小型冷干機性能測試研究
冷干機是根據冷凍除濕原理，將壓縮空氣強制通過蒸發器進行熱交換而降溫，使壓縮空氣中氣態的水和油經過等壓冷卻，凝結成液態的水和油，并夾帶塵埃，通過自動排水器排出系統外，從而獲得清潔的壓縮空氣。目前市場上的冷干機品牌多，性能品質參差不齊，歸根結底是因為沒有統一科學的設計計算及測試方法，云箭牌冷干機及一體機冷干系統通過了長時間的理論及實驗摸索，總結了一套自己設計和測試方法。
冷干機設計選型
設計選定參數：冷干機的壓縮空氣額定處理量M = 1 Nm3/ min（折算到標準狀態下的體積流量）；額定壓力Pe = 0.7 MPa；額定進氣溫度Te = 40 ℃；折算到空壓機入口標準狀態空氣P0= 0.1 MPa （絕壓），T0 = 293 K，空氣容重v= 1.2 kg/ m3 。
蒸發器進口壓縮空氣溫度t2 = 32 ℃時，Psb2 = 4.75 kPa
蒸發器出口壓縮空氣溫度t3 = 5 ℃時，Psb3 = 0.87375 kPa
求出蒸發器進、出口壓縮空氣含濕量
d2 = 0.622×Psb2/（Pe–Psb2）
= 0.622×4.75/（800 – 4.75）
= 0.003752 kg/ kg （干）
d3 = 0.622×Psb3/（Pe–Psb3）
= 0.622×0.87375/（800 – 0.87375）
= 0.00068 kg/ kg （干）
求出干壓縮空氣通過蒸發器冷卻后釋放的熱量
Q1= 60Mv（t 2–t 3）
= 60×1×1.2×0.24×（32–5）
= 466.56 kcal/ h
求壓縮空氣中的水蒸汽冷卻及部分凝結成水所釋放的熱量
Q2= 60 Mv [0.46×( t 2 d2–t3 d3) + (597–0.56 t3) ×(d2–d3) ]
= 60×1×1.2×[ 0.46×(32×0.003752–5×0.00068)+(597–0.56×5)×(0.003752– 0.00068) ]
= 135.29 kcal/ h
蒸發器承擔的熱負荷
Q= Q1+ Q2= 601.85 kcal/ h
根據計算結果考慮一定的余量，為15%~20%，取17.5%
Q實= Q×（1+17.5%）=707.17 kcal/ h
根據求出的Q實即可求出其它部件的性能參數從而確定其選型，再選配好其它配件即可完成整個冷干系統的設計計算及選型。在選型及結構設計時特別注重了管道大小走向、蒸發器的蒸發能力、氣水分離器的型式結構以及預冷器的結構及材料。冷干機具體的原理及結構示意圖見圖1。
冷干機實驗測試方法
本次實驗的測試樣機為標準狀況下處理氣量2 Nm3/ min的冷干機，實驗方案的測試系統如圖2所示。
1空氣壓縮機 2儲氣罐 3預冷器 4蒸發器 5過濾器 6壓力表 7壓力露點儀
圖2 實驗方案測試系統
冷干機測試結果分析
實驗測試條件符合GB10893—1989規定，具體測試結果如下表1。
表1 冷干機測試結果
|
參數 序號 |
空氣壓力 MPa |
蒸發壓力 MPa |
空氣進口 溫度℃ |
空氣出口 溫度℃ |
露點溫度 ℃ |
空氣進口 壓力MPa |
空氣出口 壓力MPa |
|
1 |
0.75 |
0.33 |
34.6 |
20.4 |
3.1 |
0.71 |
0.68 |
|
2 |
0.75 |
0.33 |
35.1 |
20.6 |
3.3 |
0.71 |
0.68 |
|
3 |
0.75 |
0.33 |
35.2 |
20.7 |
3.9 |
0.71 |
0.68 |
從測試結果可以看出：
（1）在標準測試條件下冷干機的空氣進出口壓降為0.03MPa，相比空氣進口壓力下降了4.22%，壓力露點穩定在3.1~3.9℃范圍內，空氣出口溫度在20℃以上，表明冷干機關鍵性能指標均能很好的滿足設計要求。
（2）目前市場上不合格冷干機主要表現為壓力露點一般在10℃以上，超出了2~10℃的范圍，不能滿足使用要求，壓降一般超過了5%，壓力損失大不節能，空氣出口溫度太低，導致供氣管道易結露給用戶的使用帶來了麻煩。而云箭牌冷干機從測試結果及使用效果上看壓降小，露點穩定，空氣出口溫度高，因而不僅節能，而且冷干過濾效果好，也不存在使用上的弊端。
（3）冷干機要達到壓降小，露點穩定，空氣出口溫度高的效果在設計和測試時應特別注重考慮管道大小走向，蒸發器蒸發能力、氣水分離器的分離過濾效果以及預冷器的回熱效果。
結論
通過對冷干機的設計及測試可以得出其效果的好壞關鍵是要控制好其壓降、壓力露點及空氣出口溫度三個指標。而如何控制好這三個指標主要要做好管道大小走向，蒸發器的蒸發能力及預冷器的回熱能力及氣水分離器的分離過濾效果的理論及結構設計。
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