空压机后冷却器原理分析与选用

———空压机后冷却器原理分析与选用所有大气中都含有一定量的水蒸气，在某些环境中，湿度水平可能会变得很高，但是，为了保持压缩空气设备连续地运行，保持环境干燥至关重要。这是因为在压缩空气时，空气中的湿气浓度会变得更高。为应对这种含湿量的一种方法是空压机后端必须设置后冷却器，本文主要简述后冷却器的工作原理。一、物质间热量传递的三种方式一个物体内温度不同、不同物体或系统间存在温度差都会发生热传递，直到温度相同为止，热传递才结束。物质间热传递三种形式：导热、对流和辐射。一般情况下，热传递的三种形式会同时发生，但是并不同量。（1）导热是通过粒子的直接接触而传递热量。它发生在两个固体间，或者是在气体或液体的薄层间进行。振动原子释放出它们的部分动能，传递给相邻的震动较小的原子。（2）对流是温度高的固体表面与相邻静止或移动流体（气体或液体）之间传热，其中流体的某部分与其它流体混合会加强对流作用。它可以是自然对流，即密度不同导致的自然流动，这主要是因为温度不同。或由机械作用而产生的流体运动即强制对流，例如风机或泵。由于较高的混合速度，强制对流会产生较强的热传递。（3）热辐射是通过空间来传递热量的。所有温度高于0K（绝对零度）的物体都会通过电-磁辐射向周围释放热量。当热辐射到某物体，部分能量就被吸收，加热该物体。未被吸收的热量则通过该物体或被物体反射。现实情况下，热传递是热量通过导热、对流和辐射三者来一起传递的总和。二、螺杆式压缩机热量的来源与分布螺杆空压机的动力来源为电能，根据热力学第一定律即能量守恒与互换定律，输入的电能转化为电动机旋转的机械能(电机的输出功率P2)+电动机发热的热能Q两部分，称之为电机的输入功率P，电动机的输出功率P与电动机的输入功率P之比的百分数，叫做电动机的效率η。因此，电机发热的热量大小取决于电机的效率值η，效率值η越大，电动机的输出功率增大，电动机的发热量减小。螺杆空压机的电动机通过联轴器与压缩机的输入轴连接在一起，电动机的输出功率P通过联轴器直接传递给压缩机的输入轴，称之为压缩机的输入功率，又叫做压缩机的轴功率P轴。由于联轴器的传递效率非常高，可以忽略其传递时的能量损失，即认为电动机的输出功率P=压缩机的轴功率P轴。根据压缩机的工作过程及热力学第一定律原理在热与功方面的转化关系，压缩机的轴功率P轴最终转换为压缩气体的内能及释放出热量。综合以上的分析，喷油螺杆空压机的热量分布，其细分有电机散热量Q，主机外表的散热量Qz，油气及其管路外表的散热量Qyr，油冷却器外表的散热量Q，后冷却器外表的散热量Qh，油冷却器散热量Q，后冷却器气体散热量Qhs，进出口空气含湿量差(冷凝水)的热量Qs，对于喷油螺杆压缩机其供气温度要求与进气温度一致，故不存在压缩气体能额外带走的热量。那么这些热量怎么处理？只有一种方法——加装换热器，将热量散发出去。三、换热器选型计算及公式(1)求热负荷Q，ρ·Cp·Δt·G=Q(2)求冷热流体进出口温度，t2=t1+Q/G·ρ·Cp(3)冷热流体流量，G=Q/ρ·Cp·(t2-t1)(4)求平均温度差Δtm，Δtm=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T1-t2)+(T2-t1)/2(5)选择板型若所有的板型选择完，则进行结果分析。(6)由Ｋ值范围，计算板片数范围Ｎmin，ＮmaxＮmin=Q/Kmax·Δtm·FP·βＮmax=Q/Kmin·Δtm·FP·β(7)取板片数N（Ｎmin≤Ｎ≤Ｎmax）(8)取N的流程组合形式，若组合形式取完则做（7）。(9)求Re、NuNu=W·Re·de/vNu=a1Re2Pr3(10)求a，K传热面积ＦF=Nua·λ/deK=1/ah+1/ac+γc+γc+δ/λ0F=Q/K·Δtm·β(11)由传热面积Ｆ求所需板片数NN，NN=F/Fp+2(12)若N＜NN，做（８）。(13)求压降ΔpΔp=Eu·a·Rea5Δ=Eu·ρ·W2·φ(14)若Δp＞Δ，做（８）；若Δp≤Δ允，记录结果，做（８）。注：1．（1）、（2）、（3）根据已知条件的情况进行计算。2．当T1-t2=T2-t1时采用Δtm=(T1-t2)+(T2-t1)/23.修正系数β一般在0.7～0.9。压降修正系数φ，单流程φ度=1～1.2，二流程、三流程φ=1.8～2.0，四流程φ=2.6～2.8。a1、a2、a3、a4、a5为常系数。上图显示了在逆流与平行流的换热器中温度的梯度变化。四、空气压缩机后冷却器的作用后冷却器冷却热压缩空气，同时除去冷凝水，这可防止湿气在压缩机管道系统中积聚。空气压缩机后冷却器为水冷式或风冷式，通常配有水分离器和自动排放装置。为了有效地工作，务必在空气压缩机附近安装后冷却器。许多压缩机都配有内置后冷却器，如果安装正确，后冷却器将收集空气压缩机产生的大部分冷凝水。通常，流经后冷却器的压缩空气温度比冷却液温度高10℃左右。五、如何配备后冷却器借助这种内置设备，多达70%的湿气会转化为水并被排出。根据企业的应用，企业可能需要添加额外的后冷却器，比如进口一线品牌（如阿特拉斯·科普柯、寿力等）一般都配有后冷却器外加油污过滤器，有效的将后冷却器中冷凝出来的水分自动排放。后冷却器通常非常高效，确保在连接到压缩机时不会造成空气压力损失。此外，它们通常不会增加需求或额外的能源成本。后冷却器分为水冷式与风冷式，性能对比如下：对于水冷式后冷却器，冷却水和气流的泵送方向相反，以保持干燥的环境。对于风冷式后冷却器，电风扇推动冷却空气流经散热片，以排出水蒸气。此过程需要消耗一些能源。这两种类型都配有排放装置