压缩空气计算中的水

有一些因素会影响压缩空气系统中的水量。

主要因素是进气相对湿度和温度，较终压力和较终温度。

进气相对湿度和温度为我们提供了进入压缩空气系统的水蒸气总量。

换句话说，我们可以计算进气的绝对湿度，单位为克/立方米。

输出压力和温度为我们提供压缩空气可以容纳的较大水蒸气量，再次以克/立方米为单位。

如果进入的水蒸气高于压缩空气可以容纳的水蒸气，一旦被压缩，它们中的一些会凝结成液态水。

如果压缩空气的容量足以容纳所有进入的水蒸气，那么没有水蒸气会凝结成液态水：压缩空气保持干燥。

静态的例子 我们先来看一个静态的例子。我的意思是我们将压缩固定量的空气，就好像我们在实验室里一样。

假设我们有一个7巴的压缩空气系统。由于我们通常会谈论压缩空气中的相对压力，即7 bar相对压力或8 bar绝对压力。

这意味着我们需要压缩环境空气8次（例如从8m³到1m³）。

压力将从1 bar绝对压力增加到8 bar绝对压力。

空气压缩：

体积减少8倍。从8m³ 到1m³ P ressure增加了8倍。从1 bar到8 bar（绝对值） 但我们不只是压缩空气。我们压缩含有一些水蒸气的空气。

进入的空气的总水（绝对）水蒸气量取决于该空气的温度和相对湿度。

当我们压缩空气时，8立方米中存在的水蒸气现在被压缩到1立方米。

（我们假设温度恒定。实际上它不是，但如果我们给压缩空气冷却时间，它将再次与压缩前的温度相同）。

现在让我们看看水蒸气会发生什么。

假设我们的空气温度为20°C，相对湿度为50％。 20°C的空气可以保持17克/立方米（克/立方米）。由于我们的空气相对湿度为50％，因此它的一半为8.5 g /m³。 现在让我们做一些计算......

创造了压缩空气 我们将空气压缩到7巴相对压力。这是8巴的绝对压力。在这个过程中，我们减少了8倍的音量。

我们的1立方米进气量为1/8立方米压缩空气或0.125立方米压缩空气。 压缩空气的含水量

每立方米的进气含有8.5克水蒸气。我们压缩空气：我们将8立方米压缩成1立方米的压缩空气。 这意味着我们的压缩空气含水量为8.5 * 8 = 68 g/m³（每立方米空气中的水克数）。

压缩空气中的较大水蒸气含量 空气的容量取决于它的温度。

这意味着一立方米的20°C环境空气可以保持与20°C立方米压缩空气相同的水蒸气量。 压力 对空气的水蒸气保持能力只有一点点影响。我们可以在这里忘记它。

我们已经看到1立方米的20°C可以容纳较多17克的水蒸气。 我们的20°C压缩空气较多可容纳17克水蒸气。 水蒸气与压缩空气中的液态水

如我们所见，压缩空气的含水量大于空气的较大水蒸气容量！ 我们可以说相对湿度是400％（不可能！） 较大值= 17克/立方米 实际值= 68 g /m³

差异会凝结成液态水，在我们的压缩空气系统中“下雨”。 结果是我们有17克水蒸汽（较大，100％相对湿度或饱和空气），我们的压缩空气中有68 - 17 = 51克液态水。 因此，对于我们压缩机每8立方米的环境空气，我们在7巴（相对压力，8巴绝对压力）下产生1立方米的压缩空气，水蒸气含量为17克/立方米。

我们生产51克液态水。这是0.051升。

压缩空气系统示例 现在让我们为真正的压缩空气系统做同样的事情。

在压缩空气系统中，我们不会压缩一定体积的空气，我们会持续压缩空气。 空气压缩机的容量表示为“自由空气输送”或FAD。

FAD基本上是压缩机吸入的环境空气量，以标准条件计算。

从静态示例到真实的压缩空气系统

让我们保持与以前相同的环境空气条件：20°C和50％相对湿度。

我们从压缩1立方米一次的静态示例改为每分钟压缩多立方米。

产生的水量不以“升”表示，它表示为“每分钟升”。

真实的例子

让我们计算每天在压缩空气系统中产生的水量。

为了方便您将头部包裹起来，我们可以想象我们有一个巨大的压缩空气接收器，我们将压缩空气接收器内的所有压缩空气存储在当天。 让我们将其从静态一次性压缩变为真正的压缩空气系统，压缩机每分钟泵送一定量的空气。

我们来看一下英格索兰IRN45K旋转螺杆空压机。

该压缩机的容量为每分钟7立方米。这是进气（FAD）。我们可以说它每分钟需要7立方米。

每天进气量： 我们的压缩机需要7立方米/分钟。 那是每天7 * 60 * 24 =10,080m³（环境空气）。

进气中存在的水： 在我们的例子中，空气含有8.5克/立方米（每立方米空气中）的水蒸气。 10,080 * 8.5 =每天85,680克水蒸气，该压缩机与环境空气一起吸收。 创造了压缩空气

我们将空气压缩到7巴相对压力。这是8巴的绝对压力。在这个过程中，我们减少了8倍的音量。

我们的10,080m³进气量达到1,260m³压缩空气（每天）。

因此，如果我们想象我们将当天所有压缩空气储存在一个大型空气接收器中，那么空气接收器需要1,260m³（这是巨大的！平均压缩空气接收器是1到3m³，但当然我们通常使用我们直接创建的压缩空气。 压缩空气的总含水量

我们创造了1,260m³的压缩空气，压缩空气含有68 g /m³（参见我们的静态示例）。 总的来说，我们现在如何在当天产生的压缩空气中产生1,260 * 68 = 85,680克的水。

 

另一种观察方式是压缩前后的总含水量（蒸汽和液体）保持不变。水不会在某处消失。

我们已经看到我们每天摄取85,680克水（参见计算“进气中存在的水”）。那是对的！压缩前后的总含水量相同。 水蒸气与压缩空气中的液态水

我们在静态示例中看到，压缩空气每立方米压缩空气可容纳17克水。

总的来说，我们一天创造了1,260立方米的压缩空气。 我们的压缩空气可以容纳的水蒸气量为1,260 * 17 =总共21,420克水。

问题是：我们的总含水量为85,680克。

就像我们的静态例子一样，差异凝结成液态水。 85,680 - 21,420 =每天64,260克水。那是64.2升！ 总含水量（液体和蒸汽）= 85,680克 水蒸气= 21,420克（较大，100％相对湿度） 液态水= 64,260克

那就是我们压缩空气系统每天64升的液态水！ 我们看到每天在我们的示例压缩空气系统中产生64.2升水。

我们需要从压缩空气中除去水，以防止损坏我们的压缩空气。我们通过简单的冷凝水收集器和冷凝水排放来实现这一点。

但是这里的问题是什么？

有两个问题： 1）我们的压缩空气现在是100％的相对湿度。这是'饱和的空气'。 它只是在凝结成液体或下雨的边缘。 2）离开压缩机的空气不冷却，仍然很热。

在我们的例子中，我们假设压缩空气冷却回到环境温度。在我们的例子中是20°C。

但实际上，离开压缩机的空气温度要高得多，可能在40°C左右

如果需要一些时间将其冷却至20°C。也许这发生在你的空气消费者附近的压缩空气管道的末端。

这意味着并非所有的水都会冷凝到空气压缩机内或附近的液态水中：大量的水将在线路下方进一步冷却。 这意味着：压缩空气中的水！ 更新的例子

让我们更新我们的示例压缩空气系统。

典型的旋转螺杆空气压缩机在80℃的温度下运行。

在空气离开空气压缩机之前，它在后冷却器中冷却。这就是发生大量冷凝的地方。所以你总会看到一个冷凝水收集器，后冷却器下游有一个冷凝水排放口。 假设空气冷却到40°C。它只能在我们的压缩空气系统中的某个地方冷却到20°C。

在空气压缩机中除去多少液态水，以及我们的压缩空气管道系统中会有多少液态水？

压缩空气温度为40°C。 记住，空气的水蒸气保持能力取决于它的温度。 40°C的空气可以容纳每立方米空气51克。与20°C（17 g /m³）的空气相比，水蒸气要多得多。

冷凝后冷凝 我们的后冷却器中有多少水蒸汽凝结成液态水？

请记住，我们创造了1,260立方米的压缩空气。它可以容纳1,260 * 51 = 64,260克水蒸气（在40°C时） 但是，我们每天推入85,680克水。

差异浓缩为液态水：85,680 - 64,260 = 21,420克，或21.4升。 请记住，在后冷却器之后离开我们的压缩机的压缩空气是40°C和100％相对湿度。 随着空气冷却，越来越多的水蒸气会凝结成液态水。

多少？让我们来看看。 管道系统冷凝。

在我们的压缩空气管道系统的末端，空气已经冷却回20°C。 我们已经看到我们的20°C压缩空气（当天总计1,260立方米）可容纳1,260 * 17 = 21,420克水蒸气。 40°C压缩空气和20°C之间的差异将在我们的压缩空气系统中冷凝成液态水。 对于当天我们总计1,260立方米的压缩空气，这是： 64,260 - 21,420 = 42,940克=每天42.9升 所以在我们更现实的压缩空气系统中，这些是每天的统计数据： 产生的压缩空气 =1,260m³产生的总水含量= 85,680克水 后冷却器中的冷凝水= 21,420克，或21升。 管道系统中的冷凝水= 42,940克，或43升。 记住，这是每天！