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发酵空气预处理系统 nbhaobang 2014-08-14 1、湿空气物理性质 自然界几乎绝对干燥的空气。在雾天，空气中的气体水凝结成了水雾，并形成了气溶胶 由于空气中水的存在，因此压缩空气中必然也有水。 衡量空气含水量的单位有：水蒸气分压力、绝对湿度、相对湿度、含湿量、露点温度等湿空气是水蒸气与干空气的混合物，在一定体积的湿空气里水蒸气所占的份量（以重量计）通常比干空气要少得多，但按“气体定律”它占有与干空气相同的体积，也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体（即干空气与湿空气）分压力的和。湿空气中水蒸气所具有的压力，称为水蒸气分压，记作Pw，其值可反映湿空气中水蒸气含量其他表示水在压缩空气中含量的参数都是由水蒸气分压计算而得的。饱和空气中水蒸气分压力叫饱和水蒸气分压，记作P。Pws大小与空气压力无关，只与温度有关。 1.2、绝对湿度 x 表示空气干湿程度的物理量湿度。常用的湿度表示方法有绝对湿度、相对湿度和含湿量三种。 绝对湿度是指空气中的水蒸气质量与体积的比率，通常用X表示，单位为kg/m3或g/m3。我们可用气体状态方程计算： 式中：mw——水蒸气质量kg V ——湿空气体积m3 Pw——水蒸气压力Pa Rw——水蒸气气体常数（426.05J/kg K） T—— 绝对温度K 绝对湿度只表明单位体积湿空气中含有多少水蒸气，不能表示湿空气的饱和程度。从式1中可以看出，绝对湿度就是湿空气中水蒸气的密度。空气的绝对湿度（水蒸气密度）是有极限的。 相对湿度是空气的绝对湿度与相同压力、温度下的饱和绝对湿度之比值。通常用表示，单位为%。 （1－2） 相对湿度值在0－100％之间。在一定压力和温度下：值越小，空气越干燥，吸水能力越强。值越大，空气越潮湿；吸水能力越弱。我们容易得到相对湿度为100%的空气，不可能得到相对湿度为0%的空气。 “含湿量可分为质量含湿量和容积含湿量两种。1kg干空气含有水蒸气的重量叫做质量含湿量，常用dm来表示，单位为g/kg（干空气）或kg/kg（干空气），我们可通过水蒸气分压计算而得： 1m3干空气中所含有的水蒸气重量叫做容积含湿量，可用dv表示，单位为g/m3或kg/m3(干空气)。一定压力下，未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝对含水量不变）情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫露点温度。温度降至露点温度时，湿空气中便有凝结水滴析出称为结露，此时空气的相对湿度为100%。空气压力为1个大气压时称为大气露点也称常压露点压缩空气的露点温度称为此压力下的压力露点。露点温度与湿空气中水分含量的多少有关。 2.1 如何确定空压机的额定压力？ 空压机运行压力由空气从大气吸入到再排入大气的全过程所有设备、管道的阻力损失决定的。空压机额定压力据此而定，并略有余量。 空压机电耗与压力直接相关，因此各项阻力损失计算必须“精打细算”。 2.2 如何选择空压机的形式？ 大规模发酵一般采用离心式空压机，中小规模的采用活塞机和低压螺杆机。 虽然从压缩效率看，同样的压缩比，多级压缩比单级的省电，但若与空气预处理系统一起考察造价、运行费用等因素，选择单级压缩更合适。 单级压缩的排气温度较高，这部分热量可以在预处理系统中考虑回收。 2.3 空压机由于空气温度提高占用了多少轴功率？ 根据活塞式压缩机，一次压缩理论压缩循环功的各项公式如下： a、等温压缩循环功 b、等熵压缩循环功 其中：p1、p2——进排气压力，V1——进气容积 假设，压缩后空气表压0.2MPa，P2/P1≈3，空气等熵指数k＝1.4， 则L1≈1.1P1V1，L2≈1.29 P1V1，L2≈1.2L1。等熵压缩比等温压缩多20%的功率，实际压缩是个多变过程，指数k小于1.4，L2＜1.2L1。也就是说，实际压缩轴功率消耗中，80%以上是由于压力上升做功所需，只有不到20%分配给温度上升。 对于离心式压缩机，也有类似公式，不过其多变指数大于等熵指数，一般在1.4～1.6之间。如同上述假设，实际压缩中最多有36%轴功率消耗在温度升高上。 2.4 空压机余热有多少可以利用？ 空压机出口空气温度很高，一般在100℃以上，单级离心机甚至高达180℃。如此高的温度必须加以利用，不能都通过冷却水和冷却塔白白散发了。这就是余热利用问题。 另一方面，我们也知道，空气比热小，高温并非高热量。而且温度降低到露点以下，会有冷凝水析出，这时放出的热量大大增加，但此时已不是高温，很难利用高温的优势来进行热交换。 假设大气条件：温度35℃，相对湿度60%，经过压缩后0.2MPa，180℃，压力露点46℃。那么空气热量利用见下表： 序号 换热方式 介质温度变化 ℃ 空气温度变化 ℃ 放热占比 合并小计 1 加热冷空气 15～40 18