蓄能型压缩空气冷冻干燥机的初步研究

在大气环境中，不但存在粉尘、烟雾等污染因素，同时也存在一定的水蒸气。这些不利成分的混合压缩，必将导致用气元件的腐蚀、磨损和破坏，直接影响用气设备的正常工作。因此，压缩空气干燥机在诸多行业和领域的应用极为广泛，并成为保障当今高科技的必不可少的气源处理设备。
冷冻干燥机及与之配套的过滤系统能完全解决这一工业难题。一般空气冷冻干燥机采用压缩空气管路与制冷剂管路直接换热，制冷系统因压缩空气使用量的变化，造成压缩机频繁启停，使压缩机性能下降，可靠性降低。而采用蓄能型冷冻式蒸发器，将制冷系统的蒸发管与压缩空气管路夹装，并沉浸在蓄能液中，在压缩空气使用量减少时，将多余的冷量储存在蓄能液中，调节部分负荷时的能量消耗，避免压缩机频繁启停，起到低负荷时蓄能的作用。本文对一种蓄能型冷冻式干燥机进行了初步研究。
2蓄能型冷冻干燥机的工作原理如所示，冷冻式干燥机将压缩空气冷却到低于2*q产生的冷凝水通过分离器排出。被压缩的空气由空压机进入干燥机，与制冷系统的蒸发器进行热交换。压缩空气中的水蒸气冷凝成液态水，经分离器排出，成品气在预冷器中复热后排出干燥机。为了节省能源，压缩空气先进入空气-空气换热器（预冷器）使处理后的压缩空气与待处理的压缩空气进行热交换，以便回收部分冷量。为达到空气的干燥程度，必须控制被处理空气出蒸发器的温度，采集蓄能液温度控制制冷系统的启停，高于4*c时启动制冷系统，低于1*C时断开制冷系统。
为压缩空气经过干燥机过程中的状态变化。常态下的空气经过空压机压缩到高压的过程中相对湿度大，将有水凝出，出空压机的高压空气经过自然冷却后视为饱和状态tl进入预冷器，吸收回气的冷量降温到tr，然后进入蓄能液中进一步冷却，~为压缩空气进入冷冻干燥机含湿量的变化，从蓄能液中出来的空气状态为为压缩空气经过预冷器复热后排出干燥机的状态（假设回热时空气温度没有变化）。
图：3系统设计缩空气进入冷干机的温度低于40*C，压力为0.8MPa（表压）；（3）空气冷却干燥至0* 8MPa压力下，露点为3C（4）制冷系统为R22封闭循环系统，蒸发温度为一（5）蓄能液为丙三醇水溶液。
丙三醇水溶液作为蓄能液有如下优点：单位热容量较大，蓄冷效果好；粘度小，流动性好，传热性能好。丙三醇与水体积比为12溶液温度在1~4*C范围内变化。
3.1设计方案选择及计算压缩空气干燥机系统流程如所示，已知冷冻式干燥机的进气温度40C进气压力为0.8MPa及经过蒸发器的出气温度以=3C现选定预冷器进排气端口温差为8C则if=40?8=32……
忽略空气cP变化及系统的冷损，如所压缩空气干燥机系统流程2压缩空气状态变化原理湿空气热力性质计算程序框图f.空气相对湿度；b饱和空气中水蒸气的分压力输入湿空气的温度、相对温度和压九就能得到空气焓值i\".则预冷量：示，预冷器中的能量守恒关系为：空气质量流量，kg/s一湿空气定压比热，kjAkg.1（）水蒸气汽化潜热，kj/kg压缩空气含湿里，kg/kg干空气预冷器蒸发器温度示意图采用试算法，设t1\"为初值，用自编的计算程序得到dr（参见），代入=由于蓄冷及快速启动的需要，制冷系统设计制冷量0应大于02，取Qo=820W.由00、01、02可进行系统各部件的结构设计。
3.2制冷系统通、断电时间计算蓄能液为丙三醇水溶液，丙三醇与水的质量比为0.638：1，温度在1~4°范围内变化。取丙三醇溶液30kg.通电一次蓄冷量为W则：通断电时间比反映了制冷系统工作的频率及蓄能在除湿过程中发挥作用的比重。可以看出，W与丙三醇溶液质量m成正比，T通、均与W成正比，所以T通、T断与丙三醇溶液质量m成正比。同时，通断电时间之比（Ta/T断）与W及m无关，只与00和02有关。
3.3空气流量变化时，系统工作性能的变化在实际使用过程中，压缩空气的流量可能随着用户的需要而发生变化，这时系统的运行工况将偏离设计参数。
的变化，经过预冷器的焓值变化4可视为不变，则预冷量：制冷量00不变。仍取30kg丙三醇溶液，蓄对不同的压缩空气流量进行相应的计算得这就使得压缩比降低，从而使制冷工况发生改变，提高了制冷性能。
R290与R22压缩比对比3台空调器上R290的制冷量Q0分别为R22的97.44、99.15、97.83（制冷量略有减小）这主要是R290的比容大而容积制冷量比较小。
要使R290的制冷量达到R22的同等水平或更高，就需要选用排气量比较大的压缩机。
使用R290时3台空调器上输入功率分别减分别提高了12.81、19.03、14.61，取得了很好的节能效果。
3结论（上接第69页）4结论在压缩空气冷冻干燥机中，采用蓄能的方式可在一定程度上缓解压缩空气使用量变化而影响到冷冻机稳定工作之间的矛盾，对稳定压缩空气冷冻干燥的品质起到了一定的作用。同时蓄能液能很好地调节部分负荷时的能量消耗。
在蓄能型冷冻式压缩空气干燥机的设计中应注意预冷器与蒸发器热负荷分配问题，选取合适的设计参数。
蓄能液充注量及使用中压缩空气流量的变化，都将对系统工作性能产生影响。
应用R290作为空调器制冷剂，从理论上是可行的，R290除了容积制冷量小于R22外，其它各项指标均优于R22；物，对房间空调器使用R290替代R22时，只需对毛细管进行调整，而不需对其它部件做任何改动，就能达到良好的效果；R290制冷剂在国产3种空调器中均取得了较好的节能效果，它们的输入功率分别降低了14.70、15.92、14.58，性能系数COP由于R290的可燃可爆性，在生产和维修中应给予充分的注意。