冷干机的原理、结构学习教材

冷冻式枯燥器原理、构造学习教材一、冷干机的组成:为了实现压缩空气枯燥的目的，又表达节能的目标，一台标准的冷干机应包括以下部件，具体为：冷却降温局部：包括预冷器〔空气与空气的热交换器〕、蒸发器〔空气与制冷剂液体的热交换器〕；气水分别与排放局部：包括气水分别器、自动排水器；制冷局部：包括制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、氟路电磁阀、压力开关、压力掌握器〔水量调整阀〕、贮液罐、过滤枯燥器、截止阀等；电气局部：包括启停开关、接触器、继电器、PC电脑板等；仪表局部：包括进出口空气压力表、制冷剂高、低压力表等。二、各主要部件的工作原理及作用:1、预冷器：绝大多数冷干机具有预冷器，预冷器是一种空气与空气进展热交换的换热器，一般为列管式换热器〔也称管壳式换热器〕。预冷器在冷干机里的主要作用是“回收”被蒸发器冷却后压缩空气所携带的冷量，并用这局部冷量来冷却携带大量水蒸气的较高温度的压缩空气〔即从空压机排出，经过空40℃以上的饱和压缩空气〕，从而减轻了冷干机制冷系统的热负荷，到达节约能源的目的。另一方面，低温压缩空气在预冷器里温度得到上升，使输降低了枯燥后压缩空气的相对湿度〔一般小于20％〕，对防止金属的锈蚀有利。有些用户〔如与空分设备配套冷空气的冷量得不到回收利用，蒸发器热负荷会增加很多。在这种状况下，不仅需要加大制冷压缩机的功率〔都需要相应增大。从能量回收角度讲，我们总期望冷干机排气温度越高越好〔排气温度高，说明能量回收多〕，最好进出口没4515℃以上的状况并不鲜见。2、蒸发器：蒸发器是冷干机主要的换热部件。构造与预冷器不同，一般冷干机的蒸发器是由壳体和内胆组成，内胆由一簇紫铜管组成。在蒸发器中，从预冷器流出的经过预冷却的压缩空气在壳层沿折流板上下流淌，制冷剂在管内流淌，压缩空气被强制冷却，其中大局部水蒸气分散成液态水排出机外，从而使压缩空气得到枯燥。蒸发器内胆管内液体制冷剂吸取压缩空气的热量后蒸发成蒸汽，这一过程是相变过程，在制冷剂液体相变成气体时，蒸发压力保持不变，蒸发温度在大局部时间里也保持不变〔在制冷剂完全蒸发成气体后，在蒸发器末端会过热，膨胀阀就是依据过热度调整供液量的，具体可参阅有关制冷书籍〕，压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近制冷剂的蒸发温度。但由于受到冷干机构造和本钱的限制，蒸发器换热面积不行能无限增大，压缩空气与制冷剂之间的传热温差总是存在的。因此压缩空气所能到达的温度〔表观露点温度〕，在任何时候也不行能等于或低于蒸发温度，压缩空气最终被冷却到的温度值取决于多种因素，例如：制冷量、制冷剂的蒸发温度〔蒸发压力〕、蒸发器的换热面积、压缩空气的流速、热负荷等。在冷干机实际运行中压缩空气的最终冷却温度值蒸发温度高3－5℃是正常的。由于蒸发器的换热介质是热力学性质截然不同的压缩空气与制冷剂，制冷剂的导热系数不空气的导热系数高得多，因此，蒸发器换热效率的凹凸打算在压缩空气侧。为了尽可能获得较高的传热效率，应加大压缩空气侧的换热面积以抵消其热阻。制冷系统的卧式蒸发器可分“干式蒸发器”和“满液式蒸发器”两种。前者制冷剂在管内蒸发，空气在管外流淌。满液式蒸发器中，液体制冷剂在管外蒸发，被冷却的压缩空气在管内流淌，制冷剂将换热铜管全部浸没。满液式蒸发器在冷干机中用得较少，缘由是：1〕在水蒸气冷凝成水滴的过程中，首先会在蒸发器内胆铝翅片外表形成一层水膜，卧式安装蒸发器可使水膜成珠状下滴快速更换热外表。假设立式安装水滴就会沿换热管外表成帘状流淌，帘状流淌使水膜变厚影响传热；冷冻机油易溶于制冷剂，且不易排解，在满液式蒸发器中既影响传热效果又影响回油，严峻时导致压缩机缺油运行；制冷剂充注量大。LD系列冷干机承受的是干式蒸发器并承受卧式安装。3、冷凝器在冷干机中冷凝器的作用是将制冷压缩机排出的高压、过热制冷剂蒸汽冷却成为液态制冷剂。通常冷凝器分为风冷式和水冷式两种。因此冷干机也分为风冷式冷干机和水冷式冷干机两种。风冷凝器为翅片式构造，与家用空调的室外机类似；水冷凝器为列管式〔管壳式〕构造。风冷凝器不需要冷却水，适合于供水困难地区或移动性场合应用。但风〔空气〕冷却效果比水差得多，其体积比同规格的水冷凝器大，所以一般只适用于中、小型冷干机。风冷凝器不适于在气温高或通风不良、多粉尘的环境下使用。〔〕，与冷却介质进展对流热交换，冷煤气体放出热量后分散成液体从冷凝器下部流出。4、制冷压缩机制冷压缩机种类在压缩式制冷系统中，压缩机有：活塞式、螺杆式、旋转〔滑片〕式和涡旋式等四种，其中活塞式又分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。目前，冷干机承受最多的是全封闭〔包括活塞式、旋转式和涡旋式〕压缩机和半封闭活塞式压缩机。制冷压缩机的运行特点制冷压缩机的制冷量与其工况〔即蒸发温度、冷凝温度〕亲热相关。蒸发温度低，压缩机单位制冷量就少；冷凝温度高，压缩机单位制冷量就少。所以试图通过降低冷干机的蒸发温度来降低压缩空气的“压在制冷设备中就有称为“液击”的故障：在冷干机运行时，假设进入蒸发器时的制冷剂液体过多或蒸发压力太低〔此时，负荷较低或制冷量过大〕而无法完全被压缩空气蒸发，那么未蒸发的制冷剂液体会被吸入为了防止压缩机产生“液击”，在冷干机中一般实行了以下措施：a)选用防液击的制冷压缩机；设置低压储液器，保证只允许气态制冷剂进入压缩机；露”，这是正常现象；但是假设吸气温度低于0℃时，就会“结霜”，这说明制冷量可能过大，需要对冷干机进展工作点调整。5、气水分别器和自动排水器气水分别器：气水分别器是冷干机的关键部件之一。湿热压缩空气被预冷器和蒸发器冷却后，会有大量的分散水析出，这就需要用高效的手段把压缩空气和分散液分别，实现真正枯燥压缩空气的目的，因此经过气水分别器处理后的压缩空气才具有真正的露点温度。压缩空气中承受的气水分别器类型有：挡板式分别器挡板分别器是惯性分别器的一种。这种分别器由多块挡板组成“百叶窗”式构造。档板材料对液态水滴应有良好的浸润作用，液滴在与挡板碰撞后，大局部会附着在在挡板上，并在其外表生成很薄的一层液体后顺着挡板流下来，在挡板边缘集聚成更大颗粒的液滴，液滴在本身重力作用下与空气分别。我公司冷干机的蒸发器就具有挡板分别器的功能〔折流板〕。过滤式分别器如用过滤器作冷干机的气水分别器，确实可以到达很好的分别效果，由于过滤器对肯定粒径水滴的过滤换滤芯的本钱都比较大，不经济。旋风分别器旋风分别器也是一种惯性分别器，较多地用于气固分别，如大气除尘时作为预处理去除空气中的较大颗粒。其原理是压缩空气沿筒壁切线方向进入分别器后，在里面产生旋转，混在气体中的液滴也跟着一起旋转并产生离心力，质量大的液滴所产生的离心力大，在离心力作用下大液滴向外壁移动，遇到外壁〔也是挡板〕后再集聚长大并与气体分别；而粒径较小的液滴却在气体压力作用下向呈负压状态的中心轴线迁移。这种分别器的缺点是其分别效率在其额定处理量时较高，一但偏离其分别效率就比较差，导致露点上升。自动排水器冷干机工作时会在预冷器及蒸发器容器里积聚大量分散水，假设不准时、彻底排出这些分散液，冷于机就成了一只贮水器。这会导致：①冷干机的排气中大量夹带液态水，使冷干机的工作失去意义；②使压缩空气流通面积变小，空气压力降提高.③机内分散液要吸取局部冷量，使冷干机负荷增加，对节能不利；SMCAD402型。②倒桶式自动排水器③电磁时间掌握排水器:以时间掌握电磁阀的开启周期和开启时间，这一类在近几年应用较多。该类排水器排水时有大量的压缩空气排出，而且依据压缩空气中含水多少需要调整排水周期和排水时间。④液位掌握自动排水器。这一类排水器是最节能的，排水时几乎没有压缩空气排出，但价格较高。这里着重介绍浮球式自动排水器的工作原理〔其他自动排水器工作原理参见制造商的说明书〕当排水器贮水杯内的水位未到达肯定高度时，压缩空气的压力将浮球压下关闭排水孔，就不会造成气流泄漏；随〔此时冷干机内并不积水浮球式自动排水器不仅在冷干机中得到应用，而且可在贮气罐、后冷却器及过滤器等多种气源处理设备上等处广泛应用。在冷干机中自动排水器可以说是最易出故障的一个部件。这是由于冷于机所排出的分散水〔〔而几乎全部的自动排水器的排水孔直径都很小，简洁被堵塞，因此自动排水器〔除电磁式自排水器〕进口处装有一只滤网。但使用时间长了，滤网也会被油污杂质堵塞，假设不准时清洗，将使自动排水器失去作用。所以，每隔肯定时间清洗排水器里的滤网是很重要的，也是冷干机的日常维护工作的内容之一。由于自动排水器是靠内外压差进展排水的，因此在实际使用时要求有肯定压力才能工作，例如常用的AD-402型自动排水器最低工作气压是0.15MPa，压力太低因无法建立密封而消灭漏气现象。固然压力不能超过其额定工作压力。在环境温度低于零度时要放尽贮水杯内的分散水，以防结冰、冻裂。1、为什么冷干机的合理压缩空气露点温度为0℃以上？要降低压缩空气温度，势必制冷剂的蒸发温度也降得很低。冷干机在冷却压缩空气时，蒸发器内胆的翅片外表有一层膜状冷凝水存在，假设由于蒸发温度的降低使翅片外表温度在零度以下，其外表冷凝水就可能结冰，这时：由于蒸发器内胆翅片外表附着一层导热系数小得多的冰，大大降低了换热效率，压缩空气不能充分冷却，同时由于吸取不到足够的热量，制冷剂蒸发温度有进一步降低的可能，如此循环的结果，必将给制冷系统带来很多不良后果〔譬如产生“液压缩”〕；由于蒸发器内胆翅片的间距不大，一旦翅片上结冰后会削减压缩空气的流通面积，严峻时甚至会使气路堵塞，即“冰堵”；总上所述，冷干机的压缩露点温度应在0℃以上，为了防止露点温度过低，冷干机里设置了能量旁路保护〔由旁通阀或氟路电磁阀来实现〕。当露点温度低于0℃时，旁路阀〔或氟路电磁阀〕自动翻开〔开度增大〕，将未经冷凝高温高压制冷剂蒸汽直接注人蒸发器的入口〔或压缩机入口的气液分别罐〕，使0℃以上。从系统能耗来讲，蒸发温度过低导致压缩机制冷系数大幅下降，能耗增加。2、冷冻式枯燥器是如何掌握露点温度？任何用户的压缩空气负荷总是变化的，因此要求冷干机的制冷量也相应变化以适应压缩空气的负荷变化，从而实现稳定的压力露点。在冷干机中，膨胀阀〔或毛细管〕、旁通阀〔氟路电磁阀〕、水量调整阀/压力开关等部件参与了冷干机制冷量的调整。1、膨胀阀的节流作用把经过冷凝的制冷剂从常温高压变成低温低压并供给蒸发器，同时通过检测制冷压缩机的吸气过热度掌握制冷剂供液量，以到达调整蒸发器的制冷量与压缩空气负荷相适应的目的。2、在膨胀阀削减蒸发器供液量以适应压缩空气负荷变化同时，旁通阀也动作——把未经冷凝的制冷剂直接旁通至膨胀阀后或压缩机吸气侧，其作用是：制冷压缩机在工作时，排气量是不变的，当膨胀阀削减供给蒸发器的制冷剂后有一局部制冷剂停留在制冷系统的高压侧，实行旁通可以使制冷循环的正常进展；防止压缩空气负荷削减时，蒸发器内结冰〔即“冰堵”〕现象的产生〔由于负荷削减时，蒸发器铜管外表温度可能低于水的冰点，分散水就会在蒸发器里结冰而堵塞气流通道〕；可以预防压缩机“液击”现象的产生。3、 制冷系统是一个循环过程，因此通过膨胀阀和旁通阀调整蒸发器和压缩机适应了压缩空气负荷后，也要求冷凝器的冷凝力量适应蒸发器的负荷变化。在冷干机中冷凝器的冷凝力量是通过水量调整阀〔水冷凝器〕或压力开关〔风冷凝器〕来调整：通过检测制冷剂冷凝压力，水量调整阀可以自动调整其阀芯开启度来掌握冷却水量，保持制冷剂压力在正常值范围内。通过检测制冷剂冷凝压力，压力开关可以自动启动/停顿冷凝器的冷却风扇，保持制冷剂压力在正常值范围内。3、关于冷干机的露点温度受制于水的“冰点”的限制，理论上冷干机所能到达的最低压力露点温度应为0℃。在不同厂家的产品样本上，冷干机的“压力露点”有多种不同的标注：0ll.6或1.7℃35F232-10℃等。那么冷干机在实际运行过程中所能到达的露点温度到底有多少呢？我们知道，冷干机“压力露点”受三个条件限制，即：受冷凝水结冰的限制；受蒸发器换热面积不能无限增大的限制〔压缩空气与制冷剂之间有温差；受气水分别效率达不到100