气源干燥的方法及氮气干燥源的应用

气源干燥的方法及氮气干燥源的应用

郭维强,蒲如平,韩秀杰,赵午云

Drying Method for Gas Source and Application of

Nitrogen Gas of Dry Source

Guo Wei2qiang,Pu Ru2ping,Han X u2jie,Z hao Wu2yun

(中国工程物理研究院机制所,四川省绵阳市919信箱622分箱621900)

摘要:介绍了压缩空气干燥方法的类型和特点,并在探讨其应用的基础上,重点介绍了氮气干燥气源的组成、应用背景、工作原理、工作流程和特点,简要分析了用氮气干燥气源对密闭容器进行干燥处理和气密性检测的方法和优点,即避免了空气可能对密闭容器内电器元器件产生氧化和腐蚀的危害。

关键词:氮气;干燥;干燥器;干燥方式

中图分类号:T H13812;T Q02811+8文献标识码:B文章编号:100024858(2003)1120051203

1前言

压缩空气是有多用途的工艺气源,易于管道输送,且具无污染等优点,被广泛应用。从空压机输出的压缩空气中,含有大量的水分、油分和粉末等杂质,油分会降低干燥器中吸附剂性能。使用无油空气空压机虽然可以大幅度减少压缩空气中油分量,但完全清除是很难办到的。压缩空气品质控制主要包括对其含水量、含油量及含尘埃量的控制,应用过滤器、油雾分离器、空气干燥器及超小油雾分离器等多级过滤可以有效地清除压缩空气中的水分、油雾和尘埃[2]。本文除在含水量的控制即压缩空气的干燥方式方面进行了探讨外,重点介绍一种用氮气作干燥洁净气源的新方法及其应用。氮气干燥洁净,不含水,不含油。氮气是惰性气体,不会使需要气源的电器和气动元器件产生氧化和腐蚀,既可杜绝细菌和噬菌体在元器件中滋生和污染,也可延长电器元器件和气动元器件使用寿命。2气源干燥的方法

压缩空气的干燥处理有多种方式,其中应用最广的为冷冻式和吸附式2种。此外,还有高分子膜式空气干燥器。下面就这3种干燥器的工作原理和适应特点作介绍。

收稿日期:2003205210

作者简介:郭维强(1963)),男,重庆市人,高级工程师,主要

从事非标机械及气动系统的设计和研究工作。

图4纳污容量(mg/cm2)

6小结

综上所述,可以得出以下几点结论:

(1)油液中\5L m的污染物颗粒对液压元件都有

磨损作用,并且液压元件的寿命与其数量成反比;

(2)过滤器的B x值与过滤器在正常工作状态下

的过滤比有很大的区别,当油液达到/设计0要求的清

洁度时,过滤比远远低于B x值。因而在往油箱里加

新油时,一定要通过过滤装置,要尽量避免/善意0的破

坏;

(3)在冶金行业中的液压油箱通常较大,当系统

同时配备压力过滤器和循环过滤器时,油箱及包括整

个系统的清洁度取决于循环过滤器的过滤精度,除非

压力过滤器的过滤精度比循环过滤器的过滤精度要高

得多;

(4)当系统同时配备有压力过滤器和循环过滤器

时,循环过滤器的过滤精度比压力过滤器的过滤精度

略高较为合理;

(5)过滤器的纳污容量与过滤器的寿命密切相

关,选购时也不应当忽视这一重要指标。t

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1)高分子膜式空气干燥器

该干燥器应用一种高分子中空膜组件对空气进行干燥处理,高分子中空膜为干燥元件,它具有水蒸汽容易渗透,而空气很难透过的特点,且水分子是在中空膜内外水蒸汽的分压力差的作用下,在膜内移动,当湿空气从中空膜通过时,其外侧与大气压相通,故水蒸汽可透过膜到其外侧,从而在干燥机的出口可获得干燥空气。这种干燥器没有运动部件,安装使用方便,维修简单,寿命长。无需电源,重量较轻,成本低,工作时,无冷凝水,除水率高,不用制冷剂,输出空气的大气压露点可达-20e。最大特点是可与前置过滤器(油雾分离器及微雾分离器)组合使用,结构尺寸较小,但有流量较低,易阻塞,需定期更换高分子中空膜组件等缺点。2)冷冻式空气干燥器

在湿空气的压力基本保持恒定的条件下,如温度下降,则空气的湿含量也会下降。冷冻式空气干燥器就是利用湿空气的这一性质工作的,它运用制冷技术,使压缩空气温度降低,迫使其中的水蒸汽及油雾汽凝聚成液态的水和油,从压缩空气中析出,然后再将压缩空气加热至环境温度输送出去。从而达到干燥的目的。其类型又分风冷式和水冷式两大类,由于凝结水在0e以下要结冰的特性,压缩空气的出口露点一般不低于0e,所以该种干燥器通常不能在低露点要求下使用,它适合于空气量大,压力露点温度为2e~ 10e的场合。

3)吸附式空气干燥器

利用某些具有吸水性能的吸附剂(如合成沸石、硅胶等)来吸附压缩空气中的水分,降低压缩空气的露点温度。吸附剂在吸附了一定量的水分后将达到饱和状态,为了连续工作,干燥器采用两只填充吸附剂的干燥筒轮换工作,使吸附剂脱附(亦称再生),以实现连续供应干燥的压缩空气。再生的形式分为加热再生、无热再生两种。

(1)加热再生式空气干燥器就是利用加热方式使吸附剂达到再生,加热又有外加热、余热、内热和微热等多种方式。因有加热器和电气控制盘或外部热源,故结构尺寸增加,能耗增加,因此小型干燥设备已很少使用,适合于空气量大的场合。

(2)无热再生式空气干燥器无热再生式空气干燥器是根据变压吸附原理,即吸附剂对水分具有高压吸附低压脱附的特性。吸附是放热过程,解吸是吸热过程。吸附放出的热量,供给解吸时所需的热量,不需外供热量。简单解释无热再生式工作原理,就是利用10%~15%干燥后的成品气经限流孔板对活化的干燥剂进行反吹再生,除去所吸收的水分,经消声器放空排除,如图1

所示。

11二位五通阀21干燥筒T231干燥筒T141单向阀

51单向节流阀的节流口61湿度指示器71输出口

81消声器91二位二通阀

图1无热再生式空气干燥原理图

无热再生式空气干燥器因没有加热器和电气控制盘,具有体积小,重量轻,结构简单,操作维护方便等优点,大气压露点可达-30e~-50e,最适合于处理空气量小,干燥程度要求高的场合[6]。

3氮气干燥气源

氮气干燥气源是一种氮空两气发生器,其装置体积小,操作简便,运输方便。

氮空两气发生器是空气发生器和高纯氮气发生器优化组合而成的,空气发生器可同时向外和向氮气发生器提供洁净的空气,提供220V交流电源,便可对外供气。仪器寿命长,噪声低,产气稳定不衰减,是实验室替代高压钢瓶的理想气源。

1)空气发生器

空气发生器的工作原理是采用无油封闭式空气压缩机(类似冰箱压缩机),吸收外界的空气,经过滤除杂质后,压缩成高压气体,储存在储气罐内,在储气罐中的压缩空气经过稳压装置后进入两级过滤器进行二次净化,即可输出纯净压缩空气。同时在储气罐的出口处设有压力控制器。当压力降至下限016M Pa时压力控制器开关动作,压缩机起动,当压力达到上限018 M Pa时,压力控制器关闭电源,压缩机停止工作。当压力控制器失控时,安全阀溢流,对系统起安全保护。

空气发生器的气路流程图如图2所示。普通空气经初级净化器可清除大气中的油污、水分和粉尘等,再经过两级过滤器可分离掉大于015L m气态溶胶油粒子及尘埃,两级过滤器采用的是吸附式干燥方式,分别使用的是活性碳和硅胶或分子筛。

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