【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、露點(diǎn)的概念

　　眾所周知，大氣中含有水蒸氣，這是自然界空氣所固有的，與大氣環(huán)境溫度和相對(duì)濕度有關(guān)。見(jiàn)圖1：溫度17℃，相對(duì)濕度86%。

　　平時(shí)，大氣中的水蒸氣是看不見(jiàn)的，但是卻能感受得到。

　　在日常生活中，我們經(jīng)常用濕度來(lái)表示空氣中水蒸氣的含量。比如冬天，大氣的相對(duì)濕度較低，我們就感覺(jué)皮膚干燥，需要在臉、手擦些滋潤(rùn)霜，鎖住皮膚的水分；而夏天的相對(duì)濕度較高，則無(wú)需滋潤(rùn)霜，皮膚都不覺(jué)得干。

　　還有下雨/雪，這是因?yàn)榈孛婊蚪Ｋ衷谔?yáng)照射下升溫，變成水蒸氣隨大氣上升。當(dāng)上升到一定高度時(shí)被降溫，水蒸氣的相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)會(huì)凝聚成小水滴，變成云。當(dāng)云中的液態(tài)水凝結(jié)成足夠大，在重力的作用下從天而降就會(huì)下雨或雪。

　　平時(shí)我們?cè)谙掠晏扉_(kāi)車(chē)，汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃會(huì)起霧。那是因?yàn)槿撕舫龅臍庵袔в兴魵猓?dāng)水蒸氣遇到冷的擋風(fēng)玻璃時(shí)，水蒸氣的相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)就凝結(jié)成小水滴，就是霧。

　　在壓縮空氣領(lǐng)域，我們經(jīng)常要使用露點(diǎn)這個(gè)概念——比相對(duì)濕度更有用的術(shù)語(yǔ)，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%。通常有“常壓露點(diǎn)”和“壓力露點(diǎn)”。

　　(一)在壓力保持不變，溫度的變化會(huì)影響空氣保持水蒸氣的能力。

　　1.看圖2左，當(dāng)一定體積的空氣，溫度120OF（48.9℃），在100PSI（6.9bar）壓力下相對(duì)濕度為100%時(shí)，空氣含水量為0.0858g。

　　壓力露點(diǎn)為=120OF（48.9℃）

　　2.再看圖2右，在壓力不變的情況下，通過(guò)降溫，溫度由120OF（48.9℃）降到80OF（26.7℃）時(shí)，相對(duì)濕度還是100%，空氣含水量為0.0254g。此時(shí)會(huì)有一定量的液態(tài)水析出（有0.0694g水析出）。此時(shí)，壓力露點(diǎn)也從120OF（48.9℃）降到80OF（26.7℃）。

　　壓力露點(diǎn)為=80OF（26.7℃）

　　3.看圖3左，當(dāng)一定體積的空氣在相對(duì)濕度100%，100PSI（6.9bar）壓力下，溫度由40OF（4.4℃）加熱上升到120OF（48.9℃）時(shí)（圖3右），相對(duì)濕度從100%變成了7.1%，空氣含水量0.0061g，不變，壓力露點(diǎn)還是40OF（4.4℃）。

　　壓力露點(diǎn)為=40OF（4.4℃）

　　因此，在一定壓力下，相對(duì)濕度100%的時(shí)候，壓力露點(diǎn)=溫度值；當(dāng)相對(duì)濕度不是100%的時(shí)候，壓力露點(diǎn)≠溫度值。

　　(二)在溫度保持不變，壓力的變化會(huì)影響空氣保持水蒸氣的能力。圖4是一個(gè)空壓機(jī)等溫壓縮過(guò)程圖：

　　在圖4（a）一定氣量的空氣，溫度為80OF（26.7℃）、相對(duì)濕度80%，此時(shí)壓力露點(diǎn)不是80OF（26.7℃），當(dāng)從0PSI（0bar）壓力開(kāi)始被壓縮到132PSI壓力（9.1bar），溫度不變，見(jiàn)圖4（b），相對(duì)濕度由80%上升到100%，此時(shí)壓力露點(diǎn)就是80OF（26.7℃）。

　　壓力露點(diǎn)為=80OF（26.7℃）

　　二、壓縮空氣在螺桿空壓機(jī)中露點(diǎn)的變化情況

　　我們來(lái)舉一個(gè)例子：一臺(tái)噴油螺桿空壓機(jī)在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，進(jìn)氣環(huán)境為相對(duì)濕度80%、溫度30℃，壓縮空氣到7barg，出口溫度45℃的露點(diǎn)變化情況。

　　其中，表1中的“前”（機(jī)頭壓縮前）；“中”（機(jī)頭后-后冷卻器前）；“后”（后冷卻器后）。下面我們按表1的7個(gè)參數(shù)逐一分析：

　　1.壓力：在壓縮進(jìn)行中，空氣的壓力在螺桿空壓機(jī)前為0.1MPa、中為0.8MPa、后為0.8MPa。

　　2.溫度：在壓縮進(jìn)行中，空氣的溫度變化在螺桿空壓機(jī)前為30℃、中為85℃、后為45℃。

　　3.相對(duì)濕度：在壓縮進(jìn)行中，空氣的相對(duì)濕度變化在螺桿空壓機(jī)前為80%、中為47%、后為100%。

　　4.壓力露點(diǎn)：在壓縮進(jìn)行中，空氣的壓力露點(diǎn)在螺桿空壓機(jī)的前為26.2℃、中為51.8℃、后為45℃。

　　5.含水量：在壓縮進(jìn)行中，空氣的含水量在螺桿空壓機(jī)的前和中為24.3g/m3、后為8.3g/m3。

　　可從表1中看見(jiàn)：在噴油螺桿空壓機(jī)的油罐中是沒(méi)有液態(tài)水的，而在后部冷卻器會(huì)逐步產(chǎn)生液態(tài)水，后冷卻器出氣口有16g/m3液態(tài)水隨壓縮空氣排出。所以在后部冷卻器之后安排一個(gè)氣水分離器，可以把液態(tài)水從壓縮空氣中分離出來(lái)，保證噴油螺桿空壓機(jī)的出口不含液態(tài)水。

　　圖5是空壓機(jī)各主要位置，參數(shù)和水蒸汽變化情況。

　　三、噴油螺桿空壓機(jī)機(jī)頭排氣溫度不能低于多少度？

　　我們都知道噴油螺桿空壓機(jī)機(jī)頭排氣溫度高于105℃報(bào)警，110℃停機(jī)。大家也知道，機(jī)頭排氣溫度不能太低，否則會(huì)有液態(tài)水析出使得潤(rùn)滑油乳化。但是低到多少溫度會(huì)對(duì)機(jī)器有傷害呢？常見(jiàn)的3、5、7、8、10、13、16bar工作壓力下，要求的低溫是否一致呢？

　　這就不得不在不同壓力壓縮空氣的壓力露點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算了。圖6展示了假設(shè)噴油螺桿空壓機(jī)進(jìn)氣環(huán)境在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，相對(duì)濕度為80%、環(huán)境溫度分別為20～25～30～35～40℃，把空氣壓縮到2.8～3.5～5～7～8～10barg時(shí)，所需要的壓力露點(diǎn)值（機(jī)頭最低排氣溫度，高于壓力露點(diǎn)值，油罐就不會(huì)析出液態(tài)水）

　　1.首先我們看2.8barg：最低壓力露點(diǎn)（℃）是：

　　如果是環(huán)境溫度為45℃，所需要的壓力露點(diǎn)值（℃）是68.2℃（見(jiàn)圖7）：

　　2.再看3.5barg：最低壓力露點(diǎn)（℃）是：

　　如果是環(huán)境溫度為45℃，所需要的壓力露點(diǎn)值（℃）是72.1℃（見(jiàn)圖8）：

　　3.再看5barg：最低壓力露點(diǎn)（℃）是：

　　如果是環(huán)境溫度為45℃，所需要的壓力露點(diǎn)值（℃）是79℃（見(jiàn)圖9）：

　　4.再看7barg：最低壓力露點(diǎn)（℃）是：

　　如果是環(huán)境溫度為45℃，所需要的壓力露點(diǎn)值（℃）是86.2℃（見(jiàn)圖10）：

　　5.再看10barg：最低壓力露點(diǎn)（℃）是：

　　如果是環(huán)境溫度為45℃，所需要的壓力露點(diǎn)值（℃）是94.6℃（見(jiàn)圖11）：

　　就是說(shuō)：螺桿空壓機(jī)的機(jī)頭排氣溫度不低于壓力露點(diǎn)溫度，都不會(huì)有液態(tài)水析出，潤(rùn)滑油就不會(huì)被乳化。

　　所以市場(chǎng)大多數(shù)銷(xiāo)售員認(rèn)為機(jī)頭排氣溫度越低越好，或說(shuō)是60℃、70℃都是從師傅那里學(xué)來(lái)的。

　　四、壓力露點(diǎn)在兩級(jí)壓縮的應(yīng)用

　　圖12為兩級(jí)壓縮螺桿空壓機(jī)原理圖，左圖為噴油螺桿，右圖為無(wú)油螺桿。它們的冷卻方式不一樣，通常在噴油螺桿的兩級(jí)壓縮采用級(jí)間噴油冷卻，而無(wú)油螺桿的兩級(jí)壓縮是采用中間冷卻器冷卻。

　　1.兩級(jí)壓縮噴油螺桿空壓機(jī)

　　由圖12可以看見(jiàn)兩級(jí)壓縮噴油螺桿空壓機(jī)主機(jī)需要潤(rùn)滑油冷卻，一級(jí)主機(jī)壓縮時(shí)通過(guò)噴油嘴向壓縮腔內(nèi)噴油控制一級(jí)排氣溫度。在一級(jí)主機(jī)和二級(jí)主機(jī)中間再次噴油來(lái)降低二次壓縮進(jìn)氣溫度。

　　我們可以用表2來(lái)分析兩級(jí)壓縮噴油螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)中露點(diǎn)的情況?？梢钥闯?，除了在后冷卻器降溫后會(huì)有液態(tài)水析出外，其它部分的相對(duì)濕度都沒(méi)有達(dá)到100%，也就是說(shuō)兩級(jí)機(jī)頭的溫度都高于壓力露點(diǎn)，不會(huì)有液態(tài)水析出，潤(rùn)滑油不會(huì)因此而乳化。

　　兩級(jí)壓縮噴油螺桿空壓機(jī)在一級(jí)壓縮后需要噴油冷卻，只要冷卻后進(jìn)入二級(jí)壓縮前的溫度不低于45℃，就不會(huì)有液態(tài)水析出。因此我們可以看到，兩級(jí)壓縮主機(jī)的噴油溫度設(shè)定在60℃而不是越低越好，就是為了避開(kāi)壓力露點(diǎn)溫度。

　　2.兩級(jí)壓縮無(wú)油螺桿空壓機(jī)

　　由圖12可以看見(jiàn)兩級(jí)壓縮無(wú)油螺桿空壓機(jī)主機(jī)不需要潤(rùn)滑油冷卻，一級(jí)主機(jī)壓縮基本是絕熱壓縮的過(guò)程，排氣溫度可以達(dá)到120℃。因此在一級(jí)主機(jī)和二級(jí)主機(jī)有個(gè)中間冷卻器對(duì)進(jìn)入二次壓縮的氣體進(jìn)行降溫。從而使得二級(jí)壓縮進(jìn)氣溫度低。

　　我們可以用表3來(lái)分析兩級(jí)壓縮無(wú)油螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)中露點(diǎn)的情況?？梢钥闯觯嗽诤罄鋮s器降溫后相對(duì)濕度100%會(huì)有液態(tài)水析出及還有中間冷卻器可能100%會(huì)有液態(tài)水析出外，其它部分的相對(duì)濕度都沒(méi)有達(dá)到100%。

　　因此在中間冷卻器后到二級(jí)主機(jī)進(jìn)氣，由于氣體的溫度根據(jù)冷卻效果可能會(huì)低于壓力露點(diǎn)，可能會(huì)有液態(tài)水析出，此時(shí)應(yīng)該在中冷器后加汽水分離器或提高二級(jí)進(jìn)氣溫度>45℃。

　　因此，兩級(jí)壓縮螺桿空壓機(jī)的二級(jí)主機(jī)進(jìn)氣溫度需要不低于壓力露點(diǎn)溫度，就不會(huì)有液態(tài)水析出，從而保證二級(jí)主機(jī)的安全。對(duì)于噴油兩級(jí)壓縮螺桿空壓機(jī)還需要考慮級(jí)間冷卻溫度和主機(jī)排氣溫度不能低于壓力露點(diǎn)，潤(rùn)滑油就不會(huì)被乳化。

　　以上只是對(duì)環(huán)境溫度30℃，相對(duì)濕度80%且排氣壓力為7barg的壓力露點(diǎn)分析。如果條件改變，需要重新進(jìn)行計(jì)算校核。

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