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    冷干机除水,原理都好,现实很搞?

    时间:2020-04-22 15:25:31

    冷干机相较于空压机,在性能上比较不太直观。尤其是对于使用者来说,空压机排气小了,耗电大了,使用感受上都能感觉出来。而对于冷干机的除水效果,很多因素都能成为除水不佳的“合理解释”。



    冷冻式干燥机除水的原理成熟而可靠,但在实际应用中,很多冷干机成为“摆设”白白耗电,只是充当“安慰剂”的作用。

    既然主要作用是除水,但就排水量而言,很多情况还没有过滤器下面挂的自动排水器排的水多。这种情况非常普遍,究其原因,是做空压机的很少有人真正去了解、关注冷干机的性能是怎么回事。

    冷干机相较于空压机,在性能上比较不太直观。尤其是对于使用者来说,空压机排气小了,耗电大了,使用感受上都能感觉出来。而对于冷干机的除水效果,很多因素都能成为除水不佳的“合理解释”。

    冷干机的关键性能指标只有一个“露点温度”,但让人惊诧的是几乎所有的冷干机的这个指标都是2~10℃。而价格差异三五倍是稀松平常的事情,不是很奇怪吗?

    哪怕按照2~10℃压力露点温度的上限10℃来考量,相应的在0.7MPa时的大气露点温度是-16℃。也就是说,不低于-16℃的使用工况下不应该还有水。

    但是,大家都知道的,-16℃实在是太太太高看了?就是零上16℃没有水也没几个产品能达到,否则就现在这种桑拿天压缩空气中哪可能还有水呢?

    冷干机除水,其实“水分”最大的就是某些冷干机自己。

    即便相信某些冷干机的压缩机能达到标称的冷凝温度,但那不等于“露点温度”,这是其一。第二就是,这也不等于有将水排了出去,水冷凝出来还是被顺着管道带走了,走这么个过场有什么意义?

    所以,冷凝出来的水的排水效率,这个参数对目前来说才是最重要的。

    本文接下来的内容就是说明,冷干机冷凝温度是怎样被当成“露点温度”的,合理不合理全凭读者判断。
    以上内容是下文成文后的临时注释,作者个人见解,欢迎批判!



    基本概念

    露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下,冷却到饱和时的温度,也就是压缩空气中的水蒸气冷却变为露珠的温度。

    冷干机除水,原理都好,现实很搞?_05.jpg

    当空气中水汽已达到饱和时,气温与露点相同;

    当水汽未达到饱和时,气温一定高于露点温度。

    因此露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时,周围环境的湿度就是露点。

    露点越小于周围环境的温度,结露的可能性就越小,这也意味着空气越干燥。

    露点不受温度影响,但受压力影响。

    湿空气被压缩后,水蒸气密度增加,温度也上升。压缩空气冷却时,相对湿度增加,当温度继续下降到相对湿度达100%时,便有水滴开始从压缩空气中析出,这时的温度就是压缩空气的“压力露点”。

    压力露点与大气露点之间的对应关系与“压缩比”有关,如图所示,在“压力露点”相同的情况下,“压缩比”越大,所对应的大气压露点越低。

    压力露点温度、大气露点温度在不同压力下的的对应如下图:

    冷干机除水,原理都好,现实很搞?_11.jpg




    压缩空气露点温度的测量

    压缩空气露点的压力露点温度虽然是(摄氏度℃),但他的内涵是压缩空气的含水量。因此测量露点实际上就是测量空气的含水量。

    测量仪器很多,有用氮气、乙醚等做冷源的“镜面露点仪”,有用五氧化二磷、氯化钾等做电解质的“电解湿度计”等。目前工业上普遍使用专用的气体露点仪来测量压缩空气的露点。

    露点仪测量压缩空气露点操作要求较高,特别是在被测空气含水量极低时,操作要十分仔细耐心,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,气体流速应按规定选取,而且要求有足够长的预处理时间,稍有不慎,就会带来很大误差。

    压缩空气的“压力露点”的测量取样点应放在冷冻式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。


    用蒸发温度代替“压力露点”

    工业现场直接用露点仪测量的步骤很为繁琐,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的“压力露点”。

    用温度计测量压缩空气“露点温度”的理论依据是:在蒸发器中,压缩空气被强制冷却,压缩空气所能达到的最低温度近似蒸发器温度。

    但需注意的是,所测得的冷媒蒸发温度比压缩空气的实际“压力露点”低。这是因为:

    ① 在换热面积有效的蒸发器里,压缩空气与冷媒蒸发温度在热交换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。

    ② 处于蒸发器与预冷器之间的“气水分离器”的分离效率不可能达到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,用这种方法测量压缩空气“压力露点”时,温度测点应选择在冷冻式干燥机蒸发器末端或“气水分离器”内。因为此测点压缩空气温度最低。

    很多冷冻式干燥机一般采用这种方法来测量成品气“露点温度”,一些配置了露点仪的冷干机基本上都是这种方式。


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