本文接上期
壓縮空氣在蒸發(fā)器中冷卻時(shí),有大量凝結(jié)水析出。如果冷媒蒸發(fā)溫度過(guò)低,使蒸發(fā)器銅管表面溫度在負(fù)荷條件下低于水的冰點(diǎn),則凝結(jié)水就會(huì)在蒸發(fā)器里結(jié)冰,嚴(yán)重時(shí)阻塞氣流通道,使供氣管道癱瘓。為了防止這種情況出現(xiàn),必須對(duì)冷媒蒸發(fā)溫度加以控制。其簡(jiǎn)單有效的措施就是在冷凝器和蒸發(fā)器之間加設(shè)一只熱氣旁路閥。熱氣旁路閥的測(cè)壓管與蒸發(fā)壓力直接連接,當(dāng)蒸發(fā)壓力低到一定程序時(shí),熱氣旁路閥開(kāi)啟,冷凝器中的高溫冷媒蒸氣直接進(jìn)入蒸發(fā)器,提升蒸發(fā)溫度,避免冰堵現(xiàn)象。
由于蒸發(fā)溫度降低往往是由冷干機(jī)負(fù)荷過(guò)低造成的,而冷凝器中的高壓蒸氣總是在壓縮機(jī)全負(fù)荷狀態(tài)時(shí)壓出的,所以使用熱氣旁路閥雖然能在一定范圍內(nèi)防止蒸發(fā)溫度過(guò)低帶來(lái)的麻煩,但不是節(jié)能之舉。在大型冷干機(jī)中往往采用壓縮機(jī)卸荷或變頻調(diào)速等辦法來(lái)限制蒸發(fā)溫度過(guò)低。
冷媒蒸發(fā)壓力是制冷設(shè)備正常工作的重要參數(shù)。蒸發(fā)壓力高,蒸發(fā)溫度也高,壓縮空氣就達(dá)不到應(yīng)有的冷卻溫度,導(dǎo)致露點(diǎn)過(guò)高。蒸發(fā)溫度過(guò)低,使壓縮機(jī)制冷量下降,同樣影響壓縮空氣的露點(diǎn),而且易造成“液壓縮”事故。所以蒸發(fā)溫度必須控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。
風(fēng)冷型冷干機(jī)用壓力控制器檢測(cè)冷媒蒸發(fā)壓力(或冷凝壓力),在壓力達(dá)到某一設(shè)定上限時(shí)打開(kāi)風(fēng)扇,使冷凝器強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻,通過(guò)降低冷媒高壓的辦法來(lái)限制冷媒低壓上升;壓力低于某一設(shè)定下限時(shí),風(fēng)扇停止,使冷媒蒸發(fā)壓力不致降得過(guò)低。
水冷型冷干機(jī)是通過(guò)自動(dòng)水量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度來(lái)控制冷卻水量,使冷媒壓力保持在正常值的。
壓縮機(jī)正常工作時(shí),緊靠壓縮機(jī)低壓腔一側(cè)的鋼制外殼溫度很低,如果壓縮機(jī)外殼溫度低于當(dāng)時(shí)環(huán)境空氣的露點(diǎn),環(huán)境空氣中的水蒸汽就會(huì)在這一部位結(jié)露。所以說(shuō)壓縮機(jī)外殼結(jié)露是一種與環(huán)境濕度有關(guān)的正常現(xiàn)象。
為了防止壓縮機(jī)產(chǎn)生“液壓縮”,在冷干機(jī)中采取了下列措施:
①壓縮機(jī)吸氣管上游設(shè)置儲(chǔ)液器或回?zé)崞鳎WC只允許氣態(tài)冷媒進(jìn)入壓縮機(jī);
②在冷凝器與蒸發(fā)器或冷凝器與壓縮機(jī)吸氣口間裝設(shè)熱氣旁路閥,保證蒸發(fā)器或吸氣管路中沒(méi)有液體冷媒積存。
③在灌注冷媒時(shí),嚴(yán)格控制灌注量。
當(dāng)進(jìn)入蒸發(fā)器的冷媒液體過(guò)多或蒸發(fā)壓力太低時(shí),冷媒液體會(huì)吸入壓縮機(jī)內(nèi)部。由于液體是不可壓縮,在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中極易造成閥片被擊碎現(xiàn)象,這就是“液壓縮”。“液壓縮”是制冷壓縮機(jī)最嚴(yán)重的故障之一,必須防止發(fā)生。
制冷壓縮機(jī)的制冷量與其工況密切相關(guān)。同一臺(tái)壓縮機(jī)在空調(diào)工況(t 蒸= 5℃, t 冷= 40℃)下比在標(biāo)準(zhǔn)工況(t 蒸= -15℃, t 冷= 30℃)下制冷量可大一倍左右??偟恼f(shuō)來(lái):
①蒸發(fā)溫度越低,壓縮機(jī)制冷量越少;
②冷凝溫度越高,壓縮機(jī)制冷量越少。所以當(dāng)試圖通過(guò)降低冷干機(jī)的蒸發(fā)溫度來(lái)降低壓縮空氣的“壓力露點(diǎn)”時(shí),應(yīng)對(duì)壓縮機(jī)在低蒸發(fā)溫度下的制冷量進(jìn)行核算,如果制冷量減少了,那么降低蒸發(fā)溫度非但不能使“壓力露點(diǎn)”如愿下降,反而有升高的可能。
冷凝器冷凝壓力過(guò)低的原因有:
①冷卻水量太多或水溫太低;
②環(huán)境溫度過(guò)低;
③控制風(fēng)扇的壓力開(kāi)關(guān)或控制冷卻水的自動(dòng)水量調(diào)節(jié)閥設(shè)定不當(dāng)或損壞;
④冷媒充注量太少;
⑤冷媒管路或元件有泄漏點(diǎn);
⑥冷干機(jī)負(fù)荷太小。
一般來(lái)講,冷凝壓力稍等一些對(duì)冷干機(jī)和制冷系統(tǒng)運(yùn)行并無(wú)大的影響,但冷凝壓力過(guò)低有時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)壓力下降,使蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)霜甚至出現(xiàn)壓縮機(jī)(液壓縮),這是需要防止的。
水冷凝器冷凝壓力過(guò)高的原因有:
①冷卻水量不夠,水溫過(guò)高;
②冷凝器傳熱面積小;
③空氣侵入冷媒系統(tǒng)(蒸發(fā)器銅管破裂引起);
④冷凝器殼體容積小,內(nèi)存冷媒液體使有效傳熱面積減小或冷媒充注過(guò)量;
⑤水冷凝器使用日久,銅管水側(cè)表面積垢;
⑥自動(dòng)水量調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟度小或損壞;
⑦冷凍油進(jìn)入制冷系統(tǒng);
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(guò)濾器、電磁閥、毛細(xì)管等)有堵塞現(xiàn)象;
⑩冷干機(jī)負(fù)荷太大,使蒸發(fā)壓力升高,拉高冷凝壓力。
風(fēng)冷冷凝器冷凝壓力過(guò)高的原因有:
①環(huán)境溫度高或通風(fēng)不良;
②冷凝器表面積有灰塵污垢;
③冷干機(jī)負(fù)荷太大;
④空氣侵入冷媒系統(tǒng);
⑤冷凝器傳熱面積不夠;
⑥冷卻風(fēng)扇風(fēng)量?。?/span>
⑦冷干機(jī)安裝位置不對(duì)(如接近熱源、被太陽(yáng)直曬、冷干機(jī)前后排列間距太近等);
⑧控制風(fēng)扇的壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定不當(dāng)或損壞;
⑨冷媒通路或元件有堵塞現(xiàn)象;
⑩冷媒充注過(guò)多,使傳熱面積減小。
制冷設(shè)備冷凝壓力的高低是有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的。在正常工作時(shí),R22的冷凝壓力以不超過(guò)1.5MPa為宜。在實(shí)際中,由于各種原因,冷凝壓力超值情況時(shí)有所見(jiàn)。冷凝壓力過(guò)高會(huì)對(duì)制冷系統(tǒng)帶來(lái)很多弊病(對(duì)冷干機(jī)而言,最直接明顯的就是露點(diǎn)上升),長(zhǎng)期在高冷凝壓力下運(yùn)行,會(huì)影響制冷壓縮機(jī)的使用壽命。冷干機(jī)應(yīng)設(shè)有高壓保護(hù)裝置。
在冷干機(jī)中冷凝器是熱負(fù)荷最大的部件,它的熱負(fù)荷等于蒸發(fā)器的吸熱量與壓縮機(jī)耗功率之和。在冷干機(jī)工況下,冷凝器熱負(fù)荷一般可按蒸發(fā)器熱負(fù)荷的1.2倍來(lái)確定。
高溫、高壓的冷媒蒸汽從冷凝器上部進(jìn)入冷凝器殼體,與冷卻水進(jìn)行對(duì)流熱交換,冷媒氣體吸收冷量凝結(jié)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(jìn)出口設(shè)在同側(cè)端上,進(jìn)口在下,出口在上。兩鍘端板內(nèi)部設(shè)置分水肋板,迫使冷卻水從下到上,左右來(lái)回流動(dòng)(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(dāng)冷卻水不足時(shí),冷凝壓力將達(dá)到可能的最高壓力,所以水冷凝器上應(yīng)設(shè)置易熔安全栓。
在制冷系統(tǒng)中利用冷媒冷凝高壓的變化來(lái)控制水量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度,從而調(diào)節(jié)冷卻水量的大小。冷凝壓力高時(shí),開(kāi)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(tǒng)工況穩(wěn)定。
水冷型冷干機(jī)經(jīng)常與其他用水冷卻的設(shè)備(如空壓機(jī))同處一室,在冷卻水配管時(shí),冷干機(jī)應(yīng)有獨(dú)立的排水出口。如果與其他水冷設(shè)備共用排水管道,可能會(huì)由于水壓的不同造成回不不暢。若一定要共用排水管,應(yīng)盡量采用順角連接,避免T字連接或逆角連接。
水冷型冷干機(jī)的傳熱效果比風(fēng)冷型好,但它耗水量較大,且對(duì)水質(zhì)有如下要求:
①進(jìn)入冷干機(jī)的水溫應(yīng)在31℃以下,出水溫度不要超過(guò)36℃;
②水壓應(yīng)當(dāng)保持在0.15MPa以上,以保護(hù)水流暢通(但也不能太高,參見(jiàn)機(jī)器銘牌規(guī)定);
③水中鎂、鈣離子應(yīng)不高于中性軟水的一般標(biāo)準(zhǔn);
④水中不應(yīng)當(dāng)有肉眼可見(jiàn)的固態(tài)雜物。
風(fēng)冷型冷干機(jī)由于散熱效果不及水冷型冷干機(jī),故在安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)注意下述幾點(diǎn):
①應(yīng)當(dāng)安裝在通風(fēng)處,冷凝器前后不得有影響通風(fēng)的障礙物;
②不要放在露天里,以免陽(yáng)光直曬,影響傳熱效果;
③在多粉塵場(chǎng)合,在進(jìn)風(fēng)口前應(yīng)設(shè)置便于清洗但不影響通風(fēng)的過(guò)濾網(wǎng)罩;
④冷干機(jī)附近不應(yīng)當(dāng)有熱源,例如與空壓機(jī)挨在一起;
⑤幾臺(tái)風(fēng)冷冷干機(jī)共處一室時(shí),冷干機(jī)應(yīng)橫向排列,避免互相影響。
風(fēng)冷冷干機(jī)的日常維護(hù)要點(diǎn):
①經(jīng)常用空氣噴槍吹掃冷凝器表面的粉塵積灰;
②保持自動(dòng)排水器排水暢通。
風(fēng)冷冷凝器不需要冷卻水,適合于供水困難地區(qū)或移動(dòng)性場(chǎng)合應(yīng)用。但它的傳熱效果比不冷型差,在氣溫高或通風(fēng)不良環(huán)境下使用,冷凝壓力不易降下來(lái)。在多粉塵環(huán)境下使用(如水泥廠、面粉廠、紡織廠等),冷凝器表面易積塵垢,影響傳熱。所以一般只適用于中、小型冷干機(jī)。
在冷干機(jī)里,蒸發(fā)器是吸收壓縮空氣熱量(使之降溫)的主要換熱部件。同時(shí)它又以冷卻后的壓縮空氣作載體,將部分冷量提供給預(yù)冷器,用來(lái)冷卻溫度更高的上游壓縮空氣,結(jié)果又使本身熱負(fù)荷得以減輕。這種彼此串接供冷的最終效果是減少了系統(tǒng)對(duì)外界的能量需求。由于工質(zhì)冷損的存在(以排出凝結(jié)水為主),蒸發(fā)器不可能將所吸收到的冷量完全提供給預(yù)冷器;而預(yù)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(zhuǎn)化為熱空氣顯溫的降低。與其他制冷設(shè)備相比,這種復(fù)雜的冷量供需關(guān)系,是冷干機(jī)所特有的。這也說(shuō)明,在冷干機(jī)中制冷并不是工作的目的,而是為了達(dá)到減少空氣含水量的中間手段。
有資料介紹,在空氣—氟里昂對(duì)流換熱中,不同空氣流速下的傳熱系數(shù)與空氣流速比的0.8 次方成正比,空氣流速高,傳熱系數(shù)也大。因此適當(dāng)增加壓縮空氣在蒸發(fā)器里的流速對(duì)傳熱是有利的。但流速增大后,會(huì)導(dǎo)致空氣壓降增大,所以在選取蒸發(fā)器銅體走私時(shí),應(yīng)當(dāng)兼顧兩者關(guān)系。
冷干機(jī)里,壓力較高的壓縮空氣(一般在0.7MPa左右)走的是蒸發(fā)器殼程,壓力較低的冷媒蒸汽(一般為0.4MPa左右)走的是蒸發(fā)器管程,殼程壓力比管程壓力高。冷干機(jī)在運(yùn)行中如果發(fā)生蒸發(fā)器銅管破裂,壓縮空氣就會(huì)從破裂處侵入銅管,并隨同冷媒蒸汽吸入壓縮機(jī)。空氣是一種不凝性氣體,它存在于冷媒系統(tǒng)會(huì)使冷凝壓力在很短時(shí)間內(nèi)快速上升(但冷凝溫度又不很高),導(dǎo)致冷干機(jī)跳閘,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使壓縮機(jī)損壞。
冷干機(jī)停止工作時(shí),管內(nèi)冷媒壓力升高到與環(huán)境溫度相對(duì)應(yīng)的值,而蒸發(fā)器殼體中因無(wú)壓縮空氣通過(guò),僅保持為大氣壓力。此時(shí)高壓冷媒會(huì)很快從銅管破裂處泄漏。
在實(shí)際工作中,蒸發(fā)器銅管發(fā)生破裂的現(xiàn)象并不罕見(jiàn)(通常由焊接不良、銅管本身缺陷、運(yùn)輸震動(dòng)、脈沖氣流沖擊等原因引起),是冷干機(jī)的一種嚴(yán)重的內(nèi)部故障,隱蔽性很強(qiáng),現(xiàn)場(chǎng)又很難處理。所以,在制作、運(yùn)輸及使用過(guò)程中要特別當(dāng)心。
為了防止蒸發(fā)溫度過(guò)低,冷干機(jī)里設(shè)置了能量旁路保護(hù)。當(dāng)冷媒蒸發(fā)壓力低到一定值時(shí),作熱量補(bǔ)充用的熱氣旁路閥自動(dòng)打開(kāi)(開(kāi)度增大),將冷凝器中的高壓高溫冷媒蒸汽直接注入蒸發(fā)器,使蒸發(fā)壓力提升到正常水平。
冷干機(jī)在正常情況下,蒸發(fā)器表面有一層膜狀冷凝水存在。在計(jì)算蒸發(fā)器冷負(fù)荷時(shí)已經(jīng)考慮到這一情況。如果蒸發(fā)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(huì)在銅管表面凝結(jié)成霜,由此產(chǎn)生的問(wèn)題是:
①水蒸氣“升華為霜”比“凝結(jié)為露”要多吸收約15%的冷量;
②霜的熱導(dǎo)率只有水的1/4,使管外空氣不能充分冷卻,而同時(shí)管內(nèi)蒸發(fā)溫度卻有進(jìn)一步降低的趨勢(shì),如此循環(huán)的結(jié)果,必將給制冷系統(tǒng)帶來(lái)許多不良后果(譬如產(chǎn)生“液壓縮”);
③從空氣流通徑講,霜的存在會(huì)使空氣阻力增加,使供氣壓力降低,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)箽饴范氯?/span>
④從系統(tǒng)能耗來(lái)講,蒸發(fā)溫度過(guò)低導(dǎo)致壓縮機(jī)制冷系數(shù)大幅下降,能耗增加。所以含濕量很大的壓縮空氣進(jìn)入冷干機(jī)工作時(shí),冷媒在管內(nèi)的蒸發(fā)溫度至少應(yīng)保證蒸發(fā)器銅管表面溫度在零度以上。試圖通過(guò)定時(shí)化霜的辦法來(lái)降低蒸發(fā)溫度,冷干機(jī)是不能接受的。
蒸發(fā)溫度過(guò)低,反映在蒸發(fā)壓力低于正常數(shù)值。如果排除設(shè)計(jì)、制作中固有的弊?。ㄈ缯舭l(fā)器換熱面積太小、壓縮機(jī)選得太大或系統(tǒng)冷媒灌注不足等),運(yùn)行中引起的原因有:
①毛細(xì)管或膨脹閥有堵塞現(xiàn)象或開(kāi)啟太小,使冷媒供液量不足;
②冷干機(jī)負(fù)荷太?。?/span>
③蒸發(fā)器銅管表面結(jié)霜影響傳熱;
④壓縮空氣含油量過(guò)大,在銅管表面蒙上一層油垢影響傳熱;
⑤冷媒系統(tǒng)有慢性泄漏;
蒸發(fā)溫度是隨蒸發(fā)壓力增高而升高的。引起蒸發(fā)壓力增高的原因有:
①冷干機(jī)負(fù)荷超過(guò)額定值;
②壓縮空氣的工作壓力過(guò)低;
③進(jìn)入冷干機(jī)的壓縮空氣溫度過(guò)高;
④冷媒系統(tǒng)有問(wèn)題,如:膨脹閥開(kāi)啟過(guò)大冷媒液體充入量過(guò)多、冷凝器散熱不良導(dǎo)致冷凝壓力過(guò)高等;
⑤壓縮機(jī)有問(wèn)題。蒸發(fā)溫度過(guò)高,將導(dǎo)致壓縮空氣露點(diǎn)升高,出現(xiàn)除水不盡、排氣帶水等現(xiàn)象。
蒸發(fā)器是冷干機(jī)里溫度最低的地方。且蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)壓力相對(duì)應(yīng),蒸發(fā)壓力低,蒸發(fā)溫度也低。壓縮空氣在蒸發(fā)器里與管內(nèi)冷媒的蒸發(fā)溫度進(jìn)行對(duì)流熱交換,由于管內(nèi)低壓冷媒液體在蒸發(fā)過(guò)程中作等溫吸熱,因此管外壓縮空氣在流動(dòng)過(guò)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:冷媒液體的蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器換熱面積、壓縮空氣流線形態(tài)(平流還是紊流)、空氣流速等。這些都是在設(shè)計(jì)中一一確定。在蒸發(fā)溫度一定條件下,蒸發(fā)器的換熱面積對(duì)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(fā)溫度的溫差就小。從理論上講,只要蒸發(fā)器的換熱面積足夠大,壓縮空氣的最終冷卻溫度可以無(wú)限接愛(ài)管內(nèi)冷媒液體的蒸發(fā)溫度,但實(shí)際上是不可能做到的。在冷干機(jī)現(xiàn)實(shí)條件下,壓縮空氣的最終冷卻溫度(即理論“壓力露點(diǎn)”)比蒸發(fā)溫度高3~5℃是經(jīng)常有的。
由于冷干機(jī)蒸發(fā)器里進(jìn)行的是熱力學(xué)性質(zhì)截然不同的壓縮空氣與冷媒蒸汽之間的對(duì)流熱交換,這兩種氣體的放熱系數(shù)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(shù)小的介質(zhì)一側(cè)(這里是壓縮空氣)的換熱面積。因此在冷干機(jī)蒸發(fā)器筒管外壁(即與壓縮空氣接觸一側(cè))要采用加大面積、強(qiáng)化換熱的措施,采用軋齒銅管或肋片管等就是為了達(dá)到這個(gè)目的的有效辦法。
來(lái)自冷干機(jī)預(yù)冷器的壓縮空氣(已經(jīng)被預(yù)先脫去了一部分水,但含水量還相當(dāng)大)進(jìn)入蒸發(fā)器后在殼程中運(yùn)動(dòng),曲折前進(jìn)過(guò)程中與蒸發(fā)器管程內(nèi)的低溫冷媒蒸汽進(jìn)行對(duì)流熱交換。管內(nèi)冷媒液體吸熱沸騰(通稱蒸發(fā))成冷媒蒸汽是相變過(guò)程,在冷媒液體完全相變成氣體之前,蒸發(fā)壓力保持不變,蒸發(fā)溫度也保持不變,壓縮空氣在熱交換過(guò)程中溫度會(huì)越來(lái)越接近冷媒液體的蒸發(fā)溫度。但由于受到冷干機(jī)結(jié)構(gòu)限制蒸發(fā)器換熱面積不可能無(wú)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(dá)到的冷卻溫度,在任何時(shí)間也不可能等于或低于蒸發(fā)溫度。
計(jì)算蒸發(fā)器熱負(fù)荷是設(shè)計(jì)冷干機(jī)制冷系統(tǒng)的依據(jù),是冷干機(jī)熱工計(jì)算的重要一環(huán)。要計(jì)算蒸發(fā)器熱負(fù)荷,必須先確定下列三個(gè)參量:
①被處理的壓縮空氣質(zhì)量流量m(通常按空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)1Nm3/min 計(jì)算);
②壓縮空氣進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的溫度t1(℃);
③空氣在蒸發(fā)器里最終將冷卻到的溫度t2(℃),在實(shí)際計(jì)算中,t2往往用“壓力露點(diǎn)”期望值來(lái)代替。
飽和壓縮空氣在蒸發(fā)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(shí),壓縮空氣中干空氣所放出的熱量q1;
②溫度從t1 降至t2時(shí)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(shí)凝結(jié)水量的相變潛熱q3。蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Q就是上述三者之和。
在預(yù)冷器里,熱濕空氣沿殼程流入蒸發(fā)器,而由蒸發(fā)器出來(lái)的冷干空氣經(jīng)預(yù)冷器管程排出。壓縮空氣經(jīng)過(guò)預(yù)冷器和蒸發(fā)順路后會(huì)產(chǎn)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(fā)生破裂,壓力較高,含水量較大的熱濕空氣就會(huì)直接從破裂處進(jìn)入冷干空氣管道,并在管內(nèi)結(jié)露,所產(chǎn)生的凝結(jié)水會(huì)沿捷徑排出機(jī)外,出現(xiàn)排氣帶水現(xiàn)象。
在預(yù)冷器里飽和濕熱空氣在降溫過(guò)程有凝結(jié)水析出。而且由于進(jìn)入預(yù)冷器的壓縮空氣溫度較高,含水量也多,所以在熱交換過(guò)程中預(yù)冷器中有很多凝結(jié)水析出。因此在預(yù)冷器上單獨(dú)設(shè)置一只自動(dòng)排水順路讓一部分凝結(jié)水先行排出機(jī)外,可以減輕蒸發(fā)器的熱負(fù)荷,在大型冷干機(jī)中尤其應(yīng)當(dāng)這樣做。
冷干機(jī)排氣溫度過(guò)低原因有:
①預(yù)冷器熱交換面積不夠而蒸發(fā)器制冷量有余;
②壓縮空氣進(jìn)氣溫度較低呀流量太??;
③制冷系統(tǒng)工況發(fā)生變化,使冷媒蒸發(fā)壓力低于正常值。
冷干機(jī)排氣溫度過(guò)高有時(shí)是不正常的,引起原因有:
①壓縮空氣進(jìn)氣溫度過(guò)高或流量太大;
②制冷系統(tǒng)工況發(fā)生變化,引起冷媒蒸發(fā)溫度升高,使壓縮空氣在蒸發(fā)器里得不到足夠冷卻;
③預(yù)冷器管道外壁散熱量太大。
從能量利用角度講,我們總希望冷干機(jī)排氣溫度越高越好,最好能與進(jìn)氣溫度相同,此時(shí)“廢冷”為零。但實(shí)際上是達(dá)不到這一點(diǎn)的,冷干機(jī)進(jìn)、出氣溫相差15℃以上的情況并不鮮見(jiàn)。這是因?yàn)椋?/span>
①能量在傳遞、交換過(guò)程中,不可避免會(huì)有損失,
②本身溫度不高、溫差不大的同質(zhì)氣體在間壁對(duì)流傳熱中(特別在順流傳熱時(shí))傳熱系數(shù)不大;
③在熱交換過(guò)程中飽和熱氣流的降溫必然伴隨產(chǎn)生相變,其所吸收到的全部冷量中必有一部分用來(lái)支付相變潛熱,從而使熱氣流溫度降幅受到限制,這反過(guò)來(lái)又限制了冷氣流溫度的升高(在順流傳熱時(shí)尤其如此)。
在預(yù)冷器中,冷、熱壓縮空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換,所交換的總熱量是相等的。但飽和熱氣流在降溫過(guò)程中發(fā)生相變,出現(xiàn)凝結(jié)水這個(gè)過(guò)程要消耗一部分冷量。而冷氣流在熱交換過(guò)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(guī)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(dá)19℃。
嚴(yán)格講來(lái),預(yù)冷器并不是冷凍干燥機(jī)的必備部件,但它在冷干機(jī)運(yùn)行中又起很大的作用,預(yù)冷器在冷干機(jī)里的主要作用是“回收”被蒸發(fā)器冷卻后的壓縮空氣所攜帶的冷量(對(duì)絕大多數(shù)用戶來(lái)講這部分冷量屬“廢冷”),并用這部分冷量來(lái)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(jī)制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷,達(dá)到節(jié)約能源的目的。另一方面,低溫壓縮空氣在預(yù)冷器里溫度得到回升,使排氣管道外壁不致因溫度過(guò)低而出現(xiàn)討厭的掛露現(xiàn)象。此外,壓縮空氣溫度升高后,降低了管道內(nèi)空氣的相對(duì)濕度(可達(dá)φ=5~10%)。
根據(jù)金屬銹蝕理論,當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度低于臨界點(diǎn)(φ=40%)時(shí),金屬管道生銹現(xiàn)象便會(huì)停止。所以,現(xiàn)在冷干機(jī)中都設(shè)有預(yù)冷器。
空壓機(jī)排出的壓縮空氣里含有很多雜質(zhì):
①水,包括水霧、水蒸汽、凝結(jié)水;
②油,包括油污、油蒸汽;
③各種固態(tài)物質(zhì)如:銹泥、金屬粉末、橡膠細(xì)末、焦油粒及濾材、密封材料的細(xì)末等;此外還有多種有害的化學(xué)異味物質(zhì)等。
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