिका ट्यूब/विस्तार वाल्व से गुजरता है, तो उसका आयतन बढ़ जाता है, उसका तापमान कम हो जाता है, और वह कम तापमान और कम दबाव वाला तरल बन जाता है।

गैस-तरल विभाजक
चूंकि कंप्रेसर में प्रवेश करने वाला तरल रेफ्रिजरेंट लिक्विड शॉक का कारण बनेगा, जिससे रेफ्रिजरेशन कंप्रेसर को नुकसान हो सकता है, इसलिए रेफ्रिजरेंट गैस-लिक्विड सेपरेटर यह सुनिश्चित करता है कि केवल गैसीय रेफ्रिजरेंट ही रेफ्रिजरेशन कंप्रेसर में प्रवेश कर सके।

स्वचालित नाली
स्वचालित ड्रेन नियमित अंतराल पर सेपरेटर के निचले हिस्से में जमा हुए तरल पानी को मशीन से बाहर निकाल देता है।

ड्रायर

प्रशीतित ड्रायर में कॉम्पैक्ट संरचना, सुविधाजनक उपयोग और रखरखाव, और कम रखरखाव लागत जैसे लाभ हैं। यह उन स्थितियों के लिए उपयुक्त है जहां संपीड़ित वायु दाब का ओस बिंदु तापमान बहुत कम (0°C से ऊपर) नहीं होता है।
एडसॉर्प्शन ड्रायर संपीड़ित हवा को सुखाने और नमी सोखने के लिए डेसिकेंट का उपयोग करता है, जिसे इसके माध्यम से जबरदस्ती प्रवाहित किया जाता है। रीजेनरेटिव एडसॉर्प्शन ड्रायर का उपयोग अक्सर दैनिक रूप से किया जाता है।
● फ़िल्टर
फिल्टरों को मुख्य पाइपलाइन फिल्टर, गैस-जल विभाजक, सक्रिय कार्बन दुर्गन्धनाशक फिल्टर, भाप नसबंदी फिल्टर आदि में विभाजित किया गया है, और इनका कार्य हवा में मौजूद तेल, धूल, नमी और अन्य अशुद्धियों को हटाकर स्वच्छ संपीड़ित हवा प्राप्त करना है।