【壓縮機(jī)網(wǎng)】壓縮機(jī)以其種類(lèi)多樣，用途廣泛被稱(chēng)為“通用機(jī)械”，常應(yīng)用于石油、化工、冶金以及國(guó)防工業(yè)中。如何高效運(yùn)行空氣壓縮機(jī)是研究者共同的目的，為此，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行探索。通過(guò)一定的試驗(yàn)檢測(cè)，分析變速壓縮機(jī)電流頻率并對(duì)其效能、能量消耗以及經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)及優(yōu)化，進(jìn)而確定了壓縮機(jī)最佳工況。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，建立空氣壓縮機(jī)能耗模型，計(jì)算了空氣壓縮機(jī)進(jìn)口空氣濕度和溫度對(duì)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行能耗的影響，旨在探究外界因素對(duì)空氣壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的影響程度。

 

　　1. 空氣壓縮機(jī)能耗模型建立

 

　　為了分析干、濕空氣對(duì)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行能耗的影響，假設(shè)空氣壓縮機(jī)壓縮前后沒(méi)有相態(tài)的改變；壓縮過(guò)程極短；空氣壓縮過(guò)程中不與外界換熱，絕熱壓縮?；谝陨霞僭O(shè)，空氣壓縮時(shí)可視為壓縮理想氣體，若干、濕空氣具有相同的初始狀態(tài)，并且在相同大氣壓，增壓比不變的情況下，有理想氣體狀態(tài)方程，即：PV干=R干T PV濕=R濕T
 

　　式中：P為空氣的進(jìn)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(shù)，J/(KgK)；T為干，濕空氣的進(jìn)口溫度，K。

 

　　2. 理論分析

 

　　基于壓縮前后無(wú)相態(tài)變化，壓縮過(guò)程極短等假設(shè)，此時(shí)干、濕空氣可認(rèn)為是理想氣體。當(dāng)初始溫度、壓力相同時(shí)，濕空氣氣體常數(shù)較干空氣大，因此濕空氣的比熱容較干空氣小。此時(shí)，初始狀態(tài)相同，相等質(zhì)量和壓縮比的干濕狀態(tài)，絕熱壓縮過(guò)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(jì)算公式。

 

　　3. 空氣濕度對(duì)空氣壓縮機(jī)能耗影響

 

　　在實(shí)際工程中，空氣壓縮機(jī)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(jī)吸入濕空氣量大。以陜西地區(qū)空氣壓縮機(jī)為例，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)方法計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1?？諝鈮嚎s機(jī)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(jī)壓縮比P2/P1=8.3。
 

 

　　由表1可知，相同條件下濕空氣（相對(duì)濕度為60%）比干空氣每小時(shí)多耗能1.23kWH。每天按24小時(shí)運(yùn)行，1年假設(shè)運(yùn)行300天，可知干空氣比濕空氣（相對(duì)濕度60%）每年少耗能15225kWH，比濕空氣（相對(duì)濕度70%）每年少耗能25995kWH，比濕空氣（相對(duì)濕度90%）每年少耗能15551kWH，節(jié)能效果非常明顯。

 

　　通過(guò)進(jìn)一步分析可知，空氣的濕度進(jìn)一步增大，空氣壓縮機(jī)的單位能耗也將進(jìn)一步增大。但實(shí)際上相對(duì)濕度在10%～50%之間，能耗隨相對(duì)濕度增大幾乎呈線性關(guān)系，增長(zhǎng)速率較為均勻；相對(duì)濕度在50%～60%之間，能耗隨相對(duì)濕度的增大驟然增大；在相對(duì)濕度大于60%時(shí)，隨著相對(duì)濕度的增大，能耗變化趨勢(shì)有所變緩。

 

　　4. 空氣濕度對(duì)空氣壓縮機(jī)的其它影響

 

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

 

　　5. 進(jìn)口溫度對(duì)空氣壓縮機(jī)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(shí)，-40℃較40℃每小時(shí)多耗能高達(dá)66.49kWh，通過(guò)對(duì)比可以看出進(jìn)口溫度對(duì)壓縮機(jī)的能耗影響更加明顯。
 

　　當(dāng)空氣壓縮機(jī)的出口溫度不變以及壓縮比不變的情況下，空氣壓縮機(jī)的能耗隨進(jìn)口溫度的增加急劇減小，幾乎呈線性狀態(tài)。由此可以得出結(jié)論，提高空氣壓縮機(jī)的進(jìn)口溫度有利于空氣壓縮機(jī)的節(jié)能運(yùn)行。
 

 

　　6. 結(jié)論

 

　　空氣壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，在相同條件下干空氣較濕空氣節(jié)能；在出口溫度以及增壓比不變的情況下，提高空氣壓縮機(jī)的進(jìn)口溫度有利于空氣壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，建議在空氣壓縮機(jī)進(jìn)口處加裝空氣干燥裝置以及空氣預(yù)熱裝置，以降低空氣的相對(duì)濕度和提高進(jìn)口空氣溫度保證空氣壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

 

　　實(shí)際上，壓縮空氣實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性不僅和自身設(shè)計(jì)密切相關(guān)，還和大氣的相對(duì)濕度以及溫度有很大關(guān)系。因此，空氣壓縮機(jī)在不同的地區(qū)和不同的季節(jié)使用中，壓縮空氣要想取得最佳的運(yùn)行效果，空氣壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)上要綜合考慮各種因素對(duì)空氣壓縮機(jī)的性能影響。壓縮空氣站點(diǎn)選擇也是非常重要的，良好的通風(fēng)環(huán)境，空氣壓縮機(jī)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(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。
 

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