压缩空气和水有什么关系？

压缩空气和水有什么关系

 ——压缩空气是什么？（二）

看到这个题目，你可能会说，当然有关系啊，空气中含有水啊！

是的，自然界几乎没有绝对干燥的空气。在雾天，空气中的气体水凝结成了水雾，并形成了气溶胶。

由于空气中水的存在，因此压缩空气中必然也有水。

但现在，我们谈的是，水的存在，对压缩空气造成了何种影响，压缩空气因含水而有了多种特性。

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衡量空气含水量的单位有：水蒸气分压力、绝对湿度、相对湿度、含湿量、露点温度等，下面一一说明。 

湿空气是水蒸气与干空气的混合物，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，但按“气体定律”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，记作Pw（注），其值可反映湿空气中水蒸气含量，饱和空气中水蒸气分压力叫饱和水蒸气分压，记作Pws。

其他表示水在压缩空气中含量的参数都是由水蒸气分压计算而得的。 

注：符号Pw中的w指水（water），Pws中的S指饱和状态（saturation），下同。 

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”三种。

绝对湿度是指空气中的水蒸气质量与体积的比率，通常用X表示，单位为kg/m3或g/m3。

绝对湿度只表明单位体积湿空气中含有多少水蒸气，不能表示湿空气的饱和程度。绝对湿度就是湿空气中水蒸气的密度。 

饱和空气的绝对湿度（水蒸气密度）是有极限的。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（这是因为压缩空气中水蒸气分压的大小取决于温度，而绝对湿度是通过水蒸气分压计算而得）。

相对湿度是空气的绝对湿度与相同压力、温度下的饱和绝对湿度之比值。通常用φ表示，单位为%

相对湿度φ值在0－100％之间。在一定压力和温度下：φ值越小，空气越干燥，吸水能力越强。φ值越大，空气越潮湿；吸水能力越弱。我们容易得到相对湿度为100%的空气，不可能得到相对湿度为0%的空气。 

“含湿量”可分为“质量含湿量”和“容积含湿量”两种。

1kg干空气含有水蒸气的重量叫做“质量含湿量”，常用dm来表示，单位为g/kg（干空气）或kg/kg（干空气），我们可通过水蒸气分压计算而得：kg/kg(干空气)

1m3干空气中所含有的水蒸气重量叫做“容积含湿量”，可用dv表示，单位为g/m3或kg/m3(干空气)。

按ISO8573.1-2001的规定，压缩空气的标准状态为： 

表1-1 标准工况

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一定压力下，未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝对含水量不变）情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫“露点温度”。

温度降至露点温度时，湿空气中便有凝结水滴析出（称为“结露”），此时空气的相对湿度为100%。

空气压力为1个大气压时称为“大气露点”（也称“常压露点”，按照 ISO8573.1 2.10.1 规定大气露点不应用在压缩空气的干燥方面）。

压缩空气的露点温度称为此压力下的“压力露点”。湿空气的露点温度与湿空气中水分含量的多少有关。因此压力露点温度是所有压缩空气干燥机的一个关键性能指标。 

我们周围空气中的水分含量与环境温度和相对湿度有关，环境温度决定了饱和水蒸气分压的大小，相对湿度表明了空气的饱和程度。

在实际工作中，常常会碰到压力露点与常压露点的换算，压力露点与常压露点之间的对应关系与“压缩比”有关，一般用图或表来表示。

在“压力露点”相同情 况下，“压缩比”越大，所对应的常压露点越低。

例如：0.7Mpa（g）的压缩空气压力露点为2℃时，相当于常压露点为-21.5℃。当压力提高到 1.0Mpa（g）时，同样压力露点为2℃时，对应的常压露点降到-25℃。

压缩空气露点温度用露点仪测量，测量压缩空气露点的仪器常用的有以下两种： 

镜面露点仪，其原理是采用制冷方式冷却被测气体至一定温度，其中的水蒸气就可结露在镜面上，采用光学等原理测量出结露时的温度。

该方法从原理上讲只要有足够的制冷措施，就能测量任意露点温度。

但是这种方法的问题在于：a) 对被测气体要求很高，任何杂质和污染都会导致测量误差，b) 由于采用制冷方式，工作原理相对复杂，而且每测量一次需要一定的时间。

因此通常此类露点仪不用在在线检测和现场测试，而常在实验室内等使用。

电容/电阻露点仪，这类露点仪具有体积小、携带方便、测量范围大的优点，其传感器通常是氧化铝传感器，最低可测到-100℃的露点温度。

这类露点仪的缺点是一般只能测常压露点温度，露点传感器会产生负偏移，因此需要每年送计量部门鉴定。

露点仪制造商比较有名气的有：英国的MISHELL公司、SHAW公司、芬兰Vaisala公司等。

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现代产业使用压缩空气时都有一整套设备、设施，我们把由生产、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、缓冲罐、过滤器（包括油水分离器、预过滤器、除油过滤器、除臭过滤器、灭菌过滤器等等）、干燥机（冷冻式或吸附式）、稳压储气罐、自动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，组成完整的气源系统。 

空压机排出的压缩空气是不干净的，除了含有水（包括水蒸气、凝结水）和悬浮物外，还有油（包括油雾、油蒸气）。

这些污染物对提高生产效率、降低运行成本、提高产品质量是不利的，因此就需要进行干燥净化处理。

为了统一标准，国际标准组织（ISO）所属压缩机、气动机械及工具委员会（TC118）在1986年提出了关于压缩空气干燥净化设备和压 缩空气品质的国际标准，其中压缩空气质量等级标准ISO8573.1把压缩空气中的污染物分为固体杂质、水和油三种（我国等同采用了ISO8573即国家 标准GB/T13277－91《一般用压缩空气质量等级》），具体如表1-2。

表1-2

除了上述标准外其他标准名称如下： 

——ISO7183 压缩空气干燥器 规范与试验 
——ISO8573-1 一般用压缩空气 第一部分：污染物和质量等级 
——ISO8573-2 一般用压缩空气 第二部分：悬浮油粒的测试方法 
——ISO8573-3 一般用压缩空气 第三部分：湿度测量 
——ISO8573-4 一般用压缩空气 第四部分：固体粒子的测量 
——ISO8573-5 一般用压缩空气 第五部分：油蒸汽的测量 
——ISO8573-6 一般用压缩空气 第六部分：气体污染物的测量 
——ISO8573-7 一般用压缩空气 第七部分：微生物的测量 

ISO标准组织已着手对ISO8573.1进行修改，其主要变化表现在对固体颗粒的要求上。新标准对固体颗粒的数量进行了规定，这一变化是结合了纤维过滤器的实际性能，而且比较容易检测。具体内容见ISO8573.1-2001。