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                一级压缩与二/两级压缩空压机的节能对比

                2019-09-29

                  目前市场上主流品牌的螺杆空压机都讲究节能。而当下市场上的螺杆空压机有单级压缩和二级压缩两种,各大厂家主推的节能空压机除了永磁变频就是一级、二/两级压缩空压机。现在除去永磁比空压机不谈,我们来看看究竟是一级压缩螺杆压缩机省电,还是二/两级的节能呢?本文将就两者的压缩效率、节能等问题进行分析和比较。

                 

                  【螺杆压缩机一级与二级压缩节能比较】

                  对于定温压缩,要使气体热量随时与外界交换,气体温度与外界相等实际工作中是不可能实现的。这只是制造厂家在产品设计生产中努力的方向。为降低压缩后的气体温度和提高空压机效率、尽可能向定温压缩过程靠近(或降低多变指数m值),制造厂家在空压机设计过程中采取了多种措施。其中分级压缩加中间冷却和向压缩腔内喷油冷却是最常用的两种方法。

                 

                  1、分级压缩加中间冷却

                  分级压缩加中间冷却是广泛应用于空压机中降低排气温度的有效方法。而且分级压缩后必须经过中间冷却,使进入到第二级的压缩空气进气温度等于或接近于第一级的进气温度,这样才能降低排气温度和功耗。见图二,由于二级进气温度被冷却到一级进气温度,图中阴影部分的面积即为所节省的功耗(图中2m'-2T'-2m”-2m-2m')。分的级数和中间冷却过程越多,就越接近定温过程。但分级过多将增加气体的流动阻力,而且制造成本也大大增加。因此分级必须合理。

                 

                  2、向压缩腔内喷油冷却

                 

                  将循环冷却的少量冷却油喷成雾状与气体一起进入压缩腔内,喷入的油雾吸收了压缩空气在压缩过程中产生的大量热量,然后与空气一起排出空压机壳体,经油气分离器分离后循环使用。喷油螺杆空压机就是该方法最典型的应用实例。它可非常有效地降低排气温度和多变指数m值。这也是目前降低空压机排气温度和多变指数m最有效的一种方法,一般情况下它可使m降低到1.2以下。降低的程度取决于喷油量和喷油温度。图三中虚线右侧为节省的功耗(即图中面积1-2m-2m'-1)。

                 

                  通过上面分析得出,分级压缩加中间冷却和喷油冷却均可降低排气温度,节省功耗。而目前动力用喷油螺杆空压机的多变指数m 值最低已经可降低到1.1左右,接近定温过程,单级压比最高可达13bar,而且排气温度仍可控制在90度以下。那么有否必要再进行分级压缩呢?我们接着往下分析:

                  表2中m表示多变指数,P表示压力,T表示温度,in表示进气,out表示排气,1表示一级,2表示二级。A表示绝对压力。

                 

                  数据分析

                 

                  表1为单级压缩,多变指数只有1.08,非常接近定温过程,排气温度为77℃,高于冷凝温度68℃。符合要求。

                 

                  表2为二级压缩,下面分三类工况讨论:

                 

                  第一类工况:多变指数m与单级压缩指数相同。采用中间冷却后,排气温度为47.2℃。但由于远低于冷凝温度值,压缩过程中将有大量冷凝水析出,此方案不可取。

                  第二类工况:为了确保排气温度高于冷凝温度,提高了二级进气温度,最后排气温度为69℃,符合要求。由于二级进气温度接近一级排气温度,其热力过程曲线与单级压缩非常接近,比单级压缩所节省的功耗微乎其微。

                  第三类工况:减少了喷油量,适当提高多变指数,使最终排气温度高于冷凝温度,满足要求。但一级压缩过程的过程曲线位于单级压缩曲线的右边,二级压缩的曲线由于采用了中冷,其曲线位置位于单级压缩曲线的左边,最后两者合并后与单级压缩的功耗差不多。

                 

                  通过图表数据的分析,不难看出,分级压缩可以降低空压机的排气温度,同时也可使空压机的热力过程尽可能地向定温压缩靠近,以达到节能效果,但并不是绝对的。

                 

                  所以归根结底,还是得根据企业的实际需求决定选择二/两级压缩空压机还是一级压缩空压机。尤其对于排气压力13bar以下的螺杆空压机而言,由于其在压缩过程中喷入了低温的冷却油,极大地降低了多变指数(m值只有1.1),压缩过程已经接近了定温过程,没必要再进行二级压缩。如果还是再次压缩的话,反而会增大空压机的负担,导致得不偿失的结果。


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