空氣干燥機訓練課程-壓縮空氣的理論

發布日期：2023-11-04 作者：深圳屹誠點擊：

氣體的特性

壓(ya)縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)於壓(ya)縮(suo)機(ji)(ji)。所謂壓(ya)縮(suo)機(ji)(ji)和自行(xing)車的(de)(de)打(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)筒相類(lei)似，是(shi)吸入大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)後(hou)進行(xing)壓(ya)縮(suo)產(chan)生(sheng)(sheng)壓(ya)縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)機(ji)(ji)械。這些(xie)壓(ya)縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)通過管路(lu)，軟管輸(shu)送到生(sheng)(sheng)產(chan)現場使(shi)(shi)用(yong)，使(shi)(shi)用(yong)後(hou)的(de)(de)壓(ya)縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)又釋(shi)放到大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)成為原來(lai)(lai)的(de)(de)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。也(ye)就是(shi)說，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)回路(lu)以空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為介質工作，但(dan)並不(bu)(bu)使(shi)(shi)大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)減少。另外，空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)不(bu)(bu)燃(ran)燒(shao)，所以比較安全，當(dang)然它(ta)也(ye)不(bu)(bu)能形成公害，這些(xie)都是(shi)它(ta)的(de)(de)優(you)點。正因為壓(ya)縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)作為能源具有許多優(you)點，因此它(ta)的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)範圍會越來(lai)(lai)越大(da)。

波(bo)義(yi)爾(er) (BOYLES) 定律(lv)：

〝對于一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，壓力和它的體積成反比〞。如果絕對壓力為 100kPa (1bar ABS) ，體積 V1 = 1m³的氣體在溫度不變下，被壓縮體積為 V2 = 0.5m³，

那麼
P1 V1 = P2 V2
P2 = P1 X V1 / V2
即 P2 = 100KPa X 1m3/ 0.5m3= 200KPa (2bar ABS)
又如果體積 V1 在 100KPa下壓縮到 V3 = 0.2m³, 那麼
P3 = P1 X V1 / V3 = 100KPa X 1m3/ 0.2m³= 500KPa (5bar ABS).

查理 (CHARLES) 定律：

〝在(zai)一定(ding)壓力下，溫度每升高1℃，對于一定(ding)質量(liang)的(de)氣體，其體積(ji)增加1/273〞。

基路沙 (GAY LUSSAC) 定律：

〝壓力不變，氣體體積的增加與溫度成正比。〞
即
V1 / V2 = T1 / T2
V2 = V1 X T2 / T1
或表達為：在體積不變時，壓力和溫度成正比：
即
P1/T1=P2/T2和 P2 = P1 T2/T1
〔在上面公式中，必須使用絕對溫度，即℃+273 = K〕
前面的關係式可結合為理想氣體狀態方程式：
P1V1/T1 = P2V2/T2 = 常數
這個定(ding)律是設(she)計和選擇氣動裝置的主要理(li)論基(ji)礎(chu)之(zhi)一，當溫度有(you)變(bian)化時(shi)也就必須考慮。

標準體積

由於氣體的體積，壓力與溫度三者之間有著一定的相互關係。有時需要所有空氣的體積的數據用以標準立方米 (M³)的標準體積來表示。1標準立方米 (M³) 的空氣質(zhi)量為 1.293kg，而溫度為0℃和絕對(dui)壓力(li)為760mmHg (101325Pa)

流量

流量(Q) 的基本單位是標準立方米每秒 (M³/S)。在氣壓傳動中流量實際表示為升每分鐘 (l/min)，或標準立方分米每分鐘 (dm³/min)，表示(shi)流量的非(fei)公(gong)制(zhi)單位為標準立方英(ying)尺(chi)每分鐘 (scfm)。

伯努利 (BERNOULLI'S) 方程：

伯努利方程是這樣(yang)敘述的。

〝水(shui)平流(liu)動的(de)流(liu)體(ti)流(liu)過管徑不同(tong)時，在點(dian)(dian) 1 和點(dian)(dian) 2 的(de)總(zong)能量相同(tong)。〞

P1 + 1/2ρV1² = P2 + 1/2ρV2²

若流(liu)速不(bu)超過330m/s左右時，

則此(ci)方程(cheng)式(shi)對氣體也適(shi)用。

這個公式應用于文(wen)丘里管和調壓閥中的(de)流(liu)量補償。

空氣的濕度

大氣(qi)中(zhong)通常含(han)有(you)一定百分比的水蒸氣(qi)。水份的含(han)量取決(jue)于大氣(qi)的濕度(du)和(he)溫度(du)。

當大氣冷(leng)卻時，大氣將達到一(yi)個水(shui)份飽(bao)和(he)狀態，這一(yi)點稱(cheng)為(wei)露(lu)點。如(ru)果空氣繼續冷(leng)卻，那麼它不能保留所有的水(shui)份，過量的水(shui)份以小液滴的形(xing)式凝(ning)結出來形(xing)成冷(leng)凝(ning)水(shui)。

水份的實際數量完全取決於溫度，1m³壓縮空氣只能包含1m³大氣所能含有的相同量的水蒸氣。

表(biao) 11 列出(chu)了(le)(le)從-30℃ 到 +80℃ 的(de)溫度範圍(wei)內每(mei)(mei)立(li)方(fang)米大氣所(suo)含(han)有水份的(de)克數(shu)，黑體(ti)字行為大氣的(de)溫度，細體(ti)字給出(chu)了(le)(le)每(mei)(mei)標準(zhun)立(li)方(fang)米含(han)有水份的(de)量(liang)，所(suo)有大氣的(de)含(han)量(liang)都用標準(zhun)體(ti)積表(biao)示，可以不必要計算。

在(zai)氣動(dong)適用的(de)(de)範圍內，下表(biao)給(gei)出了(le)(le)確切的(de)(de)數據。上(shang)半部(bu)表(biao)示了(le)(le)0℃ 以上(shang)的(de)(de)溫(wen)(wen)度情況，下半部(bu)表(biao)示了(le)(le)0℃以下的(de)(de)溫(wen)(wen)度情況。在(zai)給(gei)定(ding)的(de)(de)溫(wen)(wen)度下，上(shang)行為(wei)標準立方米的(de)(de)含(han)濕量，下行為(wei)容積在(zai)指(zhi)定(ding)溫(wen)(wen)度下的(de)(de)含(han)濕量。

溫度	°C	0	5	10	15	20	25	30	35	40
g/mn³	(標準)	4.98	6.99	9.86	13.76	18.99	25.94	35.12	47.19	63.03
g/m	(大氣壓)	4.98	6.86	9.51	13.04	17.69	23.76	31.64	41.83	54.108
溫度	°C	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40
g/mn³	(標準)	4.98	3.36	2.28	1.52	1	0.64	0.4	0.25	0.15
g/m	(大氣(qi)壓)	4.98	3.42	2.37	1.61	1.08	0.7	0.45	0.29	0.18

表(biao)12飽和空氣的水分（露(lu)點）

飽和狀態

當空氣內的水份(fen)已達到飽和點而再(zai)不能(neng)包含更多水份(fen)時，就稱為飽和狀(zhuang)態。即相(xiang)對濕度為100%。

露點

露點是空氣在這個溫度下呈現飽和狀態。當空氣達到飽和（即相對濕度為 100%），而再不能包含更多水蒸氣的時候，水份開始凝結並產生露珠，這個溫度便稱為露點。
露(lu)點(dian)可分為壓力露(lu)點(dian) (空氣(qi)處於(wu)被壓縮狀態) 和大(da)氣(qi)壓力露(lu)點(dian) (空氣(qi)處於(wu)大(da)氣(qi)壓力)

相對濕度

除(chu)了急劇(ju)的惡劣天氣情況(kuang)外(wai)，例如溫度(du)(du)突(tu)然下降，否則大氣絕對不(bu)會(hui)飽和，實際(ji)水份含(han)量(liang)和露點時(shi)水份含(han)量(liang)的比值(zhi)叫做相對濕(shi)度(du)(du)，以(yi)百分數表(biao)示(shi)：

什麼使相對濕度上升或下降？

只有溫度能影響空氣的含水份能力。在高溫的情況下，空氣的含水份能力比低溫的情況強。
例1：溫度為25℃，r.h.65%，1m³大氣中含有多少水份？
露點25℃ = 24g/m³ X 0.5 = 15.6g/m³

當空氣被壓縮時，它能含有水份的容量只是體積減少後的容量。因此，除了溫度升高之外，水份大量地凝結出來，這亦是在壓縮機輸出口沒有液態水份的主要原因。
例2：10m³的大氣，溫度為15℃，相對濕度 (r.h.) 為65%，被壓縮為6巴表壓力。溫度允許升高到25℃，問將有多少凝結出來？
查表 12 可知，15℃，10m³空氣能Z多含有13.04g/m³ X 10m³= 130.4g水，在65%r.h.空氣的含水量為：
130.4g X 0.65 = 84.9g(a)
壓縮到6巴時減少後的體積為：
P1V1=P2V2P1/P2 X V1=V2(1.013BAR/6+1.013) X 10m³=1.44m³

由表 12 可知，1.44m3空氣在25℃時Z大含水量為：
23.76g X 1.44 = 34.2g(b)
從空氣中水分的總量減去壓縮空氣所吸收的，即 (a) - (b)84.9 - 34.2 = 50.6g，所示將有50.6g水被凝結出來。
凝結出的水在壓縮(suo)空氣輸(shu)送(song)前應該(gai)除去，以避免對氣動系統中元件產生有害的影響。