ما مدى معرفتك بالهواء المضغوط؟

1. ما هو الهواء؟ ما هو الهواء العادي؟

الجواب: الغلاف الجوي المحيط بالأرض، ونحن معتادون على تسميته بالهواء.

الهواء تحت ضغط محدد قدره 0.1 ميجا باسكال، ودرجة حرارة 20 درجة مئوية، ورطوبة نسبية 36% هو هواء عادي. يختلف الهواء العادي عن الهواء القياسي في درجة الحرارة ويحتوي على رطوبة. عند وجود بخار ماء في الهواء، بمجرد انفصال بخار الماء، يقل حجم الهواء.

2. ما هو التعريف القياسي للهواء في الولاية؟

الجواب: تعريف الحالة القياسية هو: حالة الهواء عندما يكون ضغط سحب الهواء 0.1 ميجا باسكال ودرجة الحرارة 15.6 درجة مئوية (التعريف الصناعي المحلي هو 0 درجة مئوية) تسمى الحالة القياسية للهواء.
في الحالة القياسية، تبلغ كثافة الهواء 1.185 كجم/م3 (يتم تحديد سعة عادم ضاغط الهواء والمجفف والمرشح ومعدات المعالجة اللاحقة الأخرى من خلال معدل التدفق في حالة الهواء القياسية، وتكتب الوحدة بـ Nm3/min).

3. ما هو الهواء المشبع والهواء غير المشبع؟
الإجابة: عند درجة حرارة وضغط معينين، يكون لمحتوى بخار الماء في الهواء الرطب (أي كثافة بخار الماء) حدٌّ معين؛ فعندما تصل كمية بخار الماء الموجودة عند درجة حرارة معينة إلى أقصى حد ممكن، يُسمى الهواء في هذه الحالة بالهواء المشبع. أما الهواء الرطب الذي لا يحتوي على أقصى محتوى ممكن من بخار الماء فيُسمى بالهواء غير المشبع.

4. ما هي الظروف التي يتحول فيها الهواء غير المشبع إلى هواء مشبع؟ ما هو "التكثيف"؟
عندما يتحول الهواء غير المشبع إلى هواء مشبع، تتكثف قطرات الماء السائلة في الهواء الرطب، وهي ظاهرة تُعرف باسم "التكثيف". التكثيف ظاهرة شائعة. على سبيل المثال، ترتفع نسبة الرطوبة في الهواء خلال فصل الصيف، مما يُسهّل تكوّن قطرات الماء على سطح أنابيب المياه. وفي صباحات الشتاء، تظهر قطرات الماء على النوافذ الزجاجية للمنازل. هذه القطرات ناتجة عن تبريد الهواء الرطب تحت ضغط ثابت حتى يصل إلى نقطة الندى، أي التكثيف بسبب تغير درجة الحرارة.

5. ما هو الهواء المضغوط؟ وما هي خصائصه؟
الإجابة: الهواء قابل للانضغاط. يُطلق على الهواء بعد أن يقوم ضاغط الهواء بعمل ميكانيكي لتقليل حجمه وزيادة ضغطه اسم الهواء المضغوط.

يُعدّ الهواء المضغوط مصدراً مهماً للطاقة. وبالمقارنة مع مصادر الطاقة الأخرى، يتميز بالخصائص الواضحة التالية: نقاؤه وشفافيته، وسهولة نقله، وعدم وجود خصائص ضارة خاصة به، وانعدام التلوث أو انخفاض مستوى التلوث الناتج عنه، وانخفاض درجة حرارته، وعدم وجود خطر نشوب حريق، وعدم الخوف من التحميل الزائد، وقدرته على العمل في العديد من البيئات القاسية، وسهولة الحصول عليه، وعدم نضوبه.

6. ما هي الشوائب الموجودة في الهواء المضغوط؟
الجواب: يحتوي الهواء المضغوط الخارج من ضاغط الهواء على العديد من الشوائب: ① الماء، بما في ذلك رذاذ الماء وبخار الماء والماء المكثف؛ ② الزيت، بما في ذلك بقع الزيت وبخار الزيت؛ ③ مواد صلبة متنوعة، مثل طين الصدأ ومسحوق المعادن وجزيئات المطاط الدقيقة وجزيئات القطران ومواد الترشيح وجزيئات مواد منع التسرب الدقيقة، وما إلى ذلك، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية الضارة ذات الرائحة الكريهة.

7. ما هو نظام مصدر الهواء؟ وما هي أجزاؤه؟
الإجابة: يُطلق على النظام المُكوّن من معدات توليد ومعالجة وتخزين الهواء المضغوط اسم نظام مصدر الهواء. يتكون نظام مصدر الهواء النموذجي عادةً من الأجزاء التالية: ضاغط هواء، ومبرد خلفي، ومرشح (يشمل مرشحًا أوليًا، وفاصلًا للزيت والماء، ومرشحًا للأنابيب، ومرشحًا لإزالة الزيت، ومرشحًا لإزالة الروائح، وأجهزة ترشيح للتعقيم، وما إلى ذلك)، وخزانات تخزين غاز مُستقر، ومجففات (مُبردة أو امتزازية)، وأنظمة تصريف مياه الصرف الصحي، وأنابيب غاز، وصمامات أنابيب، وأجهزة قياس، وما إلى ذلك. يتم تجميع المعدات المذكورة أعلاه في نظام مصدر غاز متكامل وفقًا لاحتياجات العملية المختلفة.

8. ما هي مخاطر الشوائب الموجودة في الهواء المضغوط؟
الجواب: يحتوي الهواء المضغوط الناتج من ضاغط الهواء على الكثير من الشوائب الضارة، والشوائب الرئيسية هي الجسيمات الصلبة والرطوبة والزيت في الهواء.

سيؤدي تبخر زيت التشحيم إلى تكوين حمض عضوي يتسبب في تآكل المعدات، وتلف المطاط والبلاستيك ومواد منع التسرب، وسد الثقوب الصغيرة، والتسبب في تعطل الصمامات، وتلويث المنتجات.

في ظروف معينة، يتكثف بخار الماء المشبع في الهواء المضغوط إلى ماء ويتراكم في بعض أجزاء النظام. وتؤدي هذه الرطوبة إلى صدأ المكونات والأنابيب، مما يتسبب في تعطل الأجزاء المتحركة أو تآكلها، وتعطل المكونات الهوائية، وحدوث تسرب للهواء. وفي المناطق الباردة، يؤدي تجمد الرطوبة إلى تجمد الأنابيب أو تشققها.

تؤدي الشوائب مثل الغبار في الهواء المضغوط إلى تآكل الأسطح المتحركة النسبية في الأسطوانة ومحرك الهواء وصمام عكس الهواء، مما يقلل من عمر خدمة النظام.

9. لماذا يجب تنقية الهواء المضغوط؟
الجواب: كما أن النظام الهيدروليكي يتطلب معايير عالية لنظافة الزيت الهيدروليكي، فإن النظام الهوائي يتطلب أيضاً معايير عالية للجودة للهواء المضغوط.

لا يمكن استخدام الهواء الخارج من ضاغط الهواء مباشرةً في الجهاز الهوائي. يسحب ضاغط الهواء الهواء المحتوي على الرطوبة والغبار من الجو، وترتفع درجة حرارة الهواء المضغوط إلى أكثر من 100 درجة مئوية، وعندها يتحول جزء من زيت التشحيم الموجود في الضاغط إلى الحالة الغازية. وبالتالي، يكون الهواء المضغوط الخارج من الضاغط غازًا عالي الحرارة يحتوي على الزيت والرطوبة والغبار. إذا تم إرسال هذا الهواء المضغوط مباشرةً إلى النظام الهوائي، فإن موثوقية النظام وعمره الافتراضي سينخفضان بشكل كبير بسبب رداءة جودة الهواء، وغالبًا ما تتجاوز الخسائر الناتجة تكلفة جهاز معالجة الهواء وصيانته، لذا فإن اختيار نظام معالجة هواء مناسب أمر ضروري للغاية.