浅谈压缩空气冷干机的热力计算

随着现代工业的飞速发展，其利用压缩空气的场合也越来越多，而在纺织行业、石油以及钢铁等生产领域中利用压缩机时，假如压缩机入口处进入的一些空气中含有的水分较多，这便会导致生产设备发生故障或者引起产品品质不良等状况。今天浅谈压缩空气冷干机的热力计算

因此，随着科学技术的不断发展，对压缩空气的干燥程度要求也越来越高。因为压缩空气冷冻式干燥机有稳定的压力露点，可以进行连续工作而且还不需要消耗一部分气体而用于再生等多方面的优势，已经在国内外得到了较为广泛的应用。

一、压缩空气冷冻式干燥机工作原理压缩空气冷冻式干燥机的工作原理便是用冷媒与压缩空气来进行热交换，将压缩空气冷却到2～10℃的范围，从而将空气中的水分或者是蒸汽成分去除，从而达到将压缩空气干燥的目的。其主要包括两个流程组成，一个是压缩空气流程，另外一个便是制冷剂流程。

（一）压缩空气流程已将被干燥过的进入压缩空气冷冻式干燥机的压缩空气，首先进入预冷器，在预冷器当中与已经干燥的存在于蒸发器中的低温冷空气进行热交换，当温度、焓或者是含湿量下降时，在预冷器中出来的被干燥的压缩空气已经将压力露点降低，而蒸发器中的汽水混合物从蒸发器中出来进入气液分离器，并且在气液分离器中将水分分离出来，干空气在此进入预冷器，并且与压缩空气冷冻式干燥机中的热空气进行热交换，将温度升高之后，将其排出压缩空气冷冻式干燥机。

（二）制冷剂流程

压缩机中排出的高压高温的制冷剂空气并且令其进入冷凝器，同时放出热量，冷凝成为液体之后，冷凝器中放出的液态制冷剂通过节流机构的降温以及降压之后从而成为低温的汽液二相状态进而进入到蒸发器，并且在蒸发器中与已经被干燥过的空气进行热交换从而将其汽化，过热的气体从蒸发器中出去之后，然后进入压缩机从而进行下一轮的循环。

二、压缩空气冷冻式干燥机的热力计算压缩空气冷冻式干燥机其实由一系列的制冷系统以及预冷器而组成的，而压缩空气冷冻式干燥机的热力计算包括两部分的计算内容，分别为压缩空气处理过程中的热力计算与制冷系统的热力计算。一般情况下，进行第二部分制冷系统的热力计算是在第一部分压缩空气中的热力计算基础上进行的，从而进一步的确定压缩空气冷冻式干燥机的冷凝器负荷以及压缩机的压缩功率等。

（一）压缩空气处理过程中的热力计算

在压缩空气处理过程中进行热力计算的主要目的便是确定进行压缩空气处理所需要的制冷量。从空气压缩机中所出来的压缩气体为湿空气，是由水蒸气以及干空气共同组成的，而干空气可以被视为理想空气，又因为湿空气当中所具有的水蒸气含量很少，比容很大但是分压降低，因此，在一定情况下，其也可以被视作理想气体，故而各种状态参数之间的关系可以利用理想气体的状态参数之间的关系来进行表示。

压缩空气处理过程中的热力计算步骤如下：

1.确定被压缩处理的空气的质量流量。

2.计算冷冻式干燥机中的进口压缩空气以及被处理空气

出蒸发器中的焓h。

h=1.01t+0.001d（2500+1.84t）

上式中，t指的是空气的温度，而d指的是空气的含湿量。

而d ? 622 ??Ps

P ??Ps，其中，? 指的是相对湿度，其在饱和状态下为100%；而P指的是压缩空气的压力，Ps指的是相对应温度下饱和水蒸气的分压力。

3.计算压缩空气冷冻式干燥机预冷器的负荷Qy以及蒸发器

中的负荷Qx。其中，

Qx ? Qy ? m

Qy  ? ?

Qx

上式中， 表示的是预冷器与蒸发器的能量配合比，当此值取较大时，预冷器回收的冷量就较大，同时可以减小蒸发器的负荷，并且也可以减少压缩机的容量，但是，其也存在一定的问题，就是使得预冷器的造价变高，而且预冷系统的适应力较差，因此， 值所取的最大值为1。

4.计算压缩空气冷冻式干燥机中被处理的空气的出口状态。上面已经给出了含湿量d的计算公式，并且可以假设在蒸发器中所去除的水分可以在气液分离器中进行全部分离，因此含湿量相等，这时，便可以利用能量守恒原理，及可以认为进入冷冻式干燥机预冷器中的热气流在预冷器中所释放出来的热量与出蒸发器的冷气流在预冷器中所获得的能量是相等的。则可以利用含湿量的公式计算出压缩空气在出冷冻式干燥机的饱和含湿量以及出冷冻式干燥机的被处理空气的相对湿度。

（二）制冷系统的热力计算在实际的制冷循环当中，其循环过程是相当复杂的，在

进行制冷系统的热力计算中，一般情况下采用的模型便是蒸汽压缩式制冷理论循环。而与实际的制冷循环相比较，理论循环能够获得的制冷量增大，所消耗的功率有所减少，而其制冷系数也比实际循环当中的制冷系数较大。在对冷冻式干燥机的制冷系统的性能进行理论分析时，采用蒸汽压缩制冷的理论循环作为其数学模型，不仅使得计算大大简化，而且能够在很大程度上满足实际工程的需要。

1.对制冷系统中的蒸发温度进行确定。而蒸发温度te与被压缩处理的空气压力露点t1 p之间的关系为，te ? t1 p ? ?t，其中，?t的取值范围一般为2~5℃，当其值取得越小，则蒸发温度高，蒸发器的换热面积就变大，相对来说，当其取值越大，则蒸发温度就较低，而蒸发器的换热面积就变小。

2.确定其冷凝温度，而冷凝温度的大小等于环境温度和进水温度与?t的差值，而?t一般情况下取15℃，但是假如冷凝器采用的水较冷时，其一般会取8~10℃。

3.确定制冷压缩器中的吸气温度。为了使得制冷压缩机中的吸气不带液，通常制冷压缩机的吸气要有一定的过热度，而其过热度在一般情况下会取5℃。

4.确定制冷系统中的过冷温度。为了使得热力膨胀阀工作稳定而且能够保证增加一定量的单位制冷工况的制冷量，通常情况下，会在冷凝器的出口处留有一定的过冷度，其一般情况下的取值范围为5~8℃。

5.计算出单位质量的制冷量。根据上面所列出的焓的计算公式，计算出制冷压缩机中进口的焓的大小。

6.求得制冷系统中的制冷质量流量以及制冷压缩机的排气状态。根据已知的压缩机吸气状态，并且按照绝热的压缩过程，从而求出绝热压缩条件下的压缩机的排气状态。

7.求得制冷压缩机压缩功率以及输入功率。其中，可以根据制冷压缩机的压缩功率求出制冷压缩机的轴功率，进而求出制冷压缩机的输入功率。而压缩空气冷冻式压缩机通常选用的制冷压缩机为封闭式的制冷压缩机。

8.求得冷凝器的热负荷。

三、结束语

压缩空气作为一项重要的动力源，随着科技的不断发展，已经广泛应用于食品、医药、机械，甚至是国防等领域，而不同的领域对压缩空气气源的要求也大不相同。而随着现代化工业的不断发展，其不仅对压缩空气要求较大，其对压缩空气的干燥程度也越来越高，故而引进了压缩空气冷冻式干燥机，本文则针对压缩空气冷冻式干燥机的工作机理以及热力计算过程进行了一定的说明，并且利用采用蒸汽压缩制冷的理论循环作为实际中制冷循环的数学模型，不仅使得计算大大简化，而且同时也能够满足实际工程的需要。

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