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压缩空气系统的露点温度分析

压缩空气系统的露点温度分析 埃利沃特
2014-10-13
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导读:  【编者按】把关注重点从压缩机扩大到整个空气系统的压缩空气产品质量上是一个巨大的转变,这意味着,谁先意识到

  【编者按】把关注重点从压缩机扩大到整个空气系统的压缩空气产品质量上是一个巨大的转变,这意味着,谁先意识到谁便可能率先获取商业先机。

  

  通常说压缩空气露点不好包含两种情况:第一是实际上达不到所需要的压力露点值;第二是压力露点时好时坏,不能保持稳定。很多情况下指的是第二种情况。众所周知,吸干机的吸附剂有时效性,假如无法保证吸水能力就需要更换吸附剂。吸附剂的性能和寿命随着时间会逐步降低和缩短,从而使干燥以后的压缩空气含水量也就是压力露点会越来越差。

  

  露点温度(简称露点)是衡量某种气体中水蒸汽含量的指标之一。水具有能够在各种条件下存在于液体、固体或气体中的特性。要了解水蒸汽的性质,首先要知道气体的一般性质。任何混合气体产生的总压强(俗称总压力)等于各组分气体分压强(分压力)之和,这就是道尔顿定律,用公式表示为:P总= P1+P2+ P3……

  

  混合气体中任何组分气体的数量多少可以用压力表示。空气的主要成分有氮气、氧气和水蒸汽,所以大气总压力就由这三种气体的分压所组成。氮气和氧气的浓度相对稳定,而水蒸汽的浓度变化很大,必须通过测量加以确定。最大水蒸汽分压完全随温度变化而变化。例如,在20℃时,水蒸汽的最大分压为23.5毫巴,也称20℃时的“饱和蒸汽压”。在20℃的“饱和”环境中,如果继续增加水汽,便会形成液态水。利用这种凝结现象就可以测量气体中水蒸汽含量,如果使某种未知水汽浓度的气体经过一个温度受控的表面,将该表面温度冷却至形成水凝结,开始出现冷凝水时的温度称为“露点温度”。由于温度和饱和蒸汽压(也就是最大水汽分压,注意:它完全随温度变化而变化)之间存在独特的相互关系,所以测量气体露点温度就是直接测量水蒸汽分压力。知道了露点温度,便可以计算或查找出相应的饱和蒸汽压力。下表显示了某些温度值及相应的饱和蒸汽压力值。

  

  “露点”和“压力露点”有何区别

  

  所谓“压力露点”是指在高于大气压力的环境下测量出的露点温度值,也就是气体在压力下的露点温度。这一点非常重要,因为改变气体压力会使气体的露点温度发生变化。

  

  增加气体压力会使气体的露点温度提高。以大气压1013.3毫巴、露点温度-10℃的空气为例。根据上表,水蒸汽的分压(用“e”表示)是2.8毫巴。如果将空气压缩,总压力倍增至2026.6毫巴,根据道尔顿定律,水蒸汽的分压e同时倍增至5.6毫巴。相应于水蒸汽的分压5.6毫巴,露点温度约为-1℃,很明显空气压力增加的同时,空气的露点温度也随之升高。相反,将压缩气体膨胀至大气压力则会使所有组分气体(包括水蒸汽)的分压下降,从而降低气体露点温度。总压力与水蒸汽分压e的关系可以表示如下:

  

  P1/P2= e1/e2

  

  通过将露点温度转换成相应的饱和蒸汽压,可以很容易计算出总压变化对饱和蒸汽压的影响,新的饱和蒸汽压也转换为相应的露点温度。

  

  压缩空气露点的重要性

  

  露点温度对压缩空气的重要性取决于它的用途,在很多情况下露点并非决定因素,如气动工具中的手持式压缩机、加油站轮胎充气系统等等。只有在输送空气的管道暴露在冷凝温度之下的场合,露点才变得十分重要,此时高露点可导致管道冻结和堵塞。压缩空气在许多现代化工厂中用于操作各种设备,如果内部零件上形成水蒸汽凝结,则其中一些设备可能会出现故障。某些需要使用压缩空气的水敏性工艺(如喷漆)可能对干燥度有具体的规定。还有医疗和制药工艺将水蒸汽和其它气体视为污染物,会对其提出非常高的纯度要求。

  

  压缩空气的露点温度范围是从环境温度至-80℃,在某些特殊情况下会更低。不具备干燥功能的压缩机,系统产生的压缩空气往往是环境温度下的饱和压缩空气。压缩空气通过冷冻式干燥机的热交换器,使气流中水汽冷凝析出。这种系统产生的空气露点通常不低于5℃。吸附式干燥系统从气流中吸除水蒸汽,并能根据需要产生露点为-40℃或更干的空气。

  

  ISO8573.1是规定压缩空气质量的一项国家标准。该标准定义了三类空气质量的范围:

  

  •任何剩余颗粒的最大粒径

  

  •最大允许露点温度

  

  •最大剩余油含量

  

  按照下表所示的参考值,每个类别都有一个介于1和6之间的质量等级编号。压缩空气质量还有其它标准,如测量仪表用的气体质量标准ANSI/ISA-7.0.01-1996。

  

  如何对压缩空气露点进行可靠测量

  

  事实上,客户真正关注的是压缩空气品质,即满足空气质量的国际标准。无论选择哪家制造商露点测量仪,这些原则都适用:

  

  •选择的仪表要有合适的测量范围:有些仪表适合测量高露点,但不适合测量低露点。同样,有些仪表适合测量很低的露点,但暴露于高露点时会受损。

  

  •了解露点仪的压力特性:某些仪表不适合在带压过程中使用。它们必须安装于压缩空气膨胀减压至大气压后的位置测量。但如果需要用压力露点做测量参数,测得的常压露点需加以修正。

  

  •正确安装传感器:按照制造商提供的说明书进行安装。不要将露点传感器安装在气流通过的管道末端或“死区”。

  

  当发生故障时,露点传感器具有下面这些典型现象:仪表始终显示一个数值,好像输出或显示已被定格;仪表 “指示最低点”,且读数始终为最低可能值;仪表读数不稳定,在很大的数值范围内发生快速或随机变化;仪表显示的露点值过低或过高。

  

  为了保证得到长期稳定可靠的高品质空气,对压缩系统进行一次健康大体检是非常必要且必须的,露点检查是判断空气品质含水量是否满足ISO国际标准的唯一真理。


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