答:空压机的气源来自大气。空气中的水分含量(g/m3)一般尚未达到饱和。通常用相对湿度表示其未饱和的程度。水分的饱和含量(或水蒸气的饱和分压力)与温度有关。温度越高,相应的饱和含量(或饱和分压力)也越高。它可从相关的表8中查取。
空气经过等温压缩后,由于每立方米中的空气量(密度)、水分量均增高,其中的水分含量将超过该温度对应的饱和值。或者说,由于总压力提高,水蒸气的分压力也相应提高,它将超过该温度对应的饱和分压力。因此,一部分水分在压缩后将在冷却器中析出。带入空分设备的水分量,在理论上应等于进装置温度所对应的饱和含量。
如果进装置的空气温度越高,带入的水分量也将越多。例如,当进装置的空气温度由26℃提高到40℃时,水分含量由24.3g/m3增加至50.9g/m3。水分增加了一倍多,这就会大大增加蓄冷器(或切换式换热器)清除水分的负担。
如果温度一定,则每立方米的压缩空气中的饱和水分含量(饱和分压Ps)保持相同,与压力无关。但是,压缩后的压力越高,则压力比Ps/越小,表示空气中原有的水分的析出量也越多,压缩空气中的水分含量减少。
例如,将1000m3/h、30℃的空气分别等温压缩到0.6MPa与压缩到2.0MPa,估算一下压缩空气中的水分含量。从表8可以查到30℃时的饱和水分含量为ps=30.3g/m3,水蒸气的饱和分压为Ps=(31.82×133.32)Pa=4.242kPa。
由表8中查得的水分含量是指当时压力下每立方米体积中的含量。而空气从=0.1MPa压缩到=0.6MPa时,体积缩小到原来的1/6,即在1m3中的空气量是原来的6倍。析出部分水分后,随压缩空气带入空分装置的水分量为
Ms=ρs V(/)=30.3×10-3(kg/m3)×1000(m3/h)×(0.1MPa/0.6MPa)=5.05kg/h
同理,当空气压缩至=2.0MPa时,经析出后所剩的水分量为
Ms=ρs V(/)=30.3×10-3(kg/m3)×1000(m3/h)×(0.1MPa/0.2MPa)=1.515 kg/h
也可根据30℃时的水蒸气的饱和分压Ps计算。当空气压缩到=0.6MPa时,水蒸气所占的体积分数是:
rs=Vs/V==Ps/=42.42Pa/(6×106Pa)=7.07×10-6
则水蒸气所占的分体积是
Vs= rs V== rs V1 (/)=7.07×10-6×1000(m3/h)×(0.1MPa/0.6MPa)=1.178×10-3 m3/h
水蒸气的含量可根据气体的状态方程式计算:
Ms= Vs/(RsT)=0. 6×106Pa×1.178×10-3 m3/h/[0.4619J/(kg•K) ×303K]= 5.05kg/h
式中,Rs=8.314(J/kmol•K)/18(kg/kmol)=0.4619J/(kg•K)是水蒸气的气体常数。两种计算方法的结果相同。