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8-1 什么是压缩空气冷冻式干燥机?
冷冻式干燥机,简称为冷干机,是压缩空气后处理系统中使用较普遍的除水干燥设 备。它利用湿空气在压力保持不变情况下,其湿含量(mg/m³) 随温度降低而下降的原理,运用 制冷技术,将压缩空气温度降低,迫使其中的水蒸汽和油蒸汽凝聚成液态水和油,然后再将压 缩空气升温以降低本身相对湿度,输送到用气管网中去,使用户获得适合需要的干燥空气。
由于冷冻式干燥机运行过程中,内部有大量凝结水出现,其工作温度必须高于冰点,防止 内部结冰而堵塞气流通道,因此压缩空气冷却温度不能降得很低,结果使其露点受到影响。现代工业用冷冻干燥机的名义露点约为2~10℃(0.7MPa -23℃。
8-2 请简述冷干机的工作流程。
图8—1示出了压缩空气在冷干机 中的流动路线。较高温度的饱和压缩空气首 先进人冷干机的预冷器,在预冷器中与来自 本机蒸发器的干冷空气进行热交换,温度得 到初步降低后进入蒸发器,压缩空气在蒸发 器里与冷媒蒸汽进行第二次热交换,使温度 进一步降低到接近于冷媒的蒸发温度。在两 次降温过程中,压缩空气中的饱和水蒸汽得 以凝结成液态水滴并随气流进入气水分离 器,分离器中分离出来的液态水经自动排水器(未画出)排出机外,温度较低的干燥压缩空气则回送到预冷器,与刚进入的湿饱和空气进 行热交换,使本身温度得到提高,从而在冷干机排气口得到含水量较低(即露点较低)同时相 对湿度也较低的干燥压缩空气。
由上述分析可知,预冷器、蒸发器及气水分离器是冷干机中空压缩气流动系统的三大组成 部分。
8—3 预冷器在冷干机中起什么作用?
预冷器是一只空气-空气热交换器。在冷干机中既是制冷系统的冷量回收设备,也 起到脱水后低温空气回热器的作用。它是冷干机的主要组成部分,也是冷干机区别于其它制 冷设备的特征部件。
在预冷器里,同质同量的冷、热流体(压缩空气)依靠相差不大的温差进行热交换,目的有 两个:(1)初步降低湿热饱和进气的温度和含水量,在一定程度上可减轻蒸发器热负荷,进而 降低整机耗能;(2)使温度较低且含湿量饱和的压缩空气温度得到回升,从而降低了压缩空气 排出时的相对湿度,使输气管道不会因输气相对湿度过高而出现内壁生锈,同时也避免了因输 气管道外壁温度过低而出现的管外“挂露”现象,改善了车间环境。
凝结水附在换热管道外壁更容易排出,因此通常安排温度较高的饱和压缩空气走预冷器 的壳程,而温度较低的干冷空气走预冷器管程。
预冷器的存在使压缩空气流经通路在冷干机中自成系统。空气系统与冷媒系统在蒸发器 里交叉相会,使进入冷干机的饱和压缩空气先后经过两次降温、一次升温过程后,在排气口获 得绝对含水量(露点)和相对湿度(%)都很低的干燥压缩空气。
冷干机如果不设预冷器或预冷器设计不当,输出的只是露点较低而相对湿度很高的潮湿 冷风,其功用相当于一只制冷效果不错而能耗极大的冷风机,在工业上没有大的应用价值。
8—4 冷干机排气温度有什么意义?
冷干机排气温度即是预冷器的排气温度。
一般讲来,冷干机排气温度高低能反映出预冷器对制冷系统产生冷量的再利用程度,排气 温度高,则冷量利用率高;排气温度低,则冷量利用率低。
由于受到热交换条件的限制,特别是受到机内露点不能低于冰点的条件限制,冷干机排气 温度与进气温度相差是有限的,即预冷器提高成品气温度的能力是受到限制的。

