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冠捷空壓機(jī)余熱回收機(jī)的設(shè)計(jì)理念
一、 前言
進(jìn)入21世紀(jì)，大力推進(jìn)節(jié)能減排和新能源使用，實(shí)行資源循環(huán)利用和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的共同問題
目前全球所倡導(dǎo)的“低碳經(jīng)濟(jì)”新概念的實(shí)質(zhì)，就是解決提高能源利用效率和清潔能源結(jié)構(gòu)問題，核心是能源技術(shù)創(chuàng)新和人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變。其重要措施之一的節(jié)能已經(jīng)為全社會(huì)所推崇，它不僅能減少經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中排放的二氧化碳，而且能降低對(duì)自然資源的消耗，維持地球生物圈的碳元素平衡，保護(hù)地球環(huán)境。在這種背景下，各種節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。
本公司研制的具備恒溫控制可自動(dòng)清空壓機(jī)余熱回收機(jī)，就是其中一種節(jié)能效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益顯著的新型節(jié)能產(chǎn)品。
二、 技術(shù)背景
螺桿壓縮機(jī)由于本身的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理決定，它的絕熱效率在0.65-0.85之間。低壓力比、大中容積流量壓縮機(jī)為0.75-0.85，高壓力比、小容積流量比壓縮機(jī)為0.65-0.75。對(duì)于空氣壓縮機(jī)，供油溫度一般在50-60℃。制冷和工藝壓縮機(jī)的絕熱功率與空氣壓縮機(jī)相比負(fù)荷更大，吸氣和排氣壓力變化范圍更大。高的排氣溫度 會(huì)導(dǎo)致更多的潤(rùn)滑油處于氣相，增加油氣分離的難度，降低潤(rùn)滑油的使用壽命。除了機(jī)械摩擦導(dǎo)致的熱能損失外，主要是因?yàn)閴嚎s氣體時(shí)熱能轉(zhuǎn)換的熱能損失，壓縮機(jī)的絕熱效率僅有65-85%。其中很大部分能量則通過各種形式被消耗，最終變成熱能排放到空氣中。有鑒于此，空壓機(jī)的余熱利用越來越被人們做重視。目前，盡管有一些廠家開發(fā)的，利用空壓機(jī)余熱回收的產(chǎn)品也能利用部分熱能，但同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)上有待改善之處依然不少。它們運(yùn)行的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性和效率有待提高。
Ø 空壓機(jī)的絕熱效率
普通動(dòng)力噴油螺桿空壓機(jī)發(fā)熱絕熱效率，是運(yùn)行工況、轉(zhuǎn)子型線、容積流量、轉(zhuǎn)子齒頂線速度的函數(shù)。小容積流量壓縮機(jī)比大中型的絕熱效率要低。
壓縮機(jī)工作時(shí)，隨著螺桿的運(yùn)動(dòng)，潤(rùn)滑油會(huì)不斷的被剪切，從而吸收一定的能量。
對(duì)于空壓機(jī)，供油溫度一般在50-60℃。試驗(yàn)表明，供油溫度提升10℃，容積效率將下降≥2%，絕熱效率下降≥0.5%。
制冷和工藝壓縮機(jī)的絕熱功率，與空氣壓縮機(jī)相比，負(fù)荷較大、吸氣和排氣壓力變化范圍，因磨損增加，絕熱效率會(huì)有所降低。試驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)子直徑為100mm左右，吸氣壓力為大氣壓的小型制冷和工藝壓縮機(jī)絕熱功率峰值為72%，提高吸氣壓力后，最高可達(dá)到76%。
Ø 空壓機(jī)的排氣溫度
噴油螺桿空壓機(jī)機(jī)的排氣溫度，由空壓機(jī)的功耗和被壓縮氣體的熱容比以及噴油量的作用所決定的。降低噴油溫度，能提高空壓機(jī)的工作效率。
減低潤(rùn)滑油的使用壽命。特別是礦物油，會(huì)導(dǎo)致氧化，分解或碳化。對(duì)于空氣壓縮機(jī)，額定的排氣極限溫度一般設(shè)置為100℃。
同樣，對(duì)于噴油螺桿空壓機(jī)，排氣溫度也有個(gè)下限。即不得低于氣體壓縮后水蒸汽分壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，它與壓力比及吸氣狀態(tài)下原始分壓力有關(guān)。在100%相對(duì)濕度，從20℃的環(huán)境溫度壓縮到0.8MPa時(shí)，相應(yīng)的飽和溫度為59℃?？紤]到工況的不穩(wěn)定，為保證這種條件下絕對(duì)不出現(xiàn)冷凝水，通常的排氣溫度設(shè)定在70℃以上。否則一旦出項(xiàng)冷凝水，會(huì)使油質(zhì)惡化降低軸承壽命。對(duì)于制冷和工藝空壓機(jī)排氣溫度的上限溫度大約在70-80℃。
Ø 空壓機(jī)潤(rùn)滑油的作用
1. 冷卻作用。吸收氣體的壓縮熱，冷卻介質(zhì)，降低排氣溫度。
2. 潤(rùn)滑作用。降低陰轉(zhuǎn)子的吸收功率，潤(rùn)滑軸承。
3. 密封作用。
4. 降噪作用
Ø 降低潤(rùn)滑油溫度的益處
冷卻介質(zhì)，降低排氣溫度，降低氣體熱能散失，提高壓縮機(jī)的利用功率，并提高壓塑機(jī)的密閉性。改善潤(rùn)滑條件，延長(zhǎng)乳化油的使用周期。壓縮機(jī)的絕熱效率在0.65-0.85之間，考慮到其它熱損失，壓縮機(jī)的效率將低于這個(gè)范圍。一方面是機(jī)械摩擦導(dǎo)致的熱能損失，主要的是因?yàn)閴嚎s氣體時(shí)的熱能轉(zhuǎn)換的熱能損失。不難看出，壓縮機(jī)有20-40%的能量被白白的浪費(fèi)掉了。
三、 設(shè)計(jì)遵循的原則
空壓機(jī)余熱回收機(jī)的設(shè)計(jì)必須遵循的原則:
ü 保證原有設(shè)備(空壓機(jī))的安全運(yùn)行;
ü 能夠改善空壓機(jī)運(yùn)行工況;
ü 維持空壓機(jī)工作狀況和結(jié)構(gòu)不變;
ü 盡可能少，甚至不改變空壓機(jī)控制系統(tǒng),;
ü 安裝簡(jiǎn)便，機(jī)房占用面積盡可能小;
ü 降低管路工程造價(jià)，減少控制電路的長(zhǎng)距離架設(shè);
ü 設(shè)備應(yīng)自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)計(jì)適當(dāng)冗余;
ü 控制采用閉環(huán)方式;
ü 末端采用恒溫設(shè)計(jì);
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