【壓縮機網】一、露點的概念

　　眾所周知，大氣中含有水蒸氣，這是自然界空氣所固有的，與大氣環境溫度和相對濕度有關。見圖1：溫度17℃，相對濕度86%。

　　平時，大氣中的水蒸氣是看不見的，但是卻能感受得到。

　　在日常生活中，我們經常用濕度來表示空氣中水蒸氣的含量。比如冬天，大氣的相對濕度較低，我們就感覺皮膚干燥，需要在臉、手擦些滋潤霜，鎖住皮膚的水分；而夏天的相對濕度較高，則無需滋潤霜，皮膚都不覺得干。

　　還有下雨/雪，這是因為地面或江海水分在太陽照射下升溫，變成水蒸氣隨大氣上升。當上升到一定高度時被降溫，水蒸氣的相對濕度達到100%時會凝聚成小水滴，變成云。當云中的液態水凝結成足夠大，在重力的作用下從天而降就會下雨或雪。

　　平時我們在下雨天開車，汽車前擋風玻璃會起霧。那是因為人呼出的氣中帶有水蒸氣，當水蒸氣遇到冷的擋風玻璃時，水蒸氣的相對濕度達到100%時就凝結成小水滴，就是霧。

　　在壓縮空氣領域，我們經常要使用露點這個概念——比相對濕度更有用的術語，用來表示壓縮空氣中水蒸氣的含量。露點是在一定壓力下的水蒸氣開始凝結成水時的溫度。當空氣溫度和露點相等時，此時空氣的相對濕度為100%。通常有“常壓露點”和“壓力露點”。

　　(一)在壓力保持不變，溫度的變化會影響空氣保持水蒸氣的能力。

　　1.看圖2左，當一定體積的空氣，溫度120OF（48.9℃），在100PSI（6.9bar）壓力下相對濕度為100%時，空氣含水量為0.0858g。

　　壓力露點為=120OF（48.9℃）

　　2.再看圖2右，在壓力不變的情況下，通過降溫，溫度由120OF（48.9℃）降到80OF（26.7℃）時，相對濕度還是100%，空氣含水量為0.0254g。此時會有一定量的液態水析出（有0.0694g水析出）。此時，壓力露點也從120OF（48.9℃）降到80OF（26.7℃）。

　　壓力露點為=80OF（26.7℃）

　　3.看圖3左，當一定體積的空氣在相對濕度100%，100PSI（6.9bar）壓力下，溫度由40OF（4.4℃）加熱上升到120OF（48.9℃）時（圖3右），相對濕度從100%變成了7.1%，空氣含水量0.0061g，不變，壓力露點還是40OF（4.4℃）。

　　壓力露點為=40OF（4.4℃）

　　因此，在一定壓力下，相對濕度100%的時候，壓力露點=溫度值；當相對濕度不是100%的時候，壓力露點≠溫度值。

　　(二)在溫度保持不變，壓力的變化會影響空氣保持水蒸氣的能力。圖4是一個空壓機等溫壓縮過程圖：

　　在圖4（a）一定氣量的空氣，溫度為80OF（26.7℃）、相對濕度80%，此時壓力露點不是80OF（26.7℃），當從0PSI（0bar）壓力開始被壓縮到132PSI壓力（9.1bar），溫度不變，見圖4（b），相對濕度由80%上升到100%，此時壓力露點就是80OF（26.7℃）。

　　壓力露點為=80OF（26.7℃）

　　二、壓縮空氣在螺桿空壓機中露點的變化情況

　　我們來舉一個例子：一臺噴油螺桿空壓機在1標準大氣壓下，進氣環境為相對濕度80%、溫度30℃，壓縮空氣到7barg，出口溫度45℃的露點變化情況。

　　其中，表1中的“前”（機頭壓縮前）；“中”（機頭后-后冷卻器前）；“后”（后冷卻器后）。下面我們按表1的7個參數逐一分析：

　　1.壓力：在壓縮進行中，空氣的壓力在螺桿空壓機前為0.1MPa、中為0.8MPa、后為0.8MPa。

　　2.溫度：在壓縮進行中，空氣的溫度變化在螺桿空壓機前為30℃、中為85℃、后為45℃。

　　3.相對濕度：在壓縮進行中，空氣的相對濕度變化在螺桿空壓機前為80%、中為47%、后為100%。

　　4.壓力露點：在壓縮進行中，空氣的壓力露點在螺桿空壓機的前為26.2℃、中為51.8℃、后為45℃。

　　5.含水量：在壓縮進行中，空氣的含水量在螺桿空壓機的前和中為24.3g/m3、后為8.3g/m3。

　　可從表1中看見：在噴油螺桿空壓機的油罐中是沒有液態水的，而在后部冷卻器會逐步產生液態水，后冷卻器出氣口有16g/m3液態水隨壓縮空氣排出。所以在后部冷卻器之后安排一個氣水分離器，可以把液態水從壓縮空氣中分離出來，保證噴油螺桿空壓機的出口不含液態水。

　　圖5是空壓機各主要位置，參數和水蒸汽變化情況。

　　三、噴油螺桿空壓機機頭排氣溫度不能低于多少度？

　　我們都知道噴油螺桿空壓機機頭排氣溫度高于105℃報警，110℃停機。大家也知道，機頭排氣溫度不能太低，否則會有液態水析出使得潤滑油乳化。但是低到多少溫度會對機器有傷害呢？常見的3、5、7、8、10、13、16bar工作壓力下，要求的低溫是否一致呢？

　　這就不得不在不同壓力壓縮空氣的壓力露點進行計算了。圖6展示了假設噴油螺桿空壓機進氣環境在1標準大氣壓下，相對濕度為80%、環境溫度分別為20～25～30～35～40℃，把空氣壓縮到2.8～3.5～5～7～8～10barg時，所需要的壓力露點值（機頭最低排氣溫度，高于壓力露點值，油罐就不會析出液態水）

　　1.首先我們看2.8barg：最低壓力露點（℃）是：

　　如果是環境溫度為45℃，所需要的壓力露點值（℃）是68.2℃（見圖7）：

　　2.再看3.5barg：最低壓力露點（℃）是：

　　如果是環境溫度為45℃，所需要的壓力露點值（℃）是72.1℃（見圖8）：

　　3.再看5barg：最低壓力露點（℃）是：

　　如果是環境溫度為45℃，所需要的壓力露點值（℃）是79℃（見圖9）：

　　4.再看7barg：最低壓力露點（℃）是：

　　如果是環境溫度為45℃，所需要的壓力露點值（℃）是86.2℃（見圖10）：

　　5.再看10barg：最低壓力露點（℃）是：

　　如果是環境溫度為45℃，所需要的壓力露點值（℃）是94.6℃（見圖11）：

　　就是說：螺桿空壓機的機頭排氣溫度不低于壓力露點溫度，都不會有液態水析出，潤滑油就不會被乳化。

　　所以市場大多數銷售員認為機頭排氣溫度越低越好，或說是60℃、70℃都是從師傅那里學來的。

　　四、壓力露點在兩級壓縮的應用

　　圖12為兩級壓縮螺桿空壓機原理圖，左圖為噴油螺桿，右圖為無油螺桿。它們的冷卻方式不一樣，通常在噴油螺桿的兩級壓縮采用級間噴油冷卻，而無油螺桿的兩級壓縮是采用中間冷卻器冷卻。

　　1.兩級壓縮噴油螺桿空壓機

　　由圖12可以看見兩級壓縮噴油螺桿空壓機主機需要潤滑油冷卻，一級主機壓縮時通過噴油嘴向壓縮腔內噴油控制一級排氣溫度。在一級主機和二級主機中間再次噴油來降低二次壓縮進氣溫度。

　　我們可以用表2來分析兩級壓縮噴油螺桿空壓機系統中露點的情況。可以看出，除了在后冷卻器降溫后會有液態水析出外，其它部分的相對濕度都沒有達到100%，也就是說兩級機頭的溫度都高于壓力露點，不會有液態水析出，潤滑油不會因此而乳化。

　　兩級壓縮噴油螺桿空壓機在一級壓縮后需要噴油冷卻，只要冷卻后進入二級壓縮前的溫度不低于45℃，就不會有液態水析出。因此我們可以看到，兩級壓縮主機的噴油溫度設定在60℃而不是越低越好，就是為了避開壓力露點溫度。

　　2.兩級壓縮無油螺桿空壓機

　　由圖12可以看見兩級壓縮無油螺桿空壓機主機不需要潤滑油冷卻，一級主機壓縮基本是絕熱壓縮的過程，排氣溫度可以達到120℃。因此在一級主機和二級主機有個中間冷卻器對進入二次壓縮的氣體進行降溫。從而使得二級壓縮進氣溫度低。

　　我們可以用表3來分析兩級壓縮無油螺桿空壓機系統中露點的情況。可以看出，除了在后冷卻器降溫后相對濕度100%會有液態水析出及還有中間冷卻器可能100%會有液態水析出外，其它部分的相對濕度都沒有達到100%。

　　因此在中間冷卻器后到二級主機進氣，由于氣體的溫度根據冷卻效果可能會低于壓力露點，可能會有液態水析出，此時應該在中冷器后加汽水分離器或提高二級進氣溫度>45℃。

　　因此，兩級壓縮螺桿空壓機的二級主機進氣溫度需要不低于壓力露點溫度，就不會有液態水析出，從而保證二級主機的安全。對于噴油兩級壓縮螺桿空壓機還需要考慮級間冷卻溫度和主機排氣溫度不能低于壓力露點，潤滑油就不會被乳化。

　　以上只是對環境溫度30℃，相對濕度80%且排氣壓力為7barg的壓力露點分析。如果條件改變，需要重新進行計算校核。

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