原理图示

一、 冷干机的组成:

为了实现压缩空气干燥的目的，又体现节能的目标，一台标准的冷干机应包括以下部件，具体为：

1)冷却降温部分：包括预冷器(空气与空气的热交换器)、蒸发器(空气与制冷剂液体的热交换器);

2)气水分离与排放部分：包括气水分离器、自动排水器;

3)制冷部分：包括制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、氟路电磁阀、压力开关、压力控制器(水量调节阀)、贮液罐、过滤干燥器、截止阀等;

4)电气部分：包括启?？?、接触器、继电器、PC电脑板等;5)仪表部分：包括进出口空气压力表、制冷剂高、低压力表等.

二、 各主要部件的工作原理及作用:

1、 预冷器：

绝大多数冷干机具有预冷器，预冷器是一种空气与空气进行热交换的换热器，一般为列管式换热器(也称管壳式换热器)。预冷器在冷干机里的主要作用是“回收”被蒸发器冷却后压缩空气所携带的冷量，并用这部分冷量来冷却携带大量水蒸气的较高温度的压缩空气(即从空压机排出，经过空压机自带的后部冷却器冷却、再经过气水分离的温度一般在40℃以上的饱和压缩空气)，从而减轻了冷干机制冷系统的热负荷，达到节约能源的目的。另一方面，低温压缩空气在预冷器里温度得到回升，使输送压缩空气的管道外壁不致因温度低于环境温度而出现的“结露”现象。此外，压缩空气温度升高后，降低了干燥后压缩空气的相对湿度(一般小于20%)，对防止金属的锈蚀有利。有些用户(如与空分设备配套)需要含水量低而且温度也低的压缩空气，这时冷干机就不再设置预冷器了。由于不设置预冷器，冷空气的冷量得不到回收利用，蒸发器热负荷会增加很多。在这种情况下，不仅需要加大制冷压缩机的功率来进行能量补偿，而且整个制冷系统的其它部件(蒸发器、冷凝器及节流元器件)都需要相应增大。从能量回收角度讲，我们总希望冷干机排气温度越高越好(排气温度高，说明能量回收多)，最好进出口没有温差。但实际上是达不到这一点的，在空气进口温度为45℃以下时，冷干机进、出气温相差15℃以上的情况并不鲜见。

2、蒸发器：

蒸发器是冷干机主要的换热部件。结构与预冷器不同，一般冷干机的蒸发器是由壳体和内胆组成，内胆由一簇紫铜管组成。在蒸发器中，从预冷器流出的经过预冷却的压缩空气在壳层沿折流板上下流动，制冷剂在管内流动，压缩空气被强制冷却，其中大部分水蒸气凝结成液态水排出机外，从而使压缩空气得到干燥。蒸发器内胆管内液体制冷剂吸取压缩空气的热量后蒸发成蒸汽，这一过程是相变过程，在制冷剂液体相变成气体时，蒸发压力保持不变，蒸发温度在大部分时间里也保持不变(在制冷剂完全蒸发成气体后，在蒸发器末端会过热，膨胀阀就是根据过热度调节供液量的，具体可参阅有关制冷书籍)，压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近制冷剂的蒸发温度。但由于受到冷干机结构和成本的限制，蒸发器换热面积不可能无限增大，压缩空气与制冷剂之间的传热温差总是存在的。因此压缩空气所能达到的温度(表观露点温度)，在任何时候也不可能等于或低于蒸发温度，压缩空气最终被冷却到的温度值取决于多种因素，例如：制冷量、制冷剂的蒸发温度(蒸发压力)、蒸发器的换热面积、压缩空气的流速、热负荷等。在冷干机实际运行中压缩空气的最终冷却温度值蒸发温度高3-5℃是正常的。由于蒸发器的换热介质是热力学性质截然不同的压缩空气与制冷剂，制冷剂的导热系数不空气的导热系数高得多，因此，蒸发器换热效率的高低决定在压缩空气侧。为了尽可能获得较高的传热效率，应加大压缩空气侧的换热面积以抵消其热阻。

制冷系统的卧式蒸发器可分“干式蒸发器”和“满液式蒸发器”两种。前者制冷剂在管内蒸发，空气在管外流动。满液式蒸发器中，液体制冷剂在管外蒸发，被冷却的压缩空气在管内流动，制冷剂将换热铜管全部浸没。满液式蒸发器在冷干机中用得较少，原因是：

1)在水蒸气冷凝成水滴的过程中，首先会在蒸发器内胆铝翅片表面形成一层水膜，卧式安装蒸发器可使水膜成珠状下滴迅速更新换热表面。如果立式安装水滴就会沿换热管表面成帘状流动，帘状流动使水膜变厚影响传热;

2)冷冻机油易溶于制冷剂，且不易排除，在满液式蒸发器中既影响传热效果又影响回油，严重时导致压缩机缺油运行;

3)制冷剂充注量大。

DM系列冷干机采用的是干式蒸发器并采用卧式安装。

3、冷凝器：

在冷干机中冷凝器的作用是将制冷压缩机排出的高压、过热制冷剂蒸汽冷却成为液态制冷剂。

通常冷凝器分为风冷式和水冷式两种。因此冷干机也分为风冷式冷干机和水冷式冷干机两种。

风冷凝器为翅片式结构，与家用空调的室外机类似;水冷凝器为列管式(管壳式)结构。风冷凝器不需要冷却水，适合于供水困难地区或移动性场合应用。但风(空气)冷却效果比水差得多，其体积比同规格的水冷凝器大，所以一般只适用于中、小型冷干机。风冷凝器不适于在气温高或通风不良、多粉尘的环境下使用。

在冷凝器中，高温、高压的制冷剂蒸汽从冷凝器上部进入冷凝器(风冷凝器走管内，水冷凝器走壳体)，与冷却介质进行对流热交换，冷煤气体放出热量后凝结成液体从冷凝器下部流出。

4、制冷压缩机：

(1) 制冷压缩机种类

在压缩式制冷系统中，压缩机有：活塞式、螺杆式、旋转(滑片)式和涡旋式等四种，其中活塞式又分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。目前，冷干机采用最多的是全封闭(包括活塞式、旋转式和涡旋式)压缩机和半封闭活塞式压缩机。

(2) 制冷压缩机的运行特点

制冷压缩机的制冷量与其工况(即蒸发温度、冷凝温度)密切相关。蒸发温度低，压缩机单位制冷量就少;冷凝温度高，压缩机单位制冷量就少。所以试图通过降低冷干机的蒸发温度来降低压缩空气的“压力露点”并不经济的。我们知道气体可以被压缩而液体很难被一般的设备压缩，反而会损坏气体压缩设备。在制冷设备中就有称为“液击”的故障：在冷干机运行时，如果进入蒸发器时的制冷剂液体过多或蒸发压力太低(此时，负荷较低或制冷量过大)而无法完全被压缩空气蒸发，那么未蒸发的制冷剂液体会被吸入压缩机内部。由于制冷剂液体是不可压缩的，在压缩机运转中极易造成阀片被击碎的现象，这就是“液击”。

为了防止压缩机产生“液击”，在冷干机中一般采取了下列措施：

a)选用防液击的制冷压缩机;

b)设置低压储液器，保证只允许气态制冷剂进入压缩机;

c)设置热气旁路阀。因为制冷压缩机的吸气温度常低于环境温度，所以制冷压缩机上部表面有时会“结露”，这是正常现象;但是如果吸气温度低于0℃时，就会“结霜”，这说明制冷量可能过大，需要对冷干机进行工作点调整。

5、气水分离器和自动排水器：

1) 气水分离器 ：

气水分离器是冷干机的关键部件之一。湿热压缩空气被预冷器和蒸发器冷却后，会有大量的凝结水析出，这就需要用高效的手段把压缩空气和凝结液分离，实现真正干燥压缩空气的目的，因此经过气水分离器处理后的压缩空气才具有真正的露点温度。

压缩空气中采用的气水分离器类型有：

a)挡板式分离器

挡板分离器是惯性分离器的一种。这种分离器由多块挡板组成“百叶窗”式结构。档板材料对液态水滴应有良好的浸润作用，液滴在与挡板碰撞后，大部分会附着在在挡板上，并在其表面生成很薄的一层液体后顺着挡板流下来，在挡板边缘集聚成更大颗粒的液滴，液滴在本身重力作用下与空气分离。我公司冷干机的蒸发器就具有挡板分离器的功能(折流板)。

b)过滤式分离器

如用过滤器作冷干机的气水分离器，的确可以达到很好的分离效果，因为过滤器对一定粒径水滴的过滤效率可达100%。但实际上却很少有冷干机用过滤器来作气水分离用。这是因为过滤造成的压力损失、维护更换滤芯的成本都比较大，不经济。

c)旋风分离器

旋风分离器也是一种惯性分离器，较多地用于气固分离，如大气除尘时作为预处理去除空气中的较大颗粒。其原理是压缩空气沿筒壁切线方向进入分离器后，在里面产生旋转，混在气体中的液滴也跟着一起旋转并产生离心力，质量大的液滴所产生的离心力大，在离心力作用下大液滴向外壁移动，碰到外壁(也是挡板)后再集聚长大并与气体分离;而粒径较小的液滴却在气体压力作用下向呈负压状态的中心轴线迁移。这种分离器的缺点是其分离效率在其额定处理量时较高，一但偏离其分离效率就比较差，导致露点上升。

2)自动排水器

冷干机工作时会在预冷器及蒸发器容器里积聚大量凝结水，如果不及时、彻底排出这些凝结液，冷于机就成了一只贮水器。这会导致：

①冷干机的排气中大量夹带液态水，使冷干机的工作失去意义;

②使压缩空气流通面积变小，空气压力降提高.

③机内凝结液要吸收部分冷量，使冷干机负荷增加，对节能不利;

因此，彻底、及时排除冷干机中的凝结水，是冷干机正常运行的重要保证。冷干机常用的自动排水器有四种：

①浮球式自动排水器:以日本SMC公司的产品最为著名，常用的有AD402型。

②倒桶式自动排水器

③电磁时间控制排水器:以时间控制电磁阀的开启周期和开启时间，这一类在近几年应用较多。该类排水器排水时有大量的压缩空气排出，而且根据压缩空气中含水多少需要调节排水周期和排水时间。

④液位控制自动排水器。这一类排水器是最节能的，排水时几乎没有压缩空气排出，但价格较高。

这里着重介绍浮球式自动排水器的工作原理(其他自动排水器工作原理参见制造商的说明书)当排水器贮水杯内的水位未达到一定高度时，压缩空气的压力将浮球压下关闭排水孔，就不会造成气流泄漏;随着贮水杯内水位升高(此时冷干机内并不积水)，在浮力的作用下浮球上升，升到一定高度便打开排水孔，杯内凝结水在气压作用下很快排出机外。凝结水排尽后浮球失去浮力，在其重力和气压作用下关闭排水孔。浮球式自动排水器不仅在冷干机中得到应用，而且可在贮气罐、后冷却器及过滤器等多种气源处理设备上等处广泛应用。在冷干机中自动排水器可以说是最易出故障的一个部件。这是因为冷于机所排出的凝结水井不是清洁水，而是混有固态杂质(灰尘、锈泥等)、油污的稠状液体(自动排水器又叫“自动排污阀”)，而几乎所有的自动排水器的排水孔直径都很小，容易被堵塞，因此自动排水器(除电磁式自排水器)进口处装有一只滤网。但使用时间长了，滤网也会被油污杂质堵塞，如果不及时清洗，将使自动排水器失去作用。

所以，每隔一定时间清洗排水器里的滤网是很重要的，也是冷干机的日常维护工作的内容之一。因为自动排水器是靠内外压差进行排水的，因此在实际使用时要求有一定压力才能工作，例如常用的AD-402型自动排水器最低工作气压是0.15MPa，压力太低因无法建立密封而出现漏气现象。当然压力不能超过其额定工作压力。在环境温度低于零度时要放尽贮水杯内的凝结水，以防结冰、冻裂。

一、冷冻式干燥机基本介绍

1、冷冻式干燥机定义

冷干机是冷冻式干燥机的简称，冷干机是引用新型技术，属于气动系统中的气源处理元件。

2、分类

风冷型冷干机：自身热量的散发靠空气循环降温

水冷型冷干机：自身热量的散发靠水循环到冷却塔设备中降温

3、主要参数

进气温度：℃

压缩机功率：KW

处理量：Nm3/min(标准大气压下立方米每分钟)

工作压力：Mpa(1psi=6.895kPa=0.0689476bar =0.006895MPa)

压缩空气标准处理系统图

二、冷干机工作原理

由空压机出来的压缩空气，首先在换热器中与干燥过的低温压缩空气进行热交换，降低温度，然后进入蒸发器被进一步降温至2℃左右，在此露点，压缩空气中的大部分水已成液态被排出，将含水量极少的压缩空气进入吸附塔内，进一步干燥除水，最后低温的干燥压缩空气进入换热器，冷却高温湿空气，同时本身温度也升高，可防止压缩空气输送管路外壁结露，经升温后的压缩空气中取一小部分用作吸附剂的再生，提高再生效率，降低能耗。利用冷媒与压缩空气进行热交换，把压缩空气温度降到2～10℃范围的露点温度，使压缩空气中含水量趋于超饱和的状态，从而除去压缩空气中的水分(水蒸气成分)。

开机后冷媒经压缩机压缩由原来的低温低压状态变成高温高压的蒸气。高温高压的蒸气流入冷凝器及二次冷凝器，其热量通过热交换被冷却介质带走，温度下降，高温高压的蒸气因为冷凝变成了常温高压的液体。

常温高压的液体冷媒流过膨胀阀，因为膨胀阀的节流作用压力降低，使得冷媒变成常温低压的液体。

常温低压的液体进入蒸发器后，因为压力的降低液态冷媒沸腾蒸发变成低压低温的气体，冷媒蒸发时吸收了大量压缩空气的热量，使得压缩空气的温度下降达到干燥的目的。

蒸发后的低温低压冷媒蒸气，从压缩机的吸气口流回，被压缩压缩后排出进入下一循环。

1压缩机、2冷凝器、3节流阀、4蒸发器、5储液器、6气水分离器、7自动排水器、8前置冷却器、9压力表、10气枪、11干燥过滤器、12高低压?；た亍?3热气旁通阀、14压缩空气进口、15干燥空气出口、16预冷回热器

工作流程

压缩空气进入空气热交换器(预热器)【1】，将高温的压缩空气温度初步降低，再进入氟利昂/空气热交换器(蒸发器)【2】，压缩空气在其中被极速冷却，大幅降低温度至露点温度，析出的液态水与压缩空气在水分离器中【3】进行分离，被分离出来的水份利用自动排水装置将水份排出机外。

压缩空气与低温制冷剂在蒸发器【2】中换热，此时的压缩空气温度是很低的，近似等于露点温度2~10℃。如果没有特殊要求(即对压缩空气没有低温的要求)，通常压缩空气将再回到空气热交换器(预热器)【1】中，与刚进入冷干机的高温压缩空气进行换热。这样做的目的：

① 有效利用干燥后的压缩空气的“废冷”对刚进入冷干机的高温压缩空气进行预冷却，以降低冷干机的制冷负荷;

② 防止干燥后的低温压缩空气引起后端管道外部出现结露、滴水、生锈等二次问题。

制冷流程：

制冷剂氟利昂进入压缩机【4】，经过压缩后压力升高(温度也升高)，到稍大于冷凝器内的压力时，高压制冷剂蒸气排入冷凝器【6】中。在冷凝器内，温度和压力较高的制冷剂蒸气与温度较低的空气(风冷)或冷却水(水冷)进行热交换，从而将制冷剂氟利昂冷凝为液态。

这时液态制冷剂再经毛细管/膨胀阀【8】降压(降温)后进入氟利昂/空气热交换器(蒸发器)【2】，在蒸发器内吸收压缩空气的热量而气化。被冷却物体-压缩空气得到冷却，而气化的制冷剂蒸气又被压缩机吸走，开始下一个循环。

制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、膨胀(节流)、蒸发四个过程完成了一个循环，通过连续不断制冷循环，实现了冷冻压缩空气的目的。

冷干机的特点简介

1、工作流程

A湿空气入口 1冷媒压缩机

B空气散热器 2冷凝散热器

C高效蒸发器 3高压储液器

D气水分离器 4干燥过滤器

E自动排水器 5膨胀阀

F干空气出口 6热气旁通阀

G二次回温器 7压力开关

H手动排污阀 8&9散热风机组

3、冷干机除水流程

压缩空气先进入前置后部冷却器(B)，把高温的压缩空气温度降低后，再进入高效率错流的交换器(C)，此时压缩空气在热交换器内极速冷冻，精制到2～8℃，然后进一步进入高效率的三级气水分离器(D)，低温的空气在三级气水分离器内一级极速旋转分离，再进入二级超级重心分离段，然后再进入精细隔板分离段进行精细分离水份后，被分离出来的水份利用全自动排水装置(E)将水份排出系统外，最后得到干燥的压缩空气。这得益于其先进的技术。

压缩空气经过冷冻、分离后，干燥的压缩空气再进入回温器(G)，利用空气的冷量提升散热效果，更可以让干燥后的出口空气温度进一步回升到15～40℃，以防止出口空气管道出现结露、滴水、生锈等二次问题。

4、制冷系统

制冷原理图

系统工作时，压缩机将蒸发器所产生的低压低温制冷剂蒸气吸入气缸内，经过压缩后压力升高(温度也升高)到稍大于冷凝器内的压力时，将高压制冷剂蒸气排到冷凝器中。所以压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用。在冷凝器内，温度和压力较高的制冷剂蒸气与温度较低的环境空气(或水)进行热交换而冷凝为液态。这时液态制冷剂再经膨胀阀降压(降温)后进入蒸发器，在蒸发器内吸收压缩空气的热量而汽化。这样，被冷却物体便得到冷却，而制冷剂蒸气又被压缩机吸走，开始下一个循环，这样，制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、膨胀(节流)、蒸发四个过程完成了一个循环，通过连续不断制冷循环，实现了制冷的目的。

5、排水系统

空气先经过预冷器降温，再经过蒸发器大幅度降温出来大量的水，通过挡水板或汽水分离器把冷凝水流到存污水容器，再经过排水器排出。

换热原理及冷干机主要部件原理

换热原理

1)显热：大部分传热是依靠温差来传导热量的传热方式。

2)潜热：在恒温的状态下物质发生相变所传导的热量。

在制冷系统中大部分导热是以潜热的导热方式进行热交换，也有小部分是以显热方式进行热交换。

制冷系统的主要部件

1、压缩机

a、作用：将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的过热冷媒蒸气;

b、主要分类：活塞式、涡旋式、转子式、螺杆式、离心式;

c、使用场合：(仅供参考)

冷干机功率为：3匹以下        转子式

冷干机功率为：3～30匹       (全)活塞式

冷干机功率为：25～65匹      (半)活塞式

冷干机功率为：65匹以上      螺杆式

2、冷凝器

a、作用：经过冷却凝结，使高温高压的过热冷媒蒸汽变成中温高压的液态冷媒;

b、冷凝器分为风冷式、水冷式。根据用户实际情况决定;

3、膨胀阀

a、作用：使高压中温的液态冷媒变成低压低温的液态冷媒;

b、膨胀阀分为内平衡式、外平衡式。

4、蒸发器

a、作用：冷媒与空气进行热交换，低温低压液态冷媒吸收空气中的热量，变成低压低温的气态冷媒回到压缩机;

b、蒸发器分：壳管式、板翅式。

冷干机的安装要求

换热原理

1)显热：大部分传热是依靠温差来传导热量的传热方式。

2)潜热：在恒温的状态下物质发生相变所传导的热量。

在制冷系统中大部分导热是以潜热的导热方式进行热交换，也有小部分是以显热方式进行热交换。

冷干机的安装要求

1、冷冻式干燥机应安装在环境温度为2～38℃，四周通风良好，空气洁净的室内;特别是避免空气中含有腐蚀类成分(如氨气)。当室内通风部良时，需在机房内安装排风设备。

2、冷干机与空压机之间至少有4～5米的距离，以防止空压机产生的震动影响冷干机正常运行。

3、风冷型冷干机的金风口与墙体距离1.5米以上，两台干燥机得进风口不能面对面。冷干机四周应留有一定的空间，以方便维修和日常维护。

4、水冷式干燥机若冷却水质较差时，应在冷却水入口处加装水过滤器，冷却水温度在10～32℃较佳，水压应保持在0.15～0.35 bar之间。

5、干燥机运转时，本身的震动极小，仅在地基松软处才需做水泥基础，地基需选择平坦的地方。应避免由空气管路传来的空压机震动影响，如太严重时需要接上高压软管，以消除震动。

6、自动排水口出口应接至排水沟，以免污染生产环境，排水沟的高度不能高于排水口。

7、  冷干机接在气源系统中，最好在空气入口和出口之间做旁路管道，中间设旁路球阀以便调试、维修时用。