CN107816434A - 一种空压机前置空气预处理装置 - Google Patents

一种空压机前置空气预处理装置 Download PDF

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张伟
邵国洋
韩利强
杨鹏
王志勇
靳光磊
徐云鹏
徐正义
郭红霞
赵东峰
成永杰
赵新民
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C29/12—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Abstract

本发明公开了一种空压机前置空气预处理装置，包括空气调节处理箱本体、空气调节处理箱体与空压机送风风管安装配合转换接口和设置在矩形箱体内的送风风机、表冷器、空气过滤板和风机安装侧护挡板及表冷器安装侧护挡风板。本发明通过在空气压缩机的进风口安装转换接头，在前方固定设置送风管道和设置在送风管道本体内部的送风风机、表冷器、空气过滤板和侧护挡风板，通过在表冷器进水管设置流量控制阀，根据空压机的运行过程排放凝结水情况，改变冷水流量，使不改变原有空气压缩机参数输出的前提下，对空压机空气进行预处理，包括除湿、除尘，防止含湿量大的空气对有油螺杆空压机润滑油和无油螺杆空压机转子涂层的破坏，提高空压机运行的效率和寿命。

Description

一种空压机前置空气预处理装置
技术领域
本发明涉及空气预处理技术领域，尤其涉及一种空压机前置空气预处理装置。
背景技术
目前，某卷烟厂地下综合泵站设置三台空压机，进气或者产气量均为42m3/min，一台为无油螺杆空压机，另2台为有油螺杆空压机。空压机安装于地下室运行,其环境优势为：地下室环境较为清洁；但存在如下不足是：蒸汽排放系统处于地下室，通风不良，湿度偏大，夏季温度偏高。
空压机长期处于湿度偏大环境时，有油螺杆空压机润滑油运行含水，润滑油更换频繁，需要每半年更换一次润滑油；对于无油螺杆空压机，一级和二级转子压缩过程温升较高，凝结水较大，对转子涂层破坏较大，转子寿命缩短至5年，需要更换。因此对空压机设计和设置一前置空气预处理器很有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种空压机前置空气预处理装置，能够对进入空压机的空气进行除湿、除尘处理，防止含湿量大的空气对有油螺杆空压机润滑油和无油螺杆空压机转子涂层的破坏，提高空压机运行的效率和寿命。
本发明采用的技术方案为：
一种空压机前置空气预处理装置，包括送风管道本体、风管转换接头和设置在送风管道本体内部的送风风机、表冷器、空气过滤板和侧护挡风板，所述的空气过滤板为五块，分别设置在送风管道本体一端的端面以及四个侧面上；所述表冷器设置在靠近送风管道本体另一端内部，送风风机设置在送风管道本体内部中间位置，且送风风机的进风口与箱体内部设置环形挡风板，表冷器与箱体内壁设置条状挡风板，用于使空气能够全部通过送风机的进口进入，全部通过矩形表冷器迎风面，进行除湿处理。
所述的送风风机采用管道式轴流风机。
所述的空气过滤板采用尼龙材料过滤板。
所述的表冷器为确保其设计最小的断面尺寸，获得最大的除湿能力，设计方法包括如下步骤：
A：确定空压机空气处理参数：
空气处理前，空压机运行环境空气性质参数：
t1——空气在处理前的干球温度，℃
ts1——空气处理前湿球温度，℃
空气处理后，空压机运行环境空气性质参数：
t2——空气在处理后的干球温度，℃，采用水冷制冷机组，这里取7-9℃
ts1——空气处理后湿球温度，℃，这里取空气处理后湿度达90％对应的湿球温度。
i1为空气处理前空压机环境空气的焓值；
i2为空气处理后，空压机压缩转子入口空气焓值；
空压机排气流量(质量流量)G
B：通过下面公式求空压机空气除湿器的接触系数ε2
其定义为：
C：根据计算的ε2，查表冷器标准型号选型表，得到表冷器如下参数：
每排散热面积m2；迎风面Fy；m2；排数n；实际通水断面fw；m2；实际风量G；m3/h；
水的流速w；m/s；迎面风速vy；m/s；进而确定标准表冷器迎风流速vy和标准表冷器对应的接触系数ε2
D.计算迎风面积Fy及析湿系数ξ
G——空压机额定产气量，质量流量kg/s
ρ--空气的密度；1.129kg/m3
求稀湿系数ξ
Cp--空气定压比热容；取
计算传热系数
w--水的流速，这里取1.0m/s
E：求冷水量和换热效率系数
W＝fwω103其中fw--实际通水断面m2
传热当量数
F——总换热面m2
C----冷水定压比热容
水当量比，取
换热效率
F：求水温、湿冷时的空气阻力和水阻力：
进水水温
回水水温
空气阻力
水阻力Δh＝12.54w1.93
通过上述热力计算,所设计的表冷器技术设计数据如下：
风量G、排数n、每排换热面积、迎风面积Fy、通水断面fw(管径要求)、风速vy、风阻δH要求等。这些参数可提供给专业厂家进行加工制造和选型参考，满足空压机空气预处理除湿器的技术要求。
本发明通过在空气压缩机的进风口安装转换接口，在前方固定设置送风管道和设置在在送风管道本体内部的送风风机、表冷器、空气过滤板和表冷器、风机侧护挡风板，根据空压机的运行需求，设计制作一空气表冷器，使通过本设备后在不改变原有空气压缩机参数输出的前提下，对进入空压机空气进行除湿、除尘，防止含湿量大的空气对有油螺杆空压机润滑油和无油螺杆空压机转子涂层的破坏，提高空压机运行的效率和寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述表冷器的设计流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括送风管道本体(矩形断面)、风管转换接头和设置在送风管道本体内部的送风风机、表冷器、空气过滤板和侧护挡风板，所述的空气过滤板为五块，分别设置在送风管道本体一端的端面以及四个侧面上；所述表冷器设置在靠近送风管道本体另一端内部，送风风机设置在送风管道本体内部中间位置，且送风风机的进风口和表冷器与箱体连接处分别设置有环状侧护挡风板和条状侧护挡风板，挡风板起到引导风力输送作用，使送风全部通过轴流风机和表冷器，起侧面密封作用。所述的送风风机采用管道式轴流风机。所述的空气过滤板采用尼龙材料过滤板。
如图2所述的表冷器设计方法包括如下步骤：
水冷式表面冷却器作为空气调节设备在暖通空调领域得到大量应用，利用其强大的降温除湿能力，可作为空压机前置空气处理器主要核心组件，为进入压缩转子的空气进行预干燥处理，减小过大的湿度对压缩机转子涂层的破坏，同时降低压缩过程产生的热能，提高压缩机的产气效率。其除湿器实际上为一种水冷式表面冷却器，现有的没有合适的型号适于我们空压机使用，而且为了进行精确的控制和实施，我们进行了自助研发设计，其选型设计也分为热工计算和阻力计算两部分，这里设计计算模型如下：
A：确定空压机空气处理参数：
空气处理前，空压机运行环境空气性质参数：
t1——空气在处理前的干球温度，℃
ts1——空气处理前湿球温度，℃
空气处理后，空压机运行环境空气性质参数：
t2——空气在处理后的干球温度，℃，采用水冷制冷机组，这里取7-9℃
ts2——空气处理后湿球温度，℃，这里取空气处理后湿度达90％对应的湿球温度。
i1为空气处理前，空压机环境空气焓值：
i2为空气处理后，空压机压缩转子入口空气焓值.
空压机排气流量(质量流量)G
B：通过下面公式求空压机空气除湿器的接触系数ε2
其定义为：
C：根据计算的ε2，查表冷器标准型号选型表，得到表冷器如下参数：
每排散热面积m2；迎风面Fy；m2；排数n；实际通水断面fw；m2；实际风量G；m3/h；
水的流速w；m/s；迎面风速vy；m/s；进而确定标准表冷器迎风流速vy和标准表冷器对应的接触系数ε2
D:.计算迎风面积Fy及析湿系数ξ
G——空压机额定产气量，质量流量kg/s
ρ--空气的密度；1.129kg/m3
求稀湿系数ξ
Cp--空气定压比热容；取
计算传热系数
w--水的流速，这里取1.0m/s
E：求冷水量和换热效率系数
W＝fwω103其中fw--实际通水断面m2
传热当量数
F——总换热面m2
C----冷水定压比热容
水当量比，取
换热效率
F：求水温、湿冷时的空气阻力和水阻力：
进水水温
回水水温
空气阻力
水阻力Δh＝12.54w1.93
通过上述热力计算,所设计的表冷器技术设计数据如下：
风量G、排数n、每排换热面积、迎风面积Fy、通水断面fw(管径要求)、风速vy、风阻δH要求等。这些参数可提供给专业厂家进行加工制造和选型参考，满足空压机空气预处理除湿器的技术要求。
依据上述设计程序,可结合空压机运行环境实际温湿度状况进行设计和计算：
1、环境温湿度条件及控制目标方案
安装一表冷器，对空气进行除湿和降温处理，表冷器进水温度9℃，进水流量采用DN50管道，进水流速按经济流速1.2-1.8m/s,进水流量0.2355m3/min。通过表冷除湿，将夏季最恶劣工况下温湿度由30℃,70％RH，降低至10℃,90％RH。
2.表冷器选型设计
水冷式表冷器的热工计算如下：
被处理的空气量G＝42m3/min空气状态为：温度t1＝30℃，i1＝78.343KJ/kg ts1＝25.46℃，φ1＝70％；空气终状态t2＝10℃，i2＝27.38KJ/kg ts2＝9.152℃，φ2＝90％，选用JW型表冷器。
初终状态，空气性能参数，通过焓湿图查询得到各个所需的参数值。
G＝42m3/min＝48.50kg/min＝2910kg/h＝0.808kg/s(空气密度取1.129kg/m3)计算接触系数ε2根据文献
查标准表冷器JW型，选用4排迎面风速1.5m/s表冷器，ε2＝0.841.
取vy＝1.5m/s
则迎风面面积(请把公式中红色变为黑色)
JW10-4表冷器技术数据如下表
表1：JW型表冷器技术数据表
求稀湿系数ξ
计算传热系数
求冷水量
W＝0.0019625×1.0×3600＝7m3/h＝1.96kg/s
求换热效率系数
传热当量数
水当量比
换热效率
求水温
湿冷时的空气阻力和水阻力
Δh＝12.54w1.93＝12.54×11.93＝12.54kPa
通过上述热力计算，所设计的表冷器技术数据满足如下条件：
风量：2520m3/h
排数：4排
每排换热面积：6.0m2
迎风面积：0.7×0.7m2
通水断面：DN50
风速：1.5m/s
风阻：64Pa
3.空气过滤器的选择
为便于拆洗和安装更换，选用不锈钢框架尼龙网G1粗效板式过滤器，其过滤精度5μm,尺寸为600×600×30安装初阻力32Pa，在空气处理器进气口采用五面安装。
4.风机的选型设计
风机的额定风量为2600m3/h，风压为克服粗过滤、表冷器和空压机空气过滤器的风阻，风压为32+64+32＝128Pa，确保空压机进气口不存负压而影响产气效率。
据此，选择某厂家管道式轴流风机，参数如下：
表2：某轴流风机性能参数表
5.空气预处理箱体设计
综合考虑板式过滤器、表冷器断面尺寸、管道风机尺寸，选择箱体断面为800×800×1800，出风口增加标准方形风管法兰连接，便于通过异性接头与空压机入口连接。
6.总体技术参数风量2600立方/小时(43m3/h)，制冷量41Kw，最大除湿量35kg/h,进水温度9.8℃，水流量7m3/h，外形尺寸800×800×1800mm.输入功率0.37kW，风机静压124Pa.
7.安装和控制运行注意事项前置空气处理器安装在空压机进气风管上，应进行吊装固定，以免振动和自身重量对空压机进气风管造成振动影响。如果空压机进气口与本专利空气出口不一致，可采用异型风管转换接头连接。安装示意如附图1所示。空气预处理器风机电源启停信号与空压机电机电机启停信号连锁。

Claims (4)

1.一种空压机前置空气预处理装置，其特征在于：包括送风管道本体、风管转换接头和设置在送风管道本体内部的送风风机、表冷器、空气过滤板和侧护挡风板，所述的空气过滤板为五块，分别设置在送风管道本体一端的端面以及四个侧面上；所述表冷器设置在靠近送风管道本体另一端内部，送风风机设置在送风管道本体内部中间位置，且送风风机的进风口与箱体内部设置环形挡风板，表冷器与箱体内壁设置条状挡风板，用于使空气能够全部通过送风机的进口进入，全部通过矩形表冷器迎风面，进行除湿处理。
2.根据权利要求1所述的空压机前置空气预处理装置，其特征在于：所述的送风风机采用管道式轴流风机。
3.根据权利要求2所述的空压机前置空气预处理装置，其特征在于：所述的空气过滤板采用尼龙材料过滤板。
4.根据权利要求3所述的空压机前置空气预处理装置，其特征在于：所述的表冷器为确保其设计最小的断面尺寸，获得最大的除湿能力，设计方法包括如下步骤：
A：确定空压机空气处理参数：
空气处理前，空压机运行环境空气性质参数：
t1——空气在处理前的干球温度，℃
ts1——空气处理前湿球温度，℃
空气处理后，空压机运行环境空气性质参数：
t2——空气在处理后的干球温度，℃，采用水冷制冷机组，这里取7-9℃
ts1——空气处理后湿球温度，℃，这里取空气处理后湿度达90％对应的湿球温度。
i1为空气处理前空压机环境空气的焓值；
i2为空气处理后，空压机压缩转子入口空气焓值；
空压机排气流量(质量流量)G
B：通过下面公式求空压机空气除湿器的接触系数ε2
其定义为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;epsiv;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
C：根据计算的ε2，查表冷器标准型号选型表，得到表冷器如下参数：
每排散热面积m2；迎风面Fy；m2；排数n；实际通水断面fw；m2；实际风量G；m3/h；
水的流速w；m/s；迎面风速vy；m/s；进而确定标准表冷器迎风流速vy和标准表冷器对应的接触系数ε2
D.计算迎风面积Fy及析湿系数ξ
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G——空压机额定产气量，质量流量kg/s
ρ--空气的密度；1.129kg/m3
求稀湿系数ξ
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Cp--空气定压比热容；取
计算传热系数
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w--水的流速，这里取1.0m/s
E：求冷水量和换热效率系数
W＝fwω103其中fw--实际通水断面m2
传热当量数
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F——总换热面m2
C----冷水定压比热容
水当量比，取
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换热效率
F：求水温、湿冷时的空气阻力和水阻力：
进水水温
回水水温
空气阻力
水阻力Δh＝12.54w1.93
通过上述热力计算,所设计的表冷器技术设计数据如下：
风量G、排数n、每排换热面积、迎风面积Fy、通水断面fw(管径要求)、风速vy、风阻δH要求等。这些参数可提供给专业厂家进行加工制造和选型参考，满足空压机空气预处理除湿器的技术要求。
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