冷冻干燥机的基本原理介绍

2019-09-30

  压缩空气冷冻干燥机,行业一般简称为冷干机。其主要作用是降低压缩空气中的含水量,即降低压缩空气的露点温度。在一般工业用压缩空气系统中,是压缩空气干燥净化(也称后处理)的常备的设备之一。

  基本原理

  压缩空气可通过加压、冷却、吸附等方法来达到去除水蒸气的目的。冷冻干燥机就是应用了冷却的方法。

  我们知道,空压机压缩的空气包含多种气体以及水蒸气,所以均为湿空气。湿空气的含湿量与压力总体上成反比,即压力越高,含湿量越少。空气压力提高后,空气中超出可能含量的水蒸气将凝析成水(也就是说压缩后的空气体积变小,不能容纳原有的水蒸气)。

  这就相对于原来吸入时的空气来说,含湿量变小了(这里指的是这部分压缩空气恢复到未压缩状态相比较而言)。

  但空压机的排气仍然是压缩状态的空气,其水蒸气含量处于上限可能值,也就是处于一种气态和液态的临界状态。这时的压缩空气称为饱和状态,所以只要再稍微加压,接着就有水蒸气由气态变为液态,也就是凝析出水。

  PS.帮助理解:假设空气是一团吸了水的湿海绵,其含湿量就是吸入的水分。如果用力从海绵中挤压出一些水,那么,这团海绵的含湿量相对就减小了。如果放手让海绵恢复,自然就比原来的海绵要干燥。这也就达到了通过加压来除水干燥的目的。

  如果在挤压海绵不断有水流出的过程中,到达某一个力度后不再加力,则水被挤出将停止,这就是饱和状态。继续再加大挤压的力度,仍然还有水流出。

  所以,空压机本体本身就具有除水的功能,用到的方法就是加压,只不过,这不是空压机的目的,而是讨厌的累赘。

  为什么没有将加压作为压缩空气的除水手段呢?这主要是因为经济性,提高1公斤压力。消耗7%左右的能耗是相当不值当的。

  而冷却除水则相对比较经济,冷冻干燥机是利用如空调除湿相似的原理达到目的。因为,饱和水蒸气的密度都是有上限的,在气动压力(2MPa范围内),可以认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度高低,而与空气压力无关。

温度越高,饱和空气中的水蒸气的密度越大,水也就越多,反之,温度越低水越少(这个从生活常识就能理解到,冬季干冷,夏季湿热)。