压缩空气冷冻干燥

发表时间：2023-02-01

经过空气压缩机压缩、后部冷却器冷却、气水分离器分离、缓冲罐稳压后的压缩空气一般都处于饱和状态，其相对湿度为100%，而且含有油、固体颗粒等杂质，这种压缩空气是不能直接使用的，需要进行干燥净化处理。

工业上曾使用三种方法用于压缩空气的干燥处理，它们是：①利用吸附剂对压缩空气中的水蒸气具有选择性吸附的特性进行脱水干燥，如吸附式压缩空气干燥机；②利用某些化学物质的潮解特性进行脱水干燥，如潮解式压缩空气干燥机；③利用压缩空气中水蒸气分压由压缩空气温度的高低决定的特性进行降温脱水干燥，如冷冻式压缩空气干燥机。这三种压缩空气干燥设备中，潮解式压缩空气干燥机已基本淘汰，而冷冻式压缩空气干燥机和吸附式压缩空气干燥机正在被广泛应用。

冷冻干燥机与吸附式干燥机相比具有下列特点：①没有压缩空气消耗，大部分用户对压缩空气露点要求并不是很高，如使用冷干机可比使用吸干机来得节省能源；②无阀件磨损，吸干机有切换阀的问题，虽然冷干机中也有阀件，但是基本无磨损问题；③不需要定期添加、更换吸附剂；④运转噪音低，吸干机有吸附塔卸压的噪声在空压房里，一般听不到冷干机的运行噪声；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要求不高，一般的油水分离器即可满足冷干机对进气质量的要求。与吸附干燥机相比，经冷干机处理后的压缩空气“压力露点”只能达到0摄氏度以上，因此气体的干燥深度远不及吸干机。在一些的应用领域中，用冷干机是达不到工艺对气源干燥度要求的，如气动仪表、电子工厂等。

在《空气和压缩空气》中已经了解到，压缩空气中水蒸气的量是由压缩空气的温度决定的：在保持压缩空气压力基本不变的情况下，降低压缩空气的温度可减少压缩空气中的水蒸气含量，而多余的水蒸气会凝结成液体，冷干机就是利用这一原理采用制冷技术干燥压缩空气的，因此冷干机具有制冷系统。

冷干机的制冷系统属于压缩式制冷，由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等四个基本部件组成，它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化并与压缩空气和冷却介质进行热量交换。

制冷压缩机将蒸发器内的低压（低温）制冷剂吸入压缩机气缸内，制冷剂蒸汽经过压缩，压力、温度同时升高；高压高温的制冷剂蒸汽被压至冷凝器，在冷凝器内，温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的冷却水或空气进行热交换，制冷剂的热量被水或空气带走而冷凝下来，制冷剂蒸汽变成了液体。这部分液体再被输送至膨胀阀，经过膨胀阀节流成了低温低压的液体并进入蒸发器；在蒸发器内低温、低压的制冷剂液体吸收压缩空气的热量而气化（俗称：“蒸发”），而压缩空气得到冷却后凝结出大量的液体水；蒸发器中的制冷剂蒸汽又被压缩机吸走，这样制冷剂便在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发这四个过程，从而完成循环。

在冷干机的制冷系统中，蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收压缩空气的热量，实现脱水干燥的目的。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中的热量连同压缩机输入功率转化的热量一起传递给冷却介质（如水、空气）带走。膨胀阀/节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。