5、压缩空气水蒸汽变化
【压缩机网】在压缩空气领域，我们经常要使用“露点”这个术语，比相对湿度更有用，通常用来表示压缩空气中水蒸气的含量。露点是在一定压力下的水蒸气开始凝结成水时的温度。当空气温度和露点相等时，此时空气的相对湿度为100%。
露点通常有“常压露点”和“压力露点”。
1.常压露点是指在一定的大气环境下，当温度降低时空气中水蒸汽凝结温度；
2.压力露点是指在一定压力下由于压力升高或温度降低时水蒸汽凝结温度；
3.压缩空气可以通过加压、降温、吸附等方法来除去其中的水蒸汽。同时可通过加热—过滤—机械分离等方法除去液态水分。
4.同样是露点，对于同一压缩空气来说，用压力露点表示的数字一定小于常压露点。他们的换算见图16。
由于大气环境中的空气中含有一定量的水蒸汽，当压力升高或温度降低时压缩空气中会有液态水析出，对于压缩空气系统来说，无论是气态还是液态水，都是污染物，要尽量避免其对压缩空气系统及设备的影响。这就是为什么空压机需要温控阀来防止压缩空气中的液态水对润滑油的乳化，以及为什么压缩空气系统需要水分离器把液态水从压缩空气中分离排出，和压缩空气系统中必须要配备干燥器除水及冷干机为何能除水的原因等等。
例4，举例计算某典型压缩空气系统空气中水蒸气的变化情况，见图17。
我们分别在压缩空气系统的4个位置来观察水蒸汽变化
①在1标准大气压下，进气环境为相对湿度60%、温度20℃，常压露点温度为12℃，空气含水量约8.8g/m3，由于环境温度高于露点温度，所以水以水蒸汽形态存在于空气中（见图18）。
②喷油螺杆空压机压缩空气到7barg，出口温度35℃的露点变化情况。
1) 前：为空压机的入口位置，没有能量和温度变化，因此与①相同。注意：如果螺杆空压机设计和装配时，空气的入口压力和温度与大气环境不一致时，空气的含水量不变，其露点可能不一样。
2) 中：在螺杆空压机油气筒位置，压力7barg，温度80℃，相对湿度为23.4%、压力露点温度为48℃，空气含水量约8.8g/m3，由于压缩空气温度高于露点温度，所以水以水蒸汽形态存在于空气中（见图19）。
我们可以看到，当进气环境为相对湿度60%、温度20℃，螺杆空压机油气筒的压力露点温度为48℃，因此当压缩空气温度大于48℃时，就不会有液态水析出，润滑油就不会被乳化。因此，温控阀选择阀芯的开启温度必须要大于压力露点温度。我们通常看到欧洲的螺杆空压机选择温控阀芯开启温度低于我国生产的螺杆空压机。
3) 后：在螺杆空压机出气口位置，压力7barg，温度35℃，相对湿度>100%、压力露点温度为48℃，空气含水量约5.1g/m3，所以部分水（5.1g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有3.7g/m3以液态水析出。出水率为42.05%（见图20）。
③如果进入冷干机的压缩空气为7barg，进气口温度为35℃，相对湿度100%，按照国家标准JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》得到三种压力露点情况进行分析：
1) 压力露点为10℃：处理后压缩空气含水量约1.1g/m3，所以部分水（1.1g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有7.7g/m3以液态水析出。除水率为87.5%（见图21）。
2) 压力露点为7℃：处理后压缩空气含水量约0.9g/m3，所以部分水（0.9g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有7.9 g/m3以液态水析出。除水率为89.77%（见图22）。
3) 压力露点为3℃：处理后压缩空气含水量约0.68g/m3，所以部分水（0.68g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有8.12 g/m3以液态水析出。除水率为92.27%（见图23）。
④进入吸干机的压缩空气为7barg，进气口温度为35℃，相对湿度100%，按照国家标准JB_T 10532 2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》得到三种压力露点情况进行分析：
1) 压力露点为-20℃：处理后压缩空气含水量约0.092g/m3，所以部分水（0.092g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，除水率为98.95%（见图24）。
2) 压力露点为-40℃：处理后压缩空气含水量约0.012g/m3，所以部分水（0.012g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，除水率为99.86%（见图25）。
3)压力露点为-70℃：处理后压缩空气含水量约0.0023g/m3，所以部分水（0.0023g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，除水率几乎为100%（见图26）。
6、海拔高度的变化
在压缩空气领域，我们有时会遇到高原用压缩空气，高于海平面时，大气压力和温度的变化会影响到空压机的选型（见图27）。
因此在选择空压机时，应该考虑以下因素：
1.海拔高度或大气压力；
2.大气温度；
3.相对湿度；
4.冷却剂温度；
5.空压机的形式；
6.动力源。
这些因数主要影响了空压机选型参数：工作压力，流量，功率（电机负载），冷却量等等（见图28）。
空压机选型在笔者的《压缩空气系统设备销售人员培训》课程中有讲过:（见图29）
如何确定压力，在沿海或内地低海拔地区可以直接参照空压机样本按客户要求选择。在高海拔地区还是按样本选择就会出现压力不够的现象，如果硬要打上去，会发生电机负荷超标甚至烧电机。
这里就不得不提到压缩比的问题了：压缩比-压缩机的出口排气压力（绝压）与进口吸气压力（绝压）的比值。
例5，假设一个客户在海拔3000m处使用一台空压机要求0.7MPa-5.44m3/min时。如果你按样本选择0.7MPa-5.44m3/min-37kW（假如按37kW风冷一级能效6.8）。最有可能客户一调试机器就会找你麻烦：只能打到0.46MPa，远远达不到客户0.7MPa的要求。为什么呢？
按样本选择这台空压机，在海平面是它的压缩比是8.0；如果在海拔3000m处时，就要选取压缩比为11.4，也就是需要1.04MPa或以上的机器，再看需要流量5.44m3/min，那么只能选择1.0MPa-5.56m3/min-45kW（一级能效8.1）；注意压力调节和安全阀还是要按0.7MPa设定）机型了。
还有一个关键：电机负荷也要考虑，当环境温度低于30℃时，3000m海拔高度时电机额定功率的许可负载为92%，就是说电机的服务系数必须f>1.09（见图30）。
当然，净化设备也需要同步计算和调整。
（注：本文连载完！）
来源：本站原创
5、压缩空气水蒸汽变化
【压缩机网】在压缩空气领域，我们经常要使用“露点”这个术语，比相对湿度更有用，通常用来表示压缩空气中水蒸气的含量。露点是在一定压力下的水蒸气开始凝结成水时的温度。当空气温度和露点相等时，此时空气的相对湿度为100%。
露点通常有“常压露点”和“压力露点”。
1.常压露点是指在一定的大气环境下，当温度降低时空气中水蒸汽凝结温度；
2.压力露点是指在一定压力下由于压力升高或温度降低时水蒸汽凝结温度；
3.压缩空气可以通过加压、降温、吸附等方法来除去其中的水蒸汽。同时可通过加热—过滤—机械分离等方法除去液态水分。
4.同样是露点，对于同一压缩空气来说，用压力露点表示的数字一定小于常压露点。他们的换算见图16。
由于大气环境中的空气中含有一定量的水蒸汽，当压力升高或温度降低时压缩空气中会有液态水析出，对于压缩空气系统来说，无论是气态还是液态水，都是污染物，要尽量避免其对压缩空气系统及设备的影响。这就是为什么空压机需要温控阀来防止压缩空气中的液态水对润滑油的乳化，以及为什么压缩空气系统需要水分离器把液态水从压缩空气中分离排出，和压缩空气系统中必须要配备干燥器除水及冷干机为何能除水的原因等等。
例4，举例计算某典型压缩空气系统空气中水蒸气的变化情况，见图17。
我们分别在压缩空气系统的4个位置来观察水蒸汽变化
①在1标准大气压下，进气环境为相对湿度60%、温度20℃，常压露点温度为12℃，空气含水量约8.8g/m3，由于环境温度高于露点温度，所以水以水蒸汽形态存在于空气中（见图18）。
②喷油螺杆空压机压缩空气到7barg，出口温度35℃的露点变化情况。
1) 前：为空压机的入口位置，没有能量和温度变化，因此与①相同。注意：如果螺杆空压机设计和装配时，空气的入口压力和温度与大气环境不一致时，空气的含水量不变，其露点可能不一样。
2) 中：在螺杆空压机油气筒位置，压力7barg，温度80℃，相对湿度为23.4%、压力露点温度为48℃，空气含水量约8.8g/m3，由于压缩空气温度高于露点温度，所以水以水蒸汽形态存在于空气中（见图19）。
我们可以看到，当进气环境为相对湿度60%、温度20℃，螺杆空压机油气筒的压力露点温度为48℃，因此当压缩空气温度大于48℃时，就不会有液态水析出，润滑油就不会被乳化。因此，温控阀选择阀芯的开启温度必须要大于压力露点温度。我们通常看到欧洲的螺杆空压机选择温控阀芯开启温度低于我国生产的螺杆空压机。
3) 后：在螺杆空压机出气口位置，压力7barg，温度35℃，相对湿度>100%、压力露点温度为48℃，空气含水量约5.1g/m3，所以部分水（5.1g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有3.7g/m3以液态水析出。出水率为42.05%（见图20）。
③如果进入冷干机的压缩空气为7barg，进气口温度为35℃，相对湿度100%，按照国家标准JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》得到三种压力露点情况进行分析：
1) 压力露点为10℃：处理后压缩空气含水量约1.1g/m3，所以部分水（1.1g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有7.7g/m3以液态水析出。除水率为87.5%（见图21）。
2) 压力露点为7℃：处理后压缩空气含水量约0.9g/m3，所以部分水（0.9g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有7.9 g/m3以液态水析出。除水率为89.77%（见图22）。
3) 压力露点为3℃：处理后压缩空气含水量约0.68g/m3，所以部分水（0.68g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，同时有8.12 g/m3以液态水析出。除水率为92.27%（见图23）。
④进入吸干机的压缩空气为7barg，进气口温度为35℃，相对湿度100%，按照国家标准JB_T 10532 2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》得到三种压力露点情况进行分析：
1) 压力露点为-20℃：处理后压缩空气含水量约0.092g/m3，所以部分水（0.092g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，除水率为98.95%（见图24）。
2) 压力露点为-40℃：处理后压缩空气含水量约0.012g/m3，所以部分水（0.012g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，除水率为99.86%（见图25）。
3)压力露点为-70℃：处理后压缩空气含水量约0.0023g/m3，所以部分水（0.0023g/m3）以水蒸汽形态存在于空气中，除水率几乎为100%（见图26）。
6、海拔高度的变化
在压缩空气领域，我们有时会遇到高原用压缩空气，高于海平面时，大气压力和温度的变化会影响到空压机的选型（见图27）。
因此在选择空压机时，应该考虑以下因素：
1.海拔高度或大气压力；
2.大气温度；
3.相对湿度；
4.冷却剂温度；
5.空压机的形式；
6.动力源。
这些因数主要影响了空压机选型参数：工作压力，流量，功率（电机负载），冷却量等等（见图28）。
空压机选型在笔者的《压缩空气系统设备销售人员培训》课程中有讲过:（见图29）
如何确定压力，在沿海或内地低海拔地区可以直接参照空压机样本按客户要求选择。在高海拔地区还是按样本选择就会出现压力不够的现象，如果硬要打上去，会发生电机负荷超标甚至烧电机。
这里就不得不提到压缩比的问题了：压缩比-压缩机的出口排气压力（绝压）与进口吸气压力（绝压）的比值。
例5，假设一个客户在海拔3000m处使用一台空压机要求0.7MPa-5.44m3/min时。如果你按样本选择0.7MPa-5.44m3/min-37kW（假如按37kW风冷一级能效6.8）。最有可能客户一调试机器就会找你麻烦：只能打到0.46MPa，远远达不到客户0.7MPa的要求。为什么呢？
按样本选择这台空压机，在海平面是它的压缩比是8.0；如果在海拔3000m处时，就要选取压缩比为11.4，也就是需要1.04MPa或以上的机器，再看需要流量5.44m3/min，那么只能选择1.0MPa-5.56m3/min-45kW（一级能效8.1）；注意压力调节和安全阀还是要按0.7MPa设定）机型了。
还有一个关键：电机负荷也要考虑，当环境温度低于30℃时，3000m海拔高度时电机额定功率的许可负载为92%，就是说电机的服务系数必须f>1.09（见图30）。
当然，净化设备也需要同步计算和调整。
（注：本文连载完！）
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