气源干燥的方法及氮气干燥源的应用
2003年第11期液压与气动51
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 Wei 2qiang, Pu Ru 2ping, Han X u 2jie, Z hao Wu 2yun
(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。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
[2]
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。
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
图4 纳污容量(mg/cm 2)
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
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
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1) 高分子膜式空气干燥器
液压与气动2003年第11期
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。
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
11二位五通阀 21干燥筒T2 31干燥筒T1 41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018M 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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杜绝细菌和噬菌体在容器中滋生和污染, 延长元器件使用寿命。
d 1气源装置具有噪声低、输出压力稳定等特点, 是实验室替代高压气瓶或普通空气压缩机的一种理想产品。
e 1通过循环方式对密封容器进行充气和抽气, 达到快速交换密闭容器内气体, 缩短干燥净化处理时间的目的。
图2 气路流程图
5 结束语
凡是使用空气压缩机的地方都需要配套的气源净化设备, 如需干燥的压缩空气就离不开空气干燥器。但在选择何种空气干燥器时应考虑用气设备对气源质量的要求以及干燥器的结构质量特点、经济性等诸多因素, 并进行必要的技术经济比较, 才能设计出好气源干燥处理装置。
氮气是惰性气体, 使用氮气发生器作为干燥气源有诸多的优点, 不会使需要气源的电器和气动元器件产生氧化和腐蚀, 可延长电器元器件和气动元器件使用寿命。但氮气发生器本身采用一种电解装置, 所以产气量较少, 压力一般不高于015M Pa, 尤其适合实验室替代高压钢瓶的理想干燥气源。同时氮气的干燥方式也多采用吸附式方式。使用氮气源形成产品, 具有一定新颖性和先进性, 对需要提供正、负干燥气源的场合均可适用, 具有推广价值。
参考文献:
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[6]S MC(中国) 有限公司. 现代实用气动技术[M]. 北京:机械
工业出版社, 1999.
2) 高纯氮气发生器
用空气发生器向氮气发生器提供洁净空气气源。氮气发生器是采用一种电解装置以电化学分离法和物理吸附法相结合, 直接从洁净空气中提取高纯氮气。这种发生器的氮气纯度高, 输出压力、流量稳定, 体积小, 是一种安全可靠的高纯度氮气发生器。气路系统设有不返液装置, 有稳压和断电后自动关闭气路的功能。
高纯氮气发生器包括:无油封闭式空气压缩机、电解分离池、作用于电解分离池上的电流稳流装置、电解溶液容器、氮气提纯装置、储气罐、压力控制器以及安全保护和管道等。4 氮气干燥气源的应用
某密闭容器需进行干燥处理和气密性检查, 要求在做气密性检查期间密闭容器内的相对湿度不大于5%。同时, 在作气密性检查的过程中, 不允许因气源质量不合格对产品有任何污染。为解决空气可能对密闭容器元器件的影响, 本文提出了一种用氮气进行干燥处理和气密性检测的新方法, 即采用一种干燥的氮气发生器正压源驱动真空发生器同时提供正、负压气源, 既能对密闭容器完成气密性检查, 又能保证在规定的时间内以充抽气循环的方式对密闭容器进行干燥处理, 缩短了净化及干燥处理时间, 避免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
[3]
。
a 1使用氮气发生器不用提供建配气站或配气管道, 只要提供一个220V/10A 电源插口, 即可完成对密封容器的干燥处理。
b 1氮气发生器具有能耗低、无噪声、重量轻、洁净度高、操作简便、移动方便和性能稳定等优点。
c 1可选择高纯净的氮气和空气两种气源。氮气是惰性气体, 可对密闭容器内电器元器件起保护作用,
2004年
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