معايير محتوى الرطوبة في الهواء المضغوط والنيتروجين

مقدمة: أهمية محتوى الماء في الغازات

في الإنتاج الصناعي، يُعدّ الهواء المضغوط والنيتروجين مصدرين رئيسيين للطاقة وغازات حماية واسعي الاستخدام. وتؤثر نسبة الرطوبة في الغاز بشكل مباشر على عمر المعدات وجودة المنتج؛ إذ إن زيادة الرطوبة قد تؤدي إلى تآكل الأنابيب، وتعطل المكوّنات الهوائية، وكذلك إلى أكسدة المنتج. لذلك، من الضروري تحديد معايير واضحة لمستوى رطوبة الغاز والالتزام بها بدقة.

معيار محتوى الماء في الهواء المضغوط: ISO 8573-1

المعيار الدولي الرئيسي لجودة الهواء المضغوط هوISO 8573-1. تقسم هذه المواصفة الملوثات الموجودة في الهواء المضغوط إلى مستويات جودة مختلفة. وبالنسبة لمحتوى الرطوبة، تعتمد المواصفة بشكل أساسي علىنقطة الندى تحت الضغطلتحديد.

ISO 8573-1 يقسم الرطوبة إلى عدة مستويات (عادةً ما تكون Class 1 إلى Class 7 ، وكذلك المحدد من قبل الشركة المصنعة Class 0):

• Class 1: نقطة الندى تحت الضغط ≤ -70℃ ، يناسب الصناعات الإلكترونية الدقيقة والأدوية والأغذية التي تتميز بحساسية شديدة للرطوبة.
• Class 2: نقطة الندى تحت الضغط ≤ -40℃ تُستخدم عادةً في أنظمة التحكم الهوائية العامة وعمليات الطلاء بالرش.
• Class 3: نقطة الندى تحت الضغط ≤ -20℃ ، يناسب الأدوات الهوائية الصناعية القياسية والتطبيقات التي لا تفرض متطلبات صارمة بشأن الرطوبة.
• Class 4 إلى Class 7: يزداد نقطة الندى تحت الضغط تدريجيًا، وهو مناسب للبيئات الصناعية العشوائية التي لا تفرض متطلبات خاصة بشأن الرطوبة.

معيار محتوى الرطوبة ودرجة النقاء لغاز النيتروجين

عادةً ما يرتبط معيار محتوى الرطوبة في غاز النيتروجين بـدرجة النقاءربط مباشر. وفقًا للمعايير الوطنية والدولية ذات الصلة بالنيتروجين الصناعي والنيتروجين عالي النقاء، يُعبَّر عن محتوى الرطوبة عادةً إما بالكسر الحجمي أو بدرجة حرارة نقطة الندى.

• نيتروجين صناعي نقي: عادةً ما يكون النقاء في 99.5% إلى 99.9% بينما تكون متطلبات الرطوبة أكثر مرونة نسبيًا، وعادةً ما يُشترط أن يكون درجة الندى عند -40℃ إلى -50℃ بحدود، يبلغ محتوى الرطوبة بمستوى عدة مئات من جزء في المليون.
• نيتروجين عالي النقاء: نقاء يصل إلى 99.999% وما فوق ذلك. تُشترط في مثل هذه الغازات النيتروجينية مراقبة دقيقة للغاية للرطوبة، وغالبًا ما يُطلب أن يكون درجة نقطة الندى أقل من -60℃ ، وحتى يصل إلى -80℃ يتعين في ما يلي ضبط محتوى الرطوبة عند مستويات منخفضة للغاية لتلبية احتياجات الصناعات عالية التقنية مثل صناعة أشباه الموصلات والألياف الضوئية.
• النيتروجين السائلبعد التبخير، يجب أن تتوافق نسبة الرطوبة فيه أيضًا مع معايير الغازات عالية النقاء، كما يتعين أن تضمن عملية إعادة التسخين أثناء التبخير وتصميم خطوط الأنابيب منع اختلاط الرطوبة البيئية مرة أخرى.

قياس وتحكم محتوى الرطوبة

لضمان توافق محتوى الرطوبة في الغاز مع المعايير، لا بد من اعتماد قياسات دقيقة ووسائل تحكم فعّالة.

• أجهزة القياسعادةً ما يُستخدم مقياس نقطة الندى لقياس نقطة ندى الضغط في الغازات. وفي بيئات ذات نقطة ندى منخفضة، يلزم اختيار مقياس دقيق لنقطة الندى يعتمد على طريقة المرآة الباردة أو طريقة السعة الكهربائية باستخدام غشاء بوليمر.
• معدات التجفيفيُستخدم عادةً مجفف التبريد أو المجفف بالامتصاص لإزالة الرطوبة من الهواء المضغوط. أما إنتاج النيتروجين فيعتمد على تقنية الامتزاز بالضغط باستخدام المنخل الجزيئي أو على عملية فصل الهواء بالتبريد العميق، مع الاستعانة بمُنقّي لاحق لإزالة كميات ضئيلة جداً من الرطوبة.

الخاتمة

تُعدّ معايير محتوى الرطوبة في الهواء المضغوط والنيتروجين أساسًا لضمان سلامة وجودة الإنتاج الصناعي. وينبغي للمؤسسات، عند اختيار معدات تجفيف الغاز ووضع مواصفات استهلاك الغاز، الالتزام الدقيق بالمعايير العامة ذات الصلة وبمواصفات نقاء الغاز الخاصة بكل قطاع، مع مراعاة المتطلبات الفعلية للعمليات، وتحديد مؤشرات محتوى الرطوبة بشكل مناسب، تجنّبًا لحدوث إهدار للطاقة نتيجة التجفيف المفرط أو وقوع حوادث إنتاج بسبب عدم كفاية التجفيف.