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空压机选型之空气的性质和空气状态描述【斯格耐特公司官网】

来源:【斯格耐特公司官网】作者:【斯格耐特公司技术工程师-李总】网址:http://www.sgntdl.com/h-nd-108.html
文章附图

       

          空压机选型之空气的性质和空气状态描述【斯格耐特公司官网】

·什么是空气?

空气是一种无色、无臭、无味的混合物,主要成份是:

氮气 (N2 , 78%),

氧气 (O2  , 20.9%),            

氩气 (0.9%)

其它气体.

一定数量的水份和灰尘

·关于压力

学术定义

垂直并且均匀作用在单位面积上的力定义为流体的压力,物理学名称为压强

压缩空气中压力作用

压力是推动设备运行的动力。太高、太低都会导致压缩空气设备故障。每1bar压力高或低会影响约6%的电费。

压力的表示

压力有两种表示方法:绝对压力和相对压力

绝对压力---作用在物体上的绝对压强大小,用Pa表示

相对压力---使用压力表或者压力变送器测到的压力,也称表压力或有效工作压力,用Pg或Pe表示。

  Pa绝对压力= Pg相对压力 + Patm大气压力

·压力的单位

压力的常用单位有:

巴 bar

帕斯卡 Pa

兆帕 MPa

磅/平方英寸 psi

公斤/平方厘米 Kg/cm2


单位换算:

1 MPa = 10 bar

1 bar = 14.504 psi

1 bar  1Kg/cm2

1 bar = 1x105 Pa

1 atm = 1.01x105 Pa

·关于压比

压比 Pr ----排气侧与进气侧绝对压力的比值

Pr = P出口绝压/ P入口绝压

举例

压缩机工作压力为 7 bar (g),大气压力为1 bar (a)时:

    Pr = ?

压缩机工作的海拔高度对压比有直接的影响。假设一台压缩机在 海拔2000米的高度运行,当地实际大气压P大气= 0.795 bar。一台空压机的实际工作压力为7Barg,这台压缩机的实际工作压比为:

Pr = (P大气+ 7)/ P大气=(0.795 + 7)/0.795 = 9.81

那么这台压缩机需要的压比为9.81,那么选择压比为9.81以上的机型就行了。实际中由于没有9bar机型,选用压比为11的10Bar机型就可以确保安全可靠的工作了。


·关于流量

学术定义

指流体单位时间内通过管道或设备某断面的量。

流量的种类

体积流量

质量流量

能量流量

体积流量定义

单位时间内通过管道或设备某断面的体积。

体积流量在压缩空气中的作用

维持系统压力

质量流量定义

单位时间内通过管道或设备某断面的质量。


·压缩机常用流量                      


自由空气排量FAD

将压缩机的排出空气量换算到约定的进气条件时的流量

表示将气体重新膨胀到环境条件时,将会有多少空气

进口实际流量Acfm                

由于空气滤清器阻力损失:0.03bar


所以,  FAD=(1-0.03) Acfm



进口流量 Icfm                  


标准状态流量              


·关于FAD流量

绝大多数螺杆压缩机厂商采用FAD流量进行标定,测试根据中国国家标准GB3853-98或国际标准ISO 1217 附录C进行

国标规定的参考进气条件:              

环境温度:  20摄氏度          

压力:   1bar

相对湿度  0%

冷却水/空气 温度:20摄氏度


进口实际流量Acfm

有部分美国品牌采用实际进气流量Acfm进行标定,测试根据美国国家标准协会的ANSI标准

进口流量Icfm

日本品牌多采用进气流量Icfm进行标定,测试根据日本工业标准协会的JIS标准

规定进气条件:            

环境温度:35°C

压力:1.033 kgf/cm2

相对湿度  75%

冷却水/空气 温度    35°C


标准状态流量 (标方流量)

主要用于空分行业

国标准立方 Scfm - Sm3/min

Standard conditions CAGI

(美国压缩空气和气体协会)

规定进气条件:

T: 15.6°C / 60°F

P: 1.0132 bar(a) / 14.7 psia

RH: 0%


国际标准立方 Nm3/min – Nl/s

Normal conditions

(ISO国际标准协会)


规定进气条件:

T: 0°C / 273°K

P: 760 mm HG = 1.013 bar(a)

RH: 0%



流量的常用单位有:

立方米每分钟 m3/min

升每秒 l/s

立方米每小时 m3/h

立方英尺每分钟 cfm

标准立方米每分钟 Nm3/min


单位换算:

1 l/s = 0.06 m3/min

1 m3/min = 35.315 cfm











·压缩空气质量等级

因为空气中存在杂质,为了满足生产工艺要求,保护气动设备,压缩

空气需要达到一定的洁净度才可以使用。

ISO 8573-1 2001版 压缩空气质量等级


例如: 压缩空气质量等级2.2.2.
意味着: 粉尘直径最大1微米,密度1 mg/m3

压力露点-40°C

油密度0.1 mg/m3

·空气含水量

湿度、饱和湿度与相对湿度


绝对湿度指在某一温度下空气中含有的水蒸气量的绝对值,即含湿量的大小。

饱和湿度是指在某一温度和压力下空气中的饱和含湿量,表示该状态下的空气可以含有水蒸气的最大值

相对湿度指在某一温度下空气中的实际含湿量与饱和含湿量的比率,如60%,表示空气的相对干燥程度

露点,就是湿空气的饱和温度,实际上代表了湿空气的绝对含湿量的大小


·压缩空气质量----干燥度/湿度的表示方法

燥度/湿度可以用两种方法表示:

绝对湿度----压缩空气中含有水蒸汽的绝对值,可以用单位体积内含有水蒸汽的绝对质量来表示如?Kg/m3,但因为绝对质量不是非常直观,所以一般用露点温度来表示。露点温度越低,表示空气中含有的水蒸气的绝对质量越小。

相对湿度----压缩空气中含有的水蒸气质量和该温度、压力条件下该空气中可以含有的最大水蒸气质量的比值,用百分比表示。相对湿度可以非常直观的用来描述空气的相对干燥程度,相对湿度越小,表示空气越干燥。

对特定的压缩空气来说,其绝对湿度不随空气压力和温度的变化而变化,但是,其相对湿度会随空气的压力和温度的变化而变化。如当温度下降时,空气的相对湿度升高,当压力下降时,空气的相对湿度降低。

除了一些非常特殊的行业,压缩空气中只要不产生液态水、不锈蚀管道即可,这样的应用中压缩空气的相对湿度要比其绝对湿度更重要。

露点:在一定的空气压力下,逐渐降低空气的温度,当空气中所含水蒸气达到饱和状态,开始凝结形成水滴时的温度叫做该空气在该压力下的露点。

对压缩空气行业来说,露点分为压力露点和常压露点

常压露点:把一定压力下的压缩空气膨胀到大气压,空气中含有的水蒸气开始形成冷凝水时的温度。

压力露点:在压缩空气的实际压力下空气中的水蒸气开始形成冷凝水时的温度。

同样含水量的压缩空气,其常压露点值比压力露点值低得多。


·露点



PDP 压力露点      

指湿空气在某个压力时的饱和温度,比如7bar  

ADP 常压露点

指湿空气在大气压时的饱和温度

露点越低,饱和含湿量越低

相同温度下,压力越高,饱和含湿量越低

·压缩空气质量----水份造成的危害

由空气中多余的水份直接或间接造成的危害有:

管路腐蚀(直接,主要)

管路压降升高

造成管路泄漏,能量损失,增加运行成本

增加管路维修成本


用气设备损坏

降低用气设备性能及使用寿命

导致停产,大大降低生产效率


最终产品质量降低

合格率降低,影响生产效率及产品一致性

增加返品工作量,生产成本不受控

如果不合格产品流出工厂,还将损害产品声誉,导致订单减少



·含湿空气的物理特性图