1常用冷干機分幾類?
答:常用冷干機按冷凝器的冷卻方式分有風冷型、水冷型兩種;按進氣溫度高低分有高溫進行氣型(80℃以下)和常溫進氣型(40℃左右);按工作壓力分有普通型(0.3—1.0MPa)和中、高壓型(1.2MPa以上)。此外許多特殊規格的冷干機可以用來處理非空氣類介質,如:二氧化碳、氫氣、天然氣、高爐煤氣、氮氣等。
2冷干機有哪些技術參數?
答:冷干機的技術參數主要有:處理量(Nm3/min),進氣溫度(℃),工作壓力(MPa),壓力降(MPa),
壓縮機功率(Kw),冷卻水耗量(t/h)。
冷干機的目標性參數一“壓力露點”(℃),在國外廠商的產品目錄上一般并不作為獨立參數標注在“性能規格表”上。究其原因,“壓力露點”與被處理壓縮空氣的很多參數有關。如果標出“壓力露點”,也一定附帶說明相關條件(諸如進氣溫度、工作壓力、環境溫度等)。
3冷干機負荷高低取決于哪些因素?
答:冷干機負荷的高低取決于被處理壓縮空氣的含水量,含水量越多,負荷就越高。因此冷干機的工作負荷除了直接與被處理壓縮空氣的流量(Nm3/min)有關外,對冷干機負荷zui有影響的參數還有:①進氣溫度:溫度越高,空氣含水量就越多,冷干機負荷就也越高;②工作壓力:在溫度相同條件下,飽和空氣壓力越低,含水量就越多,冷干機負荷就也越高。此外空壓機吸氣環境下的相對濕度對壓縮空氣的飽和含水量也有關系(見題l一10),因此也對冷干機負荷產生影響:相對濕度越大,飽和壓縮氣體中所含水分就越多,冷干機負荷越高。
4冷干機的冷媒蒸發壓力是如何控制的?
答:冷媒蒸發壓力是制冷設備正常工作的重要參數。蒸發壓力高,蒸發溫度也高,壓縮空氣就達不到應有的冷卻溫度,導致露點過高。蒸發溫度過低,使壓縮機制冷量下降,同樣影響壓縮空氣的露點,而且易造成“液壓縮”事故。所以蒸發溫度必須控制在一個合理的范圍內。
風冷型冷干機用壓力控制器檢測冷媒蒸發壓力(或冷凝壓力),在壓力達到某一設定上*打開風扇,使冷凝器強迫通風冷卻,通過降低冷媒高壓的辦法來限制冷媒低壓上升;壓力低于某一設定下*,風扇停止,使冷媒蒸發壓力不致降得過低。
水冷型冷干機是通過自動水量調節閥的開啟度來控制冷卻水量,使冷媒壓力保持在正常值的。
5目前國產冷干機使用哪種冷媒?有什么特點?
答:目前國產冷干機極大多數都采用R22作冷媒。它的特點是:不燃燒、不爆炸、無色、無味、毒性小,屬安全型制冷劑;R22單位體積制冷量比R12及其替代物R134a大將近50%;R22與潤滑油之間是微溶的。它們在壓縮機曲軸箱和冷凝器里是相互溶解的。在
蒸發器內又分離開。
R22在有微量水分存在情況下會產生酸,對金屬起緩慢的腐蝕作用。所以在冷媒灌注、冷凍油添加時要謹防水分進入系統。
6目前國產冷干全面推廣使用R134a尚有哪些困難?
答:近年來由于環保需要,一些工業化國家已開始采用R134a作冷干機的制冷劑。R134a制冷劑的熱力學性質與R12比較接近,是R12的替代品。但是冷干機中大量使用的是R22,其單位體積制冷量要比R12(或R134a)大50%左右。如果用R134a來代替R22,則目前冷干機制冷系統的熱力計算、結構設計都將作重大修改。另外,R134a對水分的限制比R22要嚴格得多,特別是對兩器(蒸發器和冷凝器)的干燥處理,冷媒及冷凍油的灌注方法、現場制作及檢修環境都將有嚴格得多的要求。所以這種替代成本將是非常高的。
7壓縮機產冷量與冷干機負荷有什么關系?
答:熱負荷計算是冷干機制冷系統設計的基礎。在有預冷器存在的情況下,我們將蒸發器熱負荷作為選擇制冷壓縮機及制冷系統其他部件的依據。由于冷干機的工作條件在不斷變化,蒸發器熱負荷隨進氣溫度、氣體壓力、環境條件(溫度、濕度等)變化而變化。各廠家蒸發器計算熱負荷的確定原則不盡相同。但在任何情況下,制冷壓縮機的產冷量總是要大于蒸發器的計算熱負荷,不然就不能保證在工況條件下壓縮空氣的處理效果。
對一臺已選定的制冷壓縮機來講,產冷量主要取決于蒸發溫度和冷凝溫度(由LgP—i圖可以作具體計算),而與蒸發器熱負荷沒有關系。這就是為什么在低負荷時冷干機會出現“大馬拉小車”的現象。
8冷干機凝結水是怎樣生成的?
答:通常飽和的高溫壓縮空氣進入冷干機后,所含的水蒸氣由兩條途徑凝結成液態水,即:①直接與冷面接觸的水蒸氣以預冷器、蒸發器的低溫面(如換熱銅管外表面、散熱翅片、折流檔板及容器殼體內表面)為載體冷凝結露(如同自然界地表結露過程);②不與冷面直接接觸的水蒸氣則以氣流本身挾帶的固態雜質為“凝結核”冷凝結露(如同自然界云霧、雨形成過程)。凝結水滴的初始粒徑取決于“凝結核”的大小。如果進入冷干機的壓縮空氣中混有的固體雜質粒徑分布是通常所說的O.1-25μ之間,那么凝結水初始粒徑至少也在相同數量級上。而且在跟隨壓縮空氣流動過程中,水滴之間、水滴與冷面之間不斷碰撞、集聚,其粒徑還會不斷增大,并在增大到一定程度后依靠自重與氣體發生分離。
由于壓縮空氣攜帶的固體塵粒在凝結水生成過程中起著“凝結核”的作用,這也啟發我們有理由認為,冷干機中凝結水生成是壓縮空氣的“自凈”過程。
9壓縮空氣與凝結水是如何分離的?
答:冷干機中凝結水的生成和汽水分離過程,是從壓縮空氣進入冷干機后就開始的。在預冷器和蒸發器中設置了折流擋板后,這種汽水分離過程就變得更加強烈。凝結水滴在與擋板碰撞后由于運動變向、慣性重力等綜合作用而集聚、而長大,zui后在本身重力作用下實現汽水分離。可以這樣說,冷干機中相當大一部分凝結水是在流動過程中“自發”進行汽水分離的。為了捕捉殘留在空氣中的一部分細小水滴,冷干機中還設置了更的氣水分離器,以便讓進入排氣管的液態水降至zui少從而盡可能降低壓縮空氣的“露點”。
10及時排出凝結水對冷干機運行有何重要意義?
答:冷干機工作時會在預冷器及蒸發器容器里積聚大量凝結水,如果不及時、*排出這些凝結水,冷干機就成了一只貯水器。其結果:①排氣中大量夾帶液態水,使冷干機的工作失去意義;②機內液態水要吸收大量冷量,使冷干機負荷增加;③使壓縮空氣流通面積變小,空氣壓力降提高。所以將冷干機中凝結水及時、*排出機外,是冷干機正常運行的重要保證。
11冷干機中為什么要使用自動排水器?
答:為了將冷干機中的凝結水及時、*排出機外,zui簡單的辦法就是在蒸發器末端開一個排水孔,便可將機內生成的凝結水*地排出。但其弊病也是顯而易見。因為在排水的同時壓縮空氣也將*地排出,使壓縮空氣氣壓迅速下降。這對氣源系統來講是不能允許的。用手閥人工定時排水雖然可行,但需增加人力及由此帶來的一系列的管理麻煩。使用自動排水器,可定時(定量)自動排除機內積水。
12自動排水器是怎樣工作的?
答:當排水器貯水杯內水位未達到一定高度時,壓縮空氣的壓力將浮球壓下關閉排水孔,就不會造成氣流泄漏;隨著貯水杯內水位升高(此時冷干機內并不積水),浮球上升到一定高度便打開排水孔,杯內凝結水在氣壓作用下很快排出機外。凝結水排盡后浮球又在氣壓作用下關閉排水孔。所以自動排水器是一種節能器。它不僅在冷干機中得到應用,而且在貯氣罐、后
冷卻器及過濾器等多種氣源處理設備上都得到廣泛應用。除了常用的浮球式自動排水器外,還經常用電子自動定時排水器,這種排水器的排水時間及兩次排水的時間間隔都可調整,而且能耐較高壓力,應用也很普遍。
13使用自動排水器應注意什么?
答:在冷干機中自動排水器可以說是zui易出故障的一個部件。原因是冷干機所排出的凝結水并不是清潔水,而是混有固態雜質(灰塵、銹泥等)、油污的稠狀液體(所以自動排水器又叫“自動排污器”),它極易堵塞排水小孔。為此自動排水器進口處裝有一只濾網。但使用時間長了,濾網也會被油污雜質堵塞,如果不及時清洗,將使自動排水器失去作用。所以,每隔一定時間清洗排水器里的濾網是很重要的。
另外,自動排水器要有一定壓力才能工作,例如常用的AD一402型自動排水器zui低工作氣壓是O.15MPa,壓力太低會出現漏氣現象。但壓力也不能超過額定值以防止貯水杯發生爆裂。在環境溫度低于零度時要放盡貯水杯內的凝結水,以防結冰、凍裂。
14冷干機中自動排水器的數量與位置如何確定?
答:自動排水器的一次排水量是有一定限度的。如果在同一時間里冷干機凝結水的生成量大于自動排水器的排水量,那么機內就會有凝結水積存。時間一長,凝結水會越聚越多。因此在大、中型冷干機中,往往要裝兩只以上的自動排水器,以保證機內不積存凝結水。自動排水器應安裝在預冷器和蒸發器的下游,zui常見的是直接裝在氣水分離器下方。
15環境溫度高低對冷干機運行有哪些影響?
答:環境溫度高對冷干機制冷系統的散熱十分不利,當環境溫度高于正常的冷媒冷凝溫度時,迫使冷媒冷凝壓力提高,這將使壓縮機制冷量下降,zui終導致壓縮空氣的“壓力露點”升高。
一般講來,環境溫度低一點對冷干機運行是有利的。但在太低的環境溫度(例如低于攝氏零度)下,盡管進入冷干機的壓縮空氣溫度不低.壓縮空氣露點也不會因此而有大的變化。但凝結水通過自動排水器向外排水時,很可能會在排水口結冰,這是一定要防止的。另外,在停機時,原先聚集在冷干機蒸發器里的凝結水或積存在自動排水器儲水杯內的凝結水有可能結冰,存積在冷凝器里的冷卻水也會結冰,所有這一切都會引起冷干機相關零部件的損壞。
更須注意的是:環境溫度低于2℃時,壓縮空氣的輸氣管道本身就相當于一臺運轉良好的冷干機,此時要注意的是管道本身凝結水的處理問題。所以很多廠家在冷干機使用手冊中明確規定:氣溫低于2℃時,不要使用冷干機。
16除溫度外冷干機對環境狀況還有哪些要求?
答:環境溫度對冷干機工作的影響是非常大的。除此之外,冷干機對其周圍環境還有如下要求:①通風,特別對風冷型冷干機尤其顯得必要;②粉塵不能太多;③冷干機使用現場不能有直接的幅射熱源;④空氣中不應含腐蝕性氣體,特別不能檢測到氨氣。因為氨氣在有水環境中,對金屬銅有強烈的腐蝕作用。所以冷干機不應與氨制冷設備安裝在一起。
17進氣溫度過高時冷干機應采取什么措施?
答:進氣溫度是冷干機的一個重要技術參數,所有廠家對冷干機進氣溫度上限均有明確限制,因為進氣溫度高,不僅意味著顯熱的增加,而且壓縮空氣中所含的水蒸汽含量也增加了。
JB/JQ209010----88規定冷干機的進氣溫度不超過38℃,國外許多冷干機生產廠家也有相似的規定。按理當空壓機排氣溫度超過38℃時,必須在空壓機下游增設后部冷卻器,使壓縮空氣溫度降低到規定值后再進入后處理設備。
國產冷干機的現狀是,冷干機進氣溫度的允許值不斷提高,如不帶前置冷卻器的普通型冷干機,從90年代初期的40℃開始提升,目前已出現進氣溫度為50℃的普通型冷干機了。姑且不論有沒有商業炒作成分,單從技術角度講,進氣溫度的提升不僅僅反映是氣體“顯溫”的升高,而更反映在含水量的增加,對冷干機負荷的增加不是簡單的線性關系。如果靠增大制冷壓縮機的功率來補償負荷的增大,在成本上是遠遠不合算的,因為在常溫范圍內,使用后部冷卻器來降低壓縮空氣溫度是有效的做法。高溫進行型冷干機就是在不改變制冷系統條件下,將后部冷卻器集裝在冷干機上,效果是非常明顯的。
18冷干機能不能用排除其他氣體中的水蒸氣?
答:冷干機是利用水蒸氣遇冷結露原理干燥壓縮空氣的,當然可以用來除去其他氣體中的水蒸氣。冷干機在作非空氣類的除水干燥設備時,應對被處理介質的物理,化學性質有個了解,并采取針對性的技術措施。例如用作氫氣除水時,因為氫氣是爆炸性氣體,就要:將防爆措施作首要條件考慮,如采用防爆電器或分體式結構。如用來CO2除水,因為CO2的水溶液帶微酸性,對冷干機零部件有腐蝕作用,因此凡同氣體接觸的部分應采用防腐結構或用不銹鋼制作。此外要了解被處理其他氣體的其它物理性質,如比熱、比重、水蒸氣分壓等,這些參量對冷于機的熱負荷有很大影響,必須重新進行熱工核算,使冷干機工作時不超負荷。
19要使冷干機的排氣溫度很低,該怎么辦?
答:在某些特殊行業,不僅要使用壓力露點(即含水量)很低的壓縮空氣,而且要求壓縮空氣的溫度也要很低,即要把冷干機當作“脫水冷風機”來使用。此時所采取的措施是:①取消預冷器(空氣一空氣熱交換器),使被蒸發器強制冷卻后的壓縮空氣得不到回溫加熱;②同時對制冷系統進行核算,必要時要加大壓縮機的功率、蒸發器及冷凝器的換熱面積等(實際中常用的簡單辦法是用較大規格的無預冷器冷干機來處理較小流量的氣體)。
20冷干機應怎樣正確配置過濾器?
答:來自氣源的壓縮空氣中含有大量液態水、粒徑不等的固體粉塵及油污、油蒸汽等。如果讓這些雜質直接進入冷干機,將使冷干機工作狀況惡化。例如油污會使預冷器及蒸發器里的換熱銅管受污染,影響熱交換;液態水則加大了冷干機的工作負荷,固體雜質容易堵塞排水孔。所以一般要求在冷干機進氣口上游裝一支前置過濾器,用來作雜質過濾及油水分離用,以避免上述情況的發生。前置過濾器對固體雜質的過濾精度不用很高,一般在10---25~就可以了,但對液態水和油污的分離效率則高一點為好。
冷干機的后置過濾器是否裝設,應由用戶對壓縮空氣的質量要求來確定,對一般動力用氣,配一支精度較高的主管路過濾器即可。在用氣要求更高的時候,應配置相應的除油霧過濾器或活性炭過濾器。
21使用冷干機應注意哪些事項?
答:使用冷干機應注意下列事宜:①壓縮空氣的流量壓力、溫度應在銘牌允許值范圍內;②安裝地點應通風,少粉塵,機器周圍有足夠散熱和檢修空間且不能在室外安裝,以避免雨水及陽光直射;③冷干機一般允許無基礎安裝,但地面必須找平;④應盡量靠近氣點,避免管線過長;⑤周圍環境中不應有可檢測到的腐蝕性氣體,尤其注意不能與氨制冷設備共處一室;⑥冷干機前置過濾器的過濾精度要適當,過高精度對冷干機并無必要;⑦冷卻水進出管要獨立設置,尤其是出水管不可與其他水冷設備共用,避免壓差引起排水受阻;⑧任何時候都要保持自動排水器排水暢通;⑨不要連續啟動冷干機;⑩冷干機實際處理壓縮空氣的參量指標,特別是進氣溫度、工作壓力與額定值不符時,要按樣本提供的“修正系數”進行修正,以避免出現超負荷運行。
22冷干機與活塞式空壓機配套應注意什么?
答:活塞式空壓機是非連續供氣的,在工作時有氣流脈沖產生。氣流脈沖對冷干機各部件形成強烈、持久的沖擊,會導致冷干機出現一系列機械損傷,所以冷干機與活塞式空壓機連用時,在空壓機下游側應該設置緩沖貯氣罐。
23與吸附式干燥器相比冷干機有哪些特點?答:與吸附式干燥機相比,冷凍干燥機有下列特點:①沒有氣源消耗,對大部分氣源用戶來講,使用冷干機比使用吸附干燥器來得節省能源;②無閥件磨損;③不需要定期添加、更換吸附劑;④運轉噪音低;⑤日常維護較簡單,只要按時清洗自動排水器濾網即可;⑥對氣源的前置預處理及配套空壓機無特殊要求,一般的油水分離器即可滿足冷干機對進氣質量的要求;⑦冷干機對排氣有“自潔”作用,即排出氣體中固體雜質含量較少;⑧在排出凝結水的同時,部分油蒸汽也能凝結成液態油霧隨凝結水排出。
與吸附干燥機相比,冷干機對壓縮空氣處理的“壓力露點”只能達到IO℃左右,因此氣體的干燥深度遠不及吸附式于燥器,在相當多的應用領域中,用冷干機是達不到工藝對氣源干燥度要求的。在技術界已形成了一個選型慣例:當“壓力露點”要求在零上時,冷干機;當“壓力露點”要求在零下時,吸附式干燥器是*的選擇。
24國產冷干機與進口冷干機相比有哪些特點?答:目前國產冷干機在零部件的硬件配置上與國外進口機相差不大,制冷壓縮機、制冷配件及制冷劑都大量使用品牌。而在冷干機的用戶適用性上則普遍超過了進口機,這是因為國內各生產廠家在設計、制作冷干機時已經充分考慮到國內用戶特點,尤其是氣候條件及日常維護特點。例如國產冷于機的制冷壓縮機功率普遍比同規格進口機大,這就充分適應了我國幅員遼闊、各地/不同季節氣溫差異較大的特點。另外國產機在價格上也頗具競爭性,在售后服務上更具無可相比的優勢。所以國產冷干機在國內市場上頗受歡迎的。
目前國產冷干機與進口冷干機的差距主要表現在制作工藝水平上,尤其在冷媒系統管路清潔、裝配焊接等方面差距較大。另外,進口機現在已普通使用對大氣臭氧層無破壞作用的綠色環保型制冷劑R134a,這在國產冷干機上一時還很難辦到。
25冷干機的衍生產品有哪些?答:自90年代以來,冷干機在部分領域中成功取代了吸附干燥器,并迅速發展成為一個不可忽視的產業群體。隨著市場競爭的需要,國內不時出現一些動輒冠以“第x代冷干機”的衍生產品。如:“深冷型冷干機”、“組合型冷干機”“蓄冷型冷干機”等等。作為新產品的探討與開發,未嘗是不可的。但從現實效果看來,這些衍生產品由于種種原因(有技術的,也有市場的),目前要使之形成系列化、商品化還有相當多的工作要做,要被市場大規模接受困難則更大一些。
國外許多有幾十年生產歷史、實力要雄厚得多的同類廠商,在這方面就要謹慎得多,至少在他們的產品型錄上,目前還看不到五花八門的各種冷干機衍生產品的商品介紹。
冷凍干燥機與吸附干燥器由于產品成熟,性能穩定且在價格上占有優勢,它們在各自應用領域中取得的地位,看來在近期內是很難撼動的。
26怎樣評價冷干機的熱效率?答:冷干機作為一種熱質交換設備,其熱效率是要引起人們關注的。與其他所有的熱設備一樣,冷干機的熱效率也定義成:“有效能量與供給能量之比”。
我們知道,冷干機工作的目的不是為了制冷,制冷只是為達到驅除水分獲得相對干燥壓縮空氣的中間技術手段。因此它的有效能量只能是為生成凝結水所耗費掉的冷量(Q有效),其他如排氣溫度降低所帶走的冷量等應算作“廢冷”。冷干機的供給能量則是制冷壓縮機在規定工況下的產冷量(Q供給),它通常要比蒸發器的計算熱負荷大不少。用公式來表示熱效率η=Q有效/Q供給。
27冷干機發展前景如何?
答:作為空壓機的后處理設備,冷干機只是一種用途單一的輔機。但隨著技術進步,各產業部門對氣源質量要求越來越高,冷干機市場也會越來越大,可以說,只要空壓機在發展,冷干機的前景就會越來越好。
冷干機技術的發展方向一是節能,二是綠色環保,三是控制系統的進一步完善。
冷干機與吸附式干燥器比較,在其適用領域中是相對節能的。但冷干機在小負荷運行時也存在“大馬拉小車”的能源浪費現象。人們希望冷干機的功耗能跟隨負荷變化而自行調整,以達到*節能效果,在這方面,變頻技術有良好的應用前景。而在提高換熱性能方面,采用緊湊型熱交換器,如板翅換熱器是很有希望的(目前的困難可能還是在價格方面)。
推廣使用綠色環保型制冷劑R134a,是包括冷干機在內的所有制冷設備的發展方向,在技術上現在已沒有不可逾越的障礙。但這是一個很大的社會工程,某個行業、某家企業的單獨行動除了有些商業性宣傳意義外,對整個宏大的預期目標并沒有多大現實作用。說到底,這是政府行為,需要由國家出臺政策來規定統一時限。
作為壓縮空氣后處理凈化設備,冷干機的控制系統將跟隨主機控制技術的進步而不斷完善。變頻調速、在線露點測量及控制、運行工況的即時顯示與記錄保存等方面是有不少事可做的。
28冷媒在冷凝器中的冷凝壓力有多高?
答:制冷設備冷凝器壓力的高低是有國家標準的。在正常工作時,R22的冷凝壓力以不超過1.5MPa為宜。在實際中,由于各種原因,冷凝壓力*情況時有所見。冷凝壓力過高會對制冷系統帶來很多弊病(對冷干機而言,zui直接明顯的就是露點上升),長期在高冷凝壓力下運行,會影響制冷壓縮機的使用壽命。冷干機設有高壓力保護裝置。
29冷凝壓力過高是什么原因?
答:水冷凝器壓力過高的原因有:①冷卻水量不夠,水溫過高;②冷凝器傳熱面積小;③空氣浸入冷媒系統(蒸發器銅管破裂引起);④冷凝器殼體容積小,內存冷媒液體使用有效傳熱面積減小或冷媒充注過量;⑤水冷凝器使用日久。銅管水側表面積垢;⑥自動水量調節閥開啟度小或損壞;⑦冷凍油進入制冷系統;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(干燥過濾器、電磁閥、毛細管等)有堵塞現象;10冷干機負荷太大.使蒸發壓力升高,拉高冷凝壓力。
風冷冷凝器冷凝壓力過高的原因有:①環境溫度高或通風不良;②冷凝器表面積有灰塵污垢;③冷干機負荷太大;④空氣侵入冷媒系統;⑤冷凝器傳熱面積不夠;⑥冷卻風扇風量小;⑦冷干饑安裝位置不對(如接近熱源、被太陽直曬、冷干機前后排列間距太近等);⑧控制風扇的壓力開關設定不當或損壞;⑨冷媒通路或元件有堵塞現象;10冷媒充注過多,使傳熱面積減小。
30冷凝壓力過低是什么原因?
答:冷凝器冷凝壓力過低的原因有:①冷卻水量太多或水溫太低;②環境溫度過低;③控制風扇的壓力開關或控制冷卻水的自動水量調節閥設定不當或損壞;④冷媒充注量太少;⑤冷媒管路或元件有泄漏點;⑥冷干機負荷太小。
一般講來,冷凝壓力稍低一些對冷干機和制冷系統運行并無大的影響,但冷凝壓力過低有時會導致蒸發壓力下降,使蒸發器內結霜甚至出現壓縮機“液壓縮”,這是需要防止的。