【壓縮機(jī)網(wǎng)】眾所周知，從空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣是含有大量水、水蒸氣，在經(jīng)過儲氣罐、過濾器、冷干機(jī)、吸干機(jī)等設(shè)備后，進(jìn)入供氣管道中的壓縮空氣一般都是飽和的，但在輸氣過程中產(chǎn)生的溫度降落會產(chǎn)生冷凝水在管內(nèi)積存，這部分水若隨壓縮空氣進(jìn)入氣動系統(tǒng)的設(shè)備中，將對氣動系統(tǒng)正常運(yùn)行造成隱患或損壞設(shè)備；若進(jìn)入用氣工藝流程中將會影響產(chǎn)品的品質(zhì)，甚至是危害人的生命安全，比如：在醫(yī)療系統(tǒng)中；滯留在管道中會形成冰堵，影響輸送效率；同時(shí)，管壁受到液態(tài)水的侵蝕會腐爛，管道連接件熱脹冷縮引起松動等引起管道泄漏，造成泄漏損失。（注：經(jīng)過吸干機(jī)處理后的壓縮空氣中含水量會更低。）

　　為此，在設(shè)計(jì)與鋪設(shè)壓縮空氣輸氣管道時(shí)，我們根據(jù)《壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》將管道鋪設(shè)一定的傾斜角度和在管道上設(shè)置排水閥來排除這部分冷凝水，但該規(guī)范并未說明是否是所有的管都應(yīng)該是傾斜的。如果是，則對于大型工廠的壓縮空氣管道鋪設(shè)將是一大難題；也未說明在何處設(shè)置排水閥比較合適，設(shè)置的太多會增加施工難度，設(shè)置的太少則排水效果不好。因?yàn)?，管道中的水，主要是由于管程溫度降產(chǎn)生的，為此，本文簡要分析一下管程溫度降，以及管道泄漏所造成的損失會有多大。

 

　　1、主管路中壓縮空氣的溫度降

　　在壓縮空氣輸氣主管道中，空氣流速一般都不太大，約16～18m/s，因傳輸過程中壓縮空氣溫度降低的主要原因是與環(huán)境介質(zhì)熱交換引起的。在空壓機(jī)出口處，壓縮空氣溫度最高，隨著輸送距離的延長，由于熱交換的進(jìn)行而導(dǎo)致壓縮空氣溫度不斷下降，在一定條件下就會產(chǎn)生凝結(jié)水。

　　對于非熱絕緣的金屬管道，若不考慮傳熱面上的污染對散熱的影響，在給確定管道長度上的壓縮空氣的溫度降低：

　　式中：

　　T0，Tx——分別為管道起始端和計(jì)算段末端壓縮空氣的溫度，K；

　　Ta——環(huán)境溫度，K；

　　x——計(jì)算段管長，m；

　　Cp——空氣的定壓比熱，kJ/(kg·K)；

　　qm——通過管道的自由空氣質(zhì)量流量，kg/h；

　　a1,a1——分別為由空氣到金屬和由金屬到環(huán)境空氣的散熱系數(shù)，W/（m2·K）；

　　dr,dR——分別管道的內(nèi)徑和外徑，m；

　　——金屬管道壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；

　　其中散熱系數(shù)可由表1查得：

　　2.局部流阻處的溫度降

　　氣動元件中大多數(shù)流阻的特性是壓力降很小，這時(shí)進(jìn)口和出口的溫度可取同一值。但在有些元件（減壓閥、節(jié)流孔）中，由于壓縮空氣在元件出口處顯著膨脹，其溫度下降劇烈，收縮孔附近有可能造成水分冷凝甚至結(jié)冰。

　　收縮孔出口處的氣體溫度可由下式確定（約）：

　　式中：

　　P1和T1——分別為收縮孔前壓縮空氣的壓力和溫度；

　　P2和T2——分別為收縮孔后壓縮空氣的壓力和溫度；

　　——阻力系數(shù)，取決于許多因素；

　　k——比熱比，壓縮空氣 k=1.4；

　　離開收縮孔一段距離后，管道中空氣流速又降到接近于收縮孔前的速度，溫度也會增到接近于原來的溫度。在壓力降同時(shí)，溫度升高又會引起冷凝水的蒸發(fā)和降低相對濕度。

　　空氣通過毛細(xì)管流動時(shí)會產(chǎn)生節(jié)流作用，節(jié)流后的空氣濕度：

　　對于工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)的壓力和溫度范圍，可取a=1.6～2.5(K/MPa)

　　在長的毛細(xì)管中，由于摩擦力和環(huán)境溫度的熱交換影響很大，毛細(xì)管出口處溫度可以認(rèn)為就等于環(huán)境介質(zhì)的溫度Ta。若此時(shí)，如果Ta<T1，則可能有冷凝水產(chǎn)生，嚴(yán)重時(shí)引起結(jié)冰。

　　基于理論分析，我們在壓縮空氣管道設(shè)計(jì)與鋪設(shè)時(shí)，就有了理論測算工具，可以進(jìn)行更科學(xué)的管網(wǎng)設(shè)計(jì)與鋪設(shè)。經(jīng)過理論分析與測算的管網(wǎng)或路也許比經(jīng)驗(yàn)鋪設(shè)的管網(wǎng)好一點(diǎn)。但也許就是這么一點(diǎn)點(diǎn)，用氣末端的水會少很多，這就是專業(yè)與不專業(yè)的區(qū)別。

　　壓縮空氣輸送管道發(fā)生泄漏，不僅會造成極大的能源浪費(fèi)，還會導(dǎo)致其他運(yùn)行損失，如壓力下降帶來的不利影響。對壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果表明：系統(tǒng)泄漏量經(jīng)常占到系統(tǒng)產(chǎn)氣量的20%～30%，這些泄漏產(chǎn)生的原因主要是管理不善，并隨著年限的增加泄漏量會越來越大（見下圖），如：管道被腐蝕而破損泄漏、管件連接處松動、使用不當(dāng)、用氣設(shè)備和設(shè)施的泄漏。那么泄漏處的泄漏量又是如何測算呢？

　　管道壓縮空氣泄漏G的估算：

　　式中：

　　G1——空氣泄漏量，NL/min;

　　D——泄漏孔直徑，（mm）；

　　——孔的形狀系數(shù)，取0.9；

　　P1——供氣表壓力，kgf/cm2；

　　當(dāng)空氣泄漏量按Nm3/h計(jì)算，供氣壓力為MPa時(shí)，公式可換算為：

　　式中：P——管內(nèi)空氣的絕對壓力，bar；

　　例：當(dāng)孔徑為3mm，管內(nèi)空氣的絕對壓力為0.5MPa時(shí)，每小時(shí)的泄漏空氣量為：

　　基于以上公式，給出了一些經(jīng)驗(yàn)值如表2，可根據(jù)泄漏孔徑大小，直接查表得出泄漏量，也可根據(jù)表3推算出具體損失費(fèi)用：

　　2、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)縫隙泄漏，能聽到泄漏聲的情況下，一般泄漏量即可達(dá)到5NL/min，即0.3Nm3/h。

　　壓縮空氣是極其寶貴的優(yōu)質(zhì)能源，不僅在壓縮空氣轉(zhuǎn)換效率（根據(jù)測算，其熱效率僅為19.9%）、輸送效率低，而且費(fèi)用比較昂貴，減不壓縮空氣泄漏，有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　總之，隨著市場對壓縮空氣品質(zhì)與穩(wěn)定性的要求越來越高，管道的管程溫度降在壓縮空氣中制造水分，腐蝕管道造成泄漏，產(chǎn)生其他微生物污染壓縮空氣以及其它原因?qū)е滦孤┒疾环犀F(xiàn)代企業(yè)管理的要求。為此，可以通過選擇更好的管材（如不銹鋼管材）、更優(yōu)的設(shè)計(jì)、更規(guī)范的施工以及更規(guī)范的管理來提升輸氣管道的技術(shù)質(zhì)量與管理質(zhì)量。

 

　　參考文獻(xiàn)

　　1)淺析如何選用壓縮空氣輸氣管道的直徑——輸氣管道系列1-3

　　2)淺析壓縮空氣輸氣管道壓力降對氣動機(jī)械與生產(chǎn)工藝的影響——輸氣管道系列2-3

　　3)淺析壓縮空氣輸氣管道壓力降對氣動機(jī)械的影響——輸氣管道系列3-3

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