5、壓縮空氣水蒸汽變化

　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】在壓縮空氣領(lǐng)域，我們經(jīng)常要使用“露點(diǎn)”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，比相對(duì)濕度更有用，通常用來(lái)表示壓縮空氣中水蒸氣的含量。露點(diǎn)是在一定壓力下的水蒸氣開(kāi)始凝結(jié)成水時(shí)的溫度。當(dāng)空氣溫度和露點(diǎn)相等時(shí)，此時(shí)空氣的相對(duì)濕度為100%。

　　露點(diǎn)通常有“常壓露點(diǎn)”和“壓力露點(diǎn)”。

　　1.常壓露點(diǎn)是指在一定的大氣環(huán)境下，當(dāng)溫度降低時(shí)空氣中水蒸汽凝結(jié)溫度；

　　2.壓力露點(diǎn)是指在一定壓力下由于壓力升高或溫度降低時(shí)水蒸汽凝結(jié)溫度；

　　3.壓縮空氣可以通過(guò)加壓、降溫、吸附等方法來(lái)除去其中的水蒸汽。同時(shí)可通過(guò)加熱—過(guò)濾—機(jī)械分離等方法除去液態(tài)水分。

　　4.同樣是露點(diǎn)，對(duì)于同一壓縮空氣來(lái)說(shuō)，用壓力露點(diǎn)表示的數(shù)字一定小于常壓露點(diǎn)。他們的換算見(jiàn)圖16。

　　由于大氣環(huán)境中的空氣中含有一定量的水蒸汽，當(dāng)壓力升高或溫度降低時(shí)壓縮空氣中會(huì)有液態(tài)水析出，對(duì)于壓縮空氣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是氣態(tài)還是液態(tài)水，都是污染物，要盡量避免其對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)及設(shè)備的影響。這就是為什么空壓機(jī)需要溫控閥來(lái)防止壓縮空氣中的液態(tài)水對(duì)潤(rùn)滑油的乳化，以及為什么壓縮空氣系統(tǒng)需要水分離器把液態(tài)水從壓縮空氣中分離排出，和壓縮空氣系統(tǒng)中必須要配備干燥器除水及冷干機(jī)為何能除水的原因等等。

　　例4，舉例計(jì)算某典型壓縮空氣系統(tǒng)空氣中水蒸氣的變化情況，見(jiàn)圖17。

　　我們分別在壓縮空氣系統(tǒng)的4個(gè)位置來(lái)觀(guān)察水蒸汽變化

　　①在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，進(jìn)氣環(huán)境為相對(duì)濕度60%、溫度20℃，常壓露點(diǎn)溫度為12℃，空氣含水量約8.8g/m3，由于環(huán)境溫度高于露點(diǎn)溫度，所以水以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中（見(jiàn)圖18）。

　　②噴油螺桿空壓機(jī)壓縮空氣到7barg，出口溫度35℃的露點(diǎn)變化情況。

　　1) 前：為空壓機(jī)的入口位置，沒(méi)有能量和溫度變化，因此與①相同。注意：如果螺桿空壓機(jī)設(shè)計(jì)和裝配時(shí)，空氣的入口壓力和溫度與大氣環(huán)境不一致時(shí)，空氣的含水量不變，其露點(diǎn)可能不一樣。

　　2) 中：在螺桿空壓機(jī)油氣筒位置，壓力7barg，溫度80℃，相對(duì)濕度為23.4%、壓力露點(diǎn)溫度為48℃，空氣含水量約8.8g/m3，由于壓縮空氣溫度高于露點(diǎn)溫度，所以水以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中（見(jiàn)圖19）。

　　我們可以看到，當(dāng)進(jìn)氣環(huán)境為相對(duì)濕度60%、溫度20℃，螺桿空壓機(jī)油氣筒的壓力露點(diǎn)溫度為48℃，因此當(dāng)壓縮空氣溫度大于48℃時(shí)，就不會(huì)有液態(tài)水析出，潤(rùn)滑油就不會(huì)被乳化。因此，溫控閥選擇閥芯的開(kāi)啟溫度必須要大于壓力露點(diǎn)溫度。我們通?？吹綒W洲的螺桿空壓機(jī)選擇溫控閥芯開(kāi)啟溫度低于我國(guó)生產(chǎn)的螺桿空壓機(jī)。

　　3) 后：在螺桿空壓機(jī)出氣口位置，壓力7barg，溫度35℃，相對(duì)濕度>100%、壓力露點(diǎn)溫度為48℃，空氣含水量約5.1g/m3，所以部分水（5.1g/m3）以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中，同時(shí)有3.7g/m3以液態(tài)水析出。出水率為42.05%（見(jiàn)圖20）。

　　③如果進(jìn)入冷干機(jī)的壓縮空氣為7barg，進(jìn)氣口溫度為35℃，相對(duì)濕度100%，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》得到三種壓力露點(diǎn)情況進(jìn)行分析：

　　1) 壓力露點(diǎn)為10℃：處理后壓縮空氣含水量約1.1g/m3，所以部分水（1.1g/m3）以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中，同時(shí)有7.7g/m3以液態(tài)水析出。除水率為87.5%（見(jiàn)圖21）。

　　2) 壓力露點(diǎn)為7℃：處理后壓縮空氣含水量約0.9g/m3，所以部分水（0.9g/m3）以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中，同時(shí)有7.9 g/m3以液態(tài)水析出。除水率為89.77%（見(jiàn)圖22）。

　　3) 壓力露點(diǎn)為3℃：處理后壓縮空氣含水量約0.68g/m3，所以部分水（0.68g/m3）以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中，同時(shí)有8.12 g/m3以液態(tài)水析出。除水率為92.27%（見(jiàn)圖23）。

　?、苓M(jìn)入吸干機(jī)的壓縮空氣為7barg，進(jìn)氣口溫度為35℃，相對(duì)濕度100%，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB_T 10532 2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》得到三種壓力露點(diǎn)情況進(jìn)行分析：

　　1) 壓力露點(diǎn)為-20℃：處理后壓縮空氣含水量約0.092g/m3，所以部分水（0.092g/m3）以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中，除水率為98.95%（見(jiàn)圖24）。

　　2) 壓力露點(diǎn)為-40℃：處理后壓縮空氣含水量約0.012g/m3，所以部分水（0.012g/m3）以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中，除水率為99.86%（見(jiàn)圖25）。

　　3)壓力露點(diǎn)為-70℃：處理后壓縮空氣含水量約0.0023g/m3，所以部分水（0.0023g/m3）以水蒸汽形態(tài)存在于空氣中，除水率幾乎為100%（見(jiàn)圖26）。

　　6、海拔高度的變化

　　在壓縮空氣領(lǐng)域，我們有時(shí)會(huì)遇到高原用壓縮空氣，高于海平面時(shí)，大氣壓力和溫度的變化會(huì)影響到空壓機(jī)的選型（見(jiàn)圖27）。

　　因此在選擇空壓機(jī)時(shí)，應(yīng)該考慮以下因素：

　　1.海拔高度或大氣壓力；

　　2.大氣溫度；

　　3.相對(duì)濕度；

　　4.冷卻劑溫度；

　　5.空壓機(jī)的形式；

　　6.動(dòng)力源。

　　這些因數(shù)主要影響了空壓機(jī)選型參數(shù)：工作壓力，流量，功率（電機(jī)負(fù)載），冷卻量等等（見(jiàn)圖28）。

　　空壓機(jī)選型在筆者的《壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備銷(xiāo)售人員培訓(xùn)》課程中有講過(guò):（見(jiàn)圖29）

　　如何確定壓力，在沿?；騼?nèi)地低海拔地區(qū)可以直接參照空壓機(jī)樣本按客戶(hù)要求選擇。在高海拔地區(qū)還是按樣本選擇就會(huì)出現(xiàn)壓力不夠的現(xiàn)象，如果硬要打上去，會(huì)發(fā)生電機(jī)負(fù)荷超標(biāo)甚至燒電機(jī)。

　　這里就不得不提到壓縮比的問(wèn)題了：壓縮比-壓縮機(jī)的出口排氣壓力（絕壓）與進(jìn)口吸氣壓力（絕壓）的比值。

　　例5，假設(shè)一個(gè)客戶(hù)在海拔3000m處使用一臺(tái)空壓機(jī)要求0.7MPa-5.44m3/min時(shí)。如果你按樣本選擇0.7MPa-5.44m3/min-37kW（假如按37kW風(fēng)冷一級(jí)能效6.8）。最有可能客戶(hù)一調(diào)試機(jī)器就會(huì)找你麻煩：只能打到0.46MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到客戶(hù)0.7MPa的要求。為什么呢？

　　按樣本選擇這臺(tái)空壓機(jī)，在海平面是它的壓縮比是8.0；如果在海拔3000m處時(shí)，就要選取壓縮比為11.4，也就是需要1.04MPa或以上的機(jī)器，再看需要流量5.44m3/min，那么只能選擇1.0MPa-5.56m3/min-45kW（一級(jí)能效8.1）；注意壓力調(diào)節(jié)和安全閥還是要按0.7MPa設(shè)定）機(jī)型了。

　　還有一個(gè)關(guān)鍵：電機(jī)負(fù)荷也要考慮，當(dāng)環(huán)境溫度低于30℃時(shí)，3000m海拔高度時(shí)電機(jī)額定功率的許可負(fù)載為92%，就是說(shuō)電機(jī)的服務(wù)系數(shù)必須f>1.09（見(jiàn)圖30）。

　　當(dāng)然，凈化設(shè)備也需要同步計(jì)算和調(diào)整。

　　（注：本文連載完?。?img class="mad" src="/uploadfile/2023/0428/20230428670627.jpg" title="20230428670627.jpg" alt="20230428670627.jpg" width="800" height="1066"/>

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