冷凍式枯燥器原理、構(gòu)造學(xué)習(xí)教材一、冷干機(jī)的組成:為了實(shí)現(xiàn)壓縮空氣枯燥的目的，又表達(dá)節(jié)能的目標(biāo)，一臺標(biāo)準(zhǔn)的冷干機(jī)應(yīng)包括以下部件，具體為：冷卻降溫局部：包括預(yù)冷器〔空氣與空氣的熱交換器〕、蒸發(fā)器〔空氣與制冷劑液體的熱交換器〕；氣水分別與排放局部：包括氣水分別器、自動(dòng)排水器；制冷局部：包括制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、氟路電磁閥、壓力開關(guān)、壓力掌握器〔水量調(diào)整閥〕、貯液罐、過濾枯燥器、截止閥等；電氣局部：包括啟停開關(guān)、接觸器、繼電器、PC電腦板等；儀表局部：包括進(jìn)出口空氣壓力表、制冷劑高、低壓力表等。二、各主要部件的工作原理及作用:1、預(yù)冷器：絕大多數(shù)冷干機(jī)具有預(yù)冷器，預(yù)冷器是一種空氣與空氣進(jìn)展熱交換的換熱器，一般為列管式換熱器〔也稱管殼式換熱器〕。預(yù)冷器在冷干機(jī)里的主要作用是“回收”被蒸發(fā)器冷卻后壓縮空氣所攜帶的冷量，并用這局部冷量來冷卻攜帶大量水蒸氣的較高溫度的壓縮空氣〔即從空壓機(jī)排出，經(jīng)過空40℃以上的飽和壓縮空氣〕，從而減輕了冷干機(jī)制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷，到達(dá)節(jié)約能源的目的。另一方面，低溫壓縮空氣在預(yù)冷器里溫度得到上升，使輸降低了枯燥后壓縮空氣的相對濕度〔一般小于20％〕，對防止金屬的銹蝕有利。有些用戶〔如與空分設(shè)備配套冷空氣的冷量得不到回收利用，蒸發(fā)器熱負(fù)荷會增加很多。在這種狀況下，不僅需要加大制冷壓縮機(jī)的功率〔都需要相應(yīng)增大。從能量回收角度講，我們總期望冷干機(jī)排氣溫度越高越好〔排氣溫度高，說明能量回收多〕，最好進(jìn)出口沒4515℃以上的狀況并不鮮見。2、蒸發(fā)器：蒸發(fā)器是冷干機(jī)主要的換熱部件。構(gòu)造與預(yù)冷器不同，一般冷干機(jī)的蒸發(fā)器是由殼體和內(nèi)膽組成，內(nèi)膽由一簇紫銅管組成。在蒸發(fā)器中，從預(yù)冷器流出的經(jīng)過預(yù)冷卻的壓縮空氣在殼層沿折流板上下流淌，制冷劑在管內(nèi)流淌，壓縮空氣被強(qiáng)制冷卻，其中大局部水蒸氣分散成液態(tài)水排出機(jī)外，從而使壓縮空氣得到枯燥。蒸發(fā)器內(nèi)膽管內(nèi)液體制冷劑吸取壓縮空氣的熱量后蒸發(fā)成蒸汽，這一過程是相變過程，在制冷劑液體相變成氣體時(shí)，蒸發(fā)壓力保持不變，蒸發(fā)溫度在大局部時(shí)間里也保持不變〔在制冷劑完全蒸發(fā)成氣體后，在蒸發(fā)器末端會過熱，膨脹閥就是依據(jù)過熱度調(diào)整供液量的，具體可參閱有關(guān)制冷書籍〕，壓縮空氣在熱交換過程中溫度會越來越接近制冷劑的蒸發(fā)溫度。但由于受到冷干機(jī)構(gòu)造和本錢的限制，蒸發(fā)器換熱面積不行能無限增大，壓縮空氣與制冷劑之間的傳熱溫差總是存在的。因此壓縮空氣所能到達(dá)的溫度〔表觀露點(diǎn)溫度〕，在任何時(shí)候也不行能等于或低于蒸發(fā)溫度，壓縮空氣最終被冷卻到的溫度值取決于多種因素，例如：制冷量、制冷劑的蒸發(fā)溫度〔蒸發(fā)壓力〕、蒸發(fā)器的換熱面積、壓縮空氣的流速、熱負(fù)荷等。在冷干機(jī)實(shí)際運(yùn)行中壓縮空氣的最終冷卻溫度值蒸發(fā)溫度高3－5℃是正常的。由于蒸發(fā)器的換熱介質(zhì)是熱力學(xué)性質(zhì)截然不同的壓縮空氣與制冷劑，制冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)不空氣的導(dǎo)熱系數(shù)高得多，因此，蒸發(fā)器換熱效率的凹凸打算在壓縮空氣側(cè)。為了盡可能獲得較高的傳熱效率，應(yīng)加大壓縮空氣側(cè)的換熱面積以抵消其熱阻。制冷系統(tǒng)的臥式蒸發(fā)器可分“干式蒸發(fā)器”和“滿液式蒸發(fā)器”兩種。前者制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，空氣在管外流淌。滿液式蒸發(fā)器中，液體制冷劑在管外蒸發(fā)，被冷卻的壓縮空氣在管內(nèi)流淌，制冷劑將換熱銅管全部浸沒。滿液式蒸發(fā)器在冷干機(jī)中用得較少，緣由是：1〕在水蒸氣冷凝成水滴的過程中，首先會在蒸發(fā)器內(nèi)膽鋁翅片外表形成一層水膜，臥式安裝蒸發(fā)器可使水膜成珠狀下滴快速更換熱外表。假設(shè)立式安裝水滴就會沿?fù)Q熱管外表成簾狀流淌，簾狀流淌使水膜變厚影響傳熱；冷凍機(jī)油易溶于制冷劑，且不易排解，在滿液式蒸發(fā)器中既影響傳熱效果又影響回油，嚴(yán)峻時(shí)導(dǎo)致壓縮機(jī)缺油運(yùn)行；制冷劑充注量大。LD系列冷干機(jī)承受的是干式蒸發(fā)器并承受臥式安裝。3、冷凝器在冷干機(jī)中冷凝器的作用是將制冷壓縮機(jī)排出的高壓、過熱制冷劑蒸汽冷卻成為液態(tài)制冷劑。通常冷凝器分為風(fēng)冷式和水冷式兩種。因此冷干機(jī)也分為風(fēng)冷式冷干機(jī)和水冷式冷干機(jī)兩種。風(fēng)冷凝器為翅片式構(gòu)造，與家用空調(diào)的室外機(jī)類似；水冷凝器為列管式〔管殼式〕構(gòu)造。風(fēng)冷凝器不需要冷卻水，適合于供水困難地區(qū)或移動(dòng)性場合應(yīng)用。但風(fēng)〔空氣〕冷卻效果比水差得多，其體積比同規(guī)格的水冷凝器大，所以一般只適用于中、小型冷干機(jī)。風(fēng)冷凝器不適于在氣溫高或通風(fēng)不良、多粉塵的環(huán)境下使用。〔〕，與冷卻介質(zhì)進(jìn)展對流熱交換，冷煤氣體放出熱量后分散成液體從冷凝器下部流出。4、制冷壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)種類在壓縮式制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)有：活塞式、螺桿式、旋轉(zhuǎn)〔滑片〕式和渦旋式等四種，其中活塞式又分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。目前，冷干機(jī)承受最多的是全封閉〔包括活塞式、旋轉(zhuǎn)式和渦旋式〕壓縮機(jī)和半封閉活塞式壓縮機(jī)。制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)制冷壓縮機(jī)的制冷量與其工況〔即蒸發(fā)溫度、冷凝溫度〕親熱相關(guān)。蒸發(fā)溫度低，壓縮機(jī)單位制冷量就少；冷凝溫度高，壓縮機(jī)單位制冷量就少。所以試圖通過降低冷干機(jī)的蒸發(fā)溫度來降低壓縮空氣的“壓在制冷設(shè)備中就有稱為“液擊”的故障：在冷干機(jī)運(yùn)行時(shí)，假設(shè)進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的制冷劑液體過多或蒸發(fā)壓力太低〔此時(shí)，負(fù)荷較低或制冷量過大〕而無法完全被壓縮空氣蒸發(fā)，那么未蒸發(fā)的制冷劑液體會被吸入為了防止壓縮機(jī)產(chǎn)生“液擊”，在冷干機(jī)中一般實(shí)行了以下措施：a)選用防液擊的制冷壓縮機(jī)；設(shè)置低壓儲液器，保證只允許氣態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)；露”，這是正?，F(xiàn)象；但是假設(shè)吸氣溫度低于0℃時(shí)，就會“結(jié)霜”，這說明制冷量可能過大，需要對冷干機(jī)進(jìn)展工作點(diǎn)調(diào)整。5、氣水分別器和自動(dòng)排水器氣水分別器：氣水分別器是冷干機(jī)的關(guān)鍵部件之一。濕熱壓縮空氣被預(yù)冷器和蒸發(fā)器冷卻后，會有大量的分散水析出，這就需要用高效的手段把壓縮空氣和分散液分別，實(shí)現(xiàn)真正枯燥壓縮空氣的目的，因此經(jīng)過氣水分別器處理后的壓縮空氣才具有真正的露點(diǎn)溫度。壓縮空氣中承受的氣水分別器類型有：擋板式分別器擋板分別器是慣性分別器的一種。這種分別器由多塊擋板組成“百葉窗”式構(gòu)造。檔板材料對液態(tài)水滴應(yīng)有良好的浸潤作用，液滴在與擋板碰撞后，大局部會附著在在擋板上，并在其外表生成很薄的一層液體后順著擋板流下來，在擋板邊緣集聚成更大顆粒的液滴，液滴在本身重力作用下與空氣分別。我公司冷干機(jī)的蒸發(fā)器就具有擋板分別器的功能〔折流板〕。過濾式分別器如用過濾器作冷干機(jī)的氣水分別器，確實(shí)可以到達(dá)很好的分別效果，由于過濾器對肯定粒徑水滴的過濾換濾芯的本錢都比較大，不經(jīng)濟(jì)。旋風(fēng)分別器旋風(fēng)分別器也是一種慣性分別器，較多地用于氣固分別，如大氣除塵時(shí)作為預(yù)處理去除空氣中的較大顆粒。其原理是壓縮空氣沿筒壁切線方向進(jìn)入分別器后，在里面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，混在氣體中的液滴也跟著一起旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生離心力，質(zhì)量大的液滴所產(chǎn)生的離心力大，在離心力作用下大液滴向外壁移動(dòng)，遇到外壁〔也是擋板〕后再集聚長大并與氣體分別；而粒徑較小的液滴卻在氣體壓力作用下向呈負(fù)壓狀態(tài)的中心軸線遷移。這種分別器的缺點(diǎn)是其分別效率在其額定處理量時(shí)較高，一但偏離其分別效率就比較差，導(dǎo)致露點(diǎn)上升。自動(dòng)排水器冷干機(jī)工作時(shí)會在預(yù)冷器及蒸發(fā)器容器里積聚大量分散水，假設(shè)不準(zhǔn)時(shí)、徹底排出這些分散液，冷于機(jī)就成了一只貯水器。這會導(dǎo)致：①冷干機(jī)的排氣中大量夾帶液態(tài)水，使冷干機(jī)的工作失去意義；②使壓縮空氣流通面積變小，空氣壓力降提高.③機(jī)內(nèi)分散液要吸取局部冷量，使冷干機(jī)負(fù)荷增加，對節(jié)能不利；SMCAD402型。②倒桶式自動(dòng)排水器③電磁時(shí)間掌握排水器:以時(shí)間掌握電磁閥的開啟周期和開啟時(shí)間，這一類在近幾年應(yīng)用較多。該類排水器排水時(shí)有大量的壓縮空氣排出，而且依據(jù)壓縮空氣中含水多少需要調(diào)整排水周期和排水時(shí)間。④液位掌握自動(dòng)排水器。這一類排水器是最節(jié)能的，排水時(shí)幾乎沒有壓縮空氣排出，但價(jià)格較高。這里著重介紹浮球式自動(dòng)排水器的工作原理〔其他自動(dòng)排水器工作原理參見制造商的說明書〕當(dāng)排水器貯水杯內(nèi)的水位未到達(dá)肯定高度時(shí)，壓縮空氣的壓力將浮球壓下關(guān)閉排水孔，就不會造成氣流泄漏；隨〔此時(shí)冷干機(jī)內(nèi)并不積水浮球式自動(dòng)排水器不僅在冷干機(jī)中得到應(yīng)用，而且可在貯氣罐、后冷卻器及過濾器等多種氣源處理設(shè)備上等處廣泛應(yīng)用。在冷干機(jī)中自動(dòng)排水器可以說是最易出故障的一個(gè)部件。這是由于冷于機(jī)所排出的分散水〔〔而幾乎全部的自動(dòng)排水器的排水孔直徑都很小，簡潔被堵塞，因此自動(dòng)排水器〔除電磁式自排水器〕進(jìn)口處裝有一只濾網(wǎng)。但使用時(shí)間長了，濾網(wǎng)也會被油污雜質(zhì)堵塞，假設(shè)不準(zhǔn)時(shí)清洗，將使自動(dòng)排水器失去作用。所以，每隔肯定時(shí)間清洗排水器里的濾網(wǎng)是很重要的，也是冷干機(jī)的日常維護(hù)工作的內(nèi)容之一。由于自動(dòng)排水器是靠內(nèi)外壓差進(jìn)展排水的，因此在實(shí)際使用時(shí)要求有肯定壓力才能工作，例如常用的AD-402型自動(dòng)排水器最低工作氣壓是0.15MPa，壓力太低因無法建立密封而消滅漏氣現(xiàn)象。固然壓力不能超過其額定工作壓力。在環(huán)境溫度低于零度時(shí)要放盡貯水杯內(nèi)的分散水，以防結(jié)冰、凍裂。1、為什么冷干機(jī)的合理壓縮空氣露點(diǎn)溫度為0℃以上？要降低壓縮空氣溫度，勢必制冷劑的蒸發(fā)溫度也降得很低。冷干機(jī)在冷卻壓縮空氣時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)膽的翅片外表有一層膜狀冷凝水存在，假設(shè)由于蒸發(fā)溫度的降低使翅片外表溫度在零度以下，其外表冷凝水就可能結(jié)冰，這時(shí)：由于蒸發(fā)器內(nèi)膽翅片外表附著一層導(dǎo)熱系數(shù)小得多的冰，大大降低了換熱效率，壓縮空氣不能充分冷卻，同時(shí)由于吸取不到足夠的熱量，制冷劑蒸發(fā)溫度有進(jìn)一步降低的可能，如此循環(huán)的結(jié)果，必將給制冷系統(tǒng)帶來很多不良后果〔譬如產(chǎn)生“液壓縮”〕；由于蒸發(fā)器內(nèi)膽翅片的間距不大，一旦翅片上結(jié)冰后會削減壓縮空氣的流通面積，嚴(yán)峻時(shí)甚至?xí)箽饴范氯?，即“冰堵”；總上所述，冷干機(jī)的壓縮露點(diǎn)溫度應(yīng)在0℃以上，為了防止露點(diǎn)溫度過低，冷干機(jī)里設(shè)置了能量旁路保護(hù)〔由旁通閥或氟路電磁閥來實(shí)現(xiàn)〕。當(dāng)露點(diǎn)溫度低于0℃時(shí)，旁路閥〔或氟路電磁閥〕自動(dòng)翻開〔開度增大〕，將未經(jīng)冷凝高溫高壓制冷劑蒸汽直接注人蒸發(fā)器的入口〔或壓縮機(jī)入口的氣液分別罐〕，使0℃以上。從系統(tǒng)能耗來講，蒸發(fā)溫度過低導(dǎo)致壓縮機(jī)制冷系數(shù)大幅下降，能耗增加。2、冷凍式枯燥器是如何掌握露點(diǎn)溫度？任何用戶的壓縮空氣負(fù)荷總是變化的，因此要求冷干機(jī)的制冷量也相應(yīng)變化以適應(yīng)壓縮空氣的負(fù)荷變化，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓力露點(diǎn)。在冷干機(jī)中，膨脹閥〔或毛細(xì)管〕、旁通閥〔氟路電磁閥〕、水量調(diào)整閥/壓力開關(guān)等部件參與了冷干機(jī)制冷量的調(diào)整。1、膨脹閥的節(jié)流作用把經(jīng)過冷凝的制冷劑從常溫高壓變成低溫低壓并供給蒸發(fā)器，同時(shí)通過檢測制冷壓縮機(jī)的吸氣過熱度掌握制冷劑供液量，以到達(dá)調(diào)整蒸發(fā)器的制冷量與壓縮空氣負(fù)荷相適應(yīng)的目的。2、在膨脹閥削減蒸發(fā)器供液量以適應(yīng)壓縮空氣負(fù)荷變化同時(shí)，旁通閥也動(dòng)作——把未經(jīng)冷凝的制冷劑直接旁通至膨脹閥后或壓縮機(jī)吸氣側(cè)，其作用是：制冷壓縮機(jī)在工作時(shí)，排氣量是不變的，當(dāng)膨脹閥削減供給蒸發(fā)器的制冷劑后有一局部制冷劑停留在制冷系統(tǒng)的高壓側(cè)，實(shí)行旁通可以使制冷循環(huán)的正常進(jìn)展；防止壓縮空氣負(fù)荷削減時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)冰〔即“冰堵”〕現(xiàn)象的產(chǎn)生〔由于負(fù)荷削減時(shí)，蒸發(fā)器銅管外表溫度可能低于水的冰點(diǎn)，分散水就會在蒸發(fā)器里結(jié)冰而堵塞氣流通道〕；可以預(yù)防壓縮機(jī)“液擊”現(xiàn)象的產(chǎn)生。3、 制冷系統(tǒng)是一個(gè)循環(huán)過程，因此通過膨脹閥和旁通閥調(diào)整蒸發(fā)器和壓縮機(jī)適應(yīng)了壓縮空氣負(fù)荷后，也要求冷凝器的冷凝力量適應(yīng)蒸發(fā)器的負(fù)荷變化。在冷干機(jī)中冷凝器的冷凝力量是通過水量調(diào)整閥〔水冷凝器〕或壓力開關(guān)〔風(fēng)冷凝器〕來調(diào)整：通過檢測制冷劑冷凝壓力，水量調(diào)整閥可以自動(dòng)調(diào)整其閥芯開啟度來掌握冷卻水量，保持制冷劑壓力在正常值范圍內(nèi)。通過檢測制冷劑冷凝壓力，壓力開關(guān)可以自動(dòng)啟動(dòng)/停頓冷凝器的冷卻風(fēng)扇，保持制冷劑壓力在正常值范圍內(nèi)。3、關(guān)于冷干機(jī)的露點(diǎn)溫度受制于水的“冰點(diǎn)”的限制，理論上冷干機(jī)所能到達(dá)的最低壓力露點(diǎn)溫度應(yīng)為0℃。在不同廠家的產(chǎn)品樣本上，冷干機(jī)的“壓力露點(diǎn)”有多種不同的標(biāo)注：0ll.6或1.7℃35F232-10℃等。那么冷干機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中所能到達(dá)的露點(diǎn)溫度到底有多少呢？我們知道，冷干機(jī)“壓力露點(diǎn)”受三個(gè)條件限制，即：受冷凝水結(jié)冰的限制；受蒸發(fā)器換熱面積不能無限增大的限制〔壓縮空氣與制冷劑之間有溫差；受氣水分別效率達(dá)不到100