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冠捷空壓機余熱回收機的設計理念
一、 前言
進入21世紀，大力推進節(jié)能減排和新能源使用，實行資源循環(huán)利用和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，成為世界各國經(jīng)濟發(fā)展所面臨的共同問題
目前全球所倡導的“低碳經(jīng)濟”新概念的實質(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)為全社會所推崇，它不僅能減少經(jīng)濟活動中排放的二氧化碳，而且能降低對自然資源的消耗，維持地球生物圈的碳元素平衡，保護地球環(huán)境。在這種背景下，各種節(jié)能產(chǎn)品應運而生。
本公司研制的具備恒溫控制可自動清空壓機余熱回收機，就是其中一種節(jié)能效果明顯、經(jīng)濟效益顯著的新型節(jié)能產(chǎn)品。
二、 技術(shù)背景
螺桿壓縮機由于本身的設計結(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為0.75-0.85，高壓力比、小容積流量比壓縮機為0.65-0.75。對于空氣壓縮機，供油溫度一般在50-60℃。制冷和工藝壓縮機的絕熱功率與空氣壓縮機相比負荷更大，吸氣和排氣壓力變化范圍更大。高的排氣溫度 會導致更多的潤滑油處于氣相，增加油氣分離的難度，降低潤滑油的使用壽命。除了機械摩擦導致的熱能損失外，主要是因為壓縮氣體時熱能轉(zhuǎn)換的熱能損失，壓縮機的絕熱效率僅有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，利用空壓機余熱回收的產(chǎn)品也能利用部分熱能，但同類產(chǎn)品設計上有待改善之處依然不少。它們運行的實用性、經(jīng)濟性、可靠性、安全性和效率有待提高。
Ø 空壓機的絕熱效率
普通動力噴油螺桿空壓機發(fā)熱絕熱效率，是運行工況、轉(zhuǎn)子型線、容積流量、轉(zhuǎn)子齒頂線速度的函數(shù)。小容積流量壓縮機比大中型的絕熱效率要低。
壓縮機工作時，隨著螺桿的運動，潤滑油會不斷的被剪切，從而吸收一定的能量。
對于空壓機，供油溫度一般在50-60℃。試驗表明，供油溫度提升10℃，容積效率將下降≥2%，絕熱效率下降≥0.5%。
制冷和工藝壓縮機的絕熱功率，與空氣壓縮機相比，負荷較大、吸氣和排氣壓力變化范圍，因磨損增加，絕熱效率會有所降低。試驗表明，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絕熱功率峰值為72%，提高吸氣壓力后，最高可達到76%。
Ø 空壓機的排氣溫度
噴油螺桿空壓機機的排氣溫度，由空壓機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，能提高空壓機的工作效率。
減低潤滑油的使用壽命。特別是礦物油，會導致氧化，分解或碳化。對于空氣壓縮機，額定的排氣極限溫度一般設置為100℃。
同樣，對于噴油螺桿空壓機，排氣溫度也有個下限。即不得低于氣體壓縮后水蒸汽分壓力所對應的飽和溫度，它與壓力比及吸氣狀態(tài)下原始分壓力有關(guān)。在100%相對濕度，從20℃的環(huán)境溫度壓縮到0.8MPa時，相應的飽和溫度為59℃?？紤]到工況的不穩(wěn)定，為保證這種條件下絕對不出現(xiàn)冷凝水，通常的排氣溫度設定在70℃以上。否則一旦出項冷凝水，會使油質(zhì)惡化降低軸承壽命。對于制冷和工藝空壓機排氣溫度的上限溫度大約在70-80℃。
Ø 空壓機潤滑油的作用
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. 潤滑作用。降低陰轉(zhuǎn)子的吸收功率，潤滑軸承。
3. 密封作用。
4. 降噪作用
Ø 降低潤滑油溫度的益處
冷卻介質(zhì)，降低排氣溫度，降低氣體熱能散失，提高壓縮機的利用功率，并提高壓塑機的密閉性。改善潤滑條件，延長乳化油的使用周期。壓縮機的絕熱效率在0.65-0.85之間，考慮到其它熱損失，壓縮機的效率將低于這個范圍。一方面是機械摩擦導致的熱能損失，主要的是因為壓縮氣體時的熱能轉(zhuǎn)換的熱能損失。不難看出，壓縮機有20-40%的能量被白白的浪費掉了。
三、 設計遵循的原則
空壓機余熱回收機的設計必須遵循的原則:
ü 保證原有設備(空壓機)的安全運行;
ü 能夠改善空壓機運行工況;
ü 維持空壓機工作狀況和結(jié)構(gòu)不變;
ü 盡可能少，甚至不改變空壓機控制系統(tǒng),;
ü 安裝簡便，機房占用面積盡可能小;
ü 降低管路工程造價，減少控制電路的長距離架設;
ü 設備應自動運行，設計適當冗余;
ü 控制采用閉環(huán)方式;
ü 末端采用恒溫設計;
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