【壓縮機網】壓縮機以其種類多樣，用途廣泛被稱為“通用機械”，常應用于石油、化工、冶金以及國防工業中。如何高效運行空氣壓縮機是研究者共同的目的，為此，國內外很多學者對此進行探索。通過一定的試驗檢測，分析變速壓縮機電流頻率并對其效能、能量消耗以及經濟性能進行評價及優化，進而確定了壓縮機最佳工況。根據熱力學第一定律，建立空氣壓縮機能耗模型，計算了空氣壓縮機進口空氣濕度和溫度對空氣壓縮機運行能耗的影響，旨在探究外界因素對空氣壓縮機經濟性運行的影響程度。

 

　　1. 空氣壓縮機能耗模型建立

 

　　為了分析干、濕空氣對空氣壓縮機運行能耗的影響，假設空氣壓縮機壓縮前后沒有相態的改變；壓縮過程極短；空氣壓縮過程中不與外界換熱，絕熱壓縮。基于以上假設，空氣壓縮時可視為壓縮理想氣體，若干、濕空氣具有相同的初始狀態，并且在相同大氣壓，增壓比不變的情況下，有理想氣體狀態方程，即：PV干=R干T PV濕=R濕T
 

　　式中：P為空氣的進口壓力，MPa;V干，V濕分別為濕空氣和干空氣的比容，m³/kg；R干、R濕分別為濕空氣和干空氣氣體常數，J/(KgK)；T為干，濕空氣的進口溫度，K。

 

　　2. 理論分析

 

　　基于壓縮前后無相態變化，壓縮過程極短等假設，此時干、濕空氣可認為是理想氣體。當初始溫度、壓力相同時，濕空氣氣體常數較干空氣大，因此濕空氣的比熱容較干空氣小。此時，初始狀態相同，相等質量和壓縮比的干濕狀態，絕熱壓縮過程，濕空氣要比干空氣多耗一定的功耗，用干濕空氣單位耗能計算公式。

 

　　3. 空氣濕度對空氣壓縮機能耗影響

 

　　在實際工程中，空氣壓縮機大多直接吸入大氣中的空氣很少做除濕前處理，因此，空氣壓縮機吸入濕空氣量大。以陜西地區空氣壓縮機為例，根據有關文獻方法計算，計算結果見表1。空氣壓縮機流量Q=2298m³/h，大氣壓力Pd=0.1MPa，大氣溫度t=29℃，空氣含濕量d=60%，空氣壓縮機壓縮比P2/P1=8.3。
 

 

　　由表1可知，相同條件下濕空氣（相對濕度為60%）比干空氣每小時多耗能1.23kWH。每天按24小時運行，1年假設運行300天，可知干空氣比濕空氣（相對濕度60%）每年少耗能15225kWH，比濕空氣（相對濕度70%）每年少耗能25995kWH，比濕空氣（相對濕度90%）每年少耗能15551kWH，節能效果非常明顯。

 

　　通過進一步分析可知，空氣的濕度進一步增大，空氣壓縮機的單位能耗也將進一步增大。但實際上相對濕度在10%～50%之間，能耗隨相對濕度增大幾乎呈線性關系，增長速率較為均勻；相對濕度在50%～60%之間，能耗隨相對濕度的增大驟然增大；在相對濕度大于60%時，隨著相對濕度的增大，能耗變化趨勢有所變緩。

 

　　4. 空氣濕度對空氣壓縮機的其它影響

 

　　空氣的濕度是隨空氣狀態的改變而改變的，在空氣受到壓縮時，其溫度上升，相對濕度降低;當壓縮后的空氣膨脹，空氣的溫度下降，其相對濕度增大，并通常將有水分析出（表2）。

 

　　5. 進口溫度對空氣壓縮機能耗影響

 

　　在出口溫度及壓力不變的情況下，即增壓比以及出口溫度不變時，-40℃較40℃每小時多耗能高達66.49kWh，通過對比可以看出進口溫度對壓縮機的能耗影響更加明顯。
 

　　當空氣壓縮機的出口溫度不變以及壓縮比不變的情況下，空氣壓縮機的能耗隨進口溫度的增加急劇減小，幾乎呈線性狀態。由此可以得出結論，提高空氣壓縮機的進口溫度有利于空氣壓縮機的節能運行。
 

 

　　6. 結論

 

　　空氣壓縮機運行時，在相同條件下干空氣較濕空氣節能；在出口溫度以及增壓比不變的情況下，提高空氣壓縮機的進口溫度有利于空氣壓縮機經濟運行。因此，建議在空氣壓縮機進口處加裝空氣干燥裝置以及空氣預熱裝置，以降低空氣的相對濕度和提高進口空氣溫度保證空氣壓縮機經濟運行。

 

　　實際上，壓縮空氣實際運行的經濟性不僅和自身設計密切相關，還和大氣的相對濕度以及溫度有很大關系。因此，空氣壓縮機在不同的地區和不同的季節使用中，壓縮空氣要想取得最佳的運行效果，空氣壓縮機在設計上要綜合考慮各種因素對空氣壓縮機的性能影響。壓縮空氣站點選擇也是非常重要的，良好的通風環境，空氣壓縮機能夠吸入自然界新鮮舒適的空氣，才能提高效率，減少能源的消耗，取得最大經濟性運行。
 

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