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關于干燥機的常見問題的解答

 3-1預冷器在冷干機中起什么作用?

 
答:嚴格講來,預冷器并不是冷凍干燥機的必備部件,但它在冷干機運行中又起很大的作用,預冷器在冷干機里的主要作用是“回收”被蒸發器冷卻后的壓縮空氣所攜帶的冷量(對絕大多數用戶來講這部分冷量屬“廢冷”),并用這部分冷量來冷卻攜帶大量水蒸氣的較高溫度的壓縮空氣,從而減輕了冷干機制冷系統的熱負荷,達到節約能源的目的。另一方面,低溫壓縮空氣在預冷器里溫度得到回升,使排氣管道外壁不致因溫度過低而出現討厭的掛露現象。此外,壓縮空氣溫度升高后,降低了管道內空氣的相對濕度(可達φ=5~10% )。根據金屬銹蝕理論,當環境相對濕度低于臨界點(φ=40%)時,金屬管道生銹現象便會停止。所以,現在冷干機中都設有預冷器。
 
3-2沒有預冷器的冷干機可以用嗎? 
 
答:有些用戶需要含水量低而且溫度也低的壓縮空氣,這時冷干機就可不再設置預冷卻器了,由于不設置預冷器,冷空氣的冷量得不到回收利用,蒸發器熱負荷會增加很多,在這種情況下,不僅需要加大制冷壓縮壓縮機的功率來進行能量補償,而且對整個制冷系統的其它部件(蒸發器、冷凝器及節流元器件)都需要進行核算。 
 
3-3在預冷器中冷、熱空氣升降溫幅度是否相等?
 
答:在預冷器中,冷、熱壓縮空氣進行熱質交換,所交換的總熱量是相等的。但飽和熱氣流在降溫過程中發生相變,出現凝結水這個過程要消耗一部分冷量。而冷氣流在熱交換過程中所吸收到的熱量全部用于升溫,因此,冷、熱氣流的溫度變化幅度是不相同的,其規律是熱氣流降溫幅度比冷氣流升溫幅度要小。譬如在某種工況下,熱空氣由40℃降到28℃,降幅為12℃,而冷空氣可由5℃升到24℃,升幅可到達19℃。
 
3-4冷干機的排氣溫度能有多高?
 
答:從能量利用角度講,我們總希望冷干機排氣溫度越高越好,最好能與進氣溫度相同,此時 “廢冷”為零。但實際上是達不到這一點的,冷干機進、出氣溫相差15℃以上的情況并不鮮見。
這是因為:①能量在傳遞、交換過程中,不可避免會有損失,②本身溫度不高、溫差不大的同質氣體在間壁對流傳熱中(特別在順流傳熱時)傳熱系數不大;③在熱交換過程中飽和熱氣流的降溫必然伴隨產生相變,其所吸收到的全部冷量中必有一部分用來支付相變潛熱,從而使熱氣流溫度降幅受到限制,這反過來又限制了冷氣流溫度的升高(在順流傳熱時尤其如此)。
 
3-5冷干機排氣溫度過高有何原因? 
 
答:冷干機排氣溫度過高有時是不正常的,引起原因有:①壓縮空氣進氣溫度過高或流量太大;②制冷系統工況發生變化,引起冷媒蒸發溫度升高,使壓縮空氣在蒸發器里得不到足夠冷卻;③預冷器管道外壁散熱量太大。
 
3-6冷干機排氣溫度過低是何原因? 
 
答:冷干機排氣溫度過低原因有:①預冷器熱交換面積不夠而蒸發器制冷量有余;②壓縮空氣進氣溫度較低或流量太小;③制冷系統工況發生變化,使冷媒蒸發壓力低于正常值。 
 
3-7預冷器有沒有單獨設置自動排水器的必要? 
 
答:在預冷器里飽和濕熱空氣在降溫過程有凝結水析出。而且由于進入預冷器的壓縮空氣溫度較高,含水量也多,所以在熱交換過程中預冷器中有很多凝結水析出。因此在預冷器上單獨設置一只自動排水順路讓一部分凝結水先行排出機外,可以減輕蒸發器的熱負荷,在大型冷干機中尤其應當這樣做。 
 
3-8預冷器中的折流擋板起什么作用?
 
答:在冷干機的預冷器里,都設置有數量不等的折流擋板,作用有四個:①用以改變進入冷干機的壓縮空氣流線,使之由平流變為紊流,以增強冷熱氣流間的對流換熱強度;②在氣流運動過程中,細小的凝結水滴由于不斷碰撞擋板而集聚長大,又由于運動方向的反復改變而產生離心效應,水珠在重力和慣性的雙重作用下得以與空氣分離;③可以延長冷、熱空氣在預冷器里的運動路徑,延長接觸時間,從而使更熱交換充分;④可以改變冷熱流對流方向,使順向對流變成折向對流,提高對流換熱系數。 
 
3-9為什么預冷器銅管一般不用套翅片銅管? 
 
答:在預冷器管程、殼程內流過的都是壓縮空氣,兩者除了含水量不同外,其余物理性質特別是放熱系統完全相同。沒有必要通過增加單側換熱面積(如采用套翅片銅管)來提高傳熱系數,所以冷干機一般都采用內外表面積基本相同的光管或波紋管來作預冷器的換熱管。
 
3-10 預冷器換熱銅管破裂對冷干機有何影響? 
 
答:在預冷器里,熱濕空氣沿殼程流入蒸發器,而由蒸發器出來的冷干空氣經預冷器管程排出。壓縮空氣經過預冷器和蒸發器后會產生壓力降,上流熱濕空氣的壓力比下流冷干空氣的壓力高。如果銅管發生破裂,壓力較高,含水量較大的熱濕空氣就會直接從破裂處進入冷干空氣管道,并在管內結露,所產生的凝結水會沿捷徑排出機外,出現排氣帶水現象。 
 
3-11 蒸發器在冷干機中起什么作用? 
 
答:蒸發器是冷干機主要的換熱部件。壓縮空氣在蒸發器中被強制冷卻,其中大部分水蒸氣冷卻而凝結成液態水排出機外,從而使壓縮空氣得到干燥。在蒸發器中進行的是空氣與冷媒低壓蒸汽之間的對流熱質交換,通過節流裝置后的低壓冷媒液體,在蒸發器進而發生相變成為低壓冷媒蒸汽,在相變過程中吸收周圍熱量,從而使壓縮空氣降溫。 
 
3-12冷干機蒸發器的熱負荷是由哪幾部分組成的?
答:計算蒸發器熱負荷是設計冷干機制冷系統的依據,是冷干機熱工計算的重要一環。要計算蒸發器熱負荷,必須先確定下列三個參量:①被處理的壓縮空氣質量流量m(通常按空氣標準狀態時1Nm3/min 計算);②壓縮空氣進入蒸發器時的溫度 t1(℃);③空氣在蒸發器里最終將冷卻到的溫度 t2(℃),在實際計算中,t2 往往用 “壓力露點”期望值來代替。 
飽和壓縮空氣在蒸發器里溫度從t1 降到t2 放出的熱量(也即吸收的冷量)由下列三部分組成:①溫度從t1降至t2 時,壓縮空氣中干空氣所放出的熱量q1;②溫度從t1降至t2 時壓縮空氣中所含的水蒸氣所放出的熱量q2;③溫度從t1 降至t2 時凝結水量的相變潛熱q3。蒸發器的熱負荷Q 就是上述三者之和。 
 
3-13壓縮空氣在蒸發器中溫度是怎樣變化的? 
 
答:來自冷干機預冷器的壓縮空氣(已經被預先脫去了一部分水,但含水量還相當大)進入蒸發器后在殼程中運動,曲折前進過程中與蒸發器管程內的低溫冷媒蒸汽進行對流熱交換。管內冷媒液體吸熱沸騰(通稱蒸發)成冷媒蒸汽是相變過程,在冷媒液體完全相變成氣體之前,蒸發壓力保持不變,蒸發溫度也保持不變,壓縮空氣在熱交換過程中溫度會越來越接近冷媒液體的蒸發溫度。但由于受到冷干機結構限制蒸發器換熱面積不可能無限增大,壓縮空氣與冷媒蒸氣之間的傳熱溫差總是存在的。因此壓縮空氣所能達到的冷卻溫度,在任何時間也不可能等于或低于蒸發溫度。 
 
3-14 蒸發器銅外緣為什么要套翅片? 
 
答:由于冷干機蒸發器里進行的是熱力學性質截然不同的壓縮空氣與冷媒蒸汽之間的對流熱交換,這兩種氣體的放熱系數相差十多倍;為了盡可能獲得較高的傳熱效果,必須加大放熱系數小的介質一側(這里是壓縮空氣)的換熱面積。因此在冷干機蒸發器筒管外壁 (即與壓縮空氣接觸一側)要采用加大面積、強化換熱的措施,采用軋齒銅管或肋片管等就是為了達到這個目的的有效辦法。 
 
3-15 壓縮空氣在蒸發器里的最終溫度取決于什么? 
 
答:蒸發器是冷干機里溫度最低的地方。且蒸發溫度與蒸發壓力相對應,蒸發壓力低,蒸發溫度也低。壓縮空氣在蒸發器里與管內冷媒的蒸發溫度進行對流熱交換,由于管內低壓冷媒液體在蒸發過程中作等溫吸熱,因此管外壓縮空氣在流動過程中溫度是逐步降低的;空氣最終冷卻到的溫度取決于多種因素,例如:冷液體的蒸發溫度、蒸發器換熱面積、壓縮空氣流線形態(平流還是紊流)、空氣流速等。這些都是在設計中一一確定。在蒸發溫度一定條件下,蒸發器的換熱面積對壓縮空氣最終溫度的影響最大。換熱面積大,空氣最終溫度與蒸發溫度的溫差就小。從理論上講,只要蒸發器的換熱面積足夠大,壓縮空氣的最終冷卻溫度可以無限接近管內冷媒液體的蒸發溫度,但實際上是不可能做到的。在冷干機現實條件下,壓縮空氣的最終冷卻溫度(即理論 “壓力露點” )比蒸發溫度高3~5℃是經常有的。 
 
3-16 蒸發溫度過高是什么原因引起的?有何危害 ? 
 
答:蒸發溫度是隨蒸發壓力增高而升高的。引起蒸發壓力增高的原因有:①冷干機負荷超過額定值;②壓縮空氣的工作壓力過低;③進入冷干機的壓縮空氣溫度過高;④冷媒系統有問題,如:膨脹閥開啟過大冷媒液體充入量過多、冷凝器散熱不良導致冷凝壓力過高等;⑤壓縮機有問題。蒸發溫度過高,將導致壓縮空氣露點升高,出現除水不盡、排氣帶水等現象。 
 
3-17 蒸發溫度過低是什么原因引起的? 
 
答:蒸發溫度過低,反映在蒸發壓力低于正常數值。如果排除設計、制作中固有的弊病 (如蒸發器換熱面積太小、壓縮機選得太大或系統冷媒灌注不足等,運行中引起的原因有:①毛細管或膨脹閥有堵塞現象或開啟太小,使冷媒供液量不足;②冷干機負荷太小;③蒸發器銅管表面結霜影響傳熱;④壓縮空氣含油量過大,在銅管表面蒙上一層油垢影響傳熱;⑤冷媒系統有慢性泄漏。 
 
3-18冷干機蒸發溫度為什么不能很低? 
 
答:冷干機在正常情況下,蒸發器表面有一層膜狀冷凝水存在。在計算蒸發器冷負荷時已經考慮到這一情況。如果蒸發溫度降得很低,使換熱銅管表面溫度在零度以下,水蒸氣就會在銅管表面凝結成霜,由此產生的問題是:①水蒸氣“升華為霜”比“凝結為露”要多吸收約15%的冷量;②霜的熱導率只有水的1/4,使管外空氣不能充分冷卻,而同時管內蒸發溫度卻有進一步降低的趨勢,如此循環的結果,必將給制冷系統帶來許多不良后果(譬如產生“液壓縮”);③從空氣流通途徑講,霜的存在會使空氣阻力增加,使供氣壓力降低,嚴重時甚至會使氣路堵塞;④從系統能耗來講,蒸發溫度過低導致壓縮機制冷系數大幅下降,能耗增加。所以含濕量很大的壓縮空氣進入冷干機工作時,冷媒在管內的蒸發溫度至少應保證蒸發器銅管表面溫度在零度以上。試圖通過定時化霜的辦法來降低蒸發溫度,冷干機是不能接受的。
 
3-19 如何防止蒸發溫度過低? 
 
答:為了防止蒸發溫度過低,冷干機里設置了能量旁路保護。當冷媒蒸發壓力低到一定值時,作熱量補充用的熱氣旁路閥自動打開(開度增大),將冷凝器中的高壓高溫冷媒蒸汽直接注入蒸發器,使蒸發壓力提升到正常水平。 
 
3-20 如何確定蒸發器和預冷器里凝結水水量? 
 
答:可用下式來確定蒸發器和預冷器的凝結水量 
Q = m (d1-d2) ·ф·60 
Q——凝結水水量 g/h 
d1——壓縮空氣在進入蒸發器和預冷器時溫度下的飽和含水量 g/m3 
d2——壓縮空氣在離開蒸發器和預冷器時溫度下的飽和含水量 g/m3 
ф——空壓機吸氣環境下的相對濕度(一般按100%計算) 
m——冷干機的處理氣量Nm3 /min 
附錄列出了壓縮空氣在各種工況下的含水量值,可直接用來計算凝結水量。
 
3-21 蒸發器銅管破裂會對冷干機帶來什么影響? 
答:冷干機里,壓力較高的壓縮空氣(一般在0.7MPa 左右)走的是蒸發器殼程,壓力較低的冷媒蒸汽(一般為0.4MPa 左右)走的是蒸發器管程,殼程壓力比管程壓力高。冷干機在運行中如果發生蒸發器銅管破裂,壓縮空氣就會從破裂處侵入銅管,并隨同冷媒蒸汽吸入壓縮機。空氣是一種不凝性氣體,它存在于冷媒系統會使冷凝壓力在很短時間內快速上升(但冷凝溫度又不很高),導致冷干機跳閘,嚴重時會使壓縮機損壞。
冷干機停止工作時,管內冷媒壓力升高到與環境溫度相對應的值,而蒸發器殼體中因無壓縮空氣通過,僅保持為大氣壓力。此時高壓冷媒會很快從銅管破裂處泄漏。
在實際工作中,蒸發器銅管發生破裂的現象并不罕見(通常由焊接不良、銅管本身缺陷、運輸震動、脈沖氣流沖擊等原因引起),是冷干機的一種嚴重的內部故障,隱蔽性很強,現場又很難處理。所以,在制作、運輸及使用過程中要特別當心。  
 
3-22 壓縮空氣在蒸發器里的流速對冷干機有沒有影響?
 
答:有資料介紹,在空氣--氟里昂對流換熱中,不同空氣流速下的傳熱系數與空氣流速比的0.8 次方成正比,空氣流速高,傳熱系數也大。因此適當增加壓縮空氣在蒸發器里的流速對傳熱是有利的。但流速增大后,會導致空氣壓降增大,所以在選取蒸發器銅體直徑時,應當兼顧兩者關系。 
 
3-23 蒸發器折流檔板有什么作用? 
 
答:蒸發器折流擋板所起的作用如同預冷器。 
 
3-24 預冷器與蒸發器在冷干機中關系如何? 
 
答:在冷干機里,蒸發器是吸收壓縮空氣熱量(使之降溫)的主要換熱部件。同時它又以冷卻后的壓縮空氣作載體,將部分冷量提供給預冷器,用來冷卻溫度更高的上游壓縮空氣,結果又使本身熱負荷得以減輕。這種彼此串接供冷的最終效果是減少了系統對外界的能量需求。由于工質冷損的存在(以排出凝結水為主),蒸發器不可能將所吸收到的冷量完全提供給預冷器;而預冷器里由于飽和熱空氣冷凝相變的存在也不可能將所吸收的冷量全部轉化為熱空氣顯溫的降低。與其他制冷設備相比,這種復雜的冷量供需關系,是冷干機所特有的。這也說明,在冷干機中制冷并不是工作的目的,而是為了達到減少空氣含水量的中間手段。 
 
3-25 為什么冷干機蒸發器多為臥式? 
 
答:因為冷干機中進行的是壓縮空氣的冷凝換熱。在水蒸氣冷凝成水滴的過程中,首先要在銅管外壁形成一層水膜,臥式布置可使水膜成珠狀下滴迅速更新換熱表面。如果立式布置水滴就會沿銅管表面成簾狀流動,簾狀流動使水膜變厚影響傳熱,所以冷干機中蒸發器銅管多采用臥式布置。 
 
3-26 臥式蒸發器有幾種形式? 
 
答:根據制冷劑“內回路”的使用情況,臥式蒸發器可分 “干式蒸發器”和“滿液式蒸發器”兩種。前者冷媒在管內沸騰(蒸發),空氣在管外流動,在冷干機中得到廣泛的應用。滿液式蒸發器中,冷媒液體在管外沸騰(蒸發),被冷卻的壓縮空氣在管內流動;冷媒液面將換熱銅管全部浸沒。滿液式蒸發器在冷干機中用得較少,原因是:①不能通過采用外套片等方法來增加放熱系數較小一側的換熱面積來增強換熱效果;②冷媒氟里昂易溶于冷凍機油,且不易排除,會影響傳熱效果且影響回油,嚴重時導致壓縮機缺油運行;③不能設置折流擋板來阻攔、集聚凝結水;④從銅管的受力來看,管內氣體壓力高于管外冷媒的蒸發壓力,銅管容易張裂。 

 

4-1冷凝器在冷干機中起什么作用?

 
答:在冷干機中冷凝器的作用是將冷壓縮機排出的高壓、過熱冷媒蒸汽冷卻成為液態制冷劑,使制冷過程得以連續不斷地進行。由于冷凝器排出的熱量包括冷媒從蒸發器吸取的熱量以及由壓縮功轉換來的熱量,所以冷凝器的熱負荷要比蒸發器大。
 
4-2冷干機的冷凝器有幾種形式?
 
答:冷干機中冷凝器分空氣冷卻(風冷型冷凝器)和水冷卻式(水冷型冷凝器)兩種。
 
4-3風冷冷凝器有哪些特點?
 
答:風冷冷凝器不需要冷卻水,適合于供水困難地區或移動性場合應用。但它的傳熱效果比水冷型差,在氣溫高或通風不良環境下使用,冷凝壓力不易降下來。在多粉塵環境下使用(如水泥廠、面粉廠、紡織廠等),冷凝器表面易積塵積垢,影響傳熱。所以一般只適用于中、小型冷干機。 
 
4-4風冷型冷干機安裝時要注意什么?
 
答:風冷型冷干機由于散熱效果不及水冷型冷干機,故在安裝時應當注意下述幾點:
①      當安裝在通風處,冷凝器前后不得有影響通風的障礙物;
②      不要放在露天里,以免陽光直曬,影響傳熱效果;
③      在多粉塵場合,在進風口前應設置便于清洗但不影響通風的過濾網罩;
④      冷干機附近不應當有熱源,例如與空壓機挨在一起;
⑤      幾臺風冷冷干機共處一室時,冷干機應橫向排列,避免互相影響。
風冷冷干機的日常維護要點:①經常用空氣噴槍吹掃冷凝器表面的粉塵積灰;②保持自動排水器排水暢通。
 
4-5水冷冷凝器對冷卻水及水質有何要求?
 
答:水冷型冷干機的傳熱效果比風冷型好,但它耗水量較大,且對水質有如下要求:
①      進入冷干機的水溫應在31℃以下,出水溫度不要超過36℃;
②      水壓應當保持在0.15MPa 以上,以保護水流暢通,(但也不能太高,參見機器銘牌規定);
③      水中鎂、鈣離子應不高于中性軟水的一般標準;
④      水中不應當有肉眼可見的固態雜物。
 
4-6水冷冷凝器的冷卻水配管時要注意什么?
 
答:水冷型冷干機經常與其他用水冷卻的設備(如空壓機)同處一室,在冷卻水配管時,冷干機應有獨立的排水出口。如果與其他水冷設備共用排水管道,可能會由于水壓的不同造成回水不暢。若一定要共用排水管,應盡量采用順角連接,避免T 字連接或逆角連接。
 
4-7水量調節閥起什么作用? 
 
答:在制冷系統中利用冷媒冷凝高壓的變化來控制水量調節閥的開啟度,從而調節冷卻水量的大小。冷凝壓力高時,開啟度變大,冷卻水量增加,使冷凝高壓回落。這樣可以保證制冷系統工況穩定。
 
4-8臥式水冷凝器是如何工作的?
 
答:高溫、高壓的冷媒蒸汽從冷凝器上部進入冷凝器殼體,與冷卻水進行對流熱交換,冷媒氣體吸收冷量凝結成冷媒液體從殼體下部的出液管流出。冷卻水走管程,為了增加換熱效果,冷凝器銅管通常采用低翅片管。冷卻水的進出口設在同側端上,進口在下,出口在上。兩鍘端板內部設置分水肋板,迫使冷卻水從下到上,左右來回流動(一般作四流程往返)。冷凝器殼體承受較高的冷媒冷凝壓力,特別當冷卻水不足時,冷凝壓力將達到可能的最高壓力,所以水冷凝器上應設置易熔安全栓。 
 
4-9冷凝器的熱負荷如何確定?
 
答:在冷干機中冷凝器是熱負荷最大的部件,它的熱負荷等于蒸發器的吸熱量與壓縮機耗功率之和。在冷干機工況下,冷凝器熱負荷一般可按蒸發器熱負荷的1.2倍來確定。 
 
4-10 冷媒在冷凝器中的冷凝壓力有多高?
 
答:制冷設備冷凝壓力的高低是有國家標準的。在正常工作時,R22 的冷凝壓力以不超過1.5MPa 為宜。在實際中,由于各種原因,冷凝壓力超值情況時有所見。冷凝壓力過高會對制冷系統帶來很多弊病(對冷干機而言,最直接明顯的就是露點上升),長期在高冷凝壓力下運行,會影響制冷壓縮機的使用壽命。冷干機設有高壓保護裝置。 
 
4-11 冷凝壓力過高是什么原因? 
 
答:水冷凝器冷凝壓力過高的原因有:①冷卻水量不夠,水溫過高;②冷凝器傳熱面積小;③空氣侵入冷媒系統(蒸發器銅管破裂引起);④冷凝器殼體容積小,內存冷媒液體使有效傳熱面積減小或冷媒充注過量;⑤ 水冷凝器使用日久,銅管水側表面積垢;⑥自動水量調節閥開啟度小或損壞;⑦冷凍油進入制冷系統;⑧冷卻水管配管不合理,造成冷卻水回水不暢;⑨冷媒通路或元件(干燥過濾器、電磁閥、毛細管等)有堵塞現象;⑩冷干機負荷太大,使蒸發壓力升高,拉高冷凝壓力。風冷冷凝器冷凝壓力過高的原因有:①環境溫度高或通風不良;②冷凝器表面積有灰塵污垢;③冷干機負荷太大;④空氣侵入冷媒系統;⑤冷凝器傳熱面積不夠;⑥冷卻風扇風量小;⑦冷干機安裝位置不對(如接近熱源、被太陽直曬、冷干機前后排列間距太近等);⑧控制風扇的壓力開關設定不當或損壞;⑨冷媒通路或元件有堵塞現象;⑩冷媒充注過多,使傳熱面積減小。
 
4-12冷凝壓力過低是什么原因?
 
答:冷凝器冷凝壓力過低的原因有:①冷卻水量太多或水溫太低;②環境溫度過低;③控制風扇的壓力開關或控制冷卻水的自動水量調節閥設定不當或損壞;④冷媒充注量太少;⑤冷媒管路或元件有泄漏點;⑥冷干機負荷太小。一般來講,冷凝壓力稍等一些對冷干機和制冷系統運行并無大的影響,但冷凝壓力過低有時會導致蒸發壓力下降,使蒸發器內結霜甚至出現壓縮機“液壓縮”,這是需要防止的。 

 

6-1 冷干機凝結水是怎樣生成的? 

 
答:通常飽和的高溫壓縮空氣進入冷干機后,所含的水蒸氣由兩條途徑凝結成液態水,即①直接與冷面接觸的水蒸氣以預冷器、蒸發器的低溫面(如換熱銅管外表面、散熱翅片、折流檔板及容器殼體內表面)為載體冷凝結霜(如同自然界地表結露過程);②不與冷面直接接觸的水蒸氣則以氣流本身挾帶的固態雜質為“凝結核”冷凝結露(如同自然界云霧、雨形成過程)。凝結水滴的初始粒徑取決于“凝結核”的大小。如果進入冷干機的壓縮空氣中混有固體雜質粒徑分布是通常所說的在0.1-25 μ之間,那么凝結水初始粒徑至少也在相同數量級上。而且在跟隨壓縮空氣流動過程中,水滴之間、水滴與冷面之間不斷碰撞、集聚,其粒徑還會不斷增大,并在增大到一定程度后依靠自重與氣體發生分離。
由于壓縮空氣攜帶的固體塵粒在凝結水生成過程起著“凝結核”的作用,這也啟發我們有理由認為,冷干機中凝結水生成過程是壓縮空氣的“自凈”過程。 
 
6-2 壓縮空氣與凝結水是如何分離的?
 
答:冷干機中凝結水的生成和汽水分離過程,是從壓縮空氣進入冷干機就開始的。在預冷器和蒸發器中設置了折流擋板后,這種汽水分離過程就變得更加強烈。凝結水滴在擋板碰撞后由于運動變向、慣性重力等綜合作用而集聚、而長大,最后在本身重力作用下實現汽水分離。可以這樣說,冷干機中相當大一部分凝結水是在流動過程中“自發”進氣汽水分離的。為了捕捉殘留在空氣中的一部分細小水滴,冷干機中還設置了更高效的專用氣水分離器,以便讓進入排氣管的液態水降至最少,從而盡可能降低壓縮空氣的“露點”。 
 
6-3氣水分離器效率對露點影響有多大? 
 
答:盡管在壓縮空氣流徑中設置一定數量的擋水板確實能將大部分凝結水滴與氣體分離開來,但那些粒徑更細小的水滴,特別是在最后一塊折流擋板后生成的凝結水仍有可能進入排氣通道。如果不加阻攔,這部分凝結水在預冷器里遇熱蒸發成水蒸汽,使壓縮空氣的露點升高。例如0.7MPa 的1Nm3 壓縮空氣在冷干機中溫度從40℃(含水量為7.26g)降至2℃(含水量為0.82g) ,冷凝結生成水量為6.44g;如果其中70%(4.51g)凝結水在氣體流動過程中“自發”分離并排出機外,則尚有 1.93g 凝結水要由“氣水分離器”來完成捕捉分離;如果“氣水分離器”的分離效率是 80%,則最終還有 0.39g 的液態水要隨空氣進入預冷器并在那里二次蒸發還原水蒸氣,使壓縮空氣水蒸氣含量由曾經達到過的0.82g 增加到 1.21g,此時壓縮空氣的 “壓力露點”上升到8℃。 
由此可見,提高冷干機“氣水分離器”的分離效率,對降低壓縮空氣的“壓力露點”有十分重要的意義。 
 
6-4常用氣水分離器有幾種形式? 
 
答:冷干機預冷器與蒸發器之間通常都設置一只專門用來捕捉漏網水滴的氣水分離器,盡管分離的只是全部凝結水中的一部分,但由于這部分水滴往往粒徑較細,較難,氣水分離器需專門設計。目前使用得最多的氣水分離器是“擋板式分離器”,另外還有“過濾式分離器”和“旋風分離器”兩種。 
6-5擋板式氣水分離器在冷干機中是怎樣工作的?
 
答:擋板分離器是慣性分離器的一種。這種分離器,尤其是由多塊擋板組成“百葉窗”式的擋板分離器在冷干機中得到較廣泛的應用。它們對粒徑分布很廣的水滴有良好的汽水分離作用。由于檔板材料對液態水滴有良好的浸潤作用,不同粒徑的水滴在與擋板碰撞后,在檔板表面生成很薄一層水會順著擋板流下來,并在擋板邊緣集聚成更大顆粒的水滴,水滴在本身重力作用下與空氣分離。
擋板分離器的捕捉效率取決于氣流速度、擋板形狀及擋板間距。有人研究V 型擋板的水滴捕捉率大約是平面擋板的兩倍。
擋板式氣水分離器,按擋板開關及布置方式,又可分導形擋板和螺旋擋板等。(后者即是常用的“旋風分離器”);擋板分離器的檔板對固體粒子捕捉率很低,但在冷干機中壓縮空氣中固體粒子,幾乎全部被水膜包圍,所以在捕捉水滴的同時,擋板也能把固體粒子一起分離出來。
 
6-6 旋風式氣水分離器的工作原因是什么?
 
答:旋風分離器也是一種慣性分離器,較多地用于氣固分離。壓縮空氣沿壁切線方向進入分離器后,在里面產生旋轉混在氣體中的水滴也跟著一起旋轉并產生離心力,質量大的水滴所產生的離心力大,在離心力作用下大水滴向外壁移動,碰到外壁(也是檔板)后再集聚長大并與氣體分離;而粒徑較小的水滴卻在氣體壓力作用下向呈負壓狀態的中心軸線遷移。廠家往往在旋風分離器內部增設螺旋檔板來增強分離效果,同時也增加了壓力降。但是由于旋轉氣流中心負壓區的存在,受離心力較小的細小水滴極易被負壓吸入預冷器,造成露點上升。這種分離器在除塵設置的固——氣分離中也屬低效設備,目前已逐漸被更高效的除塵器(如電除塵、布袋脈沖除塵器等)所替代。不加改造用的在冷干機中作汽水分離器用,分離效率不會很高。且由于結構復雜,何種龐大,實際上無螺旋擋板的“旋風分離器”,在冷干機中應用并不普遍。 
 
6-7 過濾器式氣水分離器在使用中有何局限? 
 
答:用過濾器作冷干機的氣水分離器效果是很好的,因為過濾器對一定粒徑水滴的過濾效率可達100%,但實際上卻很少有冷干機用過濾器來作汽水分離用。其原因在于:①在高濃度水霧中使用,濾芯極易堵塞,更換起來又很麻煩,②對小于一定粒徑的凝結水滴無能為力,③價格較貴。 
 
6-8 如何評價氣水分離器在冷干機中的作用? 
 
答:在冷干機中,汽水分離作用發生在壓縮空氣的全流程中。預冷器和蒸發器中設置的多塊折流擋板對氣體中的凝結水起著攔截、集聚和分離作用。分離下來的凝結水只要能及時、徹底排出機外,也能獲得一定露點的壓縮空氣。例如,對某一型號的冷干機實測結果表明,約有70%以上的凝結水是在氣水分離器前被自動排水器排出機外的,其余漏網的水滴(大部分粒徑都很細小)才靠設在蒸發器與預冷器之間的氣水分離器來作最后的有效捕捉,這部分水滴盡管數量不多,但對“壓力露點”有很大影響;它們一旦進入了預冷器并在那里二次蒸發還原成水蒸氣,將使壓縮空氣的含水量大大提高。所以一只高效、專用的氣水分離器對提高冷干機工作性能起著十分重要的作用。 
 
6-9 氣水分離器的效率與壓力降有什么關系?
答:在擋板式氣水分離器中(無論是平面擋板、V 型擋板還是螺旋擋板)適當增加擋板數量,縮小擋板間距(螺距)能提高汽水分離效率。但與此同時,也帶來壓縮空氣壓力降的增大。而且過密的擋板間距會產生氣流嘯叫,所以在設計擋板時要兼顧這對予盾。
 
6-10冷干機排氣帶水一定是露點不夠引起的嗎?
 
答:壓縮空氣干燥度指的是干壓縮空氣中混雜的水蒸氣含量的多少,水蒸氣含量少,空氣就干燥,反之就潮濕。壓縮空氣干燥度用“壓力露點”高低來衡量,“壓力露點”低,壓縮空氣就干燥。有時從冷干機排出的壓縮空氣中會混雜有少量液態水滴,但這并不一定是壓縮空氣露點不夠造成的。排氣中液態水滴的存在,可能是由于機內積水、排水不暢或分離不全引起的,尤其是自動排水器堵塞引起的故障影響最大。冷干機排氣帶水比露點不夠能下游用氣設備帶來更壞的不利影響,應找出原因予以消除。
 
6-11及時排出凝結水對冷干機運行有何重要意義?
 
答:冷干機工作時會在預冷器及蒸發器容積里積聚大量凝結水,如果不及時、徹底排出這些凝結水,冷干機就成了一只貯水器。其結果:①排氣中大量夾帶液態水,使冷干機工作失去意義;②機內液態水要吸收大量冷量,使冷干機負荷增加;③使壓縮空氣流通面積變小,空氣壓力降提高。所以將冷干機中凝結水及時、徹底排出機外,是冷干機正常運行的重要保證。 
 
6-12冷干機中為什么要使用自動排水器? 
 
答:為了將冷干機中的凝結水及時、徹底排出機外,最簡單的辦法就是在蒸發器末端開一個排水孔,便可將機內生成的凝結水源源不斷地排出。但其弊病也是顯而易見的。因為在排水的同時壓縮空氣也將源源不斷的排出,使壓縮空氣氣壓迅速下降。這對氣源系統講來是不能允許的。用手閥人工定時排水雖然可行,但增加人力及由此帶來的一系列的管理麻煩。使用自動排水器,可定時、定量自動排除機內積水。 
 
6-13自動排水器是怎樣工作的? 
 
答:當排水器貯水杯內水位達到一定高度時,壓縮空氣的壓力將浮球壓力下關閉排水孔,就不會造成氣流泄漏,隨著貯水杯內水位升高 (此時冷干機內并不積水),浮球上升到一定高度便打開排水孔,杯內凝結水在氣壓作用下很快排出機外。凝結水排盡后浮球又在氣壓作用下關閉排水孔。所以自動排水器是一種節能器。它不僅在冷干機中得到應用,而且在貯氣罐、后冷卻器及過濾順路等多種氣源處理設備上都得到廣泛的應用。
除了常用的浮球式自動排水器外,還經常使用電子自動定時排水器,這種排水器的排水時間及兩次排水時間間隔都可調整,而且能耐較高壓力,應用也能很普遍。 
 
6-14使用自動排水器應注意什么?  
 

答:在冷干機中自動排水器可以說是最易出故障的一個部件。原因是冷干機所排出的凝結水并不是清潔水,而是混有固態雜質(灰塵、銹泥等)、油污的稠狀液體(所以自動排水器又叫“自動排污器”),它極易堵塞排水小孔。為此自動排水器進口處裝有一只濾網。但使用時間長了,濾網也會被油污雜質堵塞,如果不及時清洗,將使自動排水器失去作用。所以每隔一定時間清洗排水器里的濾網是很重要的。另外,自動排水器要有一定壓力才能工作,例如常用的 AD-402 型自動排水器最低工作氣壓是 0.15MPa,壓力太低會出現漏氣現象。但壓力也不能超過額定值以防止貯水杯發生爆裂。在環境溫度低于零度時要放盡貯水杯內的凝結水,以防結冰、凍裂。

 

 9-1 吸附式干燥機的分類是什么? 

 
答:吸附式干燥機分為簡易型吸附式干燥機(一次性)和再生型吸附式干燥機 (自動循環型)。我們日常多采用再生型吸附式干燥機,簡易型吸附式干燥機多用于小型實驗室。再生型吸附式干燥機一般分為無熱再生吸附式干燥機和有熱再生吸附式干燥機。有熱再生吸附式干燥機根據加熱方式又可分為內加熱型吸附式干燥機和外加熱型吸附式干燥機。 
 
9-2 再生吸附式干燥機的運行原理是什么?
 
答:再生吸附式干燥機由兩個 聯機筒組成,機筒里裝滿了干燥劑 (干燥劑的表面能吸收水份)。兩個機筒輪流接通和關閉氣源,交替進行干燥和再生運行,從而使氣流能持續接觸干的干燥劑來達到脫濕干燥的目的。 
 
9-3 無熱再生吸附式干燥機的干燥原理是什么?
 
答:無熱再生吸附式干燥機是通過 “壓力變化”來達到干燥效果。由于空氣容納水汽的能力與壓力呈反比,其干燥后的一部分干燥空氣(稱為再生氣)減壓膨脹至大氣壓,這種壓力變化能膨脹空氣變得更加干燥,然后讓它流過未接通氣流的需再生的干燥劑層(即已吸收足夠水汽的干燥塔),干燥的再生空氣吸出干燥劑里的水分,將其帶出干燥機來達到脫濕干燥的目的。無熱再生吸附式干燥機一般要消耗 15%左右的再生壓縮空氣。 
 
9-4 有熱再生吸附式干燥機的工作原理是什么?
 
答:有熱再生吸附式干燥機是通過 “溫度變化”來達到干燥效果。因為空氣容納水汽的能力與溫度呈正比。內加熱型吸附式干燥機是讓少量干燥空氣(稱為再生氣)流過需再生的干燥劑層并啟動內置在機筒內的加熱器,產生的高溫空氣會吸出干燥劑空氣里的水分,將其帶出干燥機。外加熱型吸附式干燥機是一種讓少量干燥空氣(稱為再生氣)流過外置的加熱器再次吹過需再生的干燥劑層,產生的高溫干燥空氣會吸出干燥劑里的水分,將其帶出干燥機。外加熱型吸附式干燥機另一種是通過鼓風機將普通空氣吹過外置在機筒的加熱器,產生高溫空氣可吸出干燥劑里的水分,將其帶出干燥機。此種外加熱型吸附式干燥機不需要消耗壓縮空氣,即再生氣消耗為 0%。 
 
9-5 吸附式干燥機的干燥劑有哪些? 
 
答:吸附式干燥機一般采用硅膠、活性氧化鋁、分子篩作為干燥劑。
 
9-6 各類干燥劑的特點是什么?
 
答:硅膠較易受水份潮解。活性氧化鋁的吸附性能很強、很穩定,遇到水分不潮解,且具有高抗碎強度和抗磨蝕性,適用范圍較廣。分子篩由于在相對濕度20%以下有較好的干燥性能,常常僅用為深度干燥的干燥劑。 
9-7 吸附式干燥機的適用范圍如何?
 
答:吸附式干燥機用于壓力露點要求在零度(0℃)以下的場合。它能達到冷凍式干燥機遠遠不能達到的干燥效果。 
 
9-8 吸附式干燥機的干燥效率與氣流溫度的關系是什么?
 
答:氣流的溫度越低,吸附式干燥機的干燥效率越高。因為空氣溫度越低,容納的水分越少,對吸附式干燥機的干燥負載就越低,吸附式干燥機的干燥能力就越強,故而效率越高。 
 
9-9 無熱吸附式干燥機的干燥效率與氣流壓力的關系是什么?
 
答:無熱吸附式干燥機是通過變壓(即壓力變化)來進行干燥達到除濕效果的。干燥劑再生時氣流的壓力差越大,再生氣吸出的干燥劑里的水份就越多,干燥劑的再生效果就越好,下一工作周期時的干燥效果就越佳。一般來說,無熱吸附式干燥機都有它額定的最小工作壓力,否則達不到干燥機設定的干燥效果。
 
9-10 吸附式干燥機前置過濾器有何作用? 
 
答:吸附式干燥機的前置過濾器用于清除壓縮空氣中的固態和液態污染物,延長干燥劑層的使用壽命(尤其是油污染會造成干燥劑因“中毒”而失效)。 
 
9-11 吸附式干燥機后置過濾器有何作用? 
 
答:吸附式干燥機的后置過濾器用于清除干燥劑粉塵,防止下游有塵埃污染物。 
 
9-12 加大吸附式干燥機的吸附床有何作用?
 
答:1 增加壓縮空氣與吸附劑的接觸時間; 
額外的吸附劑用于補償干燥劑的自然老化; 
確保出口露點溫度穩定; 
保存足夠吸附熱以備正常再生之需。 
 
9-13 國產吸附式干燥機與進口吸附式干燥機的差距?
 
答:首先,由于國內的干燥劑(例如活性氧化鋁)的吸附性能不佳,國產吸附式干燥機的壓力露點-20℃以下就無能為力了。
其次,國內的閥門閥件的性能不佳,開啟不很順暢,造成國產吸附式干燥機的故障不斷,工作不穩定。
再次,國產吸附式干燥機的設計落后。要知道合適的干燥劑層、機筒、管路、閥門設計可以減少壓降,提高干燥效果。
特別是塔體尺寸和分流器的設計,關系到氣流在塔體內的均勻走向和氣流與干燥劑的接觸時間,從而直接影響干燥機的干燥效率。 
 
9-14 吸附式干燥機電源指示燈不亮有何原因,如何解決?
 
答:1 電源未接通。檢查電路終端板上的電壓; 
開關置于關的位置。將開關置于開的位置; 
開關失靈,更換開關。 
指示燈被燒毀。更換指示燈。 
 
9-15 吸附式干燥機出口露點值為什么會過高? 
 
答:1 超出最大流量值和超過設計條件; 
干燥劑沒有吸附作用:a 使用壽命已結束、b 干燥劑已被污染 (如被油污染 )、c 過早飽和(吸水過多) 。 
氣流進入干燥機前沒有預處理除去液態水。 
 
9-16 干燥劑過早飽和的原因是什么? 
 
答:1 再生氣率不足:a 再生氣閥排放不出、再生循環時,b 工作塔壓力并未完全下降 (無法降到2kgf/cm2 以下 ),造成壓力差太小。 
排氣消音器堵塞; 
排氣閥無法打開; 
單向閥卡住無法正常關閉:a、設置不當;b、定時器故障。 
 
9-17 吸附式干燥機工作塔壓為什么達不到系統壓力?
 
答:1 再生氣/升壓閥無法關閉;2 下游空氣的需求量過大。 
 
9-18 吸附式干燥機再生塔壓為什么無法降到2kgf/cm2 以下?
 
答:1 消音器堵塞;2 單向閥失靈;3 排氣閥開啟過久;4 再生氣/升壓閥無法開啟。 
 
9-19 吸附式干燥機再生循環時再生氣排放量為什么過大? 
 
答:1 進氣閥無法關閉;2 單向閥失靈。 
 
9-20 吸附式干燥機兩塔不能循環再生和干燥有何后果?是何緣故?如何解決?
 
答:吸附式干燥機兩塔不能循環再生和干燥會造成一塔持續再生,而另一塔持續工作,工作塔因不堪負荷而飽和水份,出口露點溫度持續上升直至超出設計的露點溫度要求。吸附式干燥機兩塔不能循環再生和干燥的原因與解決方案如下: 
    1 進氣閥、再生氣/升壓閥失靈:檢查所有閥門的工作狀況,維修或更換有關閥門; 
    2 電控箱內的壓力開關失靈:a、更換壓力開關;b、如果機器所有工作條件正常,所有閥門工作正常,可以將壓力開關短接 (即旁通關掉)應急。 
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