1常用冷干机分几类?
答:常用冷干机按冷凝器的冷却方式分有风冷型、水冷型两种;按进气温度高低分有高温进行气型(80℃以下)和常温进气型(40℃左右);按工作压力分有普通型(0.3—1.0MPa)和中、高压型(1.2MPa以上)。此外许多特殊规格的冷干机可以用来处理非空气类介质,如:二氧化碳、氢气、天然气、高炉煤气、氮气等。
2冷干机有哪些技术参数?
答:冷干机的技术参数主要有:处理量(Nm3/min),进气温度(℃),工作压力(MPa),压力降(MPa),
压缩机功率(Kw),冷却水耗量(t/h)。
冷干机的目标性参数一“压力露点”(℃),在国外厂商的产品目录上一般并不作为独立参数标注在“性能规格表”上。究其原因,“压力露点”与被处理压缩空气的很多参数有关。如果标出“压力露点”,也一定附带说明相关条件(诸如进气温度、工作压力、环境温度等)。
3冷干机负荷高低取决于哪些因素?
答:冷干机负荷的高低取决于被处理压缩空气的含水量,含水量越多,负荷就越高。因此冷干机的工作负荷除了直接与被处理压缩空气的流量(Nm3/min)有关外,对冷干机负荷zui有影响的参数还有:①进气温度:温度越高,空气含水量就越多,冷干机负荷就也越高;②工作压力:在温度相同条件下,饱和空气压力越低,含水量就越多,冷干机负荷就也越高。此外空压机吸气环境下的相对湿度对压缩空气的饱和含水量也有关系(见题l一10),因此也对冷干机负荷产生影响:相对湿度越大,饱和压缩气体中所含水分就越多,冷干机负荷越高。
4冷干机的冷媒蒸发压力是如何控制的?
答:冷媒蒸发压力是制冷设备正常工作的重要参数。蒸发压力高,蒸发温度也高,压缩空气就达不到应有的冷却温度,导致露点过高。蒸发温度过低,使压缩机制冷量下降,同样影响压缩空气的露点,而且易造成“液压缩”事故。所以蒸发温度必须控制在一个合理的范围内。
风冷型冷干机用压力控制器检测冷媒蒸发压力(或冷凝压力),在压力达到某一设定上*打开风扇,使冷凝器强迫通风冷却,通过降低冷媒高压的办法来限制冷媒低压上升;压力低于某一设定下*,风扇停止,使冷媒蒸发压力不致降得过低。
水冷型冷干机是通过自动水量调节阀的开启度来控制冷却水量,使冷媒压力保持在正常值的。
5目前国产冷干机使用哪种冷媒?有什么特点?
答:目前国产冷干机极大多数都采用R22作冷媒。它的特点是:不燃烧、不爆炸、无色、无味、毒性小,属安全型制冷剂;R22单位体积制冷量比R12及其替代物R134a大将近50%;R22与润滑油之间是微溶的。它们在压缩机曲轴箱和冷凝器里是相互溶解的。在
蒸发器内又分离开。
R22在有微量水分存在情况下会产生酸,对金属起缓慢的腐蚀作用。所以在冷媒灌注、冷冻油添加时要谨防水分进入系统。
6目前国产冷干全面推广使用R134a尚有哪些困难?
答:近年来由于环保需要,一些工业化国家已开始采用R134a作冷干机的制冷剂。R134a制冷剂的热力学性质与R12比较接近,是R12的替代品。但是冷干机中大量使用的是R22,其单位体积制冷量要比R12(或R134a)大50%左右。如果用R134a来代替R22,则目前冷干机制冷系统的热力计算、结构设计都将作重大修改。另外,R134a对水分的限制比R22要严格得多,特别是对两器(蒸发器和冷凝器)的干燥处理,冷媒及冷冻油的灌注方法、现场制作及检修环境都将有严格得多的要求。所以这种替代成本将是非常高的。
7压缩机产冷量与冷干机负荷有什么关系?
答:热负荷计算是冷干机制冷系统设计的基础。在有预冷器存在的情况下,我们将蒸发器热负荷作为选择制冷压缩机及制冷系统其他部件的依据。由于冷干机的工作条件在不断变化,蒸发器热负荷随进气温度、气体压力、环境条件(温度、湿度等)变化而变化。各厂家蒸发器计算热负荷的确定原则不尽相同。但在任何情况下,制冷压缩机的产冷量总是要大于蒸发器的计算热负荷,不然就不能保证在工况条件下压缩空气的处理效果。
对一台已选定的制冷压缩机来讲,产冷量主要取决于蒸发温度和冷凝温度(由LgP—i图可以作具体计算),而与蒸发器热负荷没有关系。这就是为什么在低负荷时冷干机会出现“大马拉小车”的现象。
8冷干机凝结水是怎样生成的?
答:通常饱和的高温压缩空气进入冷干机后,所含的水蒸气由两条途径凝结成液态水,即:①直接与冷面接触的水蒸气以预冷器、蒸发器的低温面(如换热铜管外表面、散热翅片、折流档板及容器壳体内表面)为载体冷凝结露(如同自然界地表结露过程);②不与冷面直接接触的水蒸气则以气流本身挟带的固态杂质为“凝结核”冷凝结露(如同自然界云雾、雨形成过程)。凝结水滴的初始粒径取决于“凝结核”的大小。如果进入冷干机的压缩空气中混有的固体杂质粒径分布是通常所说的O.1-25μ之间,那么凝结水初始粒径至少也在相同数量级上。而且在跟随压缩空气流动过程中,水滴之间、水滴与冷面之间不断碰撞、集聚,其粒径还会不断增大,并在增大到一定程度后依靠自重与气体发生分离。
由于压缩空气携带的固体尘粒在凝结水生成过程中起着“凝结核”的作用,这也启发我们有理由认为,冷干机中凝结水生成是压缩空气的“自净”过程。
9压缩空气与凝结水是如何分离的?
答:冷干机中凝结水的生成和汽水分离过程,是从压缩空气进入冷干机后就开始的。在预冷器和蒸发器中设置了折流挡板后,这种汽水分离过程就变得更加强烈。凝结水滴在与挡板碰撞后由于运动变向、惯性重力等综合作用而集聚、而长大,zui后在本身重力作用下实现汽水分离。可以这样说,冷干机中相当大一部分凝结水是在流动过程中“自发”进行汽水分离的。为了捕捉残留在空气中的一部分细小水滴,冷干机中还设置了更的气水分离器,以便让进入排气管的液态水降至zui少从而尽可能降低压缩空气的“露点”。
10及时排出凝结水对冷干机运行有何重要意义?
答:冷干机工作时会在预冷器及蒸发器容器里积聚大量凝结水,如果不及时、*排出这些凝结水,冷干机就成了一只贮水器。其结果:①排气中大量夹带液态水,使冷干机的工作失去意义;②机内液态水要吸收大量冷量,使冷干机负荷增加;③使压缩空气流通面积变小,空气压力降提高。所以将冷干机中凝结水及时、*排出机外,是冷干机正常运行的重要保证。
11冷干机中为什么要使用自动排水器?
答:为了将冷干机中的凝结水及时、*排出机外,zui简单的办法就是在蒸发器末端开一个排水孔,便可将机内生成的凝结水*地排出。但其弊病也是显而易见。因为在排水的同时压缩空气也将*地排出,使压缩空气气压迅速下降。这对气源系统来讲是不能允许的。用手阀人工定时排水虽然可行,但需增加人力及由此带来的一系列的管理麻烦。使用自动排水器,可定时(定量)自动排除机内积水。
12自动排水器是怎样工作的?
答:当排水器贮水杯内水位未达到一定高度时,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;随着贮水杯内水位升高(此时冷干机内并不积水),浮球上升到一定高度便打开排水孔,杯内凝结水在气压作用下很快排出机外。凝结水排尽后浮球又在气压作用下关闭排水孔。所以自动排水器是一种节能器。它不仅在冷干机中得到应用,而且在贮气罐、后
冷却器及过滤器等多种气源处理设备上都得到广泛应用。除了常用的浮球式自动排水器外,还经常用电子自动定时排水器,这种排水器的排水时间及两次排水的时间间隔都可调整,而且能耐较高压力,应用也很普遍。
13使用自动排水器应注意什么?
答:在冷干机中自动排水器可以说是zui易出故障的一个部件。原因是冷干机所排出的凝结水并不是清洁水,而是混有固态杂质(灰尘、锈泥等)、油污的稠状液体(所以自动排水器又叫“自动排污器”),它极易堵塞排水小孔。为此自动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,如果不及时清洗,将使自动排水器失去作用。所以,每隔一定时间清洗排水器里的滤网是很重要的。
另外,自动排水器要有一定压力才能工作,例如常用的AD一402型自动排水器zui低工作气压是O.15MPa,压力太低会出现漏气现象。但压力也不能超过额定值以防止贮水杯发生爆裂。在环境温度低于零度时要放尽贮水杯内的凝结水,以防结冰、冻裂。
14冷干机中自动排水器的数量与位置如何确定?
答:自动排水器的一次排水量是有一定限度的。如果在同一时间里冷干机凝结水的生成量大于自动排水器的排水量,那么机内就会有凝结水积存。时间一长,凝结水会越聚越多。因此在大、中型冷干机中,往往要装两只以上的自动排水器,以保证机内不积存凝结水。自动排水器应安装在预冷器和蒸发器的下游,zui常见的是直接装在气水分离器下方。
15环境温度高低对冷干机运行有哪些影响?
答:环境温度高对冷干机制冷系统的散热十分不利,当环境温度高于正常的冷媒冷凝温度时,迫使冷媒冷凝压力提高,这将使压缩机制冷量下降,zui终导致压缩空气的“压力露点”升高。
一般讲来,环境温度低一点对冷干机运行是有利的。但在太低的环境温度(例如低于摄氏零度)下,尽管进入冷干机的压缩空气温度不低.压缩空气露点也不会因此而有大的变化。但凝结水通过自动排水器向外排水时,很可能会在排水口结冰,这是一定要防止的。另外,在停机时,原先聚集在冷干机蒸发器里的凝结水或积存在自动排水器储水杯内的凝结水有可能结冰,存积在冷凝器里的冷却水也会结冰,所有这一切都会引起冷干机相关零部件的损坏。
更须注意的是:环境温度低于2℃时,压缩空气的输气管道本身就相当于一台运转良好的冷干机,此时要注意的是管道本身凝结水的处理问题。所以很多厂家在冷干机使用手册中明确规定:气温低于2℃时,不要使用冷干机。
16除温度外冷干机对环境状况还有哪些要求?
答:环境温度对冷干机工作的影响是非常大的。除此之外,冷干机对其周围环境还有如下要求:①通风,特别对风冷型冷干机尤其显得必要;②粉尘不能太多;③冷干机使用现场不能有直接的幅射热源;④空气中不应含腐蚀性气体,特别不能检测到氨气。因为氨气在有水环境中,对金属铜有强烈的腐蚀作用。所以冷干机不应与氨制冷设备安装在一起。
17进气温度过高时冷干机应采取什么措施?
答:进气温度是冷干机的一个重要技术参数,所有厂家对冷干机进气温度上限均有明确限制,因为进气温度高,不仅意味着显热的增加,而且压缩空气中所含的水蒸汽含量也增加了。
JB/JQ209010----88规定冷干机的进气温度不超过38℃,国外许多冷干机生产厂家也有相似的规定。按理当空压机排气温度超过38℃时,必须在空压机下游增设后部冷却器,使压缩空气温度降低到规定值后再进入后处理设备。
国产冷干机的现状是,冷干机进气温度的允许值不断提高,如不带前置冷却器的普通型冷干机,从90年代初期的40℃开始提升,目前已出现进气温度为50℃的普通型冷干机了。姑且不论有没有商业炒作成分,单从技术角度讲,进气温度的提升不仅仅反映是气体“显温”的升高,而更反映在含水量的增加,对冷干机负荷的增加不是简单的线性关系。如果靠增大制冷压缩机的功率来补偿负荷的增大,在成本上是远远不合算的,因为在常温范围内,使用后部冷却器来降低压缩空气温度是有效的做法。高温进行型冷干机就是在不改变制冷系统条件下,将后部冷却器集装在冷干机上,效果是非常明显的。
18冷干机能不能用排除其他气体中的水蒸气?
答:冷干机是利用水蒸气遇冷结露原理干燥压缩空气的,当然可以用来除去其他气体中的水蒸气。冷干机在作非空气类的除水干燥设备时,应对被处理介质的物理,化学性质有个了解,并采取针对性的技术措施。例如用作氢气除水时,因为氢气是爆炸性气体,就要:将防爆措施作首要条件考虑,如采用防爆电器或分体式结构。如用来CO2除水,因为CO2的水溶液带微酸性,对冷干机零部件有腐蚀作用,因此凡同气体接触的部分应采用防腐结构或用不锈钢制作。此外要了解被处理其他气体的其它物理性质,如比热、比重、水蒸气分压等,这些参量对冷于机的热负荷有很大影响,必须重新进行热工核算,使冷干机工作时不超负荷。
19要使冷干机的排气温度很低,该怎么办?
答:在某些特殊行业,不仅要使用压力露点(即含水量)很低的压缩空气,而且要求压缩空气的温度也要很低,即要把冷干机当作“脱水冷风机”来使用。此时所采取的措施是:①取消预冷器(空气一空气热交换器),使被蒸发器强制冷却后的压缩空气得不到回温加热;②同时对制冷系统进行核算,必要时要加大压缩机的功率、蒸发器及冷凝器的换热面积等(实际中常用的简单办法是用较大规格的无预冷器冷干机来处理较小流量的气体)。
20冷干机应怎样正确配置过滤器?
答:来自气源的压缩空气中含有大量液态水、粒径不等的固体粉尘及油污、油蒸汽等。如果让这些杂质直接进入冷干机,将使冷干机工作状况恶化。例如油污会使预冷器及蒸发器里的换热铜管受污染,影响热交换;液态水则加大了冷干机的工作负荷,固体杂质容易堵塞排水孔。所以一般要求在冷干机进气口上游装一支前置过滤器,用来作杂质过滤及油水分离用,以避免上述情况的发生。前置过滤器对固体杂质的过滤精度不用很高,一般在10---25~就可以了,但对液态水和油污的分离效率则高一点为好。
冷干机的后置过滤器是否装设,应由用户对压缩空气的质量要求来确定,对一般动力用气,配一支精度较高的主管路过滤器即可。在用气要求更高的时候,应配置相应的除油雾过滤器或活性炭过滤器。
21使用冷干机应注意哪些事项?
答:使用冷干机应注意下列事宜:①压缩空气的流量压力、温度应在铭牌允许值范围内;②安装地点应通风,少粉尘,机器周围有足够散热和检修空间且不能在室外安装,以避免雨水及阳光直射;③冷干机一般允许无基础安装,但地面必须找平;④应尽量靠近气点,避免管线过长;⑤周围环境中不应有可检测到的腐蚀性气体,尤其注意不能与氨制冷设备共处一室;⑥冷干机前置过滤器的过滤精度要适当,过高精度对冷干机并无必要;⑦冷却水进出管要独立设置,尤其是出水管不可与其他水冷设备共用,避免压差引起排水受阻;⑧任何时候都要保持自动排水器排水畅通;⑨不要连续启动冷干机;⑩冷干机实际处理压缩空气的参量指标,特别是进气温度、工作压力与额定值不符时,要按样本提供的“修正系数”进行修正,以避免出现超负荷运行。
22冷干机与活塞式空压机配套应注意什么?
答:活塞式空压机是非连续供气的,在工作时有气流脉冲产生。气流脉冲对冷干机各部件形成强烈、持久的冲击,会导致冷干机出现一系列机械损伤,所以冷干机与活塞式空压机连用时,在空压机下游侧应该设置缓冲贮气罐。
23与吸附式干燥器相比冷干机有哪些特点?答:与吸附式干燥机相比,冷冻干燥机有下列特点:①没有气源消耗,对大部分气源用户来讲,使用冷干机比使用吸附干燥器来得节省能源;②无阀件磨损;③不需要定期添加、更换吸附剂;④运转噪音低;⑤日常维护较简单,只要按时清洗自动排水器滤网即可;⑥对气源的前置预处理及配套空压机无特殊要求,一般的油水分离器即可满足冷干机对进气质量的要求;⑦冷干机对排气有“自洁”作用,即排出气体中固体杂质含量较少;⑧在排出凝结水的同时,部分油蒸汽也能凝结成液态油雾随凝结水排出。
与吸附干燥机相比,冷干机对压缩空气处理的“压力露点”只能达到IO℃左右,因此气体的干燥深度远不及吸附式于燥器,在相当多的应用领域中,用冷干机是达不到工艺对气源干燥度要求的。在技术界已形成了一个选型惯例:当“压力露点”要求在零上时,冷干机;当“压力露点”要求在零下时,吸附式干燥器是*的选择。
24国产冷干机与进口冷干机相比有哪些特点?答:目前国产冷干机在零部件的硬件配置上与国外进口机相差不大,制冷压缩机、制冷配件及制冷剂都大量使用品牌。而在冷干机的用户适用性上则普遍超过了进口机,这是因为国内各生产厂家在设计、制作冷干机时已经充分考虑到国内用户特点,尤其是气候条件及日常维护特点。例如国产冷于机的制冷压缩机功率普遍比同规格进口机大,这就充分适应了我国幅员辽阔、各地/不同季节气温差异较大的特点。另外国产机在价格上也颇具竞争性,在售后服务上更具无可相比的优势。所以国产冷干机在国内市场上颇受欢迎的。
目前国产冷干机与进口冷干机的差距主要表现在制作工艺水平上,尤其在冷媒系统管路清洁、装配焊接等方面差距较大。另外,进口机现在已普通使用对大气臭氧层无破坏作用的绿色环保型制冷剂R134a,这在国产冷干机上一时还很难办到。
25冷干机的衍生产品有哪些?答:自90年代以来,冷干机在部分领域中成功取代了吸附干燥器,并迅速发展成为一个不可忽视的产业群体。随着市场竞争的需要,国内不时出现一些动辄冠以“第x代冷干机”的衍生产品。如:“深冷型冷干机”、“组合型冷干机”“蓄冷型冷干机”等等。作为新产品的探讨与开发,未尝是不可的。但从现实效果看来,这些衍生产品由于种种原因(有技术的,也有市场的),目前要使之形成系列化、商品化还有相当多的工作要做,要被市场大规模接受困难则更大一些。
国外许多有几十年生产历史、实力要雄厚得多的同类厂商,在这方面就要谨慎得多,至少在他们的产品型录上,目前还看不到五花八门的各种冷干机衍生产品的商品介绍。
冷冻干燥机与吸附干燥器由于产品成熟,性能稳定且在价格上占有优势,它们在各自应用领域中取得的地位,看来在近期内是很难撼动的。
26怎样评价冷干机的热效率?答:冷干机作为一种热质交换设备,其热效率是要引起人们关注的。与其他所有的热设备一样,冷干机的热效率也定义成:“有效能量与供给能量之比”。
我们知道,冷干机工作的目的不是为了制冷,制冷只是为达到驱除水分获得相对干燥压缩空气的中间技术手段。因此它的有效能量只能是为生成凝结水所耗费掉的冷量(Q有效),其他如排气温度降低所带走的冷量等应算作“废冷”。冷干机的供给能量则是制冷压缩机在规定工况下的产冷量(Q供给),它通常要比蒸发器的计算热负荷大不少。用公式来表示热效率η=Q有效/Q供给。
27冷干机发展前景如何?
答:作为空压机的后处理设备,冷干机只是一种用途单一的辅机。但随着技术进步,各产业部门对气源质量要求越来越高,冷干机市场也会越来越大,可以说,只要空压机在发展,冷干机的前景就会越来越好。
冷干机技术的发展方向一是节能,二是绿色环保,三是控制系统的进一步完善。
冷干机与吸附式干燥器比较,在其适用领域中是相对节能的。但冷干机在小负荷运行时也存在“大马拉小车”的能源浪费现象。人们希望冷干机的功耗能跟随负荷变化而自行调整,以达到*节能效果,在这方面,变频技术有良好的应用前景。而在提高换热性能方面,采用紧凑型热交换器,如板翅换热器是很有希望的(目前的困难可能还是在价格方面)。
推广使用绿色环保型制冷剂R134a,是包括冷干机在内的所有制冷设备的发展方向,在技术上现在已没有不可逾越的障碍。但这是一个很大的社会工程,某个行业、某家企业的单独行动除了有些商业性宣传意义外,对整个宏大的预期目标并没有多大现实作用。说到底,这是政府行为,需要由国家出台政策来规定统一时限。
作为压缩空气后处理净化设备,冷干机的控制系统将跟随主机控制技术的进步而不断完善。变频调速、在线露点测量及控制、运行工况的即时显示与记录保存等方面是有不少事可做的。
28冷媒在冷凝器中的冷凝压力有多高?
答:制冷设备冷凝器压力的高低是有国家标准的。在正常工作时,R22的冷凝压力以不超过1.5MPa为宜。在实际中,由于各种原因,冷凝压力*情况时有所见。冷凝压力过高会对制冷系统带来很多弊病(对冷干机而言,zui直接明显的就是露点上升),长期在高冷凝压力下运行,会影响制冷压缩机的使用寿命。冷干机设有高压力保护装置。
29冷凝压力过高是什么原因?
答:水冷凝器压力过高的原因有:①冷却水量不够,水温过高;②冷凝器传热面积小;③空气浸入冷媒系统(蒸发器铜管破裂引起);④冷凝器壳体容积小,内存冷媒液体使用有效传热面积减小或冷媒充注过量;⑤水冷凝器使用日久。铜管水侧表面积垢;⑥自动水量调节阀开启度小或损坏;⑦冷冻油进入制冷系统;⑧冷却水管配管不合理,造成冷却水回水不畅;⑨冷媒通路或元件(干燥过滤器、电磁阀、毛细管等)有堵塞现象;10冷干机负荷太大.使蒸发压力升高,拉高冷凝压力。
风冷冷凝器冷凝压力过高的原因有:①环境温度高或通风不良;②冷凝器表面积有灰尘污垢;③冷干机负荷太大;④空气侵入冷媒系统;⑤冷凝器传热面积不够;⑥冷却风扇风量小;⑦冷干饥安装位置不对(如接近热源、被太阳直晒、冷干机前后排列间距太近等);⑧控制风扇的压力开关设定不当或损坏;⑨冷媒通路或元件有堵塞现象;10冷媒充注过多,使传热面积减小。
30冷凝压力过低是什么原因?
答:冷凝器冷凝压力过低的原因有:①冷却水量太多或水温太低;②环境温度过低;③控制风扇的压力开关或控制冷却水的自动水量调节阀设定不当或损坏;④冷媒充注量太少;⑤冷媒管路或元件有泄漏点;⑥冷干机负荷太小。
一般讲来,冷凝压力稍低一些对冷干机和制冷系统运行并无大的影响,但冷凝压力过低有时会导致蒸发压力下降,使蒸发器内结霜甚至出现压缩机“液压缩”,这是需要防止的。