淺談壓縮空氣冷干機(jī)的熱力計(jì)算

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，其利用壓縮空氣的場(chǎng)合也越來(lái)越多，而在紡織行業(yè)、石油以及鋼鐵等生產(chǎn)領(lǐng)域中利用壓縮機(jī)時(shí)，假如壓縮機(jī)入口處進(jìn)入的一些空氣中含有的水分較多，這便會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生故障或者引起產(chǎn)品品質(zhì)不良等狀況。今天淺談壓縮空氣冷干機(jī)的熱力計(jì)算

因此，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)壓縮空氣的干燥程度要求也越來(lái)越高。因?yàn)閴嚎s空氣冷凍式干燥機(jī)有穩(wěn)定的壓力露點(diǎn)，可以進(jìn)行連續(xù)工作而且還不需要消耗一部分氣體而用于再生等多方面的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了較為廣泛的應(yīng)用。

一、壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)工作原理壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)的工作原理便是用冷媒與壓縮空氣來(lái)進(jìn)行熱交換，將壓縮空氣冷卻到2～10℃的范圍，從而將空氣中的水分或者是蒸汽成分去除，從而達(dá)到將壓縮空氣干燥的目的。其主要包括兩個(gè)流程組成，一個(gè)是壓縮空氣流程，另外一個(gè)便是制冷劑流程。

（一）壓縮空氣流程已將被干燥過(guò)的進(jìn)入壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)的壓縮空氣，首先進(jìn)入預(yù)冷器，在預(yù)冷器當(dāng)中與已經(jīng)干燥的存在于蒸發(fā)器中的低溫冷空氣進(jìn)行熱交換，當(dāng)溫度、焓或者是含濕量下降時(shí)，在預(yù)冷器中出來(lái)的被干燥的壓縮空氣已經(jīng)將壓力露點(diǎn)降低，而蒸發(fā)器中的汽水混合物從蒸發(fā)器中出來(lái)進(jìn)入氣液分離器，并且在氣液分離器中將水分分離出來(lái)，干空氣在此進(jìn)入預(yù)冷器，并且與壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)中的熱空氣進(jìn)行熱交換，將溫度升高之后，將其排出壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)。

（二）制冷劑流程

壓縮機(jī)中排出的高壓高溫的制冷劑空氣并且令其進(jìn)入冷凝器，同時(shí)放出熱量，冷凝成為液體之后，冷凝器中放出的液態(tài)制冷劑通過(guò)節(jié)流機(jī)構(gòu)的降溫以及降壓之后從而成為低溫的汽液二相狀態(tài)進(jìn)而進(jìn)入到蒸發(fā)器，并且在蒸發(fā)器中與已經(jīng)被干燥過(guò)的空氣進(jìn)行熱交換從而將其汽化，過(guò)熱的氣體從蒸發(fā)器中出去之后，然后進(jìn)入壓縮機(jī)從而進(jìn)行下一輪的循環(huán)。

二、壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)的熱力計(jì)算壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)其實(shí)由一系列的制冷系統(tǒng)以及預(yù)冷器而組成的，而壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)的熱力計(jì)算包括兩部分的計(jì)算內(nèi)容，分別為壓縮空氣處理過(guò)程中的熱力計(jì)算與制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算。一般情況下，進(jìn)行第二部分制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算是在第一部分壓縮空氣中的熱力計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的，從而進(jìn)一步的確定壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)的冷凝器負(fù)荷以及壓縮機(jī)的壓縮功率等。

（一）壓縮空氣處理過(guò)程中的熱力計(jì)算

在壓縮空氣處理過(guò)程中進(jìn)行熱力計(jì)算的主要目的便是確定進(jìn)行壓縮空氣處理所需要的制冷量。從空氣壓縮機(jī)中所出來(lái)的壓縮氣體為濕空氣，是由水蒸氣以及干空氣共同組成的，而干空氣可以被視為理想空氣，又因?yàn)闈窨諝猱?dāng)中所具有的水蒸氣含量很少，比容很大但是分壓降低，因此，在一定情況下，其也可以被視作理想氣體，故而各種狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系可以利用理想氣體的狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行表示。

壓縮空氣處理過(guò)程中的熱力計(jì)算步驟如下：

1.確定被壓縮處理的空氣的質(zhì)量流量。

2.計(jì)算冷凍式干燥機(jī)中的進(jìn)口壓縮空氣以及被處理空氣

出蒸發(fā)器中的焓h。

h=1.01t+0.001d（2500+1.84t）

上式中，t指的是空氣的溫度，而d指的是空氣的含濕量。

而d ? 622 ??Ps

P ??Ps，其中，? 指的是相對(duì)濕度，其在飽和狀態(tài)下為100%；而P指的是壓縮空氣的壓力，Ps指的是相對(duì)應(yīng)溫度下飽和水蒸氣的分壓力。

3.計(jì)算壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)預(yù)冷器的負(fù)荷Qy以及蒸發(fā)器

中的負(fù)荷Qx。其中，

Qx ? Qy ? m

Qy  ? ?

Qx

上式中， 表示的是預(yù)冷器與蒸發(fā)器的能量配合比，當(dāng)此值取較大時(shí)，預(yù)冷器回收的冷量就較大，同時(shí)可以減小蒸發(fā)器的負(fù)荷，并且也可以減少壓縮機(jī)的容量，但是，其也存在一定的問(wèn)題，就是使得預(yù)冷器的造價(jià)變高，而且預(yù)冷系統(tǒng)的適應(yīng)力較差，因此， 值所取的最大值為1。

4.計(jì)算壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)中被處理的空氣的出口狀態(tài)。上面已經(jīng)給出了含濕量d的計(jì)算公式，并且可以假設(shè)在蒸發(fā)器中所去除的水分可以在氣液分離器中進(jìn)行全部分離，因此含濕量相等，這時(shí)，便可以利用能量守恒原理，及可以認(rèn)為進(jìn)入冷凍式干燥機(jī)預(yù)冷器中的熱氣流在預(yù)冷器中所釋放出來(lái)的熱量與出蒸發(fā)器的冷氣流在預(yù)冷器中所獲得的能量是相等的。則可以利用含濕量的公式計(jì)算出壓縮空氣在出冷凍式干燥機(jī)的飽和含濕量以及出冷凍式干燥機(jī)的被處理空氣的相對(duì)濕度。

（二）制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算在實(shí)際的制冷循環(huán)當(dāng)中，其循環(huán)過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的，在

進(jìn)行制冷系統(tǒng)的熱力計(jì)算中，一般情況下采用的模型便是蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)。而與實(shí)際的制冷循環(huán)相比較，理論循環(huán)能夠獲得的制冷量增大，所消耗的功率有所減少，而其制冷系數(shù)也比實(shí)際循環(huán)當(dāng)中的制冷系數(shù)較大。在對(duì)冷凍式干燥機(jī)的制冷系統(tǒng)的性能進(jìn)行理論分析時(shí)，采用蒸汽壓縮制冷的理論循環(huán)作為其數(shù)學(xué)模型，不僅使得計(jì)算大大簡(jiǎn)化，而且能夠在很大程度上滿足實(shí)際工程的需要。

1.對(duì)制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)溫度進(jìn)行確定。而蒸發(fā)溫度te與被壓縮處理的空氣壓力露點(diǎn)t1 p之間的關(guān)系為，te ? t1 p ? ?t，其中，?t的取值范圍一般為2~5℃，當(dāng)其值取得越小，則蒸發(fā)溫度高，蒸發(fā)器的換熱面積就變大，相對(duì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)其取值越大，則蒸發(fā)溫度就較低，而蒸發(fā)器的換熱面積就變小。

2.確定其冷凝溫度，而冷凝溫度的大小等于環(huán)境溫度和進(jìn)水溫度與?t的差值，而?t一般情況下取15℃，但是假如冷凝器采用的水較冷時(shí)，其一般會(huì)取8~10℃。

3.確定制冷壓縮器中的吸氣溫度。為了使得制冷壓縮機(jī)中的吸氣不帶液，通常制冷壓縮機(jī)的吸氣要有一定的過(guò)熱度，而其過(guò)熱度在一般情況下會(huì)取5℃。

4.確定制冷系統(tǒng)中的過(guò)冷溫度。為了使得熱力膨脹閥工作穩(wěn)定而且能夠保證增加一定量的單位制冷工況的制冷量，通常情況下，會(huì)在冷凝器的出口處留有一定的過(guò)冷度，其一般情況下的取值范圍為5~8℃。

5.計(jì)算出單位質(zhì)量的制冷量。根據(jù)上面所列出的焓的計(jì)算公式，計(jì)算出制冷壓縮機(jī)中進(jìn)口的焓的大小。

6.求得制冷系統(tǒng)中的制冷質(zhì)量流量以及制冷壓縮機(jī)的排氣狀態(tài)。根據(jù)已知的壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)，并且按照絕熱的壓縮過(guò)程，從而求出絕熱壓縮條件下的壓縮機(jī)的排氣狀態(tài)。

7.求得制冷壓縮機(jī)壓縮功率以及輸入功率。其中，可以根據(jù)制冷壓縮機(jī)的壓縮功率求出制冷壓縮機(jī)的軸功率，進(jìn)而求出制冷壓縮機(jī)的輸入功率。而壓縮空氣冷凍式壓縮機(jī)通常選用的制冷壓縮機(jī)為封閉式的制冷壓縮機(jī)。

8.求得冷凝器的熱負(fù)荷。

三、結(jié)束語(yǔ)

壓縮空氣作為一項(xiàng)重要的動(dòng)力源，隨著科技的不斷發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、機(jī)械，甚至是國(guó)防等領(lǐng)域，而不同的領(lǐng)域?qū)嚎s空氣氣源的要求也大不相同。而隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，其不僅對(duì)壓縮空氣要求較大，其對(duì)壓縮空氣的干燥程度也越來(lái)越高，故而引進(jìn)了壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)，本文則針對(duì)壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)的工作機(jī)理以及熱力計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了一定的說(shuō)明，并且利用采用蒸汽壓縮制冷的理論循環(huán)作為實(shí)際中制冷循環(huán)的數(shù)學(xué)模型，不僅使得計(jì)算大大簡(jiǎn)化，而且同時(shí)也能夠滿足實(shí)際工程的需要。

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