Compresseur d’air à deux étages équipé d’un sécheur d’air comprimé réfrigéré de type JT.

Les séchoirs réfrigérés sont le type de séchoir à air comprimé le plus courant. Ils éliminent l’eau du flux d’air en refroidissant l’air à environ 3 ° C (38 ° F) et en condensant efficacement l’humidité dans un environnement contrôlé. 3 °C (38 ° F) est la limite inférieure réaliste pour un séchoir réfrigéré car une température plus basse risque de geler l’eau séparée. Ils sont généralement spécifiés comme sécheurs primaires et produisent généralement une qualité d’air appropriée pour environ 95% de toutes les applications d’air comprimé.

Les séchoirs réfrigérés utilisent deux échangeurs de chaleur, un pour air-air et un pour air-réfrigération. Cependant, il existe également un seul échangeur de chaleur TRISAB qui combine les deux fonctions. Les compresseurs utilisés dans ce type de séchoir sont généralement du type hermétique et le gaz le plus couramment utilisé est le R-134a et le R-410a pour les séchoirs à air plus petits jusqu’à 100 cfm. Les séchoirs plus anciens et plus grands utilisent encore des réfrigérants R-22 et R-404a. L’objectif d’avoir deux échangeurs de chaleur est que l’air froid sortant refroidit l’air chaud entrant et réduit la taille du compresseur nécessaire. En même temps, l’augmentation de la température de l’air sortant empêche la recondensation.

Certains fabricants produisent des « séchoirs à vélo ». Ceux-ci stockent une masse froide qui refroidit l’air lorsque le compresseur est ÉTEINT. Lorsque le compresseur de réfrigération fonctionne, la grande masse prend beaucoup plus de temps à refroidir, de sorte que le compresseur fonctionne plus longtemps et reste éteint plus longtemps. Ces unités fonctionnent à des points de rosée inférieurs, généralement dans la plage de 1,5 ° C – 4,5 ° C (35 ° F – 40 ° F). Lorsqu’ils sont sélectionnés avec le « filtre coalescent à froid » en option, ces unités peuvent fournir de l’air comprimé avec des points de rosée inférieurs. Les sécheurs sans cycle utilisent une vanne de passage de gaz chaud pour empêcher le dessiccateur de se givrer.

Certains fabricants produisent des « filtres coalescents froids » qui sont positionnés à l’intérieur du sécheur d’air au point de la température de l’air la plus basse (le point auquel la condensation maximale s’est produite).

Les séchoirs réfrigérés sont généralement fabriqués de deux manières différentes, les unités à base de Fréon et les unités à base de Joule-Thomson.

Sécheurs réfrigérés à air comprimé à base de fréon

Ces sécheurs tirent leur refroidissement d’un système de réfrigération à cycle fermé basé sur l’un des trois réfrigérants commerciaux, R-22, R-134a ou R410a. Le système de réfrigération utilisé par ces sécheurs est similaire aux systèmes de climatisation domestiques et commerciaux. Le schéma illustré à droite illustre un sécheur d’air comprimé réfrigéré à base de fréon typique.

Les sécheurs à air comprimé réfrigérés à base de fréon sont généralement constitués d’un échangeur de chaleur similaire à un refroidisseur d’eau après refroidissement. Au lieu d’utiliser de l’eau comme liquide de refroidissement, le CFC liquide remplit la coque de l’échangeur de chaleur. Le CFC liquide est maintenu à une pression qui lui permet de bouillir à 3 °C (38 °F). Une fois que le CFC bout, la vapeur est aspirée à travers la conduite d’aspiration dans un compresseur, qui comprime le CFC à une pression et une température élevées. Le CFC haute pression / température est refroidi dans le condenseur et se détend à l’état liquide. Le liquide est réintroduit dans l’échangeur de chaleur via le dispositif de dosage et un cycle de réfrigération fermé est formé. Lorsque l’air comprimé traverse l’échangeur de chaleur, il est refroidi à la température du CFC bouillant. Lorsque l’air comprimé est refroidi, il perd sa capacité à retenir l’humidité et la vapeur d’eau se condense à l’intérieur du tube de l’échangeur.

Les variantes de cette conception de base incluent des unités équipées d’échangeurs de réchauffage, qui sont destinées à améliorer l’efficacité. Dans ces cas, l’air comprimé refroidi est réchauffé par l’air entrant.

Les séchoirs à air comprimé réfrigérés ont généralement une teneur restante en huile de 6 mg/m3. Les sécheurs à air comprimé réfrigérés avec filtres de coalescence à froid internes sont conçus pour laisser la teneur en huile restante aussi faible que 0,008 mg / m3, ce qui est beaucoup moins que les filtres de coalescence situés en aval des sécheurs à air, car l’air comprimé refroidi est réchauffé par l’air entrant. Les séchoirs réfrigérants plus grands ont un échangeur de chaleur air-air entre l’air entrant chaud et l’air sortant refroidi. Les brouillards d’huile et d’eau refroidis fusionnent beaucoup mieux dans un filtre coalescent aux températures froides que dans les vapeurs d’huile et d’eau plus chaudes situées en aval de l’échangeur de chaleur air-air du sécheur d’air.

Performances du filtre coalescent à air comprimé

Les filtres coalesceurs collectent les liquides et les aérosols, pas les vapeurs, voir la section Coalesceurs mécaniques sur Coalesceur. Dans le tableau ci-dessus, l’EMPLACEMENT signifie où le Filtre Coalescent est par rapport au Sécheur d’Air réfrigéré. 1 mg/m3 est un poids d’huile dans un volume d’air et est approximativement égal à 0,83 ppm en poids.

Les séchoirs à haute température sont équipés d’un pré-refroidisseur supplémentaire qui élimine l’excès de chaleur via un système d’air forcé. Ces unités sont conçues pour permettre un séchage efficace de l’air comprimé trop chaud. Les températures de l’air comprimé supérieures à 38 ° C (100 ° F) sont très courantes dans les climats méridionaux, les exploitations minières, les aciéries, les navires, etc. Dans les domaines et les applications nécessitant des opérations à des températures ambiantes élevées, les séchoirs à haute température sont une nécessité.

Les sécheurs à cycle (également appelés sécheurs à masse thermique) utilisent une masse thermique, généralement un réservoir d’eau, pour stocker l’énergie produite par le système de réfrigération. La température de l’eau contrôle le système de réfrigération grâce à un thermostat. L’air comprimé traverse la masse thermique via un échangeur de chaleur refroidi à l’eau. La valeur de ce type de configuration est qu’ils produisent normalement des résultats de refroidissement plus cohérents.

Sécheurs à air comprimé réfrigérés à base de Joule–Thompson (JT)

Les sécheurs de type JT sont des unités qui utilisent le flux d’air comprimé comme élément de réfrigération. De l’air comprimé à haute pression (150 ~ 175 PSI) est introduit dans une soupape de réduction de pression au-dessus du séchoir. La sortie de cette vanne (90-120 PSI) est dirigée dans une chambre d’expansion entourée de parois poreuses. Lorsque l’air se dilate à une pression plus basse, il devient froid (d’après l’effet Joule-Thomson) et sa capacité à retenir l’humidité est réduite. L’humidité est libérée de l’air sous forme de brouillard. L’air chargé de brouillard traverse alors les parois poreuses de la chambre. Les micro-gouttelettes d’eau qui composent le brouillard mouillent le matériau poreux et s’accumulent jusqu’à former des gouttelettes pouvant être affectées par la gravité. L’eau tombe ensuite dans un piège et l’air séché monte et sort de l’orifice de décharge. L’inconvénient du séchoir JT est qu’il ne peut être utilisé qu’avec des compresseurs à deux étages. En effet, un compresseur à deux étages tire son efficacité en pompant à une pression élevée (150-175 PSI.) Cette pression est inappropriée pour l’atelier et doit être abaissée à (90-120 PSI.) Le sécheur JT profite de cette chute de pression pour éliminer l’humidité du flux d’air comprimé grâce à la réfrigération inhérente basée sur l’effet Joule-Thompson de l’air en expansion. L’exploitation de cette perte de charge permet à un séchoir JT de produire les mêmes points de rosée relatifs que les séchoirs à base de fréon.