空氣干燥機訓練課程-壓縮空氣的理論

發布日期：2023-11-04 作者：深圳屹誠點擊：

氣體的特性

壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)產生(sheng)於壓(ya)縮(suo)機(ji)。所(suo)謂(wei)壓(ya)縮(suo)機(ji)和自行車的(de)(de)打氣(qi)(qi)(qi)(qi)筒相(xiang)類(lei)似，是(shi)吸(xi)入(ru)大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)後進行壓(ya)縮(suo)產生(sheng)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)機(ji)械。這(zhe)些(xie)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)通過管(guan)路，軟管(guan)輸送到生(sheng)產現場使(shi)用(yong)(yong)，使(shi)用(yong)(yong)後的(de)(de)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)又釋(shi)放(fang)到大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中成(cheng)為原來(lai)的(de)(de)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)。也就是(shi)說，氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)回路以(yi)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)為介(jie)質工作，但並(bing)不(bu)使(shi)大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)減少。另(ling)外(wai)，空氣(qi)(qi)(qi)(qi)不(bu)燃燒，所(suo)以(yi)比(bi)較安(an)全，當然它(ta)也不(bu)能(neng)(neng)形成(cheng)公害，這(zhe)些(xie)都是(shi)它(ta)的(de)(de)優點。正因為壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)作為能(neng)(neng)源具(ju)有許多優點，因此它(ta)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)範圍會越來(lai)越大(da)。

波義爾 (BOYLES) 定律：

〝對于一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，壓力和它的體積成反比〞。如果絕對壓力為 100kPa (1bar ABS) ，體積 V1 = 1m³的氣體在溫度不變下，被壓縮體積為 V2 = 0.5m³，

那麼
P1 V1 = P2 V2
P2 = P1 X V1 / V2
即 P2 = 100KPa X 1m3/ 0.5m3= 200KPa (2bar ABS)
又如果體積 V1 在 100KPa下壓縮到 V3 = 0.2m³, 那麼
P3 = P1 X V1 / V3 = 100KPa X 1m3/ 0.2m³= 500KPa (5bar ABS).

查理 (CHARLES) 定律：

〝在一定壓力下，溫度每升高1℃，對于一定質量的(de)氣(qi)體，其體積(ji)增加1/273〞。

基路沙(sha) (GAY LUSSAC) 定律(lv)：

〝壓力不變，氣體體積的增加與溫度成正比。〞
即
V1 / V2 = T1 / T2
V2 = V1 X T2 / T1
或表達為：在體積不變時，壓力和溫度成正比：
即
P1/T1=P2/T2和 P2 = P1 T2/T1
〔在上面公式中，必須使用絕對溫度，即℃+273 = K〕
前面的關係式可結合為理想氣體狀態方程式：
P1V1/T1 = P2V2/T2 = 常數
這個定律是設計和選擇(ze)氣動裝置的主(zhu)要理(li)論基(ji)礎之一，當(dang)溫度(du)有變(bian)化時(shi)也就必須(xu)考慮。

標準體積

由於氣體的體積，壓力與溫度三者之間有著一定的相互關係。有時需要所有空氣的體積的數據用以標準立方米 (M³)的標準體積來表示。1標準立方米 (M³) 的空氣質量為 1.293kg，而溫(wen)度為0℃和絕(jue)對壓(ya)力(li)為760mmHg (101325Pa)

流量

流量(Q) 的基本單位是標準立方米每秒 (M³/S)。在氣壓傳動中流量實際表示為升每分鐘 (l/min)，或標準立方分米每分鐘 (dm³/min)，表示流量的非公制單位為標準立方英(ying)尺(chi)每分鐘 (scfm)。

伯努利 (BERNOULLI'S) 方程：

伯努(nu)利方程是這樣(yang)敘述(shu)的。

〝水平流動的(de)流體(ti)流過管徑不(bu)同時，在(zai)點 1 和點 2 的(de)總能量(liang)相同。〞

P1 + 1/2ρV1² = P2 + 1/2ρV2²

若(ruo)流速不超過330m/s左右(you)時，

則此方程(cheng)式對氣體也適用。

這個(ge)公式應用于文丘里管和調壓閥中的流(liu)量補償。

空氣的濕度

大氣(qi)中通常含(han)有一定百分比(bi)的水蒸(zheng)氣(qi)。水份的含(han)量(liang)取決(jue)于(yu)大氣(qi)的濕度和溫度。

當大氣(qi)冷(leng)卻時，大氣(qi)將達(da)到一個水份(fen)飽和狀態，這一點稱(cheng)為(wei)露點。如(ru)果(guo)空氣(qi)繼續冷(leng)卻，那麼(ma)它(ta)不能(neng)保留所有(you)的(de)水份(fen)，過量的(de)水份(fen)以小液(ye)滴的(de)形(xing)式凝(ning)結出來形(xing)成冷(leng)凝(ning)水。

水份的實際數量完全取決於溫度，1m³壓縮空氣只能包含1m³大氣所能含有的相同量的水蒸氣。

表(biao) 11 列出(chu)了從-30℃ 到 +80℃ 的(de)溫度範圍(wei)內每立(li)(li)方米(mi)大(da)氣(qi)(qi)(qi)所含有水(shui)份的(de)克數，黑體字(zi)行為大(da)氣(qi)(qi)(qi)的(de)溫度，細體字(zi)給(gei)出(chu)了每標(biao)(biao)準(zhun)立(li)(li)方米(mi)含有水(shui)份的(de)量，所有大(da)氣(qi)(qi)(qi)的(de)含量都用標(biao)(biao)準(zhun)體積表(biao)示，可以不必(bi)要(yao)計算。

在(zai)氣(qi)動(dong)適用(yong)的(de)範圍內(nei)，下(xia)表(biao)給出(chu)了確切(qie)的(de)數據。上(shang)半(ban)部表(biao)示(shi)了0℃ 以上(shang)的(de)溫(wen)度(du)(du)情況(kuang)，下(xia)半(ban)部表(biao)示(shi)了0℃以下(xia)的(de)溫(wen)度(du)(du)情況(kuang)。在(zai)給定(ding)的(de)溫(wen)度(du)(du)下(xia)，上(shang)行(xing)為標準立方米的(de)含(han)濕量(liang)，下(xia)行(xing)為容積在(zai)指(zhi)定(ding)溫(wen)度(du)(du)下(xia)的(de)含(han)濕量(liang)。

溫度	°C	0	5	10	15	20	25	30	35	40
g/mn³	(標準)	4.98	6.99	9.86	13.76	18.99	25.94	35.12	47.19	63.03
g/m	(大氣壓)	4.98	6.86	9.51	13.04	17.69	23.76	31.64	41.83	54.108
溫度	°C	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40
g/mn³	(標(biao)準(zhun))	4.98	3.36	2.28	1.52	1	0.64	0.4	0.25	0.15
g/m	(大氣壓(ya))	4.98	3.42	2.37	1.61	1.08	0.7	0.45	0.29	0.18

表12飽和空氣的水(shui)分（露(lu)點）

飽和狀態

當(dang)空氣內的水份已達到飽和(he)點(dian)而再不能包含更(geng)多(duo)水份時，就(jiu)稱為飽和(he)狀(zhuang)態。即相(xiang)對(dui)濕度(du)為100%。

露點

露點是空氣在這個溫度下呈現飽和狀態。當空氣達到飽和（即相對濕度為 100%），而再不能包含更多水蒸氣的時候，水份開始凝結並產生露珠，這個溫度便稱為露點。
露(lu)(lu)點(dian)(dian)可分為壓(ya)力露(lu)(lu)點(dian)(dian) (空氣處於(wu)被(bei)壓(ya)縮(suo)狀(zhuang)態) 和大(da)氣壓(ya)力露(lu)(lu)點(dian)(dian) (空氣處於(wu)大(da)氣壓(ya)力)

相對濕度

除了急劇的惡劣天氣情況外，例(li)如溫度突然下降，否則大氣絕對不會飽和(he)，實(shi)際水(shui)份(fen)含(han)量和(he)露點時(shi)水(shui)份(fen)含(han)量的比值叫做相對濕(shi)度，以(yi)百分數表示(shi)：

什麼使相對濕度上升(sheng)或下降？

只有溫度能影響空氣的含水份能力。在高溫的情況下，空氣的含水份能力比低溫的情況強。
例1：溫度為25℃，r.h.65%，1m³大氣中含有多少水份？
露點25℃ = 24g/m³ X 0.5 = 15.6g/m³

當空氣被壓縮時，它能含有水份的容量只是體積減少後的容量。因此，除了溫度升高之外，水份大量地凝結出來，這亦是在壓縮機輸出口沒有液態水份的主要原因。
例2：10m³的大氣，溫度為15℃，相對濕度 (r.h.) 為65%，被壓縮為6巴表壓力。溫度允許升高到25℃，問將有多少凝結出來？
查表 12 可知，15℃，10m³空氣能Z多含有13.04g/m³ X 10m³= 130.4g水，在65%r.h.空氣的含水量為：
130.4g X 0.65 = 84.9g(a)
壓縮到6巴時減少後的體積為：
P1V1=P2V2P1/P2 X V1=V2(1.013BAR/6+1.013) X 10m³=1.44m³

由表 12 可知，1.44m3空氣在25℃時Z大含水量為：
23.76g X 1.44 = 34.2g(b)
從空氣中水分的總量減去壓縮空氣所吸收的，即 (a) - (b)84.9 - 34.2 = 50.6g，所示將有50.6g水被凝結出來。
凝結(jie)出(chu)的(de)水在壓縮(suo)空(kong)氣輸送前應該除去(qu)，以避免(mian)對氣動系統中元件產生有害的(de)影響。