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关于干燥机的常见问题的解答

 3-1预冷器在冷干机中起什么作用?

 
答:严格讲来,预冷器并不是冷冻干燥机的必备部件,但它在冷干机运行中又起很大的作用,预冷器在冷干机里的主要作用是“回收”被蒸发器冷却后的压缩空气所携带的冷量(对绝大多数用户来讲这部分冷量属“废冷”),并用这部分冷量来冷却携带大量水蒸气的较高温度的压缩空气,从而减轻了冷干机制冷系统的热负荷,达到节约能源的目的。另一方面,低温压缩空气在预冷器里温度得到回升,使排气管道外壁不致因温度过低而出现讨厌的挂露现象。此外,压缩空气温度升高后,降低了管道内空气的相对湿度(可达φ=5~10% )。根据金属锈蚀理论,当环境相对湿度低于临界点(φ=40%)时,金属管道生锈现象便会停止。所以,现在冷干机中都设有预冷器。
 
3-2没有预冷器的冷干机可以用吗? 
 
答:有些用户需要含水量低而且温度也低的压缩空气,这时冷干机就可不再设置预冷却器了,由于不设置预冷器,冷空气的冷量得不到回收利用,蒸发器热负荷会增加很多,在这种情况下,不仅需要加大制冷压缩压缩机的功率来进行能量补偿,而且对整个制冷系统的其它部件(蒸发器、冷凝器及节流元器件)都需要进行核算。 
 
3-3在预冷器中冷、热空气升降温幅度是否相等?
 
答:在预冷器中,冷、热压缩空气进行热质交换,所交换的总热量是相等的。但饱和热气流在降温过程中发生相变,出现凝结水这个过程要消耗一部分冷量。而冷气流在热交换过程中所吸收到的热量全部用于升温,因此,冷、热气流的温度变化幅度是不相同的,其规律是热气流降温幅度比冷气流升温幅度要小。譬如在某种工况下,热空气由40℃降到28℃,降幅为12℃,而冷空气可由5℃升到24℃,升幅可到达19℃。
 
3-4冷干机的排气温度能有多高?
 
答:从能量利用角度讲,我们总希望冷干机排气温度越高越好,最好能与进气温度相同,此时 “废冷”为零。但实际上是达不到这一点的,冷干机进、出气温相差15℃以上的情况并不鲜见。
这是因为:①能量在传递、交换过程中,不可避免会有损失,②本身温度不高、温差不大的同质气体在间壁对流传热中(特别在顺流传热时)传热系数不大;③在热交换过程中饱和热气流的降温必然伴随产生相变,其所吸收到的全部冷量中必有一部分用来支付相变潜热,从而使热气流温度降幅受到限制,这反过来又限制了冷气流温度的升高(在顺流传热时尤其如此)。
 
3-5冷干机排气温度过高有何原因? 
 
答:冷干机排气温度过高有时是不正常的,引起原因有:①压缩空气进气温度过高或流量太大;②制冷系统工况发生变化,引起冷媒蒸发温度升高,使压缩空气在蒸发器里得不到足够冷却;③预冷器管道外壁散热量太大。
 
3-6冷干机排气温度过低是何原因? 
 
答:冷干机排气温度过低原因有:①预冷器热交换面积不够而蒸发器制冷量有余;②压缩空气进气温度较低或流量太小;③制冷系统工况发生变化,使冷媒蒸发压力低于正常值。 
 
3-7预冷器有没有单独设置自动排水器的必要? 
 
答:在预冷器里饱和湿热空气在降温过程有凝结水析出。而且由于进入预冷器的压缩空气温度较高,含水量也多,所以在热交换过程中预冷器中有很多凝结水析出。因此在预冷器上单独设置一只自动排水顺路让一部分凝结水先行排出机外,可以减轻蒸发器的热负荷,在大型冷干机中尤其应当这样做。 
 
3-8预冷器中的折流挡板起什么作用?
 
答:在冷干机的预冷器里,都设置有数量不等的折流挡板,作用有四个:①用以改变进入冷干机的压缩空气流线,使之由平流变为紊流,以增强冷热气流间的对流换热强度;②在气流运动过程中,细小的凝结水滴由于不断碰撞挡板而集聚长大,又由于运动方向的反复改变而产生离心效应,水珠在重力和惯性的双重作用下得以与空气分离;③可以延长冷、热空气在预冷器里的运动路径,延长接触时间,从而使更热交换充分;④可以改变冷热流对流方向,使顺向对流变成折向对流,提高对流换热系数。 
 
3-9为什么预冷器铜管一般不用套翅片铜管? 
 
答:在预冷器管程、壳程内流过的都是压缩空气,两者除了含水量不同外,其余物理性质特别是放热系统完全相同。没有必要通过增加单侧换热面积(如采用套翅片铜管)来提高传热系数,所以冷干机一般都采用内外表面积基本相同的光管或波纹管来作预冷器的换热管。
 
3-10 预冷器换热铜管破裂对冷干机有何影响? 
 
答:在预冷器里,热湿空气沿壳程流入蒸发器,而由蒸发器出来的冷干空气经预冷器管程排出。压缩空气经过预冷器和蒸发器后会产生压力降,上流热湿空气的压力比下流冷干空气的压力高。如果铜管发生破裂,压力较高,含水量较大的热湿空气就会直接从破裂处进入冷干空气管道,并在管内结露,所产生的凝结水会沿捷径排出机外,出现排气带水现象。 
 
3-11 蒸发器在冷干机中起什么作用? 
 
答:蒸发器是冷干机主要的换热部件。压缩空气在蒸发器中被强制冷却,其中大部分水蒸气冷却而凝结成液态水排出机外,从而使压缩空气得到干燥。在蒸发器中进行的是空气与冷媒低压蒸汽之间的对流热质交换,通过节流装置后的低压冷媒液体,在蒸发器进而发生相变成为低压冷媒蒸汽,在相变过程中吸收周围热量,从而使压缩空气降温。 
 
3-12冷干机蒸发器的热负荷是由哪几部分组成的?
答:计算蒸发器热负荷是设计冷干机制冷系统的依据,是冷干机热工计算的重要一环。要计算蒸发器热负荷,必须先确定下列三个参量:①被处理的压缩空气质量流量m(通常按空气标准状态时1Nm3/min 计算);②压缩空气进入蒸发器时的温度 t1(℃);③空气在蒸发器里最终将冷却到的温度 t2(℃),在实际计算中,t2 往往用 “压力露点”期望值来代替。 
饱和压缩空气在蒸发器里温度从t1 降到t2 放出的热量(也即吸收的冷量)由下列三部分组成:①温度从t1降至t2 时,压缩空气中干空气所放出的热量q1;②温度从t1降至t2 时压缩空气中所含的水蒸气所放出的热量q2;③温度从t1 降至t2 时凝结水量的相变潜热q3。蒸发器的热负荷Q 就是上述三者之和。 
 
3-13压缩空气在蒸发器中温度是怎样变化的? 
 
答:来自冷干机预冷器的压缩空气(已经被预先脱去了一部分水,但含水量还相当大)进入蒸发器后在壳程中运动,曲折前进过程中与蒸发器管程内的低温冷媒蒸汽进行对流热交换。管内冷媒液体吸热沸腾(通称蒸发)成冷媒蒸汽是相变过程,在冷媒液体完全相变成气体之前,蒸发压力保持不变,蒸发温度也保持不变,压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近冷媒液体的蒸发温度。但由于受到冷干机结构限制蒸发器换热面积不可能无限增大,压缩空气与冷媒蒸气之间的传热温差总是存在的。因此压缩空气所能达到的冷却温度,在任何时间也不可能等于或低于蒸发温度。 
 
3-14 蒸发器铜外缘为什么要套翅片? 
 
答:由于冷干机蒸发器里进行的是热力学性质截然不同的压缩空气与冷媒蒸汽之间的对流热交换,这两种气体的放热系数相差十多倍;为了尽可能获得较高的传热效果,必须加大放热系数小的介质一侧(这里是压缩空气)的换热面积。因此在冷干机蒸发器筒管外壁 (即与压缩空气接触一侧)要采用加大面积、强化换热的措施,采用轧齿铜管或肋片管等就是为了达到这个目的的有效办法。 
 
3-15 压缩空气在蒸发器里的最终温度取决于什么? 
 
答:蒸发器是冷干机里温度最低的地方。且蒸发温度与蒸发压力相对应,蒸发压力低,蒸发温度也低。压缩空气在蒸发器里与管内冷媒的蒸发温度进行对流热交换,由于管内低压冷媒液体在蒸发过程中作等温吸热,因此管外压缩空气在流动过程中温度是逐步降低的;空气最终冷却到的温度取决于多种因素,例如:冷液体的蒸发温度、蒸发器换热面积、压缩空气流线形态(平流还是紊流)、空气流速等。这些都是在设计中一一确定。在蒸发温度一定条件下,蒸发器的换热面积对压缩空气最终温度的影响最大。换热面积大,空气最终温度与蒸发温度的温差就小。从理论上讲,只要蒸发器的换热面积足够大,压缩空气的最终冷却温度可以无限接近管内冷媒液体的蒸发温度,但实际上是不可能做到的。在冷干机现实条件下,压缩空气的最终冷却温度(即理论 “压力露点” )比蒸发温度高3~5℃是经常有的。 
 
3-16 蒸发温度过高是什么原因引起的?有何危害 ? 
 
答:蒸发温度是随蒸发压力增高而升高的。引起蒸发压力增高的原因有:①冷干机负荷超过额定值;②压缩空气的工作压力过低;③进入冷干机的压缩空气温度过高;④冷媒系统有问题,如:膨胀阀开启过大冷媒液体充入量过多、冷凝器散热不良导致冷凝压力过高等;⑤压缩机有问题。蒸发温度过高,将导致压缩空气露点升高,出现除水不尽、排气带水等现象。 
 
3-17 蒸发温度过低是什么原因引起的? 
 
答:蒸发温度过低,反映在蒸发压力低于正常数值。如果排除设计、制作中固有的弊病 (如蒸发器换热面积太小、压缩机选得太大或系统冷媒灌注不足等,运行中引起的原因有:①毛细管或膨胀阀有堵塞现象或开启太小,使冷媒供液量不足;②冷干机负荷太小;③蒸发器铜管表面结霜影响传热;④压缩空气含油量过大,在铜管表面蒙上一层油垢影响传热;⑤冷媒系统有慢性泄漏。 
 
3-18冷干机蒸发温度为什么不能很低? 
 
答:冷干机在正常情况下,蒸发器表面有一层膜状冷凝水存在。在计算蒸发器冷负荷时已经考虑到这一情况。如果蒸发温度降得很低,使换热铜管表面温度在零度以下,水蒸气就会在铜管表面凝结成霜,由此产生的问题是:①水蒸气“升华为霜”比“凝结为露”要多吸收约15%的冷量;②霜的热导率只有水的1/4,使管外空气不能充分冷却,而同时管内蒸发温度却有进一步降低的趋势,如此循环的结果,必将给制冷系统带来许多不良后果(譬如产生“液压缩”);③从空气流通途径讲,霜的存在会使空气阻力增加,使供气压力降低,严重时甚至会使气路堵塞;④从系统能耗来讲,蒸发温度过低导致压缩机制冷系数大幅下降,能耗增加。所以含湿量很大的压缩空气进入冷干机工作时,冷媒在管内的蒸发温度至少应保证蒸发器铜管表面温度在零度以上。试图通过定时化霜的办法来降低蒸发温度,冷干机是不能接受的。
 
3-19 如何防止蒸发温度过低? 
 
答:为了防止蒸发温度过低,冷干机里设置了能量旁路保护。当冷媒蒸发压力低到一定值时,作热量补充用的热气旁路阀自动打开(开度增大),将冷凝器中的高压高温冷媒蒸汽直接注入蒸发器,使蒸发压力提升到正常水平。 
 
3-20 如何确定蒸发器和预冷器里凝结水水量? 
 
答:可用下式来确定蒸发器和预冷器的凝结水量 
Q = m (d1-d2) ·ф·60 
Q——凝结水水量 g/h 
d1——压缩空气在进入蒸发器和预冷器时温度下的饱和含水量 g/m3 
d2——压缩空气在离开蒸发器和预冷器时温度下的饱和含水量 g/m3 
ф——空压机吸气环境下的相对湿度(一般按100%计算) 
m——冷干机的处理气量Nm3 /min 
附录列出了压缩空气在各种工况下的含水量值,可直接用来计算凝结水量。
 
3-21 蒸发器铜管破裂会对冷干机带来什么影响? 
答:冷干机里,压力较高的压缩空气(一般在0.7MPa 左右)走的是蒸发器壳程,压力较低的冷媒蒸汽(一般为0.4MPa 左右)走的是蒸发器管程,壳程压力比管程压力高。冷干机在运行中如果发生蒸发器铜管破裂,压缩空气就会从破裂处侵入铜管,并随同冷媒蒸汽吸入压缩机。空气是一种不凝性气体,它存在于冷媒系统会使冷凝压力在很短时间内快速上升(但冷凝温度又不很高),导致冷干机跳闸,严重时会使压缩机损坏。
冷干机停止工作时,管内冷媒压力升高到与环境温度相对应的值,而蒸发器壳体中因无压缩空气通过,仅保持为大气压力。此时高压冷媒会很快从铜管破裂处泄漏。
在实际工作中,蒸发器铜管发生破裂的现象并不罕见(通常由焊接不良、铜管本身缺陷、运输震动、脉冲气流冲击等原因引起),是冷干机的一种严重的内部故障,隐蔽性很强,现场又很难处理。所以,在制作、运输及使用过程中要特别当心。  
 
3-22 压缩空气在蒸发器里的流速对冷干机有没有影响?
 
答:有资料介绍,在空气--氟里昂对流换热中,不同空气流速下的传热系数与空气流速比的0.8 次方成正比,空气流速高,传热系数也大。因此适当增加压缩空气在蒸发器里的流速对传热是有利的。但流速增大后,会导致空气压降增大,所以在选取蒸发器铜体直径时,应当兼顾两者关系。 
 
3-23 蒸发器折流档板有什么作用? 
 
答:蒸发器折流挡板所起的作用如同预冷器。 
 
3-24 预冷器与蒸发器在冷干机中关系如何? 
 
答:在冷干机里,蒸发器是吸收压缩空气热量(使之降温)的主要换热部件。同时它又以冷却后的压缩空气作载体,将部分冷量提供给预冷器,用来冷却温度更高的上游压缩空气,结果又使本身热负荷得以减轻。这种彼此串接供冷的最终效果是减少了系统对外界的能量需求。由于工质冷损的存在(以排出凝结水为主),蒸发器不可能将所吸收到的冷量完全提供给预冷器;而预冷器里由于饱和热空气冷凝相变的存在也不可能将所吸收的冷量全部转化为热空气显温的降低。与其他制冷设备相比,这种复杂的冷量供需关系,是冷干机所特有的。这也说明,在冷干机中制冷并不是工作的目的,而是为了达到减少空气含水量的中间手段。 
 
3-25 为什么冷干机蒸发器多为卧式? 
 
答:因为冷干机中进行的是压缩空气的冷凝换热。在水蒸气冷凝成水滴的过程中,首先要在铜管外壁形成一层水膜,卧式布置可使水膜成珠状下滴迅速更新换热表面。如果立式布置水滴就会沿铜管表面成帘状流动,帘状流动使水膜变厚影响传热,所以冷干机中蒸发器铜管多采用卧式布置。 
 
3-26 卧式蒸发器有几种形式? 
 
答:根据制冷剂“内回路”的使用情况,卧式蒸发器可分 “干式蒸发器”和“满液式蒸发器”两种。前者冷媒在管内沸腾(蒸发),空气在管外流动,在冷干机中得到广泛的应用。满液式蒸发器中,冷媒液体在管外沸腾(蒸发),被冷却的压缩空气在管内流动;冷媒液面将换热铜管全部浸没。满液式蒸发器在冷干机中用得较少,原因是:①不能通过采用外套片等方法来增加放热系数较小一侧的换热面积来增强换热效果;②冷媒氟里昂易溶于冷冻机油,且不易排除,会影响传热效果且影响回油,严重时导致压缩机缺油运行;③不能设置折流挡板来阻拦、集聚凝结水;④从铜管的受力来看,管内气体压力高于管外冷媒的蒸发压力,铜管容易张裂。 

 

4-1冷凝器在冷干机中起什么作用?

 
答:在冷干机中冷凝器的作用是将冷压缩机排出的高压、过热冷媒蒸汽冷却成为液态制冷剂,使制冷过程得以连续不断地进行。由于冷凝器排出的热量包括冷媒从蒸发器吸取的热量以及由压缩功转换来的热量,所以冷凝器的热负荷要比蒸发器大。
 
4-2冷干机的冷凝器有几种形式?
 
答:冷干机中冷凝器分空气冷却(风冷型冷凝器)和水冷却式(水冷型冷凝器)两种。
 
4-3风冷冷凝器有哪些特点?
 
答:风冷冷凝器不需要冷却水,适合于供水困难地区或移动性场合应用。但它的传热效果比水冷型差,在气温高或通风不良环境下使用,冷凝压力不易降下来。在多粉尘环境下使用(如水泥厂、面粉厂、纺织厂等),冷凝器表面易积尘积垢,影响传热。所以一般只适用于中、小型冷干机。 
 
4-4风冷型冷干机安装时要注意什么?
 
答:风冷型冷干机由于散热效果不及水冷型冷干机,故在安装时应当注意下述几点:
①      当安装在通风处,冷凝器前后不得有影响通风的障碍物;
②      不要放在露天里,以免阳光直晒,影响传热效果;
③      在多粉尘场合,在进风口前应设置便于清洗但不影响通风的过滤网罩;
④      冷干机附近不应当有热源,例如与空压机挨在一起;
⑤      几台风冷冷干机共处一室时,冷干机应横向排列,避免互相影响。
风冷冷干机的日常维护要点:①经常用空气喷枪吹扫冷凝器表面的粉尘积灰;②保持自动排水器排水畅通。
 
4-5水冷冷凝器对冷却水及水质有何要求?
 
答:水冷型冷干机的传热效果比风冷型好,但它耗水量较大,且对水质有如下要求:
①      进入冷干机的水温应在31℃以下,出水温度不要超过36℃;
②      水压应当保持在0.15MPa 以上,以保护水流畅通,(但也不能太高,参见机器铭牌规定);
③      水中镁、钙离子应不高于中性软水的一般标准;
④      水中不应当有肉眼可见的固态杂物。
 
4-6水冷冷凝器的冷却水配管时要注意什么?
 
答:水冷型冷干机经常与其他用水冷却的设备(如空压机)同处一室,在冷却水配管时,冷干机应有独立的排水出口。如果与其他水冷设备共用排水管道,可能会由于水压的不同造成回水不畅。若一定要共用排水管,应尽量采用顺角连接,避免T 字连接或逆角连接。
 
4-7水量调节阀起什么作用? 
 
答:在制冷系统中利用冷媒冷凝高压的变化来控制水量调节阀的开启度,从而调节冷却水量的大小。冷凝压力高时,开启度变大,冷却水量增加,使冷凝高压回落。这样可以保证制冷系统工况稳定。
 
4-8卧式水冷凝器是如何工作的?
 
答:高温、高压的冷媒蒸汽从冷凝器上部进入冷凝器壳体,与冷却水进行对流热交换,冷媒气体吸收冷量凝结成冷媒液体从壳体下部的出液管流出。冷却水走管程,为了增加换热效果,冷凝器铜管通常采用低翅片管。冷却水的进出口设在同侧端上,进口在下,出口在上。两铡端板内部设置分水肋板,迫使冷却水从下到上,左右来回流动(一般作四流程往返)。冷凝器壳体承受较高的冷媒冷凝压力,特别当冷却水不足时,冷凝压力将达到可能的最高压力,所以水冷凝器上应设置易熔安全栓。 
 
4-9冷凝器的热负荷如何确定?
 
答:在冷干机中冷凝器是热负荷最大的部件,它的热负荷等于蒸发器的吸热量与压缩机耗功率之和。在冷干机工况下,冷凝器热负荷一般可按蒸发器热负荷的1.2倍来确定。 
 
4-10 冷媒在冷凝器中的冷凝压力有多高?
 
答:制冷设备冷凝压力的高低是有国家标准的。在正常工作时,R22 的冷凝压力以不超过1.5MPa 为宜。在实际中,由于各种原因,冷凝压力超值情况时有所见。冷凝压力过高会对制冷系统带来很多弊病(对冷干机而言,最直接明显的就是露点上升),长期在高冷凝压力下运行,会影响制冷压缩机的使用寿命。冷干机设有高压保护装置。 
 
4-11 冷凝压力过高是什么原因? 
 
答:水冷凝器冷凝压力过高的原因有:①冷却水量不够,水温过高;②冷凝器传热面积小;③空气侵入冷媒系统(蒸发器铜管破裂引起);④冷凝器壳体容积小,内存冷媒液体使有效传热面积减小或冷媒充注过量;⑤ 水冷凝器使用日久,铜管水侧表面积垢;⑥自动水量调节阀开启度小或损坏;⑦冷冻油进入制冷系统;⑧冷却水管配管不合理,造成冷却水回水不畅;⑨冷媒通路或元件(干燥过滤器、电磁阀、毛细管等)有堵塞现象;⑩冷干机负荷太大,使蒸发压力升高,拉高冷凝压力。风冷冷凝器冷凝压力过高的原因有:①环境温度高或通风不良;②冷凝器表面积有灰尘污垢;③冷干机负荷太大;④空气侵入冷媒系统;⑤冷凝器传热面积不够;⑥冷却风扇风量小;⑦冷干机安装位置不对(如接近热源、被太阳直晒、冷干机前后排列间距太近等);⑧控制风扇的压力开关设定不当或损坏;⑨冷媒通路或元件有堵塞现象;⑩冷媒充注过多,使传热面积减小。
 
4-12冷凝压力过低是什么原因?
 
答:冷凝器冷凝压力过低的原因有:①冷却水量太多或水温太低;②环境温度过低;③控制风扇的压力开关或控制冷却水的自动水量调节阀设定不当或损坏;④冷媒充注量太少;⑤冷媒管路或元件有泄漏点;⑥冷干机负荷太小。一般来讲,冷凝压力稍等一些对冷干机和制冷系统运行并无大的影响,但冷凝压力过低有时会导致蒸发压力下降,使蒸发器内结霜甚至出现压缩机“液压缩”,这是需要防止的。 

 

6-1 冷干机凝结水是怎样生成的? 

 
答:通常饱和的高温压缩空气进入冷干机后,所含的水蒸气由两条途径凝结成液态水,即①直接与冷面接触的水蒸气以预冷器、蒸发器的低温面(如换热铜管外表面、散热翅片、折流档板及容器壳体内表面)为载体冷凝结霜(如同自然界地表结露过程);②不与冷面直接接触的水蒸气则以气流本身挟带的固态杂质为“凝结核”冷凝结露(如同自然界云雾、雨形成过程)。凝结水滴的初始粒径取决于“凝结核”的大小。如果进入冷干机的压缩空气中混有固体杂质粒径分布是通常所说的在0.1-25 μ之间,那么凝结水初始粒径至少也在相同数量级上。而且在跟随压缩空气流动过程中,水滴之间、水滴与冷面之间不断碰撞、集聚,其粒径还会不断增大,并在增大到一定程度后依靠自重与气体发生分离。
由于压缩空气携带的固体尘粒在凝结水生成过程起着“凝结核”的作用,这也启发我们有理由认为,冷干机中凝结水生成过程是压缩空气的“自净”过程。 
 
6-2 压缩空气与凝结水是如何分离的?
 
答:冷干机中凝结水的生成和汽水分离过程,是从压缩空气进入冷干机就开始的。在预冷器和蒸发器中设置了折流挡板后,这种汽水分离过程就变得更加强烈。凝结水滴在挡板碰撞后由于运动变向、惯性重力等综合作用而集聚、而长大,最后在本身重力作用下实现汽水分离。可以这样说,冷干机中相当大一部分凝结水是在流动过程中“自发”进气汽水分离的。为了捕捉残留在空气中的一部分细小水滴,冷干机中还设置了更高效的专用气水分离器,以便让进入排气管的液态水降至最少,从而尽可能降低压缩空气的“露点”。 
 
6-3气水分离器效率对露点影响有多大? 
 
答:尽管在压缩空气流径中设置一定数量的挡水板确实能将大部分凝结水滴与气体分离开来,但那些粒径更细小的水滴,特别是在最后一块折流挡板后生成的凝结水仍有可能进入排气通道。如果不加阻拦,这部分凝结水在预冷器里遇热蒸发成水蒸汽,使压缩空气的露点升高。例如0.7MPa 的1Nm3 压缩空气在冷干机中温度从40℃(含水量为7.26g)降至2℃(含水量为0.82g) ,冷凝结生成水量为6.44g;如果其中70%(4.51g)凝结水在气体流动过程中“自发”分离并排出机外,则尚有 1.93g 凝结水要由“气水分离器”来完成捕捉分离;如果“气水分离器”的分离效率是 80%,则最终还有 0.39g 的液态水要随空气进入预冷器并在那里二次蒸发还原水蒸气,使压缩空气水蒸气含量由曾经达到过的0.82g 增加到 1.21g,此时压缩空气的 “压力露点”上升到8℃。 
由此可见,提高冷干机“气水分离器”的分离效率,对降低压缩空气的“压力露点”有十分重要的意义。 
 
6-4常用气水分离器有几种形式? 
 
答:冷干机预冷器与蒸发器之间通常都设置一只专门用来捕捉漏网水滴的气水分离器,尽管分离的只是全部凝结水中的一部分,但由于这部分水滴往往粒径较细,较难,气水分离器需专门设计。目前使用得最多的气水分离器是“挡板式分离器”,另外还有“过滤式分离器”和“旋风分离器”两种。 
6-5挡板式气水分离器在冷干机中是怎样工作的?
 
答:挡板分离器是惯性分离器的一种。这种分离器,尤其是由多块挡板组成“百叶窗”式的挡板分离器在冷干机中得到较广泛的应用。它们对粒径分布很广的水滴有良好的汽水分离作用。由于档板材料对液态水滴有良好的浸润作用,不同粒径的水滴在与挡板碰撞后,在档板表面生成很薄一层水会顺着挡板流下来,并在挡板边缘集聚成更大颗粒的水滴,水滴在本身重力作用下与空气分离。
挡板分离器的捕捉效率取决于气流速度、挡板形状及挡板间距。有人研究V 型挡板的水滴捕捉率大约是平面挡板的两倍。
挡板式气水分离器,按挡板开关及布置方式,又可分导形挡板和螺旋挡板等。(后者即是常用的“旋风分离器”);挡板分离器的档板对固体粒子捕捉率很低,但在冷干机中压缩空气中固体粒子,几乎全部被水膜包围,所以在捕捉水滴的同时,挡板也能把固体粒子一起分离出来。
 
6-6 旋风式气水分离器的工作原因是什么?
 
答:旋风分离器也是一种惯性分离器,较多地用于气固分离。压缩空气沿壁切线方向进入分离器后,在里面产生旋转混在气体中的水滴也跟着一起旋转并产生离心力,质量大的水滴所产生的离心力大,在离心力作用下大水滴向外壁移动,碰到外壁(也是档板)后再集聚长大并与气体分离;而粒径较小的水滴却在气体压力作用下向呈负压状态的中心轴线迁移。厂家往往在旋风分离器内部增设螺旋档板来增强分离效果,同时也增加了压力降。但是由于旋转气流中心负压区的存在,受离心力较小的细小水滴极易被负压吸入预冷器,造成露点上升。这种分离器在除尘设置的固——气分离中也属低效设备,目前已逐渐被更高效的除尘器(如电除尘、布袋脉冲除尘器等)所替代。不加改造用的在冷干机中作汽水分离器用,分离效率不会很高。且由于结构复杂,何种庞大,实际上无螺旋挡板的“旋风分离器”,在冷干机中应用并不普遍。 
 
6-7 过滤器式气水分离器在使用中有何局限? 
 
答:用过滤器作冷干机的气水分离器效果是很好的,因为过滤器对一定粒径水滴的过滤效率可达100%,但实际上却很少有冷干机用过滤器来作汽水分离用。其原因在于:①在高浓度水雾中使用,滤芯极易堵塞,更换起来又很麻烦,②对小于一定粒径的凝结水滴无能为力,③价格较贵。 
 
6-8 如何评价气水分离器在冷干机中的作用? 
 
答:在冷干机中,汽水分离作用发生在压缩空气的全流程中。预冷器和蒸发器中设置的多块折流挡板对气体中的凝结水起着拦截、集聚和分离作用。分离下来的凝结水只要能及时、彻底排出机外,也能获得一定露点的压缩空气。例如,对某一型号的冷干机实测结果表明,约有70%以上的凝结水是在气水分离器前被自动排水器排出机外的,其余漏网的水滴(大部分粒径都很细小)才靠设在蒸发器与预冷器之间的气水分离器来作最后的有效捕捉,这部分水滴尽管数量不多,但对“压力露点”有很大影响;它们一旦进入了预冷器并在那里二次蒸发还原成水蒸气,将使压缩空气的含水量大大提高。所以一只高效、专用的气水分离器对提高冷干机工作性能起着十分重要的作用。 
 
6-9 气水分离器的效率与压力降有什么关系?
答:在挡板式气水分离器中(无论是平面挡板、V 型挡板还是螺旋挡板)适当增加挡板数量,缩小挡板间距(螺距)能提高汽水分离效率。但与此同时,也带来压缩空气压力降的增大。而且过密的挡板间距会产生气流啸叫,所以在设计挡板时要兼顾这对予盾。
 
6-10冷干机排气带水一定是露点不够引起的吗?
 
答:压缩空气干燥度指的是干压缩空气中混杂的水蒸气含量的多少,水蒸气含量少,空气就干燥,反之就潮湿。压缩空气干燥度用“压力露点”高低来衡量,“压力露点”低,压缩空气就干燥。有时从冷干机排出的压缩空气中会混杂有少量液态水滴,但这并不一定是压缩空气露点不够造成的。排气中液态水滴的存在,可能是由于机内积水、排水不畅或分离不全引起的,尤其是自动排水器堵塞引起的故障影响最大。冷干机排气带水比露点不够能下游用气设备带来更坏的不利影响,应找出原因予以消除。
 
6-11及时排出凝结水对冷干机运行有何重要意义?
 
答:冷干机工作时会在预冷器及蒸发器容积里积聚大量凝结水,如果不及时、彻底排出这些凝结水,冷干机就成了一只贮水器。其结果:①排气中大量夹带液态水,使冷干机工作失去意义;②机内液态水要吸收大量冷量,使冷干机负荷增加;③使压缩空气流通面积变小,空气压力降提高。所以将冷干机中凝结水及时、彻底排出机外,是冷干机正常运行的重要保证。 
 
6-12冷干机中为什么要使用自动排水器? 
 
答:为了将冷干机中的凝结水及时、彻底排出机外,最简单的办法就是在蒸发器末端开一个排水孔,便可将机内生成的凝结水源源不断地排出。但其弊病也是显而易见的。因为在排水的同时压缩空气也将源源不断的排出,使压缩空气气压迅速下降。这对气源系统讲来是不能允许的。用手阀人工定时排水虽然可行,但增加人力及由此带来的一系列的管理麻烦。使用自动排水器,可定时、定量自动排除机内积水。 
 
6-13自动排水器是怎样工作的? 
 
答:当排水器贮水杯内水位达到一定高度时,压缩空气的压力将浮球压力下关闭排水孔,就不会造成气流泄漏,随着贮水杯内水位升高 (此时冷干机内并不积水),浮球上升到一定高度便打开排水孔,杯内凝结水在气压作用下很快排出机外。凝结水排尽后浮球又在气压作用下关闭排水孔。所以自动排水器是一种节能器。它不仅在冷干机中得到应用,而且在贮气罐、后冷却器及过滤顺路等多种气源处理设备上都得到广泛的应用。
除了常用的浮球式自动排水器外,还经常使用电子自动定时排水器,这种排水器的排水时间及两次排水时间间隔都可调整,而且能耐较高压力,应用也能很普遍。 
 
6-14使用自动排水器应注意什么?  
 

答:在冷干机中自动排水器可以说是最易出故障的一个部件。原因是冷干机所排出的凝结水并不是清洁水,而是混有固态杂质(灰尘、锈泥等)、油污的稠状液体(所以自动排水器又叫“自动排污器”),它极易堵塞排水小孔。为此自动排水器进口处装有一只滤网。但使用时间长了,滤网也会被油污杂质堵塞,如果不及时清洗,将使自动排水器失去作用。所以每隔一定时间清洗排水器里的滤网是很重要的。另外,自动排水器要有一定压力才能工作,例如常用的 AD-402 型自动排水器最低工作气压是 0.15MPa,压力太低会出现漏气现象。但压力也不能超过额定值以防止贮水杯发生爆裂。在环境温度低于零度时要放尽贮水杯内的凝结水,以防结冰、冻裂。

 

 9-1 吸附式干燥机的分类是什么? 

 
答:吸附式干燥机分为简易型吸附式干燥机(一次性)和再生型吸附式干燥机 (自动循环型)。我们日常多采用再生型吸附式干燥机,简易型吸附式干燥机多用于小型实验室。再生型吸附式干燥机一般分为无热再生吸附式干燥机和有热再生吸附式干燥机。有热再生吸附式干燥机根据加热方式又可分为内加热型吸附式干燥机和外加热型吸附式干燥机。 
 
9-2 再生吸附式干燥机的运行原理是什么?
 
答:再生吸附式干燥机由两个 联机筒组成,机筒里装满了干燥剂 (干燥剂的表面能吸收水份)。两个机筒轮流接通和关闭气源,交替进行干燥和再生运行,从而使气流能持续接触干的干燥剂来达到脱湿干燥的目的。 
 
9-3 无热再生吸附式干燥机的干燥原理是什么?
 
答:无热再生吸附式干燥机是通过 “压力变化”来达到干燥效果。由于空气容纳水汽的能力与压力呈反比,其干燥后的一部分干燥空气(称为再生气)减压膨胀至大气压,这种压力变化能膨胀空气变得更加干燥,然后让它流过未接通气流的需再生的干燥剂层(即已吸收足够水汽的干燥塔),干燥的再生空气吸出干燥剂里的水分,将其带出干燥机来达到脱湿干燥的目的。无热再生吸附式干燥机一般要消耗 15%左右的再生压缩空气。 
 
9-4 有热再生吸附式干燥机的工作原理是什么?
 
答:有热再生吸附式干燥机是通过 “温度变化”来达到干燥效果。因为空气容纳水汽的能力与温度呈正比。内加热型吸附式干燥机是让少量干燥空气(称为再生气)流过需再生的干燥剂层并启动内置在机筒内的加热器,产生的高温空气会吸出干燥剂空气里的水分,将其带出干燥机。外加热型吸附式干燥机是一种让少量干燥空气(称为再生气)流过外置的加热器再次吹过需再生的干燥剂层,产生的高温干燥空气会吸出干燥剂里的水分,将其带出干燥机。外加热型吸附式干燥机另一种是通过鼓风机将普通空气吹过外置在机筒的加热器,产生高温空气可吸出干燥剂里的水分,将其带出干燥机。此种外加热型吸附式干燥机不需要消耗压缩空气,即再生气消耗为 0%。 
 
9-5 吸附式干燥机的干燥剂有哪些? 
 
答:吸附式干燥机一般采用硅胶、活性氧化铝、分子筛作为干燥剂。
 
9-6 各类干燥剂的特点是什么?
 
答:硅胶较易受水份潮解。活性氧化铝的吸附性能很强、很稳定,遇到水分不潮解,且具有高抗碎强度和抗磨蚀性,适用范围较广。分子筛由于在相对湿度20%以下有较好的干燥性能,常常仅用为深度干燥的干燥剂。 
9-7 吸附式干燥机的适用范围如何?
 
答:吸附式干燥机用于压力露点要求在零度(0℃)以下的场合。它能达到冷冻式干燥机远远不能达到的干燥效果。 
 
9-8 吸附式干燥机的干燥效率与气流温度的关系是什么?
 
答:气流的温度越低,吸附式干燥机的干燥效率越高。因为空气温度越低,容纳的水分越少,对吸附式干燥机的干燥负载就越低,吸附式干燥机的干燥能力就越强,故而效率越高。 
 
9-9 无热吸附式干燥机的干燥效率与气流压力的关系是什么?
 
答:无热吸附式干燥机是通过变压(即压力变化)来进行干燥达到除湿效果的。干燥剂再生时气流的压力差越大,再生气吸出的干燥剂里的水份就越多,干燥剂的再生效果就越好,下一工作周期时的干燥效果就越佳。一般来说,无热吸附式干燥机都有它额定的最小工作压力,否则达不到干燥机设定的干燥效果。
 
9-10 吸附式干燥机前置过滤器有何作用? 
 
答:吸附式干燥机的前置过滤器用于清除压缩空气中的固态和液态污染物,延长干燥剂层的使用寿命(尤其是油污染会造成干燥剂因“中毒”而失效)。 
 
9-11 吸附式干燥机后置过滤器有何作用? 
 
答:吸附式干燥机的后置过滤器用于清除干燥剂粉尘,防止下游有尘埃污染物。 
 
9-12 加大吸附式干燥机的吸附床有何作用?
 
答:1 增加压缩空气与吸附剂的接触时间; 
额外的吸附剂用于补偿干燥剂的自然老化; 
确保出口露点温度稳定; 
保存足够吸附热以备正常再生之需。 
 
9-13 国产吸附式干燥机与进口吸附式干燥机的差距?
 
答:首先,由于国内的干燥剂(例如活性氧化铝)的吸附性能不佳,国产吸附式干燥机的压力露点-20℃以下就无能为力了。
其次,国内的阀门阀件的性能不佳,开启不很顺畅,造成国产吸附式干燥机的故障不断,工作不稳定。
再次,国产吸附式干燥机的设计落后。要知道合适的干燥剂层、机筒、管路、阀门设计可以减少压降,提高干燥效果。
特别是塔体尺寸和分流器的设计,关系到气流在塔体内的均匀走向和气流与干燥剂的接触时间,从而直接影响干燥机的干燥效率。 
 
9-14 吸附式干燥机电源指示灯不亮有何原因,如何解决?
 
答:1 电源未接通。检查电路终端板上的电压; 
开关置于关的位置。将开关置于开的位置; 
开关失灵,更换开关。 
指示灯被烧毁。更换指示灯。 
 
9-15 吸附式干燥机出口露点值为什么会过高? 
 
答:1 超出最大流量值和超过设计条件; 
干燥剂没有吸附作用:a 使用寿命已结束、b 干燥剂已被污染 (如被油污染 )、c 过早饱和(吸水过多) 。 
气流进入干燥机前没有预处理除去液态水。 
 
9-16 干燥剂过早饱和的原因是什么? 
 
答:1 再生气率不足:a 再生气阀排放不出、再生循环时,b 工作塔压力并未完全下降 (无法降到2kgf/cm2 以下 ),造成压力差太小。 
排气消音器堵塞; 
排气阀无法打开; 
单向阀卡住无法正常关闭:a、设置不当;b、定时器故障。 
 
9-17 吸附式干燥机工作塔压为什么达不到系统压力?
 
答:1 再生气/升压阀无法关闭;2 下游空气的需求量过大。 
 
9-18 吸附式干燥机再生塔压为什么无法降到2kgf/cm2 以下?
 
答:1 消音器堵塞;2 单向阀失灵;3 排气阀开启过久;4 再生气/升压阀无法开启。 
 
9-19 吸附式干燥机再生循环时再生气排放量为什么过大? 
 
答:1 进气阀无法关闭;2 单向阀失灵。 
 
9-20 吸附式干燥机两塔不能循环再生和干燥有何后果?是何缘故?如何解决?
 
答:吸附式干燥机两塔不能循环再生和干燥会造成一塔持续再生,而另一塔持续工作,工作塔因不堪负荷而饱和水份,出口露点温度持续上升直至超出设计的露点温度要求。吸附式干燥机两塔不能循环再生和干燥的原因与解决方案如下: 
    1 进气阀、再生气/升压阀失灵:检查所有阀门的工作状况,维修或更换有关阀门; 
    2 电控箱内的压力开关失灵:a、更换压力开关;b、如果机器所有工作条件正常,所有阀门工作正常,可以将压力开关短接 (即旁通关掉)应急。