。其中分級壓縮加中間冷卻和向壓縮腔內(nèi)噴油冷卻是最常用的兩種方法。
1、分級壓縮加中間冷卻
分級壓縮加中間冷卻是廣泛應(yīng)用于空壓機(jī)中降低排氣溫度的有效方法。而且分級壓縮后必須經(jīng)過中間冷卻,使進(jìn)入到第二級的壓縮空氣進(jìn)氣溫度等于或接近于第一級的進(jìn)氣溫度,這樣才能降低排氣溫度和功耗。見圖二,由于二級進(jìn)氣溫度被冷卻到一級進(jìn)氣溫度,圖中陰影部分的面積即為所節(jié)省的功耗(圖中2m'-2T'-2m“-2m-2m‘)。分的級數(shù)和中間冷卻過程越多,就越接近定溫過程。但分級過多將增加氣體的流動阻力,而且制造成本也大大增加。因此分級必須合理。
2、向壓縮腔內(nèi)噴油冷卻
將循環(huán)冷卻的少量冷卻油噴成霧狀與氣體一起進(jìn)入壓縮腔內(nèi),噴入的油霧吸收了壓縮空氣在壓縮過程中產(chǎn)生的大量熱量,然后與空氣一起排出空壓機(jī)殼體,經(jīng)油氣分離器分離后循環(huán)使用。噴油螺桿空壓機(jī)就是該方法最典型的應(yīng)用實(shí)例。它可非常有效地降低排氣溫度和多變指數(shù)m值
。這也是目前降低空壓機(jī)排氣溫度和多變指數(shù)m最有效的一種方法,一般情況下它可使m降低到1.2以下
。降低的程度取決于噴油量和噴油溫度
。圖三中虛線右側(cè)為節(jié)省的功耗(即圖中面積1-2m-2m'-1)。
通過上面分析得出,分級壓縮加中間冷卻和噴油冷卻均可降低排氣溫度,節(jié)省功耗
。而目前動力用噴油螺桿空壓機(jī)的多變指數(shù)m 值最低已經(jīng)可降低到1.1左右,接近定溫過程
,單級壓比最高可達(dá)13bar,而且排氣溫度仍可控制在90度以下
。那么有否必要再進(jìn)行分級壓縮呢?
下面再分析一下噴油螺桿空壓機(jī)的工作特點(diǎn):
從上節(jié)所知,噴油螺桿空壓機(jī)的空壓機(jī)已經(jīng)非常接近定溫過程。如到達(dá)飽和狀態(tài)后繼續(xù)壓縮繼續(xù)冷卻的話,將有冷凝水析出。這些冷凝水如果與壓縮空氣一起進(jìn)入油氣分離器(油箱)內(nèi),會使冷卻油乳化,影響潤滑效果。隨著冷凝水的不斷增加,油位也會不斷上升,最后冷卻油將會隨同壓縮空氣進(jìn)入系統(tǒng),污染壓縮空氣,對系統(tǒng)造成嚴(yán)重后果。因此
,為了防止冷凝水的產(chǎn)生,壓縮腔內(nèi)的溫度不能過低
,必須大于冷凝溫度(一定壓力下的冷凝溫度可從有關(guān)空氣特性圖表中查得)。如排氣壓力為11bar(A)的空壓機(jī)
,冷凝溫度為68℃,當(dāng)壓縮腔內(nèi)溫度低于68℃時(shí)
,將有冷凝水析出。因此噴油螺桿空壓機(jī)的排氣溫度不能過低
,即定溫壓縮的應(yīng)用在噴油螺桿機(jī)中由于冷凝水的問題受到了限制
。表2是排氣壓力為10bar(g)的空壓機(jī)根據(jù)過程方程式計(jì)算得到的有關(guān)數(shù)據(jù)表
。
表2中m表示多變指數(shù),P表示壓力,T表示溫度
,in表示進(jìn)氣
,out表示排氣
,1表示一級
,2表示二級
。A表示絕對壓力
。
3 、數(shù)據(jù)分析
表1為單級壓縮 ,多變指數(shù)只有1.08
,非常接近定溫過程,排氣溫度為77℃
,高于冷凝溫度68℃。符合要求
。
表2為二級壓縮,下面分三類工況討論:
第一類工況多變指數(shù)m與單級壓縮指數(shù)相同。采用中間冷卻后
,排氣溫度為47.2℃。但由于遠(yuǎn)低于冷凝溫度值
,壓縮過程中將有大量冷凝水析出
,此方案不可取
。
第二類工況,為了確保排氣溫度高于冷凝溫度,提高了二級進(jìn)氣溫度
,最后排氣溫度為69℃,符合要求
。由于二級進(jìn)氣溫度接近一級排氣溫度,其熱力過程曲線與單級壓縮非常接近
,比單級壓縮所節(jié)省的功耗微乎其微
。
第三類工況 ,減少了噴油量,適當(dāng)提高多變指數(shù)
,使最終排氣溫度高于冷凝溫度,滿足要求
。但一級壓縮過程的過程曲線位于單級壓縮曲線的右邊,二級壓縮的曲線由于采用了中冷
,其曲線位置位于單級壓縮曲線的左邊
,最后兩者合并后與單級壓縮的功耗差不多
。
通過圖表數(shù)據(jù)的分析,不難看出 ,分級壓縮可以降低空壓機(jī)的排氣溫度
,同時(shí)也可使空壓機(jī)的熱力過程盡可能地向定溫壓縮靠近
,以達(dá)到節(jié)能效果
,但并不是絕對的
。尤其對于排氣壓力13bar以下的噴油螺桿空壓機(jī)而言
,由于其在壓縮過程中噴入了低溫的冷卻油,極大地降低了多變指數(shù)(m值只有1.1)
,壓縮過程已經(jīng)接近了定溫過程,沒必要再進(jìn)行二級壓縮
。如在此
噴油冷卻的基礎(chǔ)上再進(jìn)行分級壓縮,使結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本提高
,還增加了氣體的流動阻力和額外的功耗
,有點(diǎn)得不償失
。此外,如溫度過低
,在壓縮過程中形成冷凝水的話將導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)惡化
,造成嚴(yán)重后果。相信大家看到這里
,應(yīng)該比較清楚到底誰好誰壞了!