壓縮空氣冷凍式干燥機，行業(yè)一般簡稱為“冷干機"。其主要作用是降低壓縮空氣中的含水量，即降低壓縮空氣的“露點溫度"。在一般工業(yè)用壓縮空氣系統(tǒng)中，是壓縮空氣干燥凈化（也稱后處理）的的設(shè)備之一。

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1、基本原理

壓縮空氣可通過加壓、冷卻、吸附等方法來達到去除水蒸氣的目的。冷凍式干燥機就是應(yīng)用了冷卻的方法。

我們知道，空壓機壓縮的空氣包含各種氣體以及水蒸氣，所以均為濕空氣。濕空氣的含濕量與壓力總體上成反比，即壓力越高，含濕量越少。空氣壓力提高后，空氣中超出可能含量的水蒸氣將凝析成水（也就是說壓縮后的空氣體積變小，不能容納原有的水蒸氣）。

這就相對于原來吸入時的空氣來說，含濕量變小了（這里指的是這部分壓縮空氣恢復(fù)到未壓縮狀態(tài)相比較而言）。

但空壓機的排氣仍然是壓縮狀態(tài)的空氣，其水蒸氣含量處于較大可能值，也就是處于一種氣態(tài)和液態(tài)的臨界狀態(tài)。這時的壓縮空氣稱為飽和狀態(tài)，所以只要再稍微加壓，馬上就有水蒸氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，也就是凝析出水。

PS.幫助理解：假設(shè)空氣是一團吸了水的濕海綿，其含濕量就是吸入的水分。如果用力從海綿中擠壓出一些水，那么，這團海綿的含濕量相對就減小了。如果放手讓海綿恢復(fù)，自然就比原來的海綿要干燥。這也就達到了通過加壓來除水干燥的目的。

如果在擠壓海綿不斷有水流出的過程中，到達某一個力度后不再加力，則水被擠出將停止，這就是飽和狀態(tài)。繼續(xù)再加大擠壓的力度，仍然還有水流出。

所以，空壓機本體本身就具有除水的功能，用到的方法就是加壓，只不過，這不是空壓機的目的，而是“討厭"的累贅。

為什么沒有將“加壓"作為壓縮空氣的除水手段呢？這主要是因為經(jīng)濟性，提高1公斤壓力。消耗7%左右的能耗是相當(dāng)不劃算的。

而“冷卻"除水則相對比較經(jīng)濟，冷凍式干燥機是利用如空調(diào)除濕相似的原理達到目的。因為，飽和水蒸氣的密度都是有極限的，在氣動壓力（2MPa范圍內(nèi)），可以認為飽和空氣中水蒸氣的密度只取決于溫度高低，而與空氣壓力無關(guān)。

溫度越高，飽和空氣中的水蒸氣的密度越大，水也就越多，反之，溫度越低水越少（這個從生活常識就能理解到，冬季干冷，夏季濕熱）。

將壓縮空氣冷卻到盡量低的溫度，使其所含水蒸氣的密度變小，形成“結(jié)露"，匯聚這些結(jié)露形成的小水滴，并且排出去，就達到了去除壓縮空氣中水分的目的。

因為涉及到結(jié)露凝析成水這一過程，所以溫度也不能低于“冰點"，否則出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象將不能有效排水。通常冷凍式干燥機的標(biāo)稱“壓力露點溫度"大多為2~10℃。

如0.7MPa的10℃的“壓力露點"換算成“常壓露點"為-16℃。可以理解為，在不低于-16℃的環(huán)境下使用時，壓縮空氣向大氣排氣不會有液態(tài)水出現(xiàn)。

壓縮空氣的所有除水方式都只是相對干燥，滿足某一要求的干燥度。絕dui的去除水分是不可能辦到的，超出使用需求的追求干燥度也是非常不經(jīng)濟的。

2、工作原理

壓縮空氣冷凍式干燥機，通過對壓縮空氣冷卻降溫，使壓縮空氣中的水蒸氣凝結(jié)成液滴，從而達到減少壓縮空氣含濕量的目的。

凝結(jié)出的液滴經(jīng)過自動排水系統(tǒng)排出機外。只要干燥機出口的下游管路所處的環(huán)境溫度不低于蒸發(fā)器出口露點溫度，就不會產(chǎn)生二次結(jié)露的現(xiàn)象。

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3、工作流程

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壓縮空氣流程：

壓縮空氣進入空氣熱交換器（預(yù)熱器）【1】，將高溫的壓縮空氣溫度初步降低，再進入氟利昂/空氣熱交換器（蒸發(fā)器）【2】，壓縮空氣在其中被極速冷卻，大幅降低溫度至露點溫度，析出的液態(tài)水與壓縮空氣在水分離器中【3】進行分離，被分離出來的水份利用自動排水裝置將水份排出機外。

壓縮空氣與低溫制冷劑在蒸發(fā)器【2】中換熱，此時的壓縮空氣溫度是很低的，近似等于露點溫度2~10℃。如果沒有特殊要求（即對壓縮空氣沒有低溫的要求），通常壓縮空氣將再回到空氣熱交換器（預(yù)熱器）【1】中，與剛進入冷干機的高溫壓縮空氣進行換熱。這樣做的目的：

① 有效利用干燥后的壓縮空氣的“廢冷"對剛進入冷干機的高溫壓縮空氣進行預(yù)冷卻，以降低冷干機的制冷負荷；

② 防止干燥后的低溫壓縮空氣引起后端管道外部出現(xiàn)結(jié)露、滴水、生銹等二次問題。

制冷流程：

制冷劑氟利昂進入壓縮機【4】，經(jīng)過壓縮后壓力升高（溫度也升高），到稍大于冷凝器內(nèi)的壓力時，高壓制冷劑蒸氣排入冷凝器【6】中。在冷凝器內(nèi)，溫度和壓力較高的制冷劑蒸氣與溫度較低的空氣（風(fēng)冷）或冷卻水（水冷）進行熱交換，從而將制冷劑氟利昂冷凝為液態(tài)。

這時液態(tài)制冷劑再經(jīng)毛細管/膨脹閥【8】降壓（降溫）后進入氟利昂/空氣熱交換器（蒸發(fā)器）【2】，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收壓縮空氣的熱量而氣化。被冷卻物體-壓縮空氣得到冷卻，而氣化的制冷劑蒸氣又被壓縮機吸走，開始下一個循環(huán)。

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制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過壓縮、冷凝、膨脹（節(jié)流）、蒸發(fā)四個過程完成了一個循環(huán)，通過連續(xù)不斷制冷循環(huán)，實現(xiàn)了冷凍壓縮空氣的目的。

4、各部件功能

空氣熱交換器：

為防止外接管路的外壁形成冷凝水，經(jīng)過冷凍干燥后的空氣離開蒸發(fā)器，在空氣熱交換器內(nèi)與高溫、濕熱的壓縮空氣再次進行熱交換。同時進入蒸發(fā)器的空氣溫度大大降低。

氟利昂/空氣，熱交換：

氟利昂制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱、膨脹，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，壓縮空氣換熱降溫，使壓縮空氣中的水蒸氣由氣態(tài)變成液態(tài)。

水分離器：

析出的液態(tài)水在水分離器與壓縮空氣分離，水分離器的分離效率越高，液態(tài)水重新?lián)]發(fā)進入壓縮空氣的比例越小，壓縮空氣的壓力露點就越低。

氟利昂壓縮機：

氣態(tài)氟利昂進入制冷壓縮機經(jīng)過壓縮，變?yōu)楦邷亍⒏邏簹鈶B(tài)氟利昂。

氟路旁通閥：

如果析出的液態(tài)水溫度降到冰點以下，凝結(jié)的冰就會導(dǎo)致冰堵。采用氟路旁通閥可以控制制冷溫度，將壓力露點控制在穩(wěn)定的溫度（1~6℃之間）。

氟利昂冷凝器：

氟利昂冷凝器降低氟利昂的溫度，氟利昂由高溫的的氣態(tài)變?yōu)榈蜏氐囊簯B(tài)。

氟路過濾器：

氟路過濾器將氟路的雜質(zhì)有效過濾。

毛細管/膨脹閥：

氟利昂通過毛細管/膨脹閥后體積膨脹、溫度降低，變?yōu)榈蜏?、低壓的液體。

氟利昂氣液分離器：

由于液態(tài)的氟利昂進入壓縮機會產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，可能導(dǎo)致制冷壓縮機損壞，通過氟利昂氣液分離器保證只有氣態(tài)的氟利昂才能進入制冷壓縮機。

自動排水器：

自動排水器定時將積聚在分離器底部的液態(tài)水排出機外。

冷凍式干燥器具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用維護方便，維護費用較低等優(yōu)點，適用于對壓縮空氣壓力露點溫度不是太低（0℃以上）的場合。

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