1、11压缩空气 节能净化 净化设备教材资料（上册）12前 言压缩空气作为动力源已有一百多年的历史，从世界范围来说，懂得对压缩空气进行净化处理有五十多年，而明确对压缩空气进行质量分等级则是在国际标准化委员会发布 ISO8573.1压缩空气第一部分 一般用压缩空气质量等级之后。如果从 1982 年国际标准化组织开始讨论标准算起，至今也只有二十余年的历史。压缩空气净化是一门新兴的技术。作为现代工业的新兴动力他涉及工程热力学、气体力学、流体力学、化工分离、传热传质、吸收吸附及材料、制冷技术等许多学科理论，是实践性很强的技术。至今在我国高校中尚无相关的专业，这方面的专著也很少。随着科学技术的进步，压缩空气
2、的应用领域越来越广，其作用也已逐渐被接受。应此，自 20 世纪 90 年代以来，以精密过滤器和冷冻干燥机、吸附式干燥器为代表的压缩空气净化设备在我国迅速兴起。经过广大同业人士的艰苦努力，压缩空气净化设备在我国很快得到普及，应用范围正在扩大。现在涉及的行业有化工、电力、矿业、冶金、纺织、医药、仪表、生物、化纤、电子、空分、卷烟、日化、轻工、造纸、橡胶、汽车制造等等。为了满足目前日益成熟的市场，就必须不断提高企业的核心技术以及技术的普及率。在技术方面公司已经启动研发机制，准备利用高性能、超可靠的整体优越的先进产品向国内外市场发起强有力的冲击。作为山立的一员，我们要做的就是不断的提高自身技术水平，以
3、满足各自工作岗位的技术要求。13目 录一、 气源系统的介绍1-1 气源系统1-2 气源净化系统的作用1-3 气源质量的标准有那些？二、 相关知识2-1 什么叫空气？什么叫湿空气？2-2 什么叫饱和空气？2-3 未饱和空气在什么条件下成为饱和空气？2-4 什么是大气压？什么是绝对压力？什么是表压力？2-5 什么叫温度？常用温度单位有那些？2-6 湿空气中水蒸气分压力指的是什么？2-7 什么叫空气的湿度？湿度有那几种？2-8 什么叫含湿量？含湿量怎样计算？2-9 饱和空气中水蒸气的密度取决于什么？2-10 空气在加压状态下（即压缩空气）的相对湿度及含水量是怎样确定的？2-11 什么是空气的标准状态
4、？2-12 什么是热量？2-13 什么是显热？什么是潜热？2-14 什么是空气的焓值？怎样计算？2-15 什么是压缩空气？有那些特点？2-16 压缩空气里含有那些杂质？2-17 压缩空气干燥方法有哪几种？2-18 什么叫露点？它和什么有关？2-19 什么是“压力露点”？2-20“压力露点”与“常压露点”有什么关系？142-21 压缩空气露点用什么仪器来测量？2-22 用露点仪测量压缩空气露点时应该注意什么？2-23 压缩空气的“压力露点”应在干燥机哪个部位测量？三、冷干机结构原理及结构3-1 冷干机原理3-2 冷干机概述及分类3-3 冷干机负荷高低取决于哪些因素3-4 预冷器原理和结构3-5
5、蒸发器原理及结构3-6 气水分离器3-7 自动排水器3-8 冷凝器3-9 压缩机四、吸干机结构原理及结构4-1 吸干机原理概述4-2 吸干机分类4-3 吸干机物理吸附介绍4-4 吸干机吸附剂的再生过程4-5 几种常用吸附剂介绍4-6 控制系统4-7 影响吸附干燥器露点的因素有哪些4-8 无热吸干机4-9 微热吸干机15一、气源系统的介绍1-1 气源系统由产生、处理和储存压缩空气的设备所组成的系统称为气源系统。典型的气源系统由下列几部分组成：空气压缩机、后部冷却器、过滤器（包括前置过滤器、油水分离器、管道过滤器、除油过滤器、除臭过滤器、灭菌过滤器等等）、稳压储气罐、干燥机（冷冻式或吸附式）、自动
6、排水排污器及输气管道、管路阀件、仪表等。上述设备根据工艺流程的不同需要，组合成完整的气源系统。1-2 气源净化系统的作用从空压机输出的压缩空气中含有大量有害杂质，不通过适当的方法清除这些杂质，会对气源系统造成很大的危害：变质的润滑油（油分）会使橡胶、塑料、密封材料变质，堵塞小孔，造成阀类动作失灵，污染产品；水分和粉尘会造成金属器件、管道生锈腐蚀，造成运动部件卡死或磨损，使气动元件动作失灵和漏气，水分和尘土还会堵塞节流小孔或过滤网；在寒冷地区，水分结冰会造成管道冻结或冻裂;由于空气质量不良，使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失往往大大超过气源处理装置的成本和维修费用，故正确选用气
7、源处理系统是绝对必要的。1-3 气源质量的标准不同用户对气源质量有不同要求。国家标准 GB/T13277-91一般用压缩空气质量等级（等效采用 LSO8573）就是为此而制订的。该标准对压缩空气中固体粒子、水分及含油量作出了量的规定。16从更广的意义上讲，一个良好的气源还应当在使用过程中压力是稳定的，对周围环境造成的污染是最小的。二、相关知识2-1 什么叫空气？什么叫湿空气？答：地球周围的大气，我们习惯上称它作空气。自然界中的空气是由多种气体（O2、N2、CO2等）混合而成的，水蒸气是其中的一种。含有一定量水蒸气的空气叫湿空气，不含水蒸气的空气叫干空气。我们周围的空气都是湿空气。在一定海拔高度
8、下，干空气的组成成分及比例基本稳定不变，它对整个湿空气的热工性能无特殊意义。湿空气中的水蒸气量虽然不大，但含量的变化对湿空气的物理性质影响很大。水蒸气含量的多少决定了空气干燥和潮湿程度。冷干机的工作对象就是湿空气。2-2 什么叫饱和空气？答：在一定的温度和压力条件下，湿空气中水蒸气的含量（即水蒸气密度）是有一定限度的；在某一温度下，所含水蒸气的量达到最大可能含量时，这时的湿空气叫饱和空气。水蒸气未达最大可能含量时的湿空气就叫未饱和空气。2-3 未饱和空气在什么条件下成为饱和空气？答：在含水量不变的情况下，通过降低未饱和空气的温度可使之成为饱和气。未饱和空气在成为饱和空气的瞬间，湿空气中会有液态
9、水珠凝结出来，这一现象称之为“结露”。2-4 什么是大气压？什么是绝对压力？什么是表压力？答：包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”，符号为 B；直接作用于容器或物体表面的压力，称为“绝对压力”，绝对压力值以绝对真空作为起点，符号为 PABS；用压力表、真空表、U 形管等仪器测出来的压力叫 “表压力”（又叫相对压力），“表压力”以大气压力为起点，符号为 Pg。三者之间的关系是 PABS=Pg+B17压力的法定单位是帕（Pa），大一些单位单位是兆帕（MPa）1 MPa=106 Pa 1 标准大气压=0.1013 MPa 在旧的单位制中，压力用 kgf/cm2
10、 （公斤/平方厘米）作单位1 kgf/cm2 =0.098 MPa。2-5 什么叫温度？常用温度单位有那些？答：温度是物质分子热运动的统计平均值。绝对温度：以气体分子停止运动时的最低极限温度为起点的温度，记为 T。 单位为“开（开尔文）”，单位符号为 K。摄氏温度：以冰的融点为起点的温度，单位为“摄氏度”，单位符号为此外英美国家还经常用“华氏温度”，单位符号为F。温度单位之间的换算关系是：T（K）=t（）+273.16t（F）=1.8 t（）+322-6 湿空气中水蒸气分压力指的是什么？答：湿空气是水蒸气与干空气组成的混合物，在一定体积的湿空气里水蒸气所占的份量（以重量计）通常比干空气要少得多
11、，但它占有与干空气相同的体积，也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体（即干空气与湿空气）分压力的和。湿空气中水蒸气所具有的压力，称为水蒸气分压力，记作 Ps。其值反映了湿空气中水蒸气含量的多少，水蒸气含量越高，水蒸气分压力也越高。饱和空气中水蒸气分压力叫水蒸气饱和分压 Psb。2-7 什么叫空气的湿度？湿度有几种？答：表示空气干湿程度的物理量叫“湿度”。常用的湿度表示方法有“绝对湿度”、“相对湿度”和“含湿量”。在标准状态下，1m容积中湿空气含有水蒸气的重量称为 “绝对湿度”，单位是 g/m。绝对湿度只表明单位体积湿空气中，含有多少水蒸气，而不能表示湿空气吸收水蒸气的能力，即不能表示
12、湿空气的潮湿程度。绝对湿度也就是湿空气中水蒸气的密度。湿空气中实际所含的水蒸气量与同温度下最大可能含有水蒸气量的比值称18“相对湿度”，相对湿度 在 0-100%之间。 值越小，空气越干燥，吸水能力越强。 值越大，空气越潮湿，吸水能力越弱。2-8 什么叫含湿量？含湿量怎样计算？答：在湿空气中，1Kg 干空气含有水蒸气的重量叫做 “含湿量”，常用 d 来表示，单位：g/kg 干空气。含湿量的计算公式是：Ps Psbd=622 或 d=622P-Ps P-Psb式中：P-空气压力（Pa），Ps-水蒸气分压力（Pa），Psb-饱和水蒸气分压（Pa），-相对湿度(%) 。从上式可以看出，含湿量 d 几
13、乎同水蒸气分压力 Ps 成正比，而同空气总压力 P 成反比。 d 确切反映了空气中含有的水蒸气量的多少。由于在某一地区，大气压力基本上是定值，所以空气含湿量仅同水蒸气分压力 Ps 有关。2-9 饱和空气中水蒸气的密度取决于什么？答：空气中水蒸气的含量（水蒸气密度）是有限度的。在气动压力（2Mpa）范围内，可认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度的高低而和空气压力大小无关，温度越高，饱和水蒸气的密度越大。譬如，在 40时 1m 空气，不论其压力是 0.1MPa 还是 1.0 MPa，它的饱和水蒸气密度都是 51g。2-10 空气在加压状态下（即压缩空气）的相对湿度及含水量是怎样确定的？答：从题
14、1-8 中知道，当压力 P 提高后，空气中饱和含湿量将减小。压缩空气的相对湿度 及实际含水量 s 由下式确定：PbP= s= b (kg/m 3)PbP 式中 P、 P- 压缩前后空气的绝对压力（pa）Pb 、Pb-压缩前后与各自温度下的饱和水蒸气分压（pa）压缩空气的相对湿度（%） -压缩前后空气的相对湿度（%）b压缩后与其温度相对应的饱和水蒸气密度（g/ m）19若 =100%，则压缩空气处于饱和状态。压缩空气的饱和水蒸气分压： PbPPb= （pa）P该式可用来确定压缩空气的“压力露点”与常压露点的对应换算关系。2-11 什么是空气的标准状态？答：在温度 t=20,绝对压力 P=0.1M
15、pa，相对湿度 =65时的空气状态叫空气的标准状态。在标准状态下，空气密度是 1.185 kg/m。（空压机排气量、干燥机、过滤器等后处理设备的处理能力都是以空气标准状态下的流量来标注的，单位写作 Nm/min,也可在 m/min 后加 ANR）。实际空气状态与标准状态通过状态方程进行转换。状态方程有多种形式，其中一种形式是： P1V1 P0V0 = T1 T0式中：P 气体的绝对压力（ pa）,V气体的比容（ m/kg）,T气体的温度(K) (单位符号带脚标 0 的是标准状态参量，带 1 的是实际状态参量)因为加压前后空气质量是不变的，利用状态方程可以计算出加压后空气的体积 : P0V0V1
16、= （假定 T1=T0）P12-12 什么是热量？答：热量是能量的一种形式。在物理学中用“比热”来计算热量，即 Q=Gc(t1-t2),式中：Q热量，G物体的质量，c物体的比热， t1 、t2 物体的初温和终温。热量单位是 J(焦耳)。热量是依靠温差（即 t1-t2）传递的能量，没有温差就无所谓热量传递。根据热力学定律，热量能通过对流、传导、辐射等形式，从高温端向低温110端自发传递。在没有外功耗情况下，热量永远不可能作反向传递。2-13 什么是显热？什么是潜热？答：物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量称为“显热” 。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常
17、可用温度计测量出来。（如将水从 20的升高到 80所吸收到的热量，就叫显热。）在物体吸收或放出热量过程中，其相态发生了变化（如气体变液体），但温度不发生变化，这种吸收或放出的热量叫“潜热” 。“潜热 ”不能用温度计测量出来，人体也无法感受到，但可通过实验计算出来。饱和空气在吸收一定冷量（即放出热量）后，一部分水蒸气会相变成液态水，而此时饱和空气温度并不下降，这部分放出的热量就是“潜热”。2-14 什么是空气的焓值？怎样计算？答：空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准。焓用符号 i 表示，单位是 kj/kg 干空气。湿空气焓值等于 1kg 干空气的焓值与 dkg 水蒸气焓值之和。湿空气焓计算公式为：i=1.01t+(2500+1.84t)d 或 i=(1.01+1.84d)t+2500d (kj/kg 干空气)式中：t空气温度d空气的含湿量 g/kg 干空气干空气的平均定压比热 kj/(kgk)1.84水蒸气的平均定压比热 kj/(kgk)25000时水的汽化潜热 kj/kg由上式可以看出：(1.01+1.84d)t 是随温度变化的热量，即“显热”；而2500d则是 0时 dkg 水的汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是“潜热”。
