冷干机百问百答

压缩空气净化管家2019-11-20 13:06:33

        冷冻式压缩空气干燥机百问百答,知道这个的就比较多了,但是也还是贴出来 分享给大家。


相关知识

1-1 什么叫空气?什么叫湿空气?

答:地球周围的大气,我们习惯上称它作空气。自然界中的空气是有多种气体(O2N2CO2……)混合而成的,水蒸气是其中的一种。含有一定量水蒸气的空气叫湿空气,不含水蒸气的空气叫干空气。我们周围的空气都是湿空气。在一定海拨高度下,干空气的组成成分及比例基本稳定不变,它对整个湿空气的热工性能无特殊意义。湿空气中的水蒸气含量虽然不大,但含量的变化对湿空气的物理性质影响很大。水蒸气含量的多少决定了空气的干燥和潮湿程度。冷干机的工作对象就是湿空气。

1-2什么叫饱和空气?

答:在一定的温度和压力条件下, 湿空气中水蒸气的含量(即水蒸气密度)是有一定限度的;在某一温度下,所含水蒸气的量达到最大可能含量时,这时的湿空气叫、饱和空气。水蒸气未达到最大可能含量时的空气就叫未饱和空气。

1-3 未饱和空气在什么条件下成为饱和空气?什么叫“结露”?

答:在含水量不变的情况下, 通过降低未饱和空气的温度可使之成为饱和空气。未饱和空气在成为饱和空气的瞬间,湿空气中会有液态水珠凝结出来,这一现象称之为“结露”。

1-4 什么是大气压?什么是绝对压力?什么是表压力?

答:包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”,符号为B;直接作用于窗口或物体表面的压力,称为“绝对压力“,绝对值以绝对真空作为起点,符号为PABS;用压力表、真空表、U形管等仪器测出来的压力叫”表压力“(又叫相对压力),“表压力”以大气压力为起点,符号为Pg

三者之间的关系是:PABSB+Pg

压力的法定单位是帕(Pa),大一些单位是兆帕(Mpa1Mpa10Pa

一标准大气压=0.1013 Mpa

在旧的单位制中,压力用㎏f/(公斤/平方厘米)作单位,㎏f/0.098Mpa

1-5什么叫温度?常用温度单位有哪些?

答:温度是物质分子热运动的统计平均值。

绝对温度:以气体分子停止运动时的最低极限温度为起点的温度,记为T

单位为“开(开尔文)”,单位符号为K

摄氏温度:以冰的为起点的温度,单位为“摄氏度”,单位符号为℃

此外英美国家还经常用“华氏温度”,单位符号为℉。

温度单位之间的换算关系是:TK)=t(℃)+273.1  ()1.8t(℃)+32

1-6湿空气中水蒸气分压力只指的是什么?

答:湿空气是水蒸气与干空气组成的混合物,在一定的体积的湿空气里水蒸气所占的分量(以重量计)通常比干空气要少得多,但它占有干空气相同的体积,也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体(即干空气与湿空气)分压力的和。湿空气中水蒸气所具有的压力,称为水蒸气分压力,记作PSO其值反映了湿空气中的水蒸气含量的多少,水蒸气含量越高,水蒸气分压力也越高。饱和空气中的水蒸气分压力叫水蒸气饱和分压,PSBO。

1-7什么叫空气的湿度?湿度有几种?

答:表示空气感湿度的物理量叫“湿度”。常用的湿度表示方法有“绝对湿度”、“相对湿度”和“含湿量”。

 在标准状态下,1m3容积中的湿空气含有水蒸气的重量称为“绝对湿度”,单位是g/m3。绝对湿度 只表明单位体积湿空气中,含有多少水蒸气,而不能表示湿空气吸收水蒸气的能力,即不能表示湿空气的潮湿程度。绝对湿度也就是湿空气中的水蒸气的密度。

  湿空气中实际所含的水蒸气的重量称为“绝对湿度”,相对湿度φ在0-100%之间。φ值越小,空气越干燥,吸水能力越强。φ值越大,空气越潮湿,吸水能力越弱。

1-8什么叫含湿量?含湿量怎样计算?

答:在空气中。1kg干空气所含有的水蒸气的重量叫做“含湿量”,常用d来表示,单位g/kg干空气。含湿量的计算公式是:

           D=622.ps/p-p或d=622φpsb/p-φpab

式中:p—空气压力(Pa),ps—水蒸气分压力(pa),psb—饱和水蒸气分压力(pa),φ—相对湿度(%)。

从上式可以看出,含湿量d几乎同水蒸气分压力PS成正比,而同空气总压力p成反比。含湿量d确切反映了空气中所含有的水蒸气的多少。由于在某一地区,大气压力基本上是定值,所以空气所含湿量仅同水蒸气分压力PS有关。

1-9饱和空气中的水蒸气的密度取决于什么?

答:空气中水蒸气的含量(水蒸气密度)是有极限的。在气动压力(2mpa)范围内,可认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度的高低而和空气压力的大小无关,温度越高,饱和水蒸气的密度越大越大。譬如,在40时1m3空气,不论其压力是0.1MPA,还是1.0mpa它的饱和水蒸气密度都是51g.

1-10空气在加压状态下(即压缩空气)的相对湿度及含水量是怎样确定的?

答:从1-8中知道,当压力p提高后,空气中饱和含湿量将减少。压缩空气的相对湿度φ`及实际含水量ρ’s由下式确定:

    φ=φPb.p’/p’.p    ρ’=φ’。 ρ’b(kg/m3)

式中:p p’-----空气的绝对压力(pa)

     Papb’-----压缩前、后与各自温度下的饱和水蒸气分压力(pa)

   φ----压缩空气前的相对的湿度(%)φ’---压缩后空气的相对湿度(%)

    ρb’----压缩后与其温度相对应的饱和水蒸气密度(g/m3

    若φ’=100%,则压缩空气处于饱和状态。压缩空气的饱和水蒸气分压力:

Pb’=φPb.P’/P(Pa)

  该式可用来确定压缩空气的“压力露点”与常压露点的对应换算关系。

1-11什么是空气的标准状态?

答:在温度t=20℃,绝对压力P=0.1Mpa,相对湿度。φ=65%时的空气状态叫空气的标准状态。在标准状态下,空气密度是1.185kg/m3。(空压机排气量、干燥机、过滤器等后处理设备的处理能力都是以空气标准状态下的流量来标注,单位写作Nm3/min,也可在m3/min后加ANR)。

实际空气状态与标准状态通过状态方程进行转换。状态方程有多种形式,其中一种形式是:P1V1/T1=P0V0/T0

式中:P—气体的绝对压力(pa),V—气体的比容(m3/kg),T—气体的温度(k)

    (单位符号带脚标0的是标准状态参量,带1的是实际状态参量)

因为加压前后空气的质量是不变的,利用状态方程可以计算出加压后空气的体积:

           V1=P0V0/P1(假定T1=T0)

1-12什么是热量?

答:热量是能量的一种形式。在物理学中用“比热”来计算热量,即Q=G.c.(t1-t2),式中:Q—热量,G—物体的质量,c—物体的比热,t1t2–物体的初温和终温。热量的单位是J(焦耳)。热量是依靠温差(即t1-t2)传递的能量,没有温差就无所谓热量的传递。

 根据热力学定律,热量能通过对流、传导、辐射等形式。从高温端向低温端自发传递。在没有外功耗情况下,热量永远不可能做反向传递。

1-13什么是显热?什么是潜热?

答:物体在加热或冷却过程中,温度升高或降低而不改变其原有相态所学要吸收或放出的热量,称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉,通常可用温度计来测量出来。(如将水从20℃的升高到80℃所吸收的热量,就叫显热。)

在物体吸收或放出热量过程中,起相态发生了变化(如气体变成液体…….),但温度不发生变化,这种吸收或放出的热量叫“潜热”不能用温度计测量出来,人体也无法感受到,但可通过实验计算出来。

 饱和空气在吸收一定冷量(即放出热量)后,一部分水蒸气会相边成液态水,而此时饱和空气温度并下降,这部分放出的热量就是“潜热”

1-14什么是空气的焓值?怎样计算?

答:空气的焓值是指空气所含有的总热量,通常以干空气的单位质量为标准。焓用符号i表示,单位是kj/kg干空气。湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与dkg水蒸气焓值之和。

   湿空气焓计算公式为:

i=1.01t(2500+1.84t)d或i=(1.01+1.84d)t+2500d (kj/kg干空气)、

式中:t-----空气的温度

      d-------空气的含湿量g/kg干空气

      1.01-----干空气的平均定压比热kj/(kg.k)

      1.84-------水蒸气的平均定压比热kj/(kg.k)

      2500-------0℃时水的汽化潜热  kj/kg

由上式可以看出:(1.01+1.84dt是随温度变化的热量,即“显热”;而2500d则是0℃时dkg水的汽化潜热,它仅随含湿量而变化,与温度无关,即是“潜热”。

 上式经常用来计算冷干机的热负荷。

1-15什么是压缩空气?有那些特点?

答:空气具有可压缩性,经空气压缩机做机械菌使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其它能源比,它具有下列明显的特点:清晰透明,输送方便,没有特殊的有害性能,没有起火危险,不怕超负荷,能在许多不得环境下工作,空气在地面上到处都有,取之不尽。

1-16压缩空气里含有哪些杂质?

答:空压机排出的压缩空气里含有很多杂质:①水、包括沙堆、水蒸汽、凝结水;②油,包括没法、油蒸汽;③各种固态物质如:、金属粉末、橡胶细末、焦油粒及滤材、密封材料的细末等;此外还有多种有害的化学异味物质等。

1-17什么是气源系统?

答:由产生、处理和储存压缩空气的设备所组成的系统称为气源系统。典型的气源系统由下列几部分组成:空气压缩机、后部冷却器、过滤器(包括前置过滤器、油水分离器、管道过滤器、除油过滤器、除臭烘烘、灭菌过滤器等等)、稳压储气罐、干燥机(冷冻式或吸附式)、自动排水排污器及输氧管道、管路阀件、仪表等。上述设备根据工艺流程的不同需要,组合成完整的气源系统。

1-18为什么必须对气源系统进行处理?

答:从空压机输出的压缩中含有大量有有害杂质,不通过适当的方法清除这些杂质,会对气源系统造成很大的危害:

变质的润滑油会使橡胶塑料、密封材料变质,堵塞,造成阀类动作失灵,污染产品;水分和粉尘会造成金属器件、管道生锈腐蚀,造成运动部件卡死或磨损,使气动元件动作失灵和漏气,水分和尘土还会堵塞节流小孔或过滤网;在寒冷地区,水分结冰会造成管道冻结或冻裂。由于空气质量不良,使拨动系统的可靠性和使用寿命大大,由此造成的损失往往大大超过气源处理装置的成本和维修费用,故正确选用处理系统是绝对必要的。

1-19气源质量的标准有哪些?

答:不同用户对气源质量有不同要求。国家标准《一般用压缩空气质量等级》就是为些而制定的。该标准对压缩空气中固体粒子、水分及含油量作出了量的规定。

从更广的意义上讲,一个良好的气源还应当在使用后起之秀串压力是稳定增长的,对周围环境造成的污染是最小的。

1-20压缩空气干燥方法有哪能几种?

答:压缩空气可以通过加压、、吸附等方法来除去其中的水蒸汽,可通过回执、过滤、机械分离等方法来除去液态水分。

冷冻式干燥机就是对压缩空气进行来排除其中所含水蒸气,获得相对干燥压缩空气的一种设备。

二、“压力露点”及测量

2-1 什么叫露点?它和什么有关?

答:未饷空气在保持水蒸气分压不变(即保持绝对含量水量不变)情况下降低温度,使之达到饷状态时的温度叫“露点”。温度降至露点时湿空气中便有凝结水滴析出。

湿空气的露点不仅与温度有关,而且与湿空气中水分含量的多少有关,含水量大的露出马脚点高,含水量少的露点低。

2-2 什么是“压力露点”?

答:湿空气污染被压缩后,水蒸所密谋增加,温度也上升。压缩空气冷却时,相对温度便增加,当温度继续一目了然至相对湿度达100%时,便宜有水滴从压缩空气中析出,这时的温度就是压缩空气的“压力露点”。

2-3“压力露点”与“常压露点”有什么关系?

答:“压力露点”与常压露点之间的对应关系与“压缩比”有关,一般用图表来表示。在“压力露点”相同情况下,“压缩”比越大,所对应的常压露点越低。例如:0.7Mpa时, 同压力露点为2时,对应的常压露点降到-28(见附表)。

2-4压缩空气露点用什么仪器来测量?

答:压力露点单位虽然是℃,但它的内涵是压缩空气的含水量。因此露点实际上就是测空气的含水量。测量压缩空气露点的仪器很多,有用氮气、乙醇等到作冷源的“镜面露点仪”,有用五氧化二磷、氯化钾等作电解质的“电解温度计”等等。目前工业上普遍使用专用的气体露点计来测量压缩空气的露点,如英国的SHAW露点仪,该仪器的测量范围可达-80℃。

2-5 用露点仪测量压缩空气露点时应注意什么?

答:用露点仪测量空气露点,特别是在被测空气含水量极低时,操作要十分仔细和耐心。气体采样设备及连接管路必须是干燥的(至少要比被测气体干燥),管路连接应是完全密封的,气体流速按规定选取,而且要求有足够长的预处理时间,稍一不慎,就会带来很大误差。实际证明用五氧化二磷作电解持的“微水分测定仪”来测量经冷干机处理的压缩空气的“压力露点”时,误差很大。据厂家解释,这是由于在测试过程中压缩空气会产生“二次电解”,使读数值比实际高。并且冷干机处理后的压缩空气含水量约在1000ppm左右,己走出了该仪器的测量范围。所以在测量经冷干机处理的压缩空气露点时,不应当使用的这类仪器。

2-6 压缩空气的“压力露点”应在干燥机的哪能个部位测量?

答:用露点仪测量压缩空气的“压力露点”,取样点应放在干燥机的排气管道内,且样气中不能含有液态水滴。其他采样点测出的露点都有误差。

2-7可以用蒸发温度来代替“压力露点”吗?

答:在冷干机里,蒸发温度(蒸发压力)的读数是不能用来代替压缩空气的“压力露点”的。这是由于在换热面积有限的蒸发器里,压缩空气与冷媒蒸发温度在热交换过程中存在不可忽略的温差(有时可达4~6℃);压缩空气所能冷却倒的温度总比冷媒蒸发温度高。另外处于蒸发器与预冷器之间的“气水分离器”的分离效率也不可能是100%,总有一部分分离不尽的细小水滴会随气流进入预冷器,并在那里“二次蒸发”还原成水蒸气,使压缩空气含水量增加,露点上升。因此在这种情况下,所测得的冷媒蒸发温度总比压缩空气的实际压力露点“来得低。

2-8在什么情况下可以用测量温度的办法来代替“压力露点“?

答:工业现场用SHAW露点计间歇取样测量空气“压力露点”步骤相当麻烦,往往因测试条件不完备而影响测试结果。因此在要求不十分严格的场合,往往用温度计来近似测量压缩空气“压力露点”

  用温度计测量压缩空气“压力露点”的理论依据是:如果被蒸发器强制冷却后通过“气水分离器”进入预冷器的压缩空气,其中所携带的凝结水在“气水分离器”里的到完全分离,那么此时所测得压缩空气温度即是它的“压力露点”。虽然实际上“气水分离器”的分离效率不可能达到100%,但在预冷器与蒸发器凝结水排出良好的情况下,进入“气水分离器”并通过“气水分离器”排除的凝结水只占有全部凝结水量的很少一部分。因此用这种方法测“压力露点”误差 不很大。

 用这种方法测量压缩空气有“压力露点”时,温度测点应选择在冷干机蒸发器末端或“气水分离器”内。因为这点压缩空气温度最低。

 在国外原装进口的冷干机中也有用这种方法来测量成品气“露点温度”的。

三、预冷器与蒸发器

3-1预冷器在冷干机中起什么作用?

答:严格讲来,预冷器并不是冷冻干燥机的必备部件,但它在冷干机运行中又起很大的作用。预冷器在冷干机里的主要作用是“回收”被蒸发器冷却后的压缩空气所携带的冷量(对绝大多数用户来讲这部分冷量属“废冷”),并用着部分冷量来冷却携带大量水蒸气的较高温度的压缩空气,从而减轻了冷干机制冷系统的热负荷,达到节约能源的目的。另一方面,低温压缩空气在预冷器里温度得到回升,使排气管道外壁不致因温度过低而出现讨厌的挂露现象。此外,压缩空气温度升高后,降低了管道内空气相对湿度(可达φ=5-10%)。根据金属锈蚀理论,当环境相对湿度低于临界点(φ=40%)时,金属管道生锈现象便会停止。所以,现在冷干机中都设有预冷器。

3-2没有预冷器的冷干机可以用吗?

答:有些用户需要含水量低而且温度也低的压缩空气,这时冷干机就可不再设置预冷器了。由于不设置预冷器,冷空气的冷量得不到回收利用,蒸发器热负荷会增加很多。在这种情况下,不仅需要加大制冷压缩机的功率来进行能量补偿,而且对整个制冷系统的其它部件(蒸发器、冷凝器及节流元器件)都需要进行核算。

3-3在预冷器中冷、热空气升降温幅度是否相等?

答:在预冷器中,冷、热压缩空气进行热质交换,所交换的总热量是相等的。但饱和热气流在降温过程中发生相变,出现凝结水这个过程要消耗一部风热量。而冷气流在热交换过程中所吸收到得热量全部用于升温,因此冷、热气流的温度变化幅度是不相同的,其规律是热气流降温幅度比冷气流升温幅度要小。譬如在某种工况下,热空气由40℃降至28℃,降幅为12℃,而冷空气可由5℃升至24℃,升幅可到达19

3-4冷干机的排气温度能有多高?

答:从能量利用角度讲,我们总希望冷干机排气温度越高越好,最好能与进气温度相同,此时“废冷”为零。但实际上是达不到这一点的,冷干机进、出气温相差15℃以上的情况并不鲜见。这是因为:①能量在传递、交换过程中,不可避免会有损失,②本身温度不高、温差不大的同质气体在间壁对流传热中(特别在顺流传热时)传热系数不大;③在热交换过程中饱和热气流的降温必然伴随产生相变,其所吸收到得全部冷量中必有一部分用来支付相变潜热,从而使热气流温度降幅受到限制,这反过来又限制了冷气流温度的升高(在顺流传热是尤其如此)。

3-5冷干机排气温度过高有何原因?

答:冷干机排气温度过高有时是不正常的,引起原因有:①压缩空气进气温度过高或者流量太大;②制冷系统工况发生变化,引起冷媒蒸发温度升高,是压缩空气在蒸发器里得不到足够冷却;③预冷器管道外壁散热量太大。

3-6冷干机排气温度过低有何原因?

答:冷干机排水温度过低原因有:①预冷器热交换面积不够而蒸发器制冷量有余;②压缩空气进气温度较低或流量太小;③制冷系统工况发生变化,是冷媒蒸发压力低于正常值。

3-7预冷器有没有单独设置自动排水器的必要?

答:在预冷器里饱和湿热空气在降温过程有凝结水析出。而且由于进入预冷器的压缩空气温度较高,含水量很多,所以在热交换过程中预冷器中有很多凝结水析出。因此在预冷器上单独设置一只自动排水器让一部分凝结水先行排出机外,可以减轻蒸发器的热负荷,在大型冷干机中尤其应当这样做。

3-8预冷器中的折流挡板起什么作用?

答:在冷干机的预冷器里,都设置有数量不等的拆流板,作用有四个:①用以改变进入冷干机的压缩空气流线,使之由平流变为紊流,以增强冷热气流间的对流换热强度;②在气流运动过程中,细小的凝结水滴由于不断碰撞挡板而集聚长大,又由于运动方向的反复改变而产生离心效用,水珠在重力和惯性的双重作用下得以与空气分离;③可以延长冷、热空气在预冷器里的运动路径,延长接触时间,从而使热交换更充分。④可以改变冷热对流方向,使顺向对流变成折向对流,提高对流换热系数。

3-9为什么预冷器铜管一般不用套翅片铜管?

答:预冷器管程、壳程内流过的都是压缩空气,两者除了含水量不同外,其余物理性质特别是放热系数完全相同。没有必要通过增加单侧换热面积(如采用套翅片铜管)来提高热系数,所以冷干机一般都采用内外表面积基本相同的光管或波纹管来作预冷器的换热管。

3-10预冷器换热铜管破裂对冷干机有何影响?

答:在预冷器里,热湿空气沿壳程流入蒸发器,而由蒸发器出来的冷干空气经预冷管程排出。压缩空气经过预冷器和蒸发器后会产生压力降,上游热湿空气的压力比下游冷干空气的压力高。如果铜管发生破裂,压力较高、含水量较大的热湿压缩空气就会直接从破裂处进入冷干空气管道,并在管内结露所产生的凝结水会沿捷径排出机外,出现排气带水的现象。

3-11蒸发器在冷干机中起到什么作用?

答:蒸发器是冷干机主要的换热部件。压缩空气在蒸发器中被强制冷却,其中大部分水蒸气冷却而凝结成液态水排出机外,从而使压缩空气得到干燥。在蒸发器中进行的是空气与冷媒低压蒸汽之间的对流热质交换,通过节流装置后的低压冷媒液体,在蒸发器里发生相变成为低压冷媒蒸汽,在相变过程中吸收周围热量,从而使压缩空气降温。

3-12 冷干机蒸发器的热负荷是由哪几部分组成的?

答:计算蒸发器热负荷是设计冷干机制冷系统的依据,是冷干机热工计算的重要一环。要计算蒸发器热负荷,必须先确定下列三个参量:①被处理的压缩空气的质量流量m(通常按空气标准状态时1Nm3/min计算);②压缩空气进入蒸发器时的温度t1(),③空气在蒸发器里最终将冷却到的温度t2(),在实际计算中,t2往往用“压力露点”期望值来代替。

  饱和压缩空气在蒸发器里温度从t1降到t2放出的热量(也即吸收的冷量)由下列三部分组成;温度从t1降到t2时,压缩空气中干空气所放出的热量q1;②温度从t1降至t2时压缩空气中所含的水蒸气所放出的热量q2;③温度从t1降到t2时凝结水量的相变潜热q3。蒸发器的热负荷Q就是上述三者之和。

3-13 压缩空气在蒸发器中温度是怎样变化的?

答:来自冷干机预冷器的压缩空气(已经预先被脱去了一部分水,但含水量还相当高)进入蒸发器后在壳程中运动,曲折前进过程中与蒸发器管程内的低温冷媒蒸汽进行对流热交换。管内冷媒液体吸热沸腾(通称蒸发)成冷媒蒸汽是相变过程,在冷媒液体完全相变成气体之前,蒸发压力和蒸发温度都保持不变,压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近冷媒液体的蒸发温度。但由于受到冷干机结构限制,蒸发器换热面积不可能无限增大,压缩空气与冷媒蒸汽之间的传热温差总是存在的。因此,压缩空气所能达到的冷却温度,在任何时候也不可能等于或低于蒸发温度。

3-14蒸发器铜管外缘为什么要套翅片

答:由于冷干机蒸发器里进行的是热力学性质截然不同的压缩空气与冷媒蒸汽之间的对流热交换,这两种气体的放热系数相差十多倍;为了尽可能获得较高的传热效果,必须加大放热系数小的介质一侧(这里是指压缩空气)的换热面积。因此在冷干机蒸发器铜管外壁(即与压缩空气接触一侧)要采用加大面积强化换热的措施,采用轧齿铜管或肋片管等就是为了达到这个目的的有效办法。

3-15压缩空气在蒸发器里的最终温度取决于什么?

答:蒸发器是冷干机里温度最低的地方。且蒸发温度与蒸发压力相对应,蒸发压力低,蒸发温度也低。压缩空气在蒸发器里与管内冷媒的蒸发温度进行对流热交换,由于管内低压冷媒液体在蒸发过程中作等温吸热,因此管外压缩空气在流动过程中温度是逐步降低的;压缩空气最终冷却到的温度取决于多种因素,例如:冷媒液体的蒸发温度、蒸发器的换热面积、压缩空气流线形态(平流还是紊流)、空气流速等。这些都是在设计中一一确定的。在蒸发温度一定条件下,蒸发器的换热面积对压缩空气最终温度的影响最大。换热面积大,压缩空气最终温度与蒸发温度的温差就小。从理论上讲,只要蒸发器的换热面积足够大,压缩空气的最终冷却温度就可以无限接近管内冷媒液体的蒸发温度,但实际上是不可能做到的。在冷干机现实条件下,压缩空气的最终冷却温度(即理论“压力露点”)比蒸发温度高3---5℃是经常出现的现象。

3-16蒸发温度过高是什么原因引起的?有何危害?

答:蒸发温度是随蒸发压力的增高而升高的。引起蒸发压力增高的原因有:(1)冷干机负荷超过额定值;(2)压缩空气的工作压力过低;(3)进入冷干机的压缩空气温度过高;(4)冷媒系统有问题,如:膨胀阀开启过大导致冷媒液体充入量过多、冷凝器散热不良导致冷凝压力过高等;(5)压缩机有问题。蒸发温度过高将导致压缩空气露点升高,出现除水不尽、排气带水等现象。

3-17蒸发温度过低是什么原因引起的?

答:蒸发温度过低,反映在蒸发压力低于正常数值。如果排除设计、制作过程中的固有的弊病(如蒸发器换热面积太小,压缩机型号选得过大或制冷系统中冷媒灌注量不足等),运行中引起的原因有:(1)毛细管或膨胀阀有堵塞现象或开启太小,导致冷媒供液量不足;(2)冷干机负荷太小;(3)蒸发器铜管表面结霜影响传热;(4)压缩空气中含油量过高,在铜管表面蒙上一层油垢影响传热;(5)冷媒系统有慢性泄漏。

3-18冷干机蒸发温度为什么不能很低?

答:冷干机在正常情况下,蒸发器表面有一层膜状冷凝水存在。在计算蒸发器冷负荷时已经考虑到这一情况。如果蒸发温度降得很低,使换热铜管表面温度在零度以下,水蒸汽就会在铜管表面凝结成霜,由此产生的问题有:(1)水蒸汽“升华成霜”比“凝结为露”要多吸收约15%的冷量;(2)霜的导热率只有水的1/4,这样使管外不能充分冷却,而同时管内蒸发温度却有进一步降低的趋势,如此循环的结果,必将给制冷系统带来许多不良后果(如产生“液压缩”现象);(3)从空气流通途径讲,霜的存在会使空气阻力增加,使空气压力降低,严重时甚至会导致气路堵塞;(4)从系统能耗来讲,蒸发温度过低会导致压缩机制冷系数大幅下降,使能耗增加。

    所以含湿量很大的压缩空气进入冷干机工作时,冷媒在管内的蒸发温度至少应保证蒸发器铜管表面温度在零度以上。试图通过定时化霜的办法来降低蒸发温度,冷干机是不能接受的。

3-19如何防止蒸发温度过低?

答:为了防止蒸发温度过低,冷干机里设置了能量旁路保护。当冷媒蒸发压力低到一定数值时,作能量补充用的热气旁路阀自动打开(开度增大),将冷凝器中的高压高温冷媒蒸汽直接注入蒸发器,使蒸发压力提升到正常水平。

3-20如何确定蒸发器和预冷器里凝结水的水量?

答:可用下列公式来计算蒸发器和预冷器的凝结水水量

Q = m(d1-d2).φ.60

Q---凝结水水量(g/h

m---冷干机的处理气量(Nm³/min

d1---压缩空气在进入蒸发器和预冷器时所处温度下的饱和含水量(g/m³

d2---压缩空气在离开蒸发器和预冷器时所处温度下的饱和含水量(g/m³

φ---空压机吸气环境下的相对湿度(一般按100%计算)

附录列出了压缩空气在各种工况下的含水量值,可直接用来计算凝结水水量。

3-21蒸发器铜管破裂会对冷干机造成什么影响?

答:在冷干机里,压力较高的压缩空气(一般在0.7Mpa左右)走的是蒸发器壳程,压力较低的冷媒蒸汽(一般在0.4Mpa左右)走的是蒸发器管程,壳程压力比管程压力高。冷干机在运行中如果发生蒸发器铜管破裂,压缩空气就会从破裂处侵入铜管,并随同冷媒蒸汽吸入压缩机。空气是一种不凝性气体,它存在于冷媒系统会使系统冷凝压力在很短时间内快速上升(但冷凝温度又不很高),导致冷干机跳闸,严重时会使压缩机损坏。

    冷干机停止工作时,管内了没有了升高到与环境温度相对应的值,而蒸发器壳体中因无压缩空气通过,仅保持为大气压力。此时,高压冷媒会很快从铜管破裂处泄漏。

    在实际工作中,蒸发器铜管发生破裂的现象并不罕见(通常由焊接不良、铜管本身缺陷、运输震动、脉冲气流冲击等原因引起),是冷干机的一种严重的内部故障,隐蔽性很强,现场又很难处理。所以,在制作、运输及使用过程中都要特别小心。

3-22压缩空气在蒸发器里的流速对冷干机有没有影响?

答:有资料介绍,在空气-氟利昂对流换热中,不同流速下的空气传热系数与空气流速比的0.8次方成正比,空气流速高,传热系数也大。因此,适当增加压缩空气在蒸发器里的流速对传热是有利的。但流速增大后,会导致空气压降增大,所以在选取蒸发器筒体直径时应兼顾两者关系。

3-23蒸发器的折流挡板起什么作用?

答:蒸发器的折流挡板所起的作用如同预冷器(见3-9章节)。

3-24蒸发器与预冷器在冷干机中的关系如何?

答:在冷干机里,蒸发器是吸收压缩空气热量(使之降温)的主要换热部件。同时它又以冷却后的压缩空气作为载体,将部分冷量提供给预冷器,用来冷却温度更高的上游压缩空气,结果又使本身热负荷得以减轻。这种彼此串接供冷的最终效果是减少了系统对外界的能量需求。由于工质冷损的存在(以排出凝结水为主),蒸发器不可能将所吸收到的冷量完全提供给预冷器;而预冷器里由于饱和热空气冷凝相变的存在,也不可能将所吸收的冷量全部转化为热空气显温的降低。与其它制冷设备相比,这种复杂的冷量供需关系是冷干机所特有的。这也说明,在冷干机中,制冷并不是工作的目的,而是为了达到减少空气含水量的一种中间手段。

3-25为什么冷干机的蒸发器多为卧式?

答:因为冷干机中进行的是压缩空气的冷凝换热。在水蒸汽冷凝成水滴的过程中,首先要在铜管外壁形成一层水膜,卧式设计布置可使成珠状下滴,迅速更新换热表面。如果是立式布置,水滴就会沿铜管表面成帘状流动,帘状流动会使水膜变厚,影响传热。所以冷干机中蒸发器铜管多采用卧式布置。

3-26卧式蒸发器有哪几种形式?

答:根据制冷剂“内回路”的使用情况,卧式蒸发器可分为“干式蒸发器”和“满液式蒸发器”两种。前者冷媒在管内沸腾(蒸发),被冷却的空气在管外流动,在冷干机中得到广泛的应有。满液式蒸发器中,冷媒液体在管外沸腾(蒸发),被冷却的空气在管内流动,冷媒液面将换热铜管全部浸没。满液式蒸发器在冷干机中应用较少,原因是:(1)不能通过采用外套片等方法来增加放热系数较小一侧的换热面积来增强换热效果; (2)冷媒氟利昂易溶于冷冻机油,且不易排除,这样会影响传热效果和回油效果,严重时会导致压缩机缺油运行;(3)不能设置折流挡板来阻拦、集聚凝结水;(4)从铜管的受力来看,管内气体压力高于管外冷媒的蒸发压力时,铜管容易胀裂。

四、冷凝器

4-1 冷凝器在冷干机中起什么作用?

答:在冷干机中冷凝器的作用是将冷媒压缩机排出的高压、过热冷媒蒸汽冷却成为液态制冷剂,合制冷过程等于以连续不断地进行。由于冷凝器排出的热量包括冷媒从蒸发器吸取的热量以及由压缩菌转换来的热量,所以冷凝器的热负荷要比蒸发器大。

4-2冷干机的冷凝器有几种形式?

答:冷干机中冷凝器分摊空气冷却式(风冷型冷凝器和)水冷却式(水冷型冷凝器)两种。

4-3冷干机的冷凝器有哪些特点?

答:风冷冷凝器不需要冷却水,适合于供水困难地区或移动性场合应用。但它的传热效果比水冷型要差,在气温高或通风不良环境下使用,冷凝压力不易降下来。在多粉尘环境下使用(如水泥厂、面粉厂、纺织厂等),冷凝器表面易积尘积垢,影响传热。所以一般只适用于中、小型冷干机。

4-4风冷型冷干机安装时要注意什么?

答:风冷型冷干机由于散热不及水冷型冷干机,故在安装时应当注意下述几点:(1)应当安装在通风处,冷凝器前后不得有影响通风的障碍物;(2)不要放在露天里,以免阳光,影响传热效果;(3)在多粉尘场合,在进风口前应设置便于清洗但不影响通风的过滤网罩;(4)冷干机附近不应当有热源,例如与空压机挨在一起;(5)几台风冷冷干机共处一室时,冷干机应横向排列,避免互相影响。

4-5 水冷冷静凝器对冷却水及水质有何要求?

答:水冷型冷干机的传热比风冷型好,但它耗水量较大,且对水质有如下要求:(1)进入冷干机的水温应在31℃以下,出水温度不要超过36℃;(2)水压应当保持在0.15Mpa以上,以保证水流畅通(但也不能太高,参见机器铭牌规定);(3)水中镁、钙离子应不高于中性软水的一般标准;(4)水中不应当有肉眼可见的固态杂物。

4-6水冷冷凝器的冷却水时要注意什么?

答:水冷型号冷干机经常与其他用水却的设备(如空压机)同处一室,在冷却水配管时,冷干机应有独立的排水出口。如果与其他水冷设备共用排水管道,可能会由于水压的不同造成回水不畅。若一定要共用排水管,应昼采用顺角连接,避免T字连接或逆角连接。

4-7水量调节阀起什么作用?

答:在制冷系统中利用冷媒婆冷凝高压的变化来控制水量调节阀的开户度,从而且调节冷却水量的大小。冷静凝压力高时,开户度变大,冷却水量增加,使冷凝高压回落。这样可以保证制冷系统工况稳定。

4-8卧式水冷凝器是如何工作的?

答:为时尚早、高压的冷静媒蒸汽从冷凝器上部进入冷凝器壳体,与冷却水进行对流热交换,冷媒婆气体吸收冷量凝结成冷媒婆液体从壳体下部的出液管理流出。冷却水走管程,为了增强效果,冷凝器铜管通常采用低翅片管。冷却水的进出口设在同侧端盖上,进口在下,出口在上。两侧端板内部设置分水肋板,迫使冷却水从上到下,左右来回流动(一般作四流程往返).冷凝器壳体承受较高的冷媒冷凝压力,特别当冷却水不足时,冷凝压力将达到可能的最高压力,所以水冷凝器上应设置易熔安全栓。

4-9冷凝器的热负荷如何确定?

答:在冷干机中冷凝器是热负荷最大的部件,它的热负荷等于蒸发器的吸热量与压缩机耗功量之和。在冷干机工况下,冷凝器的热负荷一般可按蒸发器热负荷的1.2倍来确定。

4-10冷媒在冷凝器中的冷凝压力有多高?

答:制冷设备冷凝压力的高低是有国家标准的。在正常工作时,R22的冷凝压力以不超过1.5Mpa为宜。而实际上,由于各种原因,冷凝压力超值情况时有发生。冷凝压力过高会对制冷系统带来很多弊病(对冷干机而言,最直接明显的就是露点上升),长期在高冷凝压力下运行,会影响压缩机的使用寿命。所以冷干机都设置了高压保护装置。

4-11冷凝压力过高是什么原因?

答:水冷凝器冷凝压力过高的原因有:(1)冷却水量不够,水温过高;(2)冷凝器传热面积小;(3)空气侵入冷媒系统(蒸发器铜管破裂引起);(4)冷凝器壳体容积小,内存冷媒液体使传热面积小或冷媒充注过量;(5)水冷凝器使用日久,铜管水侧表面积垢;(6)自动水量调节阀开启太小或损坏;(7)冷冻油进入制冷系统;(8)冷却水管配管不合理,造成冷却水回水不畅;(9)冷媒通路或元件(干燥过滤器、电磁阀、毛细管等)有堵塞现象;(10)冷干机负荷太大,致使蒸发压力升高,从而拉高了冷凝压力。

风冷凝器冷凝压力过高的原因有:(1)环境温度过高或通风不良;(2)冷凝器表面积有灰尘污垢;(3)冷干机负荷太大;(4)空气侵入冷媒系统;(5)冷凝器传热面积不够;(6)冷却风扇风量小;(7)冷干机安装位置不对(如接近热源、被太阳直晒、冷干机前后排列间距太近等);(8)控制风扇的压力开关设定不当或损坏;(9)冷媒通路或元件有堵塞现象(10)冷媒充注过多,致使传热面积减小。

4-12冷凝压力过低是什么原因?

答:冷凝器冷凝压力过低的原因有:(1)冷却水量太多或水温过低;(2)环境温度过低;(3)控制风扇的压力开关或控制冷却水的自动水量调节阀设定不当或损坏;(4)冷媒充注量太少;(5)冷媒管路或元件有泄漏点;(6)冷干机负荷太小。

一般讲来,冷凝压力稍低一些对冷干机和制冷系统运行并无太大影响,但冷凝压力过低有时会导致蒸发压力下降,使蒸发器内结霜,甚至出现压缩机“液压缩”,这是需要防止的。

五、压缩机与制冷控制

5-1冷干机用制冷压缩机有什么特点?

答:冷干机使用的制冷压缩机目前大多采用高中温型全封闭往复式压缩机,其特点是:结构紧凑、体积小、重量轻、振动小、噪声低、能效比(EER)高。由于全封闭压缩机的电动机与压缩机主体密封在一个钢制壳体内,电动机处在冷媒气态环境中运行,冷却条件较好,寿命较长。壳体下部存有规定数量的润滑油,在压缩机工作时,对各部件自动供油,平时不需要再添加润滑油。

在大型冷干机中,也选用半密封往复机或螺杆压缩机,它们的特点是制冷功率大,可进行负荷调节以适应不同需要。

5-2制冷压缩机的制冷量和工况有什么关系?

答:制冷压缩机的制冷量与其工况密切相关。同一台压缩机在空调工况(t= 5℃,

t= 40℃)下比在标准工况(t= -15℃, t= 30℃)下制冷量可大一倍左右。

总的说来:(1)蒸发温度越低,压缩机制冷量越小;(2)冷凝温度越高,压缩机制冷量越小。所以当试图通过降低冷干机的蒸发温度来降低压缩空气的“压力露点”时,应对压缩机在低蒸发温度下的制冷量进行核算,如果制冷量减少了,那么降低蒸发温度不仅不能使“压力露点”下降,反而有升高的可能。

5-3冷媒液体进入压缩机会产生什么后果?

答:当进入蒸发器的冷媒液体过多或蒸发压力太低时,冷媒液体会吸入到压缩机内部。由于冷媒液体是不可压缩的,在压缩机运转中极易造成阀片被击碎的现象,这就是“液压缩”。

“液压缩”是制冷压缩机最严重的故障之一,必须防止发生。

5-4为防止“液压缩”冷干机采取了何种措施?

答:为防止压缩机产生“液压缩”,在冷干机中采取了下列措施:(1)压缩机吸气管上游设置储液器或回热器,保证只允许气态冷媒进入压缩机;(2)在冷凝器与蒸发器或冷凝器与压缩机吸气口间装设热气旁路阀,保证蒸发器或吸气管路中没有液体冷媒积存;(3)在灌注冷媒时,严格控制冷媒灌注量。

5-5压缩机外壳为什么会结露?

压缩机正常工作时,紧靠压缩机低压腔一侧的钢制外壳温度很低,如果压缩机外壳温度低于当时环境温度的露点,环境空气中的水蒸汽就会在这一部位结露。所以说压缩机外壳结露是一种与环境湿度有关的正常现象。

5-6压缩机外壳结霜要不要紧?

答:当压缩机吸气压力过低时,会使紧靠低压腔的压缩机外壳温度低于零度,此时如果环境空气的湿度达到升华点,水蒸汽就会在压缩机外壳上结霜。这一现象的出现反映了:(1)此时压缩机的吸气温度已经很低,要防止出现“液压缩”;(2)如果同时出现了压缩空气露点上升现象,则表示由于蒸发压力过低使制冷压缩机制冷量下降。所以,压缩机外壳结霜在多数情况下是不正常的。

5-7全封闭活塞式压缩机制冷量可不可以调节?

答:全封闭活塞式制冷压缩机的制冷量与两大因素有关。一是压缩机本身的排气量(决定于活塞直径、行程及电动机转速);二是压缩机的工况(主要是蒸发温度和冷凝温度)。对于一台具体的全封闭压缩机来讲,排气量是固定的,正常工作中压缩机的工况也基本保持不变。因此,一般说来全封闭活塞式压缩机的制冷量是不可调节的。如果需要改变压缩机的制冷量,则应选用具有能量调节机构(卸载机构)的压缩机或使用变频技术改变压缩机电动机的转速来实现。

5-8螺旋式压缩机有什么特点?

答:螺旋式压缩机也是一种全封闭式压缩机,其压缩机结构不是往复平动的活塞,二是靠作旋转运动的螺旋盘的运动来产生压缩气体。其特点是:(1)效率比往复式高10%左右;(2)运转噪音比往复式低5db;(3)体积、重量比往复式分别小40%和15%;(4)对液击不敏感;(5)在变频控制时调速范围更大。

5-9冷干机应用变频调速有什么优越性?

答:冷干机实行变频控制的优越性有:(1)节能,目前所用的制冷压缩机以进口50/60Hz通用的居多,这种压缩机在50Hz的电网上转速减少17%,因此制冷量也相应减少17%。利用变频器将供电频率提高,使其转速得到提升,相应也加大了制冷量。而此时压缩机从从电网吸收的功率并未增加,这就体现了节能;(2)通过一些简单的外围设备可以使变频压缩机的转速随冷干机负荷大小自动调整,这比使用其他压缩机调荷装置简单、快速而且更加节能;(3)由于变频压缩机的调速比可以做得很大,使压缩机的制冷量有可能在较大范围内变化,以适应负载的较大变动;(4)变频压缩机的启动特性很好,可以做到“软件启动”,防止了由于满负荷启动时浪涌冲击,使压缩机的使用寿命得以延长;(5)变频压缩机的联网性能很好,可以方便的与上位机进行联络,并对多个运行参数自动检测、多台机之间实现连锁控制。

5-10使用变频冷干机要注意些什么问题?

答:在冷干机上配备一只市售通用型变频头,再加上必备的外围设备就可以使之实现变频调速。但普通制冷压缩机的结构限制了调速范围不能太大;在高转速时,应验算压缩机电机主轴与轴承的机械强度是否承受得了;在低转速时,则要注意压缩机内部冷却润滑系统能否正常工作;此外,低、高转速时压缩机的动平衡稳定性、噪声水平等也属考虑之列。所以在用通用变频头制作变频冷干机时,调速比不应选得过大,普通制冷压缩机在45-65Hz之间进行调速是比较适宜的。

5-11变频冷干机当前还有什么困难?

答:在冷干机上推广使用变频技术原则上已没有大的技术障碍,主要问题还是经济、技术比是否合算。因为目前适合于冷干机使用的市售变频头多为通用型,对冷干机来讲,过剩的技术功能使其价格过高。在中小型冷干机中一个通用型变频头的价格就占了材料成本的一半以上。所以开发适用于各种规格冷干机使用的专用变频头,对这个行业来讲有很实际的意义。另外,普通的制冷元器件(譬如热力膨胀阀)对于变频冷干机有什么影响等问题尚需继续研究。

5-12冷干机的冷媒蒸发压力是如何控制的?

答:冷媒蒸发压力是制冷设备正常工作的重要参数。蒸发压力高,蒸发温度也高,压缩空气就达不到应有的冷却温度,导致露点过高。蒸发温度低,使压缩机制冷量下降,同样影响压缩空气的露点,而且容易造成“液压缩”事故。所以蒸发温度必须控制在一个合理的范围内。

    风冷型冷干机用压力控制器监测冷媒蒸发压力(或冷凝压力),在压力打到某一设定上限值时打开风扇,使冷凝器强迫通风冷却,通过降低冷媒高压的办法来限制冷媒低压上升;当压力低于某一设定下限值时,风扇停止,使冷媒蒸发压力不至于降得过低。

    水冷型冷干机是通过自动水量调节阀的开启度来控制冷却水量,使冷媒压力保持在正常值。

5-13热气旁通阀在冷干机中起什么作用?

答:压缩空气在蒸发器中冷却时,有大量凝结水析出。如果冷媒蒸发温度过低,使蒸发器铜管表面温度在负荷条件下低于水的冰点,则凝结水就会在蒸发器里结冰,严重时阻塞气流通道,使供气通道瘫痪。为了防止这种情况的出现,必须对冷媒蒸发温度加以控制。其简单有效的措施就是在冷凝器和蒸发器之间加设一只热气旁通阀。热气旁通阀的测压管与蒸发压力直接连接,当蒸发压力低到一定程度时,热气旁通阀开启,冷凝器中的高温冷媒蒸汽直接进入蒸发器,提升蒸发温度,避免出现冰堵现象。

由于蒸发温度降低往往是由冷干机负荷过低造成的,而冷凝器中的高压蒸汽总是在压缩机全负荷状态时压出的,所以使用热气旁通阀虽然能在一定范围内防止蒸发温度过低带来的麻烦,但不是节能之举。在大型冷干机中往往采用压缩机卸荷或变频调速等办法来限制蒸发温度过低。

5-14热力膨胀阀或毛细管在制冷系统中起什么作用?

答:膨胀阀(或毛细管)是制冷系统的节流机构。在冷干机中,蒸发器制冷剂的供给及其调节都是通过节流积垢来实现的。节流机构使制冷剂从高温高压液体变成低温低压液体进入蒸发器。

   当负荷变化时,热力膨胀阀通过检测压缩机过热温度来调节阀芯开启度,从而控制进入蒸发器的冷媒供给量。毛细管则具有自补偿特点,即当蒸发压力降低时,两端压差会相应升高,从而加大流入蒸发器的冷媒量。毛细管由于结构简单,工作稳定,在小型冷干机中获得普遍应用。

5-15干燥过滤器起什么作用?

答:运行中的制冷装置,由于制冷剂和冷冻油中会产生水分、固体粉末、污垢等杂质,情况严重时会使节流机构的节流孔产生脏堵。因此在冷媒供液管前必须安装干燥过滤器。另外,制冷剂中微量水分对制冷系统的危害最大,对冷媒、冷冻油、蒸发器以及冷凝器和配管的干燥处理是极为重要的。

5-16冷媒灌注量的多少对冷干机有何影响?

答:冷媒灌注过少,冷干机会出现下列现象:(1)蒸发压力和冷凝压力都比正常运转时低,但空气露点却降不下去;(2)压缩机外壳发烫。

冷媒灌注过多,则会出现:(1)由于冷媒液体存积于冷凝器,使冷凝面积减小,导致冷凝压力升高,严重时引起高压跳闸;(2)制冷压缩机负荷增加,启动困难;(3)制冷剂在蒸发器中未能全部汽化,使湿蒸汽进入压缩机,有“液压缩”的危险;(4)由于冷凝压力升高,使压缩机制冷量减少,空气露点上升。

5-17目前国产冷干机使用哪种冷媒?有什么特点?

答:目前国产冷干机绝大多数都采用R22作为冷媒。它的特点是:不燃烧、不爆炸、无色、无味、毒性小,属于安全型制冷剂;R22单位体积制冷量比R12及其替代物R134a大将近50%;R22与润滑油之间是微溶的。它们在压缩机曲轴箱和冷凝器里是互相溶解的。在蒸发器内又分离开。

R22在有微量水分存在的情况下会产生酸,对金属起缓慢的腐蚀作用。所以在冷媒灌注、冷冻油添加时要谨防水分进入系统。

5-18目前国产冷干机全面推广使用R134a尚有哪些困难?

答:近年来由于环保需要,一些工业化国家已开始采用R134a作为冷干机的制冷剂。R134a制冷剂的热力学性质与R12比较接近,是R12的替代品。但是冷干机中大量使用的是R22,其单位体积制冷量要比R12(或R134a)大50%左右。如果用R134a来代替R22,则目前冷干机制冷系统的热力计算、结构设计都将作重大修改。另外,R134a对水分的限制比R22要严格得多,特别是对蒸发器和冷凝器的干燥处理,冷媒以及冷冻油的灌注方法、现场制作及检修环境都将有严格得多的要求。所以这种替代成本将是非常高的。

5-19压缩机制冷量与冷干机负荷有什么关系?

答:热负荷计算是冷干机制冷系统设计的基础。在有预冷器存在的情况下,我们将蒸发器热负荷作为选择制冷压缩机及制冷系统其它部件的依据。由于冷干机的工作条件在不断变化,蒸发器热负荷随进气温度、气体压力、环境条件(温度、湿度等)变化而变化。各厂家蒸发器计算热负荷的确定原则不尽相同。但在任何情况下,制冷压缩机的制冷量总是要大于蒸发器的计算热负荷,不然就不能保证在极端工况条件下压缩空气的处理效果。

对一台已选定的制冷压缩机来讲,制冷量主要取决于蒸发温度和冷凝温度(由lgP-i图可以作具体计算),而与蒸发器热负荷没有关系。这就是为什么在低负荷时冷干机会出现“大马拉小车”的现象。

六、凝结水排出

6-1冷干机凝结水是怎样产生的?

答:通常饱和的高温压缩空气进入冷干机后,所含的水蒸气由两条途径凝结成液态水,即:(1)直接与冷面接触的水蒸气以预冷器、蒸发器的低温面(如换热铜管外表面、散热翅片、折流挡板以及容器壳体内表面)为载体冷凝结露(如同自然界地表结露过程);(2)不与冷面直接接触的水蒸气则以气流本身携带的固态杂质为“凝结核”冷凝结露(如同自然界云雾和雨的形成过程)。凝结水滴的初始粒径取决于“凝结核”的大小。如果进入冷干机的压缩空气中混有的固体杂质粒径分布是通常所说的在0.1—0.25µ之间,那么,凝结水初始粒径至少也在相同数量级上。而且在跟随压缩空气流动过程中,水滴之间、水滴与冷面之间不断碰撞、聚集,其粒径还会不断增大并在增大到一定程度后依靠自重与气体发生分离。

由于压缩空气携带的固体尘粒在凝结水生成过程中起着“凝结核”的作用,这也启发我们有理由认为,冷干机中凝结水生成过程是压缩空气的“自净”过程。

6-2压缩空气与凝结水是如何分离的?

答:冷干机中凝结水的生产和汽水分离过程,是从压缩空气进入冷干机后就开始的。在预冷器和蒸发器中设置了折流挡板后,这种汽水分离过程就变得更加强烈。凝结水滴在与挡板碰撞后由于运动变向、惯性重力等综合作用而聚集、长大,最后在自身重力作用下实现汽水分离。可以这样说,冷干机中相当大一部分凝结水是在流动过程中“自发”进行汽水分离的。为了捕捉残留在空气中的一部分细小水滴,冷干机中还设置了更高效的专用汽水分离器,以便让进入排气管的液态水降至最少,从而尽可能降低压缩空气的“露点”。

6-3气水分离器的效率对露点影响有多大?

答:尽管在压缩空气流径中设置一定数量的挡水板确实能将大部分凝结水滴与气体分离开来,但那些粒径更细小的水滴,特别是在最后一块折流挡板后生产的凝结水仍有可能进入排气通道。如果不加以阻拦,这部分凝结水在预冷器里遇热蒸发成水蒸汽,使压缩空气的露点升高。例如:0.7Mpa的1Nm³压缩空气在冷干机中温度从40℃(含水量为7.26g)降至2℃(含水量为0.82g),冷凝结生成水量6.44g;如果其中70%(4.51g)凝结水在气体流动过程中“自发”分离并派出机外,则尚有1.93g凝结水要由“气水分离器”来完成捕捉分离,如果“气水分离器”得分离效率是80%,则最终还有0.39g的液态水要随空气进入预冷器并在那里二次蒸发还原成水蒸气,使压缩空气水蒸气含量由曾经达到过的0.82g增加到1.21g,此时压缩空气的“压力露点”上升到8℃。

由此可见,提高冷干机“气水分离器”的分离效率,对降低压缩空气的“压力露点”有十分重要的意义。

6-4常用气水分离器有几种形式;?

答:冷干机预冷器与蒸发器之间通常设置一只专门用来捕捉漏网水滴的气水分离器,尽管分离的只是全部凝结水中的一部分,但由于这部分水滴往往粒径较细,较难,气水分离器需专门设计。目前使用的最多的气水分离器是“挡板式分离器”,另外还有“过滤式分离器”和“旋风式分离器”两种。 

6-5挡板式气水分离器在冷干机中是怎样工作的?

答:挡板分离器是惯性分离器的一种。这种分离器,尤其是由多块挡板组成“百叶窗”式的挡板分离器在冷干机中得到较广泛的应用。它们对粒径分布很广的水滴有良好的气水分离作用。由于挡板材料对液态水滴有良好的浸润作用,不同粒径的水滴在与挡板碰撞后,在挡板表面生成很薄的一层水会顺着挡板流下来,并在挡板边缘聚集成更大颗粒的水滴,水滴在自身重力作用下与空气分离。

挡板分离器的捕捉效率取决于气流速度、挡板形状及挡板间距。有人研究V型挡板的水滴捕捉率大约是平面挡板的两倍。

挡板式气水分离器按挡板形状及布置方式,又可分为异形挡板和螺旋挡板等(后者即是常用的“旋风分离器”)。挡板分离器的挡板对固体粒子捕捉率很低,但在冷干机中压缩空气中的固体粒子,几乎全部被水膜包围,所以在捕捉水滴的同时,挡板也能把固体粒子一起分离出来。

6-6旋风式气水分离器的工作原理是什么?

旋风分离器也是一种惯性分离器,较多地用于气固分离。压缩空气沿筒壁切线方向进入分离器后,在里面产生旋转,混在气体中的水滴也跟着一起旋转并产生离心力,质量大的水滴所产生的离心力大,在离心力作用下大水滴向外壁移动,碰到外壁(也是挡板)后再聚集长大并与气体分离;而粒径较小的水滴却在气体压力作用下向呈负压状态的中心轴线迁移。厂家往往在旋风分离器内部增设螺旋挡板来增强分离效果(同时也增加了压力降)。但由于旋转气流中心负压区的存在,受离心力较小的细小水滴极易被负压吸入预冷器,造成露点上升。

这种分离器在除尘设备的固--气分离中也属低效设备,目前已逐渐被更高效的除尘器(如电除尘、布袋脉冲除尘器等)所替代。不加改造用在冷干机中作气水分离用,分离效率不会很高。且由于结构复杂,体积庞大,实际上无螺旋挡板的旋风分离器在冷干机中应用并不普遍。

6-7过滤器式气水分离器在使用中有何局限?

答:用过滤器作冷干机的气水分离器效果是很好的,因为过滤器对一定粒径水滴的过滤效率可达100%。但实际上却很少有冷干机用过滤器来作气水分离用。其原因在于:(1)在高浓度水雾中使用,滤芯极易堵塞,更换起来又很麻烦;(2)对小于一定粒径的凝结水滴无能为力;(3)价格较贵。

6-8如何评价气水分离器在冷干机中的作用?

答:在冷干机中,气水分离器的作用发生在压缩空气的全流程中。预冷器和蒸发器中设置的多块折流挡板对气体中的凝结水起着拦截、聚集和分离作用。分离下来的凝结水只要能及时、彻底排出机外i,也能获得一定露点的压缩空气。例如,对某一型号的冷干机实测结果表明,约有70%以上的凝结水是在气水分离器前被自动排水器排出机外的,其余漏网的水滴(大部分粒径都很细小)才靠设置在蒸发器和预冷器之间的气水分离器来作最后的有效捕捉,这部分水滴尽管数量不多,但对压力露点有很大影响;它们一旦进入预冷器并在那里二次蒸发还原成水蒸气,将使压缩空气的含水量大大提高。所以,一只高效、专用的气水分离器对提高冷干机工作性能起着十分重要的作用。

6-9气水分离器的效率与压力降有什么关系?

答:在挡板式气水分离器中(无论是平面挡板、V型挡板还是螺旋挡板),适当增加挡板数量,缩小挡板间距(螺距)能提高气水分离器效率。但与此同时,也带来压缩空气压力降的增大。而且,过密的挡板间距会产生气流啸叫,所以在设计挡板时也要兼顾此矛盾因素。

6-10冷干机排气带水一定是露点不够引起的吗?

答:压缩空气干燥度指的是在干压缩空气中混杂的水蒸气含量的多少,水蒸气含量少,空气就越干燥,反之就潮湿。压缩空气干燥度用压力露点高低来衡量,压力露点低,压缩空气就干燥。有时从冷干机中排出的压缩空气中会混杂有少量液态水滴,但这并不一定是压缩空气露点不够造成的。排气中液态水滴的存在,可能是由于机内积水、排水不畅或分离不全引起的,尤其是自动排水器堵塞引起的故障影响最大。冷干机排气带水比露点不够给下游用气设备带来更坏的不利影响,应找出原因并予以消除。

6-11及时排出凝结水对冷干机运行有何重要意义?

答:冷干机工作时会在预冷器及蒸发器容器里积聚大量凝结水,如果不及时、彻底排出这些凝结水,冷干机就变成了一只储水器。其结果是:(1)排气中大量夹带液态水,使冷干机的工作失去意义;(2)机内液态水要吸收大量冷量,使冷干机负荷增加;(3)使压缩空气流通面积变小,空气压力降提高。所以将冷干机中凝结水及时、彻底排出机外,是冷干机正常运行的重要保证。

6-12冷干机中为什么要使用自动排水器?

答:为了将冷干机中的凝结水及时、彻底排出机外,最简单的办法就是在蒸发器末端开一个排水孔,便可将机内生产的凝结水源源不断地排出。但其弊病也是显而易见的。因为在排水的同时,压缩空气也将源源不断地排出,使压缩空气气压迅速下降。这对气源系统来讲是不能允许的。用手阀人工定时排水虽然可行,但需增加人力及由此带来的一系列的管理麻烦。使用自动排水器,可定时(定量)自动排出机内积水。

6-13自动排水器是怎样工作的?

答:当排水器贮水杯水位未达到一定高度时,压缩空气的压力降浮球压下关闭排水孔,就不会造成气流泄漏;随着贮水杯内水位升高(此时冷干机内并不积水),浮球上升到一定高度便打开排水孔,杯内凝结水在气压作用下很快排出机外。凝结水排完后,浮球又在气压作用下关闭排水孔。所以自动排水器是一种节能器。它不仅在冷干机中得到广泛应用,而且在储气罐、后部冷却器及过滤器等多种气源处理设备上都得到广泛的应用。

除了常用的浮球式自动排水器外,还经常使用电子自动定时排水器,这种排水器的排水时间和排水时间间隔都可以调整,而且能耐较高压力,应用也很普遍。

6-14使用自动排水器应注意些什么?

答:在冷干机中自动排水器可以说是最易出故障的一个部件。原因是冷干机所排出的凝结水并不是清洁水,而是混有固态杂质(如灰尘、锈泥等)、油污的稠状液体(所以自动排水器又叫自动排污器),这些都极易堵塞排水小孔。为此,自动排水器在进口处装有一只滤网。但使用时间长了,滤网也会被杂质堵塞,如果不及时清洗,将使自动排水器失去作用。所以,每隔一定时间清洗排水器里的滤网是很重要的。

另外,自动排水器要有一定压力才能工作,例如常用的AD-402型自动排水器最低工作气压是0.15Mpa,压力太低会出现漏气现象。但压力也不能超过额定值,以防止贮水杯发生爆裂。在环境温度低于零度时要放尽贮水杯内的凝结水,以防结冰,冻裂。

6-15冷干机中自动排水器的数量与安装位置如何确定?

答:自动排水器的一次排水量是有一定限度的。如果在同一时间里冷干机凝结水的生成量大于自动排水器的排水量,那么机内就会有凝结水积存。时间一长,凝结水会越积越多。因此,在大、中型冷干机中,往往要装两只以上的自动排水器,以保证机内不积存凝结水。自动排水器应安装在预冷器和蒸发器的下游,最常见的是直接装在气水分离器的下方。

七、冷干机运行

7-1常用的冷干机分几类?

答:常用冷干机按冷凝器的冷却方式分有风冷型和水冷型两种;按进气温度高低分有高温进气型(80℃一下)和常温进气型(40℃左右);按工作压力分有普通型(0.3—1.0Mpa)和中、高压型(1.2 Mpa以上)。此外,许多特殊规格的冷干机可以用来处理非空气类介质,如二氧化碳、氢气、天然气、高炉煤气、氮气等。

7-2冷干机有哪些技术参数?

答:冷干机的技术参数主要有:处理量(Nm³),进气温度(℃),工作压力(Mpa),压力降(Mpa),压缩机功率(Kw),冷却水耗量(t/h,仅水冷型)。

冷干机的目标性参数---压力露点(℃),在国外厂商的产品型录上一般并不作为独立参数标注在《性能规格表》上。究其原因,压力露点与被处理的压缩空气的很多参数有关。如果标出压力露点,也一定附带说明相关条件(诸如进气温度、工作压力、环境温度等)。

7-3冷干机的压力露点究竟可以达到多少℃?

答:在不同厂家的产品样本上,冷干机的压力露点有多种不同的标注:计有0℃、1℃、1.6℃(35℉)、1.7℃(35℉)、2℃、3℃、2--10℃、10℃等(其中10℃仅见诸国外产品样本)。这给用户选型带来了不便。因此实事求是地探讨冷干机的压力露点究竟能达到多少℃,是很有实际意义的。

我们知道,冷干机压力露点受三个条件限制,即:(1)受蒸发器温度冰点底线的限制;(2)受蒸发器换热面积不能无限增大的限制;(3)受气水分离器的分离效率达不到100%的限制。

压缩空气在蒸发器里的最终冷却温度比冷媒蒸发温度高3—5℃是正常的,过分降低蒸发温度又于事无补,由于气水分离器效率的限制,少量凝结水在娱乐圈的热交换过程中还原成水蒸气也会使压缩空气的含水量有所提高。

所有这些因素加在一起,要将冷干机的压力露点控制在2℃以下是非常困难的。至于0℃、1℃、1.6℃、1.7℃等标注,往往是商业宣传成分多于实际效果,人们不必过分当真。

实际上,冷干机的压力露点定在10℃以下对生产厂家来讲已经不是一个低标准要求。机械部标准JB/JQ209010-88《压缩空气冷冻式干燥机技术条件》就规定,冷干机的压力露点是10℃(同时给出了相应的条件),而国家推荐标准GB/T12919—91《船用控制气源净化装置》对冷干机的大气压露点要求为-17~-25℃,相当于0.7Mpa条件下的2~10℃。

国内多数厂家针对冷干机压力露点给出了一个限制范围(例如2~10℃),按其下限,即使在最低负荷工况下冷干机内部也不会出现结冰现象,而上限即规定了在额定工况下冷干机应达到的含水量指标。在良好的工作条件下,通过冷干机获得5℃左右的压力露点的压缩空气应该是可以做到的。所以这不失为是一种严谨的标注方法。

7-4冷干机标注2--10℃的压力露点范围是不是大了点?

答:有人认为冷干机标注2--10℃的压力露点范围,温度相差“5倍”是不是大了些?其实这种认识是不正确的:(1)首先,温度之间是没有“倍”的概念的。温度作为物体内部大量分子移动动能平均值的标志,其真正起点值应从分子运动完全停止即“绝对零度”(0K)算起,摄氏温标把冰的融点作为温度的起点,它要比“绝对零度”高出273.16℃。在热力学中,除了在与温度变化概念有关的计算时可用摄氏温标℃外,在作为状态参数时,应以热力学温标(又称绝对温标,起点是绝对零度)为基础进行计算。2℃=275.16K,10℃=283.16K,这才是两者之间的真正差值;(2)从饱和气体的含水量来看,0.7Mpa的压缩空气在2℃露点时含湿量是0.82g/m³,在10℃露点时的含湿量是1.48g/m³,两者之间不存在“5倍”的差值;(3)从压力露点与常压露点的关系来看,压缩空气在0.7Mpa时的2℃露点相当于大气压露点-23℃,在10℃露点相当于大气压露点-16℃,两者之间同样不存在“5倍”的差值。综上所述,2—10℃的压力露点范围,并不像想象中那么大。

7-5冷干机负荷高低取决于哪些因素?

答:冷干机负荷的高低取决于被处理的压缩空气的含水量,含水量越多,负荷就越高。因此冷干机的工作负荷除了直接与被处理的压缩空气的流量(Nm³/min)有关外,对冷干机负荷最有影响的参数还有:(1)进气温度--温度越高,空气含水量就越多,冷干机负荷就越高;(2)工作压力—在温度相同的条件下,饱和空气压力越低,含水量就越多,冷干机负荷就越高。此外,空压机吸气环境下的相对湿度对压缩空气的饱和含水量也有关系(见1—10章节),因此也对冷干机工作负荷产生影响:相对湿度越大,饱和压缩空气中所含水分就越多,冷干机负荷也就越高。

7-6环境温度高低对冷干机运行有哪些影响?

答:环境温度高,对冷干机的制冷系统的散热十分不利,当环境温度高于正常的冷媒冷凝温度时,迫使冷媒的冷凝压力升高,这将使压缩机制冷量下降,最终导致压缩空气的压力露点升高。

一般来讲,环境温度低一点对冷干机运行时有利的。但在太低的环境温度(例如低于0℃)下,尽管进入冷干机的压缩空气温度不低,压缩空气露点也不会因此而有大的变化。但凝结水通过自动排水器向外排水时,很可能会在排水口结冰,这是一定要防止的。另外,在停机时,原先聚集在冷干机蒸发器里的凝结水或积存在自动排水器的储水杯内的凝结水有可能结冰,积存在冷凝器里的冷却水也会结冰,所有这一切都会引起冷干机相关零部件的损坏。

更需提请用户注意的是:环境温度低于2℃时,压缩空气的输气管道本身就相当于一台运转良好的冷干机,此时要注意的是管道本身凝结水的处理问题。所以,很多厂家在冷干机使用手册中明确规定:气温低于2℃时,不要使用冷干机。

7-7除温度外冷干机对环境状况还有哪些要求?

答:环境温度对冷干机工作的影响是非常大的,除此之外,冷干机对其周围环境还有如下要求:(1)通风,特别对风冷型冷干机尤其显得必要;(2)冷干机工作现场粉尘不能太多;(3) 冷干机工作现场不能有直接的辐射热源;(4)压缩空气中不应含有腐蚀性气体,特别是不能检测到有氨气。因为氨气在有水环境中,对金属铜管有强烈的腐蚀作用。所以冷干机不应与氨制冷设备安装在一起。

7-8进气温度过高时冷干机应采取什么措施?

答:进气温度是冷干机的一个重要技术参数,所有厂家对冷干机进气温度上限均有明确限制,因为进气温度高,不仅意味着显热的增加,而且压缩空气中所含的水蒸气含量也增加了。

JB/JQ209010—88规定冷干机的进气温度不超过38℃,国外许多著名冷干机生产厂家也有相似的规定。按理当空压机的排气温度超过38℃时,必须在空压机下游增设后部冷却器,使压缩空气温度降低到规定值后再进入后处理设备。

国产冷干机的现状是,冷干机进气温度的允许值在不断提高,如不带前置冷却器的普通型冷干机,从90年代初期的 40℃开始提升,目前已出现进气温度为50℃的普通型冷干机了。姑且不论有没有商业炒作成分,但从技术角度讲,进气温度的提升不仅仅反映是气体“显温”的升高,而更反映在含水量的增加,这对冷干机负荷的增加不是简单的线性关系。如果靠增大制冷压缩机的功率来补偿负荷的增大,在成本上是远远不合算的,因为在常温范围内,使用后部冷却器来降低压缩空气温度是最经济有效的做法。高温进气型冷干机就是在不改变制冷系统的条件下,将后部冷却器安装在冷干机上,效果是非常明显的。

7-9冷干机能不能用来排除其它气体中的水蒸气?

答:冷干机是利用水蒸气遇冷结露原理来干燥压缩空气的,当然可以用来除去其它气体中的水蒸气。冷干机在作为非空气类的除水干燥设备时,应对被处理介质的物理、化学性质有个了解,并采取针对性的技术措施。例如用作氢气除水时,因为氢气是爆炸性气体,就要将防爆措施作为首要考虑条件,如采用防爆电器或分体式结构。如用来二氧化碳除水,因为二氧化碳的水溶液带微酸性,对冷干机零部件有腐蚀作用,因此,凡是同气体接触的部分应采用防腐结构或用不锈钢制作。此外要了解被处理的其它气体的其它物理性质,如比热、比重、                                                                         

水蒸气分压等,这些参量对冷干机的热负荷有很大影响,必须重新进行热工核算,使冷干机工作时不超负荷。

7-10怎样才能使冷干机的排气温度很低?

答:在某些特殊行业,不仅要使用压力露点(即含水量)很低的压缩空气,而且要求压缩空气的温度也要很低,即要冷干机当做“脱水冷风机”来使用。此时所采取的措施是:(1)取消预冷器(空气-空气热交换器),使被蒸发器强制冷却后的压缩空气得不到回温加热;(2)同时对制冷系统进行核算,必要时要加大压缩机的功率、蒸发器和冷凝器的换热面积等(实际上常用的简单办法是用较大规格的无预冷器冷干机来处理较小流量的气体)。

7-11冷干机应怎样正确配置过滤器?

答:来自气源的压缩空气中含有大量液态水、粒径不等的固体粉尘及油污、油蒸汽等杂质。如果让这些杂质直接进入冷干机,将使冷干机的工作状况恶化。例如油污会使预冷器和蒸发器里的换热铜管受到污染,影响热交换;液态水则加大了冷干机的工作负荷;固体杂质容易堵塞排水孔。所以,一般要求在冷干机进气口上游安装一支前置过滤器,用来作杂质过滤及油水分离用,以避免上述情况的发生。前置过滤器对固体杂质的过滤精度不用很高,一般在10-25µ就可以了,但对液态水和油污的分离效率则高一点为好。

冷干机的后置过滤器是否装设,应由用户对压缩空气的质量要求来确定。对一般动力用气,配一支精度较高的主管路过滤器就可以了。在用气要求较高的时候,应配置相应的除油雾过滤器或活性炭过滤器。

7-12压缩空气中油雾含量过高对冷干机运行有什么影响?

答:空压机的排气含油量是各不相同的,如国产活塞式有油润滑空压机排气含油量为65-220mg/m³,少油润滑空压机排气含油量为30-40 mg/m³,国产所谓无油润滑空压机(实际上是半无油润滑)的排气含油量也有6-15mg/m³。有时候,由于空压机中的油气分离器损坏失效,会使空压机的排气含油量大大增加,含油量大的压缩空气进入冷干机后会在换热器铜管表面蒙上一层厚厚的油膜,由于油膜的传热阻力要比铜管大40-70倍,这就大大降低了预冷器和蒸发器的换热性能,严重时会使冷干机无法正常工作。具体表现为蒸发压力下降而露点反而上升、冷干机的排气含油量不正常增大、自动排水器经常被油污堵塞等。这种情况下,即使冷干机管线系统中不断更换除油过滤器也无济于事,维持不了多久,精密除油过滤器的滤芯就会很快被油污堵塞。最好的办法就是修理空压机,更换油气分离器滤芯,使其排气含油量处于正常的出厂指标。

 7-13使用冷干机应注意哪些事项?

答:使用冷干机应注意下列事宜:(1)压缩空气的流量压力、温度应在铭牌允许值范围内;(2)安装位置应通风良好,少粉尘,机器周围有足够的散热和检修空间,且不能安装在室外,以避免雨水及阳光直射;(3)冷干机一般允许无基础安装,但地面必须平整;(4)应尽量靠近用气点,避免管线过长;(5)周围环境中不应有可检测到的腐蚀性气体,尤其注意不能与氨制冷设备共处一室;(6)冷干机前置过滤器的过滤精度要适当,过高精度对冷干机并无必要;(7)冷却水进出管要独立设置,尤其是出水管不可与其它水冷设备共用,避免压差引起排水受阻;(8)任何时候都要保持自动排水器排水畅通;(9)不要频繁连续启动冷干机;(10)冷干机实际处理压缩空气的参量指标,特别是进气温度、工作压力与额定值不符时,要按样本提供的“修正系数”进行修正,以避免出现超负荷运行现象。


 

7-14冷干机与活塞式空压机配套时应注意些什么?

答:活塞式空压机是非连续供气的,在工作时有气流脉冲产生。气流脉冲对冷干机各部件形成强烈、持久的冲击,会导致冷干机出现一系列机械损伤,所以冷干机与活塞式空压机配套使用时,在空压机下游侧必须设置缓冲储气罐。

7-15如何获得极低露点的压缩空气?

答:压缩空气经冷干机处理后的露点可达-20℃左右(常压),若经吸附式干燥机处理后的露点可达范围在-60℃以上。但某些对空气干燥度要求极高的行业来讲(如微电子行业要求露点达到-80℃)显然还是不够的。

目前技术界所推行的办法是将冷干机与吸干机串接起来,以冷干机作为吸干机的前置预处理设备,使压缩空气的含水量大量减少后再进入吸干机,便可获得露点极低的压缩空气。而且,进入吸干机的压缩空气温度越低,最终获得的压缩空气露点也越低。据国外资料介绍,当吸干机的进气温度为2℃时,采用分子筛作吸附剂,压缩空气的露点可达-100℃以下。这种方法在国内也已普遍采用。

7-16与吸干机相比冷干机有哪些特点?

答:与吸干机相比,冷干机具有以下特点:(1)没有气源消耗,对大部分气源用户来讲,使用冷干机比使用吸干机更节省能源;(2)无阀件磨损;(3)不需要定期添加、更换吸附剂;(4)运转噪音低;(5)日常维护较简单,只要按时清洗自动排水器滤网即可;(6)对气源的前置预处理及配套空压机无特殊要求,一般的油水分离器即可满足冷干机对进气质量的要求;(7)冷干机对排气有“自洁”作用,即排出气体中固体杂质含量较少;(8)在排出凝结水的同时,部分油蒸汽也能凝结成液态油雾随凝结水排出。

与吸干机相比,冷干机对压缩空气处理后的压力露点只能达到10℃左右,因此气体的干燥深度远不及吸干机,在相当多的应用领域中,用冷干机是达不到工艺对气源干燥度的要求。在技术界已形成了一个选型惯例:当压力露点要求在零度以上时,首选冷干机;当压力露点要求在零度以下时,吸干机是唯一的选择。

7-17国产冷干机与进口冷干机相比有哪些特点?

答:目前国产冷干机在零部件的硬件配置上与国外进口机相差不大,制冷压缩机、制冷配件及制冷剂都大量使用国际著名品牌。而在冷干机的用户适用性上则普遍超过了进口机,这是因为国内各生产厂家在设计、制作冷干机时已经充分考虑到国内用户特点,尤其是气候条件及日常维护特点。例如国产冷干机的制冷压缩机功率普遍比同规格的进口机大,这就充分适应了我国幅员辽阔,各地不同季节气温差异较大的特点。另外,国产机在价格上也比进口机更有竞争力,在售后服务上更具有无可比拟的优势。所以,国产冷干机在国内市场上还是颇受欢迎的。

目前国产冷干机与进口冷干机的差距主要表现在制作工艺水平上,尤其在冷媒系统管路清洁、装配焊接等方面,而且差距较大。另外,进口机现在已普遍使用对大气臭氧层无破坏作用的绿色环保型制冷剂R134a,这在国产冷干机上目前还很难办到。

7-18冷干机的衍生产品有哪些?

答:自90年代以来,冷干机在部分领域中成功取代了吸附干燥器,并迅速发展成为一个不可忽视的产业群体。随着市场竞争的需要,国内不时出现一些动辄冠以“第×代冷干机”的衍生产品,如:深冷型冷干机、组合型冷干机、蓄冷型冷干机等等。作为新产品的探讨与开发,未尝不可。但从现实效果看来,这些衍生产品由于种种原因(有技术的,有市场的),目前要使之形成系列化、商品化还有相当多的工作要做,要被市场大规模接受困难则更大一些。

国外许多有几十年生产历史、实力相当雄厚的同行厂家,在这方面就要谨慎得多,至少在他们的产品型录上,目前还看不到五花八门的各种冷干机衍生品的商品介绍。

冷干机与吸干机由于产品成熟,性能稳定且价格有优势,它们在各自应用领域中已取得的地位,看来在近期内是很难撼动的。

7-19怎样评价冷干机的热效率?

答:冷干机作为一种惹质交换设备,其热效率势必会引起人们的关注。与其它所有的热处理设备一样,冷干机的热效率也定义成:“有效能量与供给能量之比”。

我们知道,冷干机工作的目的不是为了制冷,制冷只是为达到除去水分,获得相对干燥的压缩空气的中间技术手段。因此它的有效能量只能是为生产凝结水所消耗掉的冷量(Q有效),其它如排气稳温度降低所带走的冷量等都应算作“废冷”。冷干机的供给能量则是制冷压缩机在规定工况下的产冷量(Q供给),它通常要比蒸发器的计算热负荷大不少。用公式来表示:热效率η= Q有效/Q供给

7-20冷干机的发展前景如何?

答:作为空压机的后处理设备,冷干机只是一种用途单一的辅机。但随着技术的进步,各产业部门对气源质量要求越来越高,冷干机市场也会越来越大,可以说,只要空压机在发展,冷干机的前景就会越来越好。

    冷干机技术的发展方向:一是节能高效;二是绿色环保;三是控制系统的进一步完善。

冷干机与吸干机相比较,在其适用领域中是相对节能的。但冷干机在小负荷运行时也也存在“大马拉小车”的能源浪费现象。人们希望冷干机的功耗能跟随负荷变化而自行调整,以达到最佳的节能效果,在这方面,变频技术有着良好的应用前景。而在提高换热性能方面,采用紧凑型热交换器,如板翅换热器是很有希望的(目前的困难可能还是价格方面的问题)。

推广使用绿色环保型制冷剂R134a,是包括冷干机在内的所有制冷设备的发展方向,在技术上现在已没有不可逾越的障碍。但这是一个很大的社会工程,某个行业、某家企业的单独行动除了有些商业性宣传意义外,对整个宏大的预期目标并没有多大的现实作用。说到底,这是政府行为,需要由国家出台政策来规定统一时限。

作为压缩空气的后处理净化设备,冷干机的控制系统将跟随主机控制技术的进步而不断完善。变频调速、在线露点测量及控制、运行工况的即时显示与记录保存等方面是有不少事可做的。

 

 

 

说明:

 1.下表计算依据:(1)空气流量为1Nm³/min;(2)相对湿度为100%

2.压缩空气饱和温度即压力露点,常压露点单位是℃,含水量单位是g/ m³。

3.计算举例:(1)空压机排气量为6 Nm³/min(2)环境相对湿度为65%(3)冷干机入口温度为40℃(4)压缩空气工作压力为0.7Mpa.(5)压缩空气排气压力露点为4℃。求没小时冷干机的凝结排出量为若干。

解:由上表查出压缩空气进气含水量为7.26g,出气含水量为1.06g。

则:冷干机每小时排水量=(7.26-1.06)*6*65%*60=1.45(kg/h)

压缩空气饱和温度

0.4Mpa

0.5Mpa

0.6Mpa

0.7Mpa

0.8Mpa

0.9Mpa

1.0Mpa

含水量

常压露点

含水量

常压露点

含水量

常压露点

含水量

常压露点

含水量

常压露点

含水量

常压露点

含水量

常压露点

45

15.0

17.5

12.4

14.5

10.6

12

9.4

10

8.27

8

7.75

7

7.03

5.5

44

14.0

16.5

11.8

13.5

10.3

11.5

9.1

9.5

8.01

7.5

7.26

6

6.8

5

42

12.8

15

10.6

12

9.4

10

8.27

8

7.26

6

6.8

5

5.95

3

40

11.3

13

9.4

10

8.27

8

7.26

6

6.8

5

5.76

2.5

5.19

1

38

10.0

11

8.55

8.5

7.26

6

6.8

5

5.76

2.5

5.19

1

4.85

0

36

9.40

10

7.75

7

7.03

5.5

5.95

3

5.19

1

4.85

0

4.42

-1.5

34

8.27

8

7.03

5.5

5.95

3

5.19

1

4.85

0

4.22

-2

3.93

-3

32

7.26

6

6.35

4

5.19

1

4.85

0

4.22

-2

3.93

-3

3.53

-4.5

30

6.80

5

5.56

2

4.85

0

4.22

-2

3.93

-3

3.53

-4.5

3.4

-5

28

5.95

3

5.0

0.5

4.42

-1.5

3.93

-3

3.53

-4.5

3.16

-6

2.94

-7

26

5.19

1

4.52

-1

3.93

-3

3.53

-4.5

3.16

-6

2.94

-7

2.73

-8

24

4.85

0

3.93

-3

3.53

-4.5

3.16

-6

2.94

-7

2.73

-8

2.25

-10

22

4.22

-2

3.66

-4

3.16

-6

2.94

-7

2.64

-8.5

2.25

-10

2.18

-11

20

3.93

-3

3.4

-5

2.94

-7

2.64

-8.5

2.25

-10

2.18

-11

2.02

-12

18

3.40

-5

2.94

-7

2.73

-8

2.25

-10

2.18

-11

2.02

-12

1.73

-14

16

3.16

-6

2.73

-8

2.25

-10

2.18

-12

2.02

-12

1.73

-14

1.48

-16

14

2.82

-7.5

2.25

-10

2.02

-12

2.02

-12.5

1.73

-14

1.48

-16

1.36

-17

12

2.54

-9

2.18

-11

1.94

-12.5

1.73

-14

1.48

-16

1.36

-17

1.26

-18

10

2.25

-10

2.02

-12

1.73

-14

1.48

-16

1.26

-18

1.21

-18.5

1.16

-19

8

2.02

-12

1.73

-14

1.48

-16

1.26

-18

1.16

-19

1.06

-20

0.9

-22

6

1.73

-14

1.48

-16

1.26

-18

1.10

-19.5

1.06

-20

0.82

-23

0.69

-25

4

1.48

-16

1.26

-18

1.16

-19

1.06

-20

0.82

-23

0.69

-25

0.64

-26

2

1.36

-17

1.16

-19

1.06

-20

0.82

-23

0.69

-25

0.64

-26

0.53

-28

 


Copyright © 松原古典音乐社区@2017